АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА (МЕТАЛЛООБРАБОТКА) Б. В. ШАНДРОВ, А. А. ШАПАРИН, А. Д. ЧУДАКОВ

ÍÀ×ÀËÜÍÎÅ ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÅ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ
Б. В. ШАНДРОВ, А. А. ШАПАРИН, А. Д. ЧУДАКОВ
АВТОМАТИЗАЦИЯ
ПРОИЗВОДСТВА
(МЕТАЛЛООБРАБОТКА)
УЧЕБНИК
Допущено Экспертным советом по начальному
профессиональному образованию Минобразования России
в качестве учебника для учреждений начального
профессионального образования
5е издание, стереотипное
ÓÄÊ 65.011.56
ÁÁÊ 32.965 (34.5)
Ø20
Ðåöåíçåíò —
ïðåïîäàâàòåëü ÏË ¹ 313 ã. Çåëåíîãðàäà,
êàíä. òåõí. íàóê, äîö. Â. Ì. Ïðîøèíà
Ø20
Øàíäðîâ Á. Â.
Àâòîìàòèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâà (ìåòàëëîîáðàáîòêà) : ó÷åáíèê äëÿ íà÷. ïðîô. îáðàçîâàíèÿ / Á. Â. Øàíäðîâ, À. À. Øàïàðèí, À. Ä. ×óäàêîâ. — 5-å èçä., ñòåð. — Ì. : Èçäàòåëüñêèé
öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2008. — 256 ñ.
ISBN 978-5-7695-5661-6
Ðàññìîòðåí øèðîêèé êðóã âîïðîñîâ, ñâÿçàííûõ ñ àâòîìàòèçàöèåé ïðîèçâîäñòâà íà ïðåäïðèÿòèÿõ, èìåþùèõ ìåòàëëîîáðàáàòûâàþùèå ïðîöåññû.
Èçëîæåíû îñíîâíûå íàïðàâëåíèÿ è âîçìîæíîñòè àâòîìàòèçàöèè â ñîâðåìåííûõ óñëîâèÿõ.
Äëÿ ó÷àùèõñÿ ó÷ðåæäåíèé íà÷àëüíîãî ïðîôåññèîíàëüíîãî îáðàçîâàíèÿ.
ÓÄÊ 65.011.56
ÁÁÊ 32.965 (34.5)
Îðèãèíàë-ìàêåò äàííîãî èçäàíèÿ ÿâëÿåòñÿ ñîáñòâåííîñòüþ
Èçäàòåëüñêîãî öåíòðà «Àêàäåìèÿ», è åãî âîñïðîèçâåäåíèå ëþáûì ñïîñîáîì
áåç ñîãëàñèÿ ïðàâîîáëàäàòåëÿ çàïðåùàåòñÿ
ISBN 978-5-7695-5661-6
2
© Øàíäðîâ Á.Â., Øàïàðèí À.À., ×óäàêîâ À. Ä., 2002
© Îáðàçîâàòåëüíî-èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2008
© Îôîðìëåíèå. Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2008
ÏÐÅÄÈÑËÎÂÈÅ
Ñîâðåìåííîå ìàøèíîñòðîåíèå îòëè÷àåòñÿ èíòåíñèâíûì ðàñøèðåíèåì ìíîãîîáðàçèÿ âûïóñêàåìîé ïðîäóêöèè. Îäíîâðåìåííî
ïðîèñõîäèò ñîêðàùåíèå ïðîäîëæèòåëüíîñòè öèêëà âûïóñêà èçäåëèé îäíîãî âèäà. Îáúåìû âûïóñêà ïðîäóêöèè, êàê è ïðåæäå, èçìåíÿþòñÿ â øèðîêîì äèàïàçîíå — îò åäèíè÷íûõ îáðàçöîâ äî ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà. Îäíàêî ïðåîáëàäàþùèì íà÷èíàåò ñòàíîâèòüñÿ
ìåëêî- è ñðåäíåñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî.
