ЭКОНОМИЧНОСТЬ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

15. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И СЕБЕСТОИМОСТЬ ОБРАБОТКИ

Производительность и себестоимость обработки деталей в зна­ чительной степени зависят от предъявляемых к обрабатываемой детали требований по точности и шероховатости поверхности. Как показывают графики, приведенные на рис. 105, уменьшение до­ пусков на обработку и высоты неровностей обработанных поверх­ ностей повышает трудоемкость и себестоимость обработки прибли­ зительно по закону гиперболы. Это объясняется тем, что при этом возрастает основное время в связи с появлением дополнительных проходов и снижением режимов резания, увеличивается вспомога­ тельное время, связанное с контрольными операциями, установкой и выверкой положения детали на станке, установкой режущего инструмента на размер (при работе по методу пробных проходов), применяются более сложные и точные, а следовательно, и более дорогие станки, возрастают затраты на режущий инструмент и в ряде случаев применяются более дорогие методы обработки.

Диаграммы (рис. 106), построенные по шведским источникам [30], показывают, что при повышении точности обработки сталь­

на обработку, установку резца на размер и на измерение деталей возрастают в три раза. При этом особенно резко увеличиваются затраты времени на контрольные измерения деталей. Так, напри­ мер, если при повышении точности обработки с 10-го до 7-го квалитетов ИСА (что приблизительно соответствует повышению точ­ ности с 3 до 1-го классов точности ГОСТа) машинное время и время установки резца на размер увеличились на 75—110%, то время на контрольные измерения деталей возросло в семь раз. Кроме того, в процессе точной обработки появился брак, составивший 2% об­ щей стоимости деталей при обработке по 8-му и 17% стоимости при обработке по 7-му квалитету. При дальнейшем повышении

Точности обработки до 6-го квалит'ета (несколько выше 1-го классй точности ГОСТа) брак составил уже 32% от стоимости деталей.

Заданная чертежом точность обработки и требуемая шерохова­ тость поверхностей могут быть достигнуты при использовании различных методов обработки, разных станков, инструментов и приспособлений. Так, например, отверстие 3-го класса точности и 7-го класса чистоты может быть получено в стальной детали путем

Рис. 107. Трудоемкость и себестоимость тонкого растачивания отверстий, выполняемого на разных станках:

/ — специальный алмазнорасточной; 2 — токарный; 3 — горизонтальнофрезерный

обычного растачивания быстрорежущими и твердосплавными рез­ цами, путем развертывания, протягивания и прошивания, алмаз­ ного растачивания, шлифования, хонингования и раскатывания роликами и шариками.

Одним из основных и наиболее объективных критериев целе­ сообразности выбора из многообразия существующих технологи­ ческих методов наиболее подходящего в данных конкретных усло­ виях варианта обработки является его экономичность.

Даже при обработке деталей вполне определенным методом целесообразно определить экономичность применения того или другого типоразмера станка или технологической оснастки. На рис. 107 показано изменение трудоемкости и себестоимости тонкого растачивания отверстий 0 40 x 80 мм по 2-му классу точности и 6 и 7-му классам чистоты в стальных деталях, выполняемого на станках различных типов при наивыгоднейших режимах резания резцами с пластинками Т15К6.

в отдельных случаях к различным выводам. Так, например, при сопоставлении методов растачивания стальных деталей быстроре­ жущим резцом Р18 на токарном станке 1К62 и протягивания в се­ рийном производстве на размеры отверстия 0 30x40 мм по 2-му классу точности и 7-му классу чистоты получены следующие данные.

Приведенный пример показывает, что при сопоставлении эф­ фективности технологических процессов нельзя во всех случаях ограничиваться определением одной себестоимости обработки, а иногда требуется определять как себестоимость, так и трудоем­ кость обработки.

В ответственных случаях определения экономической эффек­ тивности технологических процессов необходимо вести расчет по двум ее основным критериям: критерию производительности (или трудоемкости), выражаемому штучно-калькуляционным временем, и критерию себестоимости, выражаемому величиной технологиче­ ской себестоимости.

В случаях, когда по сравниваемым вариантам технологических процессов затраты на режущий инструмент отличаются незначи­ тельно, часто возможно ограничиться сопоставлением эффектив­ ности процессов только по одному из указанных критериев эко­ номичности.

Если один из сравниваемых вариантов связан с применением дорогостоящего оборудования или специальной технологической оснастки, анализ экономичности процессов следует дополнить расчетом приведенных затрат.

Экономическая эффективность технологических процессов

вбольшой мере зависит от масштабов годового выпуска изделий

иразмеров партии деталей, запускаемых в производство.

Как известно, приобретение высокопроизводительных, но до­ рогостоящих многорезцовых станков, многошпиндельных авто­ матов и полуавтоматов окупается только при достаточно больших количествах выпускаемых изделий. С другой стороны, структура и общая сумма затрат по эксплуатации станков различного типа существенно отличаются.

На рис. 109 [30] приведена зависимость составляющих затрат себестоимости от вида оборудования и количества выпускаемой продукции. Из рисунка видно, что при применении простых и де­ шевых токарных и револьверных станков, основная часть себе­ стоимости обработки падает на долю заработной платы, достигаю­

щей 80—90%. Йри переходе к высокопроизводительным автома­ там доля заработной платы в общей себестоимости снижается до 55% для одношпиндельного и до 20% для шестишпиндельного ав­ томатов. Соответственно возрастет доля затрат на амортизацию (до 35%) и освоение станка (до 20%). Повышенные эксплуатацион­ ные расходы окупаются за счет высокой производительности станка

мости (рис. 110) имеют вид гипер­ болы и при увеличении числа обрабатываемых деталей асимптоти­ чески приближаются к прямым, характеризующим наименьшую величину себестоимости обработки деталей на данном станке, не зависящую от размеров партии обрабатываемых деталей. Это оз­ начает, что для каждого станка существует определенная вели­ чина партии деталей данной сложности и размеров, начиная с ко­ торой достигается наиболее экономичная работа станка.

Пересечение кривых себестоимости (точки 1', 2', 3', 4'), отно­ сящихся к различным типам станков, определяет пределы эконо­ мичного использования станков разных типов. Как видно из рис. ПО, при обработке малых партий (зона левее точки Г) наи­ более экономичным является токарный станок. При увеличении размеров партий обрабатываемых деталей наиболее экономичной оказывается обработка соответственно на револьверном, одношпии-

дельном, четырехшпиндельиом и шестишпиндельном токарных ав­ томатах.

Пределы экономичного использования различных типов стан­ ков, определенные по принципу наибольшей производительности, не совпадают с пределами, установленными из соображений до­ стижения наименьших затрат, причем последние всегда соответ­ ствуют большим размерам партий обрабатываемых деталей, чем пределы, установленные по производительности. Практически это означает, что при обработке небольших партий деталей одного

Рис. 110. Изменение себестоимости изготовления сту­

пенчатых втулок на различном оборудовании:

1 — токарный станок; 2 — револьверный станок; 3 — одношпиндельный токарный автомат; 4 — четырехшпиндельный токарный автомат; 5 — шестншпнндельный токарный автомат

повышения производительности при замене простого станка более сложным может оказаться недостаточным для компенсации воз­ растающих затрат. В этом случае необходимо произвести расчеты изменения себестоимости обработки.

Большое влияние методов и режимов обработки, применяемых станков и технологической оснастки на экономичность изготовле­ ния деталей, а также зависимость экономичности технологических процессов от размеров партий обрабатываемых деталей выдви­ гают проблему оценки экономической эффективности технологи­ ческих процессов в число важнейших разделов технологии машино­ строения.

Правильное и своевременное определение экономической эффек­ тивности создания и применения новой техники и технологии производства в значительной степени определяет направление и темпы дальнейшего технического прогресса машиностроения.

На современном этапе развития технологии машиностроения как науки учение об экономичности технологических процессов

чения п 1 штук деталей это количество уже не может быть изго­ товлено при данном варианте технологического процесса в уста­ новленный срок, и потребует введения в производство дополни­ тельной единицы оборудования с соответствующим увеличением единовременных расходов В. Это придает графикам зависимости себестоимости от количества изготовляемых деталей ступенчатый характер (рис. 112).

При разных вариантах технологических процессов с различ­ ной производительностью обработки количество деталей, требую­ щих увеличения числа единиц оборудования, различно, что яв-

ляется дополнительным аргументом необходимости расчетов эко­ номической целесообразности проектируемых технологических процессов.

При сопоставлении экономичности технологических вариантов (указанным методом) в качестве наилучшего принимается вариант, дающий при данном количестве изготовляемых деталей наимень­ шую себестоимость. Так, например, при обработке партии деталей от п — 0 до п — п х (рис. 113) наивыгоднейшим вариантом является первый вариант с себестоимостью С1г при обработке партии от пг до п3 — второй вариант и при размерах партии свыше п3деталей — обработка деталей по наиболее производительному третьему ва­ рианту (на рис. 113 зона наименьших затрат заштрихована).

Интересно отметить, что если производить сравнение только первого и второго вариантов, то первый вариант оказывается эко­ номичнее второго не только в интервале п от 0 до п и но также и в интервале от я 3 до я4. Такое чередование зон наивыгоднейшнх размеров партий деталей, связанное со ступенчатым характером графиков себестоимости, необходимо учитывать при оценке эко­ номичности технологических вариантов.

Всостав единовременных затрат В, входящих в формулы (139)

и(140), включаются затраты на приобретение специальных стан­ ков, специальных приспособлений и инструментов, а также за­ траты на наладку станков.

Текущие затраты А вклюНают в себя стоимость заготовки C3asi затраты по заработной плате основных рабочих — Сзарпл и все цеховые расходы [расходы, связанные с амортизацией и ремонтом оборудования, содержанием зданий, затраты на силовую электро­ энергию, на нормальный режущий, мерительный и вспомогатель­ ный инструменты и универсальные приспособления, на заработную плату инженерно-технических работников, управленческого и об­ служивающего персонала, а также на заработную плату вспомога­ тельных рабочих цеха (инструментальная группа, ремонтные ра­ бочие и т. п.)]. Цеховые расходы принято при калькулировании се­ бестоимости определять в процентах к заработной плате основных рабочих цеха. Таким образом, текущие затраты могут быть опре­ делены по формуле

где Сзаг — стоимость заготовки, включая стоимость материала и изготовления заготовки, за вычетом стоимости реали­ зуемых отходов (стружки). Цена реализуемых отхо­ дов ориентировочно составляет: сталь — 5 руб., чу­ гун — 6 руб., бронза — 10 руб. за 1 т ;

Р— сумма всех цеховых расходов, выраженная в процен­ тах к заработной плате основных рабочих (процент накладных расходов).

Процент накладных расходов определяется при бухгалтерской калькуляции себестоимости продукции цеха по отчетным данным работы цеха и колеблется в различных условиях производства (в завиимости от серийности, оснащенности цеха, его размеров, степени автоматизации, организационной структуры и т. п.) от 150 до 800% [171.

Изложенный метод расчета себестоимости обработки, часто называемый бухгалтерским, прост и нагляден, однако принятый в его основу способ выражения цеховых расходов общим процен­ том к заработной плате основных рабочих (процент накладных расходов) не дает возможности учесть разницу в расходах по экс­ плуатации и амортизации оборудования и универсальной оснастки различной сложности и размеров. При расчете по этому методу более производительные технологические процессы оказываются более экономичными даже в случаях применения очень сложного и дорогого универсального оборудования.

Для сопоставления экономичности технологических вариантов бухгалтерский метод не пригоден и применяться не должен. Он может быть использован только в отдельных случаях, при прибли­ женном определении себестоимости сравнительно однородной про­ дукции цеха, изготовляемой на оборудовании и оснастке одинако­ вой степени сложности и размеров (например, при определении себестоимости изготовления технологической оснастки и т. п.).

Наиболее точным методом расчета экономичности технологи­ ческих вариантов при их сопоставлении является элементный метод, или метод прямого расчета всех составляющих себестоимости. При этом в отдельных случаях сопоставления экономичности техноло­ гических вариантов при расчете можно не учитывать затрат, ко­ торые во всех сравниваемых вариантах остаются постоянными, и определять себестоимость только по затратам, зависящим от сравниваемых технологических процессов. Такая неполная себе­ стоимость, включающая в себя только затраты, зависящие от вари­ анта технологического процесса, называется т е х н о л о г и ч е ­ с к о й с е б е с т о и м о с т ь ю Ст.

В общем случае полная технологическая себестоимость соот­ ветствует цеховой себестоимости и складывается из следующих элементов:

где С3 — заработная плата основных рабочих с начислениями по соцстраху и отпускам;

С3.н — заработная плата наладчиков с начислениями; Сэ — затраты на технологическую электроэнергию;

Св — затраты на вспомогательные материалы (смазочно-обти­ рочные материалы и смазочно-охлаждающие жидкости); Среж— затраты на амортизацию, заточку и ремонт универсаль­

ного и специального режущего инструмента; См — затраты на амортизацию и ремонт универсального и спе­

циального мерительного инструмента; Са — затраты на амортизацию оборудования;

Ср — затраты на ремонт и модернизацию оборудования; Сп — затраты на ремонт и амортизацию универсальных спе­

циальных приспособлений; Спл — затраты на амортизацию, ремонт, отопление, освещение

и уборку производственного помещения; С0 — затраты на общие цеховые расходы (заработная плата

вспомогательных рабочих, инженерно-технических ра­ ботников и служащих цеха с соответствующими начи­ слениями, расходы по ремонту и амортизации общего вспомогательного оборудования и инвентаря цеха, рас­ ходы по охране труда, канцелярии и др.);

Сзаг — стоимость заготовки (включая стоимость ее изготовления и материал, за вычетом стоимости реализуемых отхо­ дов — стружки).

Все элементы технологической себестоимости определяются прямым расчетом по соответствующим формулам, опубликован­ ным в различных справочных и учебных пособиях [6, 17, 471.

Исключением являются затраты на общие цеховые расходы С0, величина которых рассчитывается в долях заработной платы ос­ новных рабочих и составляет 35—40% ее величины [6].

При сопоставлении вариантов технологических процессов, вве­ дение которых связано с изменением организационной структуры участка или цеха или изменением состава обслуживающего персо­ нала и инженерно-технических работников (например, при созда­ нии автоматических линий, внедрении станков с программным управлением и т. п.), что ведет к соответствующему изменению цеховых расходов, расчет величины С0 является необходимым. В более простых случаях сравнения технологических вариантов, близких по своему характеру и не требующих подобных измене­ ний в цехе, эта составляющая технологической себестоимости мо­ жет не учитываться. При сопоставлении технологических вариан­ тов изготовления детали из одинаковых заготовок в формуле (142) опускается составляющая по стоимости заготовки Сзаг.

Элементный метод расчета себестоимости является основным методом сопоставления экономичности технологических процессов во всех ответственных случаях, особенно в условиях массового и крупносерийного производства. В менее ответственных случаях, а также при расчетах себестоимости в серийном и мелкосерийном типах производства, этот метод применяется при широком исполь­ зовании укрупненных нормативов затрат.