Ðàçâèòèå îáúåêòîâ ìàøèíîñòðîèòåëüíîãî ïðîèçâîäñòâà (àâòîìîáèëåé, òðàêòîðîâ, ñòàíêîâ, ëîêîìîòèâîâ è ïð.) õàðàêòåðèçóåòñÿ èíòåíñèâíûì ðîñòîì ñëîæíîñòè ìàøèí è óæåñòî÷åíèåì òðåáîâàíèé ê èõ êà÷åñòâó. Çà ïîñëåäíèå 25 — 30 ëåò ñëîæíîñòü ìàøèí
êàê îáúåêòà ïðîèçâîäñòâà óâåëè÷èëàñü â 4 — 6 ðàç. Ïîâûøåíèå òåõíè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê ìàøèí è óâåëè÷åíèå ÷èñëà èõ ôóíêöèé
ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ ÷èñëà äåòàëåé è ñáîðî÷íûõ åäèíèö, âõîäÿùèõ â ìàøèíó, óñëîæíåíèþ èõ êîíñòðóêöèè è ïîâûøåíèþ òî÷íîñòè èçãîòîâëåíèÿ, çàìåíå òðàäèöèîííûõ ìàòåðèàëîâ íà íîâûå,
îáëàäàþùèå óëó÷øåííûìè ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè.
 ýòèõ óñëîâèÿõ àâòîìàòèçàöèÿ îñíîâíûõ è âñïîìîãàòåëüíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ñëóæèò îñíîâíûì ñðåäñòâîì ïîâûøåíèÿ
ýôôåêòèâíîñòè ïðîèçâîäñòâà.
 àâòîìàòèçèðîâàííîì ïðîèçâîäñòâå ðåçêî ïîâûøàþòñÿ òðåáîâàíèÿ ê êà÷åñòâó êàæäîãî ýòàïà ïðîèçâîäñòâåííîãî öèêëà, îðãàíèçàöèè ïåðåíàëàæèâàåìûõ, ãèáêèõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
è ïðèìåíåíèþ òåõíîëîãèé ñ ìàëûì ó÷àñòèåì ëþäåé. Ïîýòîìó ïðè
âíåäðåíèè àâòîìàòèçàöèè áîëüøîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ èñïîëüçîâàíèþ ìèêðîïðîöåññîðîâ è ýëåêòðîííî-âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè, ãèáêèõ ïðîèçâîäñòâåííûõ ñèñòåì, àâòîìàòèçàöèè êîíòðîëÿ
è óïðàâëåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèìè ïðîöåññàìè, çàãðóçêè îáîðóäîâàíèÿ, òðàíñïîðòèðîâêè äåòàëåé è ñáîðî÷íûõ åäèíèö.
Àâòîìàòèçàöèÿ ñïîñîáñòâóåò èíòåíñèôèêàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ è ñíèæåíèþ ñåáåñòîèìîñòè èçãîòîâëåíèÿ èçäåëèé ìàøèíîñòðîåíèÿ, â êîðíå ìåíÿåò óñëîâèÿ ðàáîòû â ïðîìûøëåííîñòè, ñãëàæèâàÿ ïðîòèâîðå÷èÿ ìåæäó òðóäîì óìñòâåííûì è ôèçè÷åñêèì.
Êàê ó÷åáíàÿ äèñöèïëèíà àâòîìàòèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâà èìååò
áîëüøîå çíà÷åíèå â ïîäãîòîâêå ñïåöèàëèñòîâ äëÿ ìàøèíîñòðîåíèÿ, ïîñêîëüêó åå èçó÷åíèå äàåò çíàíèÿ, íåîáõîäèìûå äëÿ ðàçðàáîòêè è ïðèìåíåíèÿ â ïðîèçâîäñòâå âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûõ
ìåòîäîâ è ñðåäñòâ àâòîìàòèçàöèè.
3
ÃËÀÂÀ 1
ÏÐÎÈÇÂÎÄÑÒÂÅÍÍÛÅ È ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÅ
ÏÐÎÖÅÑÑÛ Â ÌÀØÈÍÎÑÒÐÎÅÍÈÈ
1.1. Èçäåëèå è åãî ýëåìåíòû
Èçäåëèåì â ìàøèíîñòðîåíèè íàçûâàåòñÿ ëþáîé ïðåäìåò ïðîèçâîäñòâà, ïîäëåæàùèé èçãîòîâëåíèþ íà ïðåäïðèÿòèè. Èçäåëèåì
ìîæåò áûòü ìàøèíà, àãðåãàò, ñáîðíûé ýëåìåíò àãðåãàòà (ñáîðî÷íàÿ åäèíèöà) è äàæå îòäåëüíàÿ äåòàëü.
Äåòàëü èçãîòàâëèâàåòñÿ èç îäíîãî ìàòåðèàëà áåç ïðèìåíåíèÿ
ñáîðî÷íûõ îïåðàöèé. Õàðàêòåðíûé ïðèçíàê äåòàëè — îòñóòñòâèå â
íåé ðàçúåìíûõ è íåðàçúåìíûõ ñîåäèíåíèé (ðèñ. 1.1).