Расчет технологической себестоимости в этом случае произво­ дится также по формуле (142), однако величина отдельных слагае­ мых себестоимости находится не прямым расчетом по точным формулам, а определяется по соответствующим нормативным табли­ цам затрат, отнесенным к часу или минуте работы станка. Подоб­ ные нормативы [61 по всем элементам технологической себестои­ мости составлены (за исключением стоимости заготовки, которая должна вычисляться по соответствующим формулам примени­ тельно к ее конкретной конфигурации, размерам и материалу) для всех основных типоразмеров металлорежущего, литейного, кузнечно-прессового, термического и подъемно-транспортного обо­ рудования, применяемого в условиях единичного и мелкосерий­ ного или в условиях крупносерийного и массового типа произ­ водства для некоторых средних условий выполнения операций, наиболее характерных для данного типоразмера станка.

Втабл. 11 приведены в качестве примера некоторые данные по элементам затрат на 1 ч работы станка, заимствованные из указан­ ных выше нормативов [61.

Всвязи с тем, что элементы затрат на силовую энергию и на режущий инструмент вычисляются пропорционально основному времени, а все остальные элементы, входящие в формулу (142), определяются пропорционально общей продолжительности опе­ рации (т. е. Тш.к), при составлении нормативов учитывается сред­ няя доля основного времени в общей норме времени, характерная

для данного типоразмера станка при определенной серийности производства. Это дает возможность без большой погрешности определять технологическую себестоимость операции величиной произведения себестоимости станко-часа (С стаНко-ч), взятой по нормативам, на общую трудоемкость операции Тш.к.

Расчет технологической себестоимости по стоимости станкочаса (или станко-минуты) сводится к определению по нормативным таблицам затрат по каждому из элементов себестоимости, прихо­ дящихся на одну минуту (час) работы станка, суммированию этих затрат, соответственно принятой для данного расчета структуре технологической себестоимости, и умножению полученной суммы на трудоемкость выполнения данной операции, т. е.

ко-мин), определенная по нормативам, как сумма

стоимостей отдельных элементов;

Т ш-к — штучно-калькуляционное (для массового произ­ водства штучное) время сравниваемой операции

вч или мин (соответственно размерности

Сстанко-ч ИЛИ Сстанко-мин) •

Способ определения технологической себестоимости по норма­ тивам, как и всякий другой метод, основанный на средних данных, может в отдельных конкретных случаях дать погрешность расчета, достигающую 15—20% (по сравнению с результатами элемент­ ного расчета по точным формулам). Однако для большинства слу­ чаев сопоставления экономичности технологических вариантов точность такого расчета является достаточной, поэтому он может

.быть рекомендован для широкого практического применения.

Расчет экономичности обработки по разным классам точности и чистоты

При повышении точности обработки возрастает сложность вы­ полнения операции, что приводит к повышению разряда работы, увеличению ее трудоемкости, повышению требований к точности оборудования, и к сохранению точности размеров и формы инстру­ мента.

Повышение требований к качеству поверхности во многих случаях также связано с необходимостью использования более высокой квалификации рабочих и более совершенных станков. Кроме того, при этом обычно возникает задача подбора режимов резания, обеспечивающих достижение требуемых классов чистоты (часто менее производительных, чем при получистовой обработке), и своевременной переточки режущего инструмента.

Таким образом, повышение классов точности и;чистотьгобычно Сопровождается увеличением трудоемкости обработки деталей и возрастанием ее себестоимости.

Сопоставление экономичности обработки по разным классам точности и чистоты может быть произведено прямым расчетом эле­ ментов затрат по формуле (142) и упоминавшимся ранее формулам расчета отдельных элементов затрат, с учетом изменения оборудо­ вания, квалификации рабочего и трудоемкости обработки. Некото­ рые изменения в порядок расчета вносятся при этом только в рас­ чет затрат на режущий инструмент.

Затраты на режущий инструмент Срежопределяются по фор­ муле [6, 17, 30, 47]

где Н — начальная (прейскурантная) стоимость инструмента; П — затраты на одну переточку инструмента;

К— число переточек, допускаемое инструментом до его пол­ ного износа (принимается по справочникам);

Тт— стойкость режущего инструмента между двумя переточ­

ками в мин; Т0 — основное время в мин.

При обычных расчетах экономичности обработки в формулу (144) вводится величина стойкости режущего инструмента по дан­ ным обычных справочников по резанию. Как известно, эта вели­ чина выражает продолжительность работы инструмента до опре­ деленной степени его затупления, которая характеризуется раз­ мерами площадки износа по задней поверхности инструмента. Однако величина площадки износа режущего инструмента непо­ средственно не связана ни с шероховатостью поверхности, обрабо­ танной данным инструментом, ни с его размерной стойкостью при заданном классе точности. Поэтому расчет затрат на режущий инструмент на основе величины стойкости, определенной указан­ ным методом, не учитывает изменений расхода инструмента при повышении требований к точности и качеству поверхности й яв­ ляется для этого случая непригодным.

Для работы технолога и проведения расчетов экономичности обработки с разной точностью и шероховатостью поверхности необ­ ходимо определять так называемую технологическую стойкость инструмента, в пределах которой обрабатываемая деталь соот­ ветствует поточности размеров и шероховатости поверхностей тре­ бованиям, предписанным чертежом.

Технологической стойкостью ТТ называется продолжитель­ ность работы рео/сущего инструмента, в пределах которой дости­ гается требуемая точность детали или шероховатость ее поверх­ ностей.

Технологическая стойкость может выражаться в минутах ос­ новного времени, в метрах пути резания или в количестве штук обработанных деталей.

Как видно из рис. П4, а при затуплении и износе режущего инструмента (например, развертки) размер обрабатываемой де­ тали изменяется, постепенно выходя за пределы допусков разных классов точности по А г, Л 2, А 3 и т. д. Соответственно этому техно­ логические стойкости инструмента по точности обработки Т твы­ ражаются величинами n lt /г2, /г3 или Т п , 7Ya> Т п .

Одновременно с этим при затуплении режущего инструмента изменяется и шероховатость обработанной поверхности, выходя постепенно за пределы классов чистоты V8, V7, у б . Соответ-

Рис. 114. Определение технологической стойкости инструмента: а — по точности; б — по шероховатости

ственно этому технологическая стойкость по шероховатости Т1“ер

определяется величинами п[иер, n f ep, п^ер или Tj i P, Т1№3, Т‘т£р>

(рис. 114, б).

При расчете затрат на режущий инструмент очевидно необхо­ димо учитывать технологическую стойкость и по точности и по шероховатости поверхности, вводя в расчетную формулу (144) наименьшее ее значение. Так, например, при обработке отверстия по 2-му классу точности и 6-му классу чистоты в расчете следует принять технологическую стойкость по точности Тп = п г, как меньшую, по сравнению с технологической стойкостью по шерохо­

ватости Т“1Р = пТ р И, наоборот, при обработке отверстия по 8-му классу чистоты и по 3-му классу точности в расчетную фор­ мулу (144) должна быть введена величина технологической стой­ кости по шероховатости Tf i p = n"tep

Значения технологической стойкости по точности и по шерохо­ ватости, установленные экспериментально для всех основных ме­ тодов чистовой обработки, могут быть взяты из работы [30].

Т е х н о л о г и ч е с к а я с т о й к о с т ь по ш е р о ­

х о в а т о с т и Т\иер определяет продолжительность работы ин­ струмента между его переточками исходя из условия обеспечения заданной шероховатости.

определяет собой общий срок службы инструмента данной точ­ ности.

При работе регулируемым инструментом или инструментом, точность обработки которым определяется настройкой станка (резцы), технологическая стойкость по точности определяет про­ должительность работы инструмента между поднастройками станка или регулировками инструмента. В этом случае при расчете затрат на режущий инструмент в формулу (144) вводится технологическая стойкость по шероховатости соответствующего класса, независимо от того меньше или больше ее величина, чем величина стойкости по точности. Технологическая стойкость по точности при этом вы­ ражает собой продолжительность работы инструмента без подна­ стройки станка или без регулирования инструмента и служит для определения частоты необходимых поднастроек, обусловливающих дополнительные затраты времени на техническое обслуживание станка.

Так, например, если требуется обработать отверстие тонким растачиванием с точностью 1-го и шероховатостью 7-го классов, то для определения затрат на режущий инструмент по формуле (144) устанавливается величина технологической стойкости по ше­

роховатости 7"Г, выражающая собой продолжительность работы резца между его переточками. Значительно меньшая величина тех­ нологической стойкости по точности Тт1(рис. 114, а) дает возмож­ ность определить количество штук деталей (или машинное время), обрабатываемых при одной настройке станка в пределах 1-го класса точности. Очевидно, что через каждый отрезок машинного времени Тп должна быть произведена поднастройка станка, при которой размеры обрабатываемых изделий вновь вводятся в гра­ ницы поля допуска 1-го класса точности.

При обработке деталей по высоким классам точности прихо­ дится считаться с погрешностью настройки станка, в результате влияния которой размеры первой детали, изготовленной после настройки станка, могут не совпадать с линией наибольшего' пре­ дельного размера детали согласно ее чертежу. Это может привести к некоторому сужению фактического поля допуска, определяющего продолжительность работы инструмента по заданному классу точности в пределах одной настройки станка. Поэтому при обра­ ботке деталей по 1 и 2-му классам точности определение техноло­ гической стойкости инструмента по точности следует производить

не по всему полю допуска соответствующего класса точности, а по полю допуска, уменьшенному на величину возможной погрешности настройки (или на величину допуска на изготовление мерного инструмента).

Величина затрат на режущий инструмент, установленная по формуле (144), на основе определения технологической стойкости инструмента, может достигать в отдельных случаях 30—40% всей

Рис. 115. Экономичность обработки по 1-му классу точности вала 0 60X200 мм закаленной стали:

1 — шлифование; 2 — суперфиниширование; 3 — шлифование с тон­ кой правкой; 4 — шлифование повышенной точности; 5 — полумеханнческая доводка; 6 — шлифование ^графитовым кругом

величины технологической себестоимости обработки, определен­ ной по формуле (142), предопределяя решение вопроса об эконо­ мической; целесообразности применения того или иного метода чистовой обработки деталей.

Для упрощения расчетов при сопоставлении экономичности обработки по разным классам точности и чистоты могут быть ис­ пользованы упоминавшиеся ранее [6] нормативы по стоимости станко-часа, в сочетании с обязательным прямым расчетом затрат на режущий инструмент по формуле (144) с соответствующим опре­ делением технологической стойкости инструмента. В этом случае

Рис. 117. Экономичность обработки по 2-му классу точности отверстий 0 30X40 мм в стальной детали:

1 — чистовое растачивание резцом с пластинкой Т15К6; 2 — то же, с пластинкой PI8; 3 — то же, с керамической пластинкой ЦМ332; 4 — растачивание на алмазнорасточном станке; 5 — то же, на фрезерном станке; 6 — тонкое растачивание на токарном станке; 7 — развертывание на револьверном станке; 8 — то же, на сверлильном станке; 9 — протягивание в серийном про­ изводстве; 10 — то же, в крупносерийном производстве; 11 — шлифование; 12 — хонингование

расчетная формула технологической себестоимости обработки при­ обретает вид

где А — сумма затрат по всем элементам технологической себе­ стоимости, кроме затрат на режущий инструмент, отне­ сенная к 1 мин работы станка.

Рис. 118. Экономичность обработки по 3-му классу точности отверстии 0 ЗОХ Х40 мм'.

J — чистовое растачивание резцом с пластинкой Т15К6; 2 — то же. с пластинкой Р18; 3 — то же, с керамической пластинкой ЦМ332; 4 — чистовое растачивание на алмазно­ расточном станке; 5 — то же, на фрезерном станке; 6 — то же, на токарном станке; 7 — развертывание на револьверном станке; 8 — то же, на сверлильном станке; 9 — шли­ фование

Когда элементы затрат относятся в нормативах к 1 ч работы станка [6], величина А определяется по формуле

СЧ3 + С 1 н + С 1 + Счв + С 1 + С1

(146)

60

Элементы затрат, входящие в формулу (146), определяются прямым расчетом, как было указано ранее, или принимаются по нормативам СТОИМОСТИ 1 сшанко-ч [6] из таблиц (см. табл. 11).

Для ориентировочного сопоставления экономичности обра­ ботки стальных валов, отверстий и плоскостей различных размеров по разным классам точности и чистоты в некоторых средних условиях работы предприятия серийного машиностроения были

подсчитаны и сведены в нормативные таблицы конкретные данные по технологической себестоимости и трудоемкости чистовой обра­ ботки разными методами [30].

Рис. 119. Экономичность обработки плоскости стальнон'детали размером 100X50 мм:

I — цилиндрическое фрезерование; 2 — торцовое фрезерование; 3 — шлифова­ ние; 4 — Шлифование с тонкЬй правкой; 5 — шлифование графитовым кругом

На рис. 115—119 приводятся примеры сопоставления экономич­ ности обработки стальных деталей различной точности и шерохо­ ватости, построенные на основе указанных нормативов.

Оценка экономической эффективности варианта по приведенным затратам

Оценка экономической эффективности технологических про­ цессов по технологической себестоимости и производительности обработки в большинстве случаев дает достаточно объективную и правильную оценку сравниваемых технологических вариантов, особенно в тех случаях, когда затраты на технологическую ос­ настку и специальное оборудование этих вариантов различаются незначительно.

В случае, когда один из сравниваемых технологических вари­ антов предусматривает приобретение дорогостоящего специального рборудования или специализированной оснастки, сравнение эко­ номичности вариантов только по технологической себестоимости и трудоемкости обработки.может оказаться недостаточным. Высоко­

производительная оснастка и специальное оборудование'в боль­ шинстве случаев обеспечивает меньшие затраты на изготовление детали, поэтому сравнение вариантов по себестоимости и трудоем­ кости во многих случаях оказывается в пользу варианта с боль­ шими^капитальными вложениями.

В таких случаях целесообразность дополнительных затрат на оснащение технологического процесса может быть определена вели­ чиной коэффициента экономической эффективности капитальных вложений Е, который рассчитывается по формуле

<147> где Сг и Сг — себестоимости годового выпуска деталей по пер­

вому и второму вариантам в руб./год; и К 2 — капитальные затраты, связанные с осуществле­

нием первого и второго вариантов технологиче­ ского процесса в руб.

Коэффициент экономической эффективности капитальных вло­ жений Е выражает величину годовой экономии на себестоимости -деталей, связанной с применением нового оборудования и оснастки, на 1 руб. капитальных вложений.

Для определения экономической целесообразности введения новой техники в различных отраслях промышленности установлен нормативный коэффициент экономической эффективности Ен, ко­ торый определяет минимальную величину годовой экономии на себестоимости продукции на 1 руб. дополнительных капитальных затрат, достаточную для рационального использования капиталь­ ных средств в условиях данной отрасли производства в настоящее время. Для машиностроительной промышленности Ен = 0,25 руб. в год на 1 руб. капитальных вложений.

Экономическая целесообразность дополнительных капитальных вложений может быть определена путем сравнения величин рас­ четного Е и нормативного Ен коэффициентов экономической эффек­

При сравнении экономичности различных вариантов вновь про­ ектируемых технологических процессов, требующих значительных капитальных вложений, бывает целесообразно произвести расчет

q — годовой выпуск деталей в шт.;

К— капитальные вложения на осуществление данного ва­ рианта технологического процесса в руб.

Как следует из формулы (149), приведенные затраты склады­ ваются из себестоимости годового выпуска (Cdemq = С) и норма­ тивной годовой экономии, которая должна быть получена в данной отрасли промышленности при рациональном использовании капи­ тальных вложений (ЕНК).