Ñáîðî÷íàÿ åäèíèöà — ýòî èçäåëèå, ñîñòàâíûå ÷àñòè êîòîðîãî
ñîåäèíåíû â ïðîöåññå ïðîèçâîäñòâà. Ðàçëè÷àþò ñîñòàâíûå ÷àñòè
ïåðâîãî, âòîðîãî è áîëåå âûñîêîãî ïîðÿäêà. Ñîñòàâíàÿ ÷àñòü ïåðâîãî ïîðÿäêà âõîäèò íåïîñðåäñòâåííî â êîíñòðóêöèþ èçäåëèÿ. Îíà
ñîñòîèò èç îòäåëüíûõ äåòàëåé è ÷àñòåé âòîðîãî ïîðÿäêà. Ñîñòàâíàÿ
÷àñòü íàèâûñøåãî ïîðÿäêà ðàçäåëÿåòñÿ òîëüêî íà äåòàëè.
Àãðåãàò — ýòî ñîñòàâíàÿ ÷àñòü ìàøèíû îïðåäåëåííîãî ôóíêöèîíàëüíîãî íàçíà÷åíèÿ, ñîáðàííàÿ èç ñáîðî÷íûõ åäèíèö è äå-
Ðèñ. 1.1. Òèïîâàÿ ìàøèíîñòðîèòåëüíàÿ äåòàëü òèïà òåëà âðàùåíèÿ
4
òàëåé, êîòîðàÿ âûïîëíÿåò îïðåäåëåííûå ôóíêöèè (íàïðèìåð,
äâèãàòåëü àâòîìîáèëÿ, øïèíäåëü ñòàíêà è äð.).
1.2. Ïðîèçâîäñòâåííûå è òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû
Ïðîèçâîäñòâåííûì ïðîöåññîì íàçûâàåòñÿ ñîâîêóïíîñòü âñåõ ýòàïîâ ïðîèçâîäñòâà èçäåëèÿ. Ïðîèçâîäñòâåííûé ïðîöåññ âêëþ÷àåò
â ñåáÿ èçãîòîâëåíèå çàãîòîâîê äåòàëåé, ðàçëè÷íûå âèäû èõ îáðàáîòêè, êîíòðîëü êà÷åñòâà, ñáîðêó è èñïûòàíèå àãðåãàòîâ è ìàøèí. Íà ïðåäïðèÿòèÿõ ïðîèçâîäñòâåííûé ïðîöåññ äåëèòñÿ íà
÷àñòè, êîòîðûå ðàçìåùàþòñÿ ïî îòäåëüíûì öåõàì èëè êîðïóñàì:
êóçíå÷íî-ïðåññîâîå, ëèòåéíîå, ìåõàíîñáîðî÷íîå, èíñòðóìåíòàëüíî-øòàìïîâîå ïðîèçâîäñòâà è äð.
Òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì íàçûâàåòñÿ ÷àñòü ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà, êîòîðàÿ íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàíà ñ ìåõàíè÷åñêîé è
òåðìè÷åñêîé îáðàáîòêîé èëè ñî ñáîðêîé èçäåëèÿ.  ïðîöåññå ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå ôîðìû è ðàçìåðîâ
îáðàáàòûâàåìîé çàãîòîâêè. Òåðìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà ïðèìåíÿåòñÿ
äëÿ òîãî, ÷òîáû ïðèäàòü ìàòåðèàëó äåòàëè íåîáõîäèìûå ýêñïëóàòàöèîííûå ñâîéñòâà (òâåðäîñòü, èçíîñîñòîéêîñòü) ïóòåì èçìåíåíèÿ åãî ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ.  ïðîöåññå ñáîðêè (àãðåãàòà) ìàøèíû óñòàíàâëèâàþòñÿ íåîáõîäèìûå âçàèìîñâÿçè äåòàëåé è ñáîðî÷íûõ åäèíèö.
1.3. Ñòðóêòóðà òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà
Ëþáîé òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ìàøèíîñòðîèòåëüíîãî ïðîèçâîäñòâà ñîñòîèò èç îòäåëüíûõ îïåðàöèé.