Таким образом приведенные затраты позволяют установить экономический смысл отвлечения капитальных средств от других объектов данной отрасли промышленности и израсходовать их на осуществление проектируемого технологического процесса.

Приведенные затраты 3npi определяются по каждому (i) из сравниваемых вариантов.

Лучшим признается вариант, в котором приведенные затраты минимальные (3rtpmin).

Годовой экономический эффект при внедрении указанного луч­

17. ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ

Развитие технического прогресса в машиностроении привело к появлению многочисленных конструкций и систем приспособ­ лений и автоматизирующих устройств, значительно повышающих производительность обработки деталей. Создание и применение этих устройств связано с необходимостью значительных затрат времени и материальных средств.

Затраты на технологическую оснастку достигают 15% себе­ стоимости изделий. Однако применение этих устройств, особенно в условиях серийного производства, оказывается экономичным далеко не всегда. Известно много примеров создания высокопро­ изводительных приспособлений, не окупающихся за весь период выпуска изделий, что приводит не к снижению, а к повышению себестоимости изготовлений деталей. Так, например, проведен­ ными исследованиями 14] установлено, что широко распростра­ ненное в машиностроении мнение об экономической эффективности применения УСП даже при обработке самых малых партий де­ талей (4—6 шт.) является ошибочным и во многих случаях при­ водит к неоправданному повышению затрат. Поэтому при проек­ тировании дорогостоящих специальных приспособлений и средств автоматизации часто бывает необходимо, особенно в условиях серийного производства, проведение расчета экономической эффек­ тивности по приведенным затратам в соответствии с формулами (148)—(150).

Кроме того, необходимо проведение расчета экономичности применения запроектированного приспособления в данных усло­ виях производства.

Оценка эффективности применения станочного приспособле­ ния производится на основе анализа его технической, организа­

ляется возможностью своевременного его изготовления в данных производственных условиях и соответствием производительности обработки деталей в данном приспособлении производственной программе.

Экономическая целесообразность приспособления определяется сопоставлением экономии на себестоимости механической обработки с величиной дополнительных капитальных затрат, расчетом коэф­ фициента экономической эффективности и его сравнением с нор­ мативным коэффициентом экономической эффективности капиталь­ ных вложений Ен по формуле (148).

Если при расчете сравниваются два варианта специальных

приобретение или изготовление более дорогого (/С3 > Ki), но и более производительного приспособления, снижающего себе­

В формулы (148) и (150) входит разность себестоимостей годо­ вых выпусков продукции по сравниваемым вариантам. Это важ­ ное обстоятельство позволяет упростить расчеты путем исключе­ ния из себестоимости С всего повторяющегося (одинакового) в обоих вариантах, т. е. позволяет заменить полную себестои­ мость С технологической себестоимостью Сг.

В соответствии с этим при расчетах по формулам (147) и (148) себестоимость годового выпуска деталей по каждому из сравни­ ваемых вариантов их обработки может быть заменена технологи­

щей стоимостью сравниваемых приспособлений. При точных расчетах экономической эффективности приспособлений их стои­ мость определяется по фактическим затратам на их проектирова­ ние и изготовление (если приспособления уже изготовлены) или по прейскурантной стоимости, если приспособления покупные, или по расчетным формулам, приведенным в соответствующих специальных руководствах [3, 4, 5, 6, 471.

При ориентировочных расчетах стоимость приспособления

удобно воспользоваться укрупненными нормативами стоимости специальных приспособлений [4, 47], приведенными в табл. 12.

Расчет экономической эффективности специальных приспособ­ лений по формулам (148) и (150) является вполне пригодным для установившегося характера производства при длительном изго­ товлении одних и тех же изделий. При частой смене объектов производства и соответствующей замене специальных приспособ­ лений наиболее рациональным является расчет эффективности приспособлений, исходящий из годовых затрат на приспособления, учитывающих действительный срок их использования.

В этом случае условие эффективности применения нового при­ способления взамен существующего выражается неравенством

рым и новым приспособлениями в руб./шт.;

Годовые затраты на приспособление включают в себя долю стоимости приспособления, приходящуюся на один год их эксплуа­ тации й затраты на ремонт и эксплуатацию приспособления.

Д л я с п е ц и а л ь н ы х приспособлений срок погашения их первоначальной стоимости устанавливается в следующих преде­ лах; один год для простых, два года для приспособления средней

сложности и три года для сложных приспособлений. В среднем для специальных приспособлений срок погашения их стоимости при­ нят два года (т. е. в годовые затраты включается половина стои­ мости приспособления). С учетом затрат на эксплуатацию и ре­ монт специальных приспособлений, составляющих 0,1—0,3 их стоимости, общие годовые затраты на специальные приспособле­ ния Рсп определяются из соотношения

Д л я у н и в е р с а л ь н ы х приспособлений срок погаше­ ния стоимости примерно в два раза больше, чем для специальных и колеблется в пределах 3—5 лет. В расчетах принято считать

Стоимость универсальных приспособлений Су_п обычно опре­ деляется по соответствующим ценникам. Если универсальное приспособление изготовляется на данном заводе, то его стоимость может быть определена по тем же формулам и таблицам, что и стоимость специального приспособления.

Размер минимальной годовой программы выпуска деталей, при которой окупается применение более производительного и более дорогого приспособления, определяется по формуле

18. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ СТАНКОВ

Исследования использования металлорежущего оборудования в СССР и за рубежом, проведенные в последние годы, со всей очевидностью показали, что для обработки подавляющего боль­ шинства деталей машин оборудование должно подбираться не только с точки зрения обеспечения технических требований, предъявляемых к деталям, а и с точки зрения достижения наивыс­ ших экономических показателей проектируемой технологической операции.

Так, например, по данным ЭНИМСа, из общего числа деталей, обрабатываемых в СССР на токарных станках, только 21% имеет точность 2-го класса, а остальные 79% обрабатываются с точностью 3-го класса (46%) и грубее. При этом требования по шерохова­ тости поверхности в пределах 7-го класса предъявляются только к 2% деталей, обрабатываемых на токарных станках. Только 24% деталей, обрабатываемых на токарных станках, нуждаются в при-

при которой экономично применение высокопроизводительных и дорогостоящих станков, уменьшается.

По данным английских фирм размер экономически целесооб­ разной партии деталей, при которой следует переводить обработку деталей с токарного станка на револьверный, составляет 5—25 шт., с револьверного станка на одношпиндельный автомат — 150— 700 шт. и на многошпиндельиый автомат с одношпиндельного —

от 150 шт. деталей и выше.

изготовления ступенчатой втулки на токарном станке и на револь­ верных станках при различных способах наладки последних. Как видно из рисунка, экономичность применения револьверных станков зависит не только от размеров партии обрабатываемых деталей и от конфигурации последних, но также в значительной степени связана с характером их наладки (постоянная, преемст­ венная или специальная наладка).

Размеры граничных партий деталей, при которых экономи­ чески целесообразно переводить их обработку на более произво­ дительное оборудование, в значительной мере связаны с конфигу­ рацией деталей, а следовательно, и с числом необходимых пере­

мичен. Как показывает график (рис. 122), построенный на осно­

вании исследований, проведенных в Лондонском имперском колледже науки и технологии, с увеличением числа переходов на токарно-револьверном станке с 7 до 14 размер партии деталей, при котором экономично перевести обработку с токарно-револь­ верного станка на одношпиидельный автомат, уменьшается со 100 до 27 шт.

На рис. 123 приведены эскизы типовых деталей, а в табл. 13 даны значения граничных размеров партии (в шт.), при которых экономически целесообразно переводить обработку их е токарного

дельный.

Таблица составлена из условия, что один наладчик обслужи­ вает восемь револьверных станков и одношпиндельных автоматов или четыре многошпиндельных автомата.

В последнее время внимание исследователей привлекает вопрос об установлении границ экономичного применения станков с про­ граммным управлением. При изготовлении специальных деталей особо сложной конфигурации целесообразность применения стан­ ков с программным управлением не вызывает сомнений, несмотря на высокую стоимость подобных станков. Значительная экономия

взатратах на приспособления, экономия производственной

Таблица 13

Граничные значения величины партии (в шт. деталей) для станков с различной степенью автоматизации

зарплаты, более полное использование станков и устранение брака окупают высокую стоимость станков подобного рода.

Более сложным является вопрос об экономичности применения станков с программным управлением для обработки обычных деталей машиностроения, взамен токарных, револьверных или станков автоматов, или взамен универсальных станков при фрезер­ ных и расточных операциях.

Рис. 124. Себестоимость обработки фланца на раз­ личных станках токарной группы:

1 — токарный станок; 2 — токарно-револьперный ста­ нок; 3 — патронный кулач­ ковый автомат; 4 — токарный станок с программным упра­

влением

Токарный с програм­

мным управлением

1

На рис. 124 приведена себестоимость обработки деталей на различных станках токарной группы.

При расчете было принято, что один рабочий обслуживает два станка с программным управлением.

Из рисунка видно, что даже наиболее совершенный станок с программным управлением (кривая 4) оказывается наиболее экономичным лишь в узком интервале размеров запускаемых партий (от 4 до 20 шт.). При числе деталей в партии менее 4 шт. наиболее экономичным оказался самый дешевый простой токарный станок (кривая 1). При партии обрабатываемых деталей свыше

В меньшей степени обобщены материалы по экономичности применения металлорежущих станков различной степени автома­ тизации, однако и в этой области имеется большой фактический материал, который может быть использован для создания необ­ ходимых технологам нормативов экономичности и проведения соответствующих расчетов.

Все это делает возможным и необходимым во всех случаях проектирования новых технологических процессов обработки деталей, особенно сложных, проводить расчеты экономической целесообразности запроектированных технологических вариантов и экономичности изготовления и применения специальной техно­ логической оснастки и запроектированных станков.

Весьма ответственной и трудоемкой частью технической под­ готовки производства является технологическое проектирование, трудоемкость которого составляет (в процентах к общей трудоем­ кости технической подготовки) в условиях мелкосерийного про­ изводства 30—40%, в условиях серийного производства — 40— 50% и массового — 50—60%.

Рост трудоемкости проектирования технических процессов с увеличением выпуска продукции объясняется тем, что в крупно­ серийном и массовом производствах разработка технологических процессов производится более тщательно, чем в серийном (увели­ чивается по общему объему, усложняется технологическая осна­ стка, подробнее разрабатывается документация).

Трудоемкость технологического проектирования в большин­ стве случаев заметно превосходит трудоемкость конструирования

Совершенствование технологических процессов и увеличение технологической оснастки повышает качество выпускаемых изде­ лий и снижает их трудоемкость. По данным станкостроительной промышленности при увеличении коэффициента оснащенности, определяемого отношением общего числа наименований применяе­ мых приспособлений к числу оригинальных деталей изделия, трудоемкость обработки снижается в следующих размерах.

Технологический процесс и его структура

Т е х н о л о г и ч е с к и й п р о ц е с с представляет собой часть производственного процесса, непосредственно связанную с изменением размеров, формы, внешнего вида или внутренних свойств предмета производства.

Технологические процессы строятся по отдельным видам про­ изводства (технологические процессы литья, обработки давлением, механической обработки, термической обработки, сборки и т. д.).

Т е х н о л о г и ч е с к а я о п е р а ц и я — это часть тех­ нологического процесса, выполняемая непрерывно на одном ра­ бочем месте, над одним или несколькими одновременно обрабаты­ ваемыми или собираемыми изделиями.

Условие непрерывности операции означает выполнение этой предусмотренной операцией работы без перехода к работе над другим изделием. Так, например, обработка ступенчатого валика в центрах на токарном станке представляет собой одну техноло­ гическую операцию, если она выполняется в следующей после­ довательности: установить деталь в центры, обточить валик с одного конца, снять деталь, переустановить хомутик и вторично уста­ новить в центры, обточить валик с другого конца. Точно такая же по содержанию работа над валиком может быть выполнена и за две операции:

1) закрепить хомутик, установить деталь в центры и обточить с одного конца;

2) закрепить хомутик на другом конце детали, установить ее в центры и обточить с другого конца, если вторичная уста­ новка и обработка второго конца валика последует не сразу после обработки первого конца, а с перерывом для обработки других

Приведенный пример показывает, что состав операции устанав­ ливается не только на основе чисто технологических соображе­ ний, но определяется с учетом организационной целесообразности.

Технологическая операция является основной единицей про­ изводственного планирования и учета. На основе операций опре­ деляется трудоемкость изготовления машин, потребное количество рабочих, оборудования, приспособлений и инструментов, уста­ навливается себестоимость обработки, производится календарное планирование производства и осуществляется контроль качества н сроков выполнения работы.

Кроме технологических операций, в состав технологического процесса в ряде случаев (например, в поточном производстве, особенно при обработке на автоматических линиях) включаются в с п о м о г а т е л ь н ы е о п е р а ц и и (транспортные, кон­ трольные, маркировочные, по удалению стружки и т. п.), не изме­ няющие размеров, формы, внешнего вида или свойств обрабаты­

ваемого изделия, но необходимые для осуществления технологи­ ческих операций.

У с т а н о в к а (у с т а и о в) представляет собой часть тех­ нологической операции, выполняемую при неизменном закрепле­ нии одного или нескольких одновременно обрабатываемых из­ делий.

По з и ц и я представляет собой часть операции (установки), выполняемую в каждом из различных положений изделия отно­ сительно оборудования при одном закреплении (например, фрезе­ рование каждой из четырех граней головки винта, неизменно закрепленного в делительной головке, представляет собой отдель­ ную позицию).

Пе р е х о д представляет собой часть операции (установки, позиции), выполняемую над одной или несколькими поверхностями изделия, одним или несколькими одновременно работающими инструментами, при неизменном режиме работы станка.

П р о х о д — часть перехода, при котором снимается одни слой металла. Проход может рассматриваться как простейший переход.

Переход (проход) является наименьшей частью технологиче­ ского процесса, сохраняющей основной признак последнего (изме­ нение размеров и формы); дальнейшее дробление его на приемы и движения, необходимое при техническом нормировании, создает не только технологические (снятие слоя металла), но и вспомогатель­ ные (включить станок, отвести резец и т. п.) элементы работы.

П р и е м — законченная совокупность отдельных движений

впроцессе выполнения технологического перехода. В соответствии

спредыдущим, отдельные приемы определяют собой затраты основ­

ного времени (например, приемы: обточить поверхность, сверлить, фрезеровать и т. п.) или вспомогательного времени (установить и закрепить деталь в приспособлении, включить станок, подвести инструмент, включить подачу и т. п.).

Требования, предъявляемые к рациональному технологическому процессу,

и влияние производственных условий на его построение

Одним из основных принципов построения технологических процессов является принцип совмещения технических, экономи­ ческих и организационных задач, решаемых в данных производ­ ственных условиях.

Проектируемый технологический процесс должен безусловно обеспечить выполнение всех требований к точности и качеству изделия, предусмотренных чертежом и техническими условиями, при наименьших затратах труда и минимальной себестоимости и при изготовлении изделий в количествах и в сроки, установлен­ ные производственной программой.

20. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ И ИХ УТОЧНЕНИЕ

При проектировании технологического процесса механической обработки исходными являются следующие данные:

1)размер программного задания;

2)чертежи и технические условия на изготовление и приемку изделия;

3)чертеж заготовки.

Размер программного задания

Размер программного задания позволяет определить тип пред­ полагаемого производства и установить целесообразный характер построения технологического процесса с проведением необходимых расчетов экономической эффективности применения различных видов технологической оснастки и специального оборудования.

В условиях массового и серийного производств размер програм­ много задания служит основой для установления темпа выпуска продукции, обеспечивающего выполнение производственной про­

времени, через который со станка или с линии должна выходить

по причинам сменности, выходных дней, ремонта и т. п; в мин\

q — размер годового задания в шт.

При проектировании технологического процесса крайне же­ лательно добиться его построения из одинаковых или кратных по трудоемкости операций, с продолжительностью равной или крат­ ной темпу выпуска изделий. В этом случае возможна и целесооб­ разна обработка деталей в поточной линии.

Если при установленном темпе выпуска станки, участвующие в изготовлении деталей по данному технологическому процессу, оказываются полностью загруженными, то производство органи­ зуется по принципам массового — с постоянным закреплением рабочих мест за одними и теми же операциями. Если же размер программного задания такой постоянной загрузки станков не обеспечивает, то производство организуется по принципу серий­ ного с созданием переменно-поточных линий.

Если синхронизацию продолжительности выполнения отдель­ ных операций осуществить не удается, то поточная линия не организуется.

Применительно к условиям каждого из указанных случаев строится технологический процесс обработки деталей и разраба­ тываются его отдельные операции.

Технологичность конструкции и технологическая отработка чертежа

Чертежи и технические условия на изготовление и приемку изделий поступают к технологу от конструкторов основного про­ изводства в качестве обязательных для выполнения документов. Однако во многих случаях технолог может и обязан подвергнуть эти чертежи технологическому анализу с точки зрения удобства изготовления деталей и возможности построения наиболее произ­ водительных и экономичных технологических процессов, т. е. с точки зрения технологичности конструкции.

Конструкция изделия может быть признана технологичной, если она обеспечивает п р о с т о е и э к о н о м и ч н о е и з г о ­ т о в л е н и е этого изделия.

Повышение технологичности конструкции изделия предусма­ тривает проведение целого комплекса различных мероприятий,

вчисле которых необходимо отметить следующие.

1.Уменьшение общего количества звеньев в кинематической схеме машины. Уменьшение трудоемкости изготовления машины при этом достигается не только за счет уменьшения числа ее де­ талей (что само по себе весьма важно, так как трудоемкость обычно пропорциональна числу деталей) и не только за счет упрощения сборки, но также благодаря понижению требований к точности деталей, входящих в расчетные размерные цепи машины и, осо­ бенно, снижению требований к точности обработки присоедини­ тельных поверхностей этих деталей.

2.Создание конфигурации деталей и подбор их материалов, позволяющих применение наиболее совершенных заготовок, сокра­ щающих объем механической обработки (точное и кокильное литье, литье под давлением, горячая цветная прессовка и объем­ ная штамповка, холодная штамповка различных видов и т. п).

Так, например, с целью сокращения трудоемкости обработки

иэкономии металла конструкция крышки держателя (рис. 126, а) заменена конструкцией, изображенной на рис. 126, б, позволяю­ щей изготовлять ее из заготовки, полученной штамповкой-вытяж­ кой с вырубкой контура.

Трудоемкая обработка прежней конструкции производилась из индивидуальной заготовки, имеющей вид диска 0 140X X 20 мм. После предварительной обработки заготовки в механи­ ческом цехе она вторично направлялась в штамповочный цех для вырубки контура, после чего возвращалась в механический для окончательной обработки. Конструкция,приведенная на рис. 126,6, позволяет получить заготовку в виде горячей штамповки-вы­

тяжки с вырубленным контуром, которая направляется в механи­ ческий цех для минимальной механической обработки.

Данное изменение конструкции в четыре раза сократило тру­ доемкость механической обработки (с 41,6 мин до 10 мин) и в два с половиной раза уменьшило общую трудоемкость изготовления детали (с 41,6 мин до 20,7 мин). Расход металла сократился в три раза (с 1,0 до 0,34 кг на одну деталь). Устранены организационные трудности и излишнее пролеживание деталей, связанное с допол­ нительной транспортировкой деталей в другой цех, что сократило общий цикл изготовления детали.

Рис. 126. Крышка держателя (материал — сталь 30)

Серьезным резервом повышения производительности обработки является изменение и упрощение конфигурации деталей с целью унификации режущего инструмента и создания более благоприят­ ных условий его работы, а также с целью облегчения и уменьшения объема механической обработки.

Примеры подобных изменений опубликованы в многочисленных руководствах по конструированию и других изданиях [8, 17 и др. ].

3. Простановка размеров в чертежах с учетом требований их механической обработки и сборки, позволяющая построение обработки по принципу автоматического получения размеров на настроенных станках, автоматах и полуавтоматах, и позволяющая обеспечить совмещение конструкторских, сборочных и техноло­ гических баз.

На примерах, приведенных на рис. 127, а, показана непра­ вильная простановка размеров, требующая введения излишних операций, а на рис. 127, б — правильная простановка, позволяю­ щая сократить процесс обработки до двух операций.

Обработка этих деталей ведется из прутка и начинается с пра­ вой стороны детали. Простановка размеров согласно рис. 127, а требует для получения чертежных размеров Л 2, Л4—А ъ—Л„ и А а введения дополнительной операции—подрезки торца.

При простановке размеров на детали, имеющие как обрабо­ танные, так и необработанные поверхности, особенно важно учитывать последовательность образования отдельных поверх­ ностей детали. Черные, необработанные поверхности возникают на детали раньше обработанных, поэтому система всех необрабо­ танных поверхностей должна быть связана соответствующими раз­ мерами. При первой операции механической обработки одна из необработанных поверхностей используется в качестве черновой базы и от нее проставляется размер до обрабатываемой поверхности, которая при дальнейших операциях меха­ нической обработки обычно является базирующей.

При обработке остальных поверхностей выдерживаются размеры от первой обрабо-' тайной поверхности, обычно являющейся базирующей по­ верхностью, или, в случае смены технологических баз,от одной из ранее обработанных поверхностей, используемых при данной операции в каче­ стве технологической базы.

Таким образом, размер, проставленный от черновой базы, связывает систему обра­ ботанных поверхностей де­ тали с системой необработан­ ных поверхностей.

Изложенное делает необ­ ходимым при проектировании

детали связывать размерами все необработанные поверхности, затем проставить размер между одной из необработанных поверхно­ стей, используемой в качестве черновой базы, и обрабатываемой поверхностью, которая в дальнейшем будет служить технологиче­ ской базой при обработке остальных поверхностей детали. Осталь­ ные размеры должны связать между собой обработанные поверх­ ности детали.

На рис. 128, а и в показана неправильная простановка раз­ меров, когда одна обработанная поверхность оказывается свя­

друг с другом размером 310 мм обработанные поверхности одно­ временно привязаны размерами 15 и 50 мм к соответствующим необработанным поверхностям (рис. 128, б).

На рис. 128, б и г показана правильная простановка размеров на эти детали, учитывающая принцип использования черновой базы и необходимость связи одним размером системы обработан-

Рис. 128. Примеры простановки размеров на чертежах деталей [8]

дельных поверхностей должна учитываться не только при про­ становке размеров на детали, имеющей необработанные поверх-

Рис. 129. Простановка размеров на чертеже зубчатого ко­ леса [8]

иости, но также должна приниматься во внимание и при проекти­ ровании деталей, имеющих участки, значительно отличающиеся по точности и шероховатости, а следовательно, обрабатываемые различными методами.

На рис. 129 приведен чертеж зубчатого колеса, горцы которого должны быть обработаны с шероховатостью в пределах 8-го класса, что требует применения шлифования.

Простановка размеров, приведенная на рис. 129, а, пригодна для токарной обработки без учета операции шлифования торцов

и требует при изготовлении детали установления жестких про­ межуточных технологических допусков, удорожающих и затруд­ няющих обработку. Простановка размеров, приведенная на рис. 129, б, является более правильной, учитывающей необходи­ мость выделения операции шлифования. Обработка детали на­ чинается с ее левого конца при выполнении на токарной операции размеров 50, 105, 130 мм окончательно и размера 250 мм пред­ варительно, с припуском на шлифование торца. При второй то­ карной операции выдерживаются окончательные размеры 490, 105, 120 мм и технологический размер от правого торца до торца шестерни, с припуском на шлифовку последнего. При третьей операции производится шлифование диаметра и левого торца на размер 250 С4, а при четвертой операции — шлифование диаметра

ивторого торца на чертежный размер 60 С3.

4.Упрощение конфигурации отдельных деталей, предельно возможное расширение допусков на изготовление и снижение

требований по шероховатости обрабатываемых поверхностей,

сцелью уменьшения объема и облегчения механической обработки.

5.Создание конфигурации деталей, позволяющей примене­ ние наиболее совершенных и производительных методов механи­ ческой обработки (многорезцовая обработка и обработка фасон­ ным и многолезвийным инструментом, накатывание и вихревая

нарезка резьб, применение агрегатных и специальных станков

иавтоматов, создание поточных и автоматических линий).

6.Проведение нормализации и унификации деталей и узлов выпускаемых изделий, являющейся предпосылкой типизации технологических процессов, унификации режущего и меритель­ ного инструмента и организации групповой обработки.

7.Создание конструкции изделия, позволяющей проведение операционной сборки по принципам полной или частичной взаимо­ заменяемости, что является одним из основных условий органи­ зации поточной сборки.

Осуществление указанных мероприятий представляет собой сложную задачу, решение которой требует глубокого анализа конструкции изделия и технологии его производства.

Вследствие того что проведение отдельных из перечисленных мероприятий может противоречить остальным (так, например, стремление к созданию конструкции, состоящей из минимального

количества взаимозаменяемых деталей, может пойти в разрез с принципом конструирования наиболее простых деталей, имею­ щих предельно широкие допуски), окончательное решение вопроса о наиболее технологичной конструкции изделия должно прини­ маться с учетом общей экономичности изготовления изделия в це­ лом по заводу. При этом должны приниматься во внимание и орга­ низационные вопросы, связанные с изготовлением рассматривае­ мой конструкции изделия, которые могут способствовать выпуску или затруднить его (вопросы межцеховой или межзаводской

кооперации, загрузка определенных видов оборудования, возмож­ ности пополнения станочного парка, получения определенных заготовок и т. д.).

Сказанное приводит к заключению, что понятие технологич­ ности конструкции по самому своему существу не может быть абсолютным, что это понятие меняется вместе с развитием произ­ водства и технологии, и для различных по своему характеру и уровню технологии предприятий это понятие различно.

Изложенное показывает, что конструкторская и технологи­ ческая подготовка производства тесно взаимосвязаны. Требова­ ния конструкции изделия и его чертеж в значительной мере опре­ деляют содержание технологического процесса, его построение, применяемые методы обработки и используемое оборудование и инструменты.

В свою очередь, принятая технология производства предъяв­ ляет свои требования к оформлению конструкции изготавливае­ мого изделия, к ее «технологичности», что делает необходимым проведение большой по объему и сложной работы технолога и конструктора.

Проектирование чертежа заготовки

Чертеж заготовки связывает работу заготовительного и меха­ нического цехов, являясь для первого чертежом готового изде­ лия, а для второго — исходным документом для построения про­ цесса обработки детали. Поэтому в нормальных производствен­ ных условиях чертеж заготовки является результатом совместной работы технологов заготовительного и механического цехов, в наиболее сложных случаях (при проектировании сложных де­ талей, имеющих необрабатываемые поверхности) — выполняемой при участии конструктора основного производства (т. е. конструк­ тора изделия).

Выбор метода получения заготовок. Метод получения заго­ товок в значительной мере определяется размерами программного задания и техническими возможностями заготовительных цехов предприятия или возможностями получения прогрессивных за­ готовок от специализированных предприятий (метизные заводы, центролиты и т. п.).

Применение прогрессивных заготовок с малыми припусками на механическую обработку во всех случаях снижает трудоем­ кость и себестоимость последней, однако дополнительные затраты на оснащение заготовительных цехов окупаются только при доста­ точных размерах программного задания.

На рис. 130 и 131 показаны [48] конфигурация и себестоимость заготовок для одновенцовых зубчатых колес в зависимости от размеров программного задания, а на рис. 132 — конфигурация и себестоимость заготовок поводков в зависимости от способа их изготовления и размера, партии [8]. Подобные материалы позво­

нием затрат на получение заготовок, что может привести к росту общих расходов). Если учесть дополнительную экономию при механической обработке прогрессивных заготовок с малыми при­ пусками, то границы экономичного применения этих методов,

коленчатые валы (чугунные) для двигателей внутреннего сгора­ ния, компрессоров и автомобилей в настоящее время изготов­ ляются длиной от 250 мм до 6 ж с шейками диаметром от 20 до 400 мм и весом от 10 до 4500 кг. Стоимость литых чугунных валов в 3—4 раза ниже стальных за счет снижения расхода ма­ териалов и трудоемкости механической обработки.

Недостатком чугунных литых валов является сравнительная трудность обеспечения единообразия механических свойств в раз­ личных заготовках валов и возможность образования в них вну­ тренних дефектов.

При изготовлении лопаток паровых турбин из штамповок достигается значительное снижение потерь металла по сравнению с лопатками, обрабатываемыми из заготовок, полученных свобод­ ной ковкой.

Применение литых заготовок турбинных лопаток дает даль­ нейшее сокращение отходов металла в стружку и снижение тру­ доемкости механической обработки. В табл. 15 приведены технико­

меняющие размеры загото­ вок. Форма отдельных по­

верхностей заготовок определяется с учетом технологии полу­ чения заготовок, требующей в ряде случаев определенных укло­ нов, радиусов закруглений и т. п.

Общим припуском называется слой материала, удаляемый с заготовки в процессе механической обработки с целью получения готовой детали.

может занимать в пространстве любое угловое положение, сумми­ рование составляющих производится по правилу квадратного корня (формула 163).

При обработке плоскостей суммирование этих величин произ­ водится арифметически [17J и формула для расчета наименьшего

Расчетно-аналитический метод определения припусков и про­ межуточных размеров применяется при проектировании заготовок и отдельных операций технологического процесса крупносерий­ ного и массового производства, а также при обработке крупных и особенно ответственных деталей серийного и даже единичного производств#.

В условиях серийного производства обычных деталей средней точности для определения общих и операционных припусков пользуются нормативными таблицами припусков, разработан­ ными различными авторами [10, 16, 37, 42 и др.1 и ведомствами на основе изучения обширного практического опыта промышлен­ ности и рекомендуемых для некоторых «средних» условий про­ изводства. Пользование подобными таблицами ускоряет процесс проектирования и является во многих случаях допустимым, однако при этом необходим анализ соответствия конкретных условий проектируемого процесса средним условиям, для которых были составлены нормативные таблицы. Во всех случаях откло­ нения от таблиц необходимо уточнять рекомендуемые припуски соответствующим расчетом. Так, например, при шлифовании длин­ ных и тонких планок после их закалки, вызывающей коробление деталей, очевидно нельзя ограничиться установлением припуска на шлифовку по табличным данным, а нужно дополнительно опре­ делить расчетом или экспериментом ожидаемую величину Z«, связанную с прогибом детали при закалке. Затем следует убедиться, что установленный припуск на шлифовку достаточен для компенсации величины коробления и при необходимости соответственно увеличить припуск.