Îïåðàöèåé íàçûâàåòñÿ ÷àñòü òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, âûïîëíÿåìàÿ íåïðåðûâíî íàä îïðåäåëåííîé äåòàëüþ (îáúåêòîì ïðîèçâîäñòâà) îäíèì ðàáî÷èì
(èëè ãðóïïîé ðàáî÷èõ) íà
îäíîì ðàáî÷åì ìåñòå. Òàêèì
îáðàçîì, îïåðàöèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ íåèçìåííîñòüþ
îáúåêòà ïðîèçâîäñòâà, îáîðóäîâàíèÿ (ðàáî÷åãî ìåñòà)
è èñïîëíèòåëåé. Îïåðàöèÿ
ÿâëÿåòñÿ îñíîâíîé åäèíèöåé ïðîèçâîäñòâåííîãî ïëàíèðîâàíèÿ. Çàãðóçêà îáîðóäîâàíèÿ, ïðîïóñêíàÿ ñïîñîáíîñòü öåõà (ó÷àñòêà), ÷è- Ðèñ. 1.2. Ñõåìà òîêàðíî-ñâåðëèëüíîé îáðàñëî ðàáî÷èõ âñåãäà ðàññ÷èáîòêè äåòàëè òèïà òåëà âðàùåíèÿ:
òûâàþòñÿ èñõîäÿ èç äëè- n — ÷àñòîòà âðàùåíèÿ ïàòðîíà; S — ïîäà÷à
èíñòðóìåíòà; Q — ñèëà çàêðåïëåíèÿ äåòàëè
òåëüíîñòè îïåðàöèè.
5
Ïðèìåíèòåëüíî ê òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññàì ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè îïåðàöèÿ
äåëèòñÿ íà ïåðåõîäû è ïðîõîäû.
Ïåðåõîäîì íàçûâàåòñÿ ÷àñòü
îïåðàöèè, êîòîðàÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ íåèçìåííîñòüþ îáðàáàòûâàåìîé ïîâåðõíîñòè, ðåæóùåãî èíñòðóìåíòà è ðåæèìà îáðàáîòêè. Íà ðèñ. 1.2 ïîêàçàíà
ñõåìà îáðàáîòêè îòâåðñòèÿ â äåòàëè, çàêðåïëåííîé â ñàìîöåíòðèðóþùåìñÿ ïàòðîíå òîêàðíîãî ñòàíêà, êîòîðàÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ â äâà ïåðåõîäà: ïåðâûé —
ñâåðëåíèå, âòîðîé — ðàñòà÷èâàíèå îòâåðñòèÿ.
Ðèñ. 1.3. Ñõåìà ôðåçåðíîé îáðàáîòêè
Ïåðåõîä ìîæåò ñîñòîÿòü èç
óñòóïîâ çàãîòîâêè:
äâóõ èëè íåñêîëüêèõ ïðîõîäîâ.
1 — èíñòðóìåíò; 2 — îáðàáàòûâàåìàÿ äåÏðîõîä îñóùåñòâëÿåòñÿ çà
òàëü; 3 — ïîâîðîòíûé ñòîë; 4 — ôèêñàîäèí ðàáî÷èé õîä ðåæóùåãî
òîð ïîâîðîòíîãî ñòîëà
èíñòðóìåíòà. Íà ðèñ. 1.2 ïðèâåäåíà ñõåìà îáðàáîòêè äåòàëè, ïðè êîòîðîé îòâåðñòèå ìîæíî ðàñòà÷èâàòü â äâà ïðîõîäà.
 çàâîäñêîé ïðàêòèêå ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ ïîíÿòèÿ óñòàíîâ è
ïîçèöèÿ.
Óñòàíîâîì íàçûâàþò ÷àñòü îïåðàöèè, êîòîðàÿ âûïîëíÿåòñÿ ïðè
îäíîì çàêðåïëåíèè äåòàëè íà ñòàíêå. Îäíîìó óñòàíîâó ìîãóò ñîîòâåòñòâîâàòü ðàçëè÷íûå ïîëîæåíèÿ äåòàëè îòíîñèòåëüíî ñòàíêà.
Êàæäîå òàêîå ïîëîæåíèå íàçûâàåòñÿ ïîçèöèåé. Íà ðèñ. 1.3 ïîêàçàíà
ñõåìà ïîçèöèîííîé îáðàáîòêè äâóõ óñòóïîâ çàãîòîâêè ïðè îäíîì
óñòàíîâå ñ ïîìîùüþ ïîâîðîòíîãî ñòîëà ñòàíêà.
1.4. Òðóäîåìêîñòü è ñòàíêîåìêîñòü ïðîöåññà
Âðåìÿ, çàòðà÷åííîå ðàáî÷èì íà âûïîëíåíèå îïåðàöèè èëè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà îáðàáîòêè (ñáîðêè) äåòàëè, íàçûâàåòñÿ òðóäîåìêîñòüþ. Òðóäîåìêîñòü ïðîöåññà T îïðåäåëÿåòñÿ îòíîøåíèåì
T = f /Q,
ãäå f — ÷èñëî ðàáî÷èõ, çàíÿòûõ â ïðîöåññå; Q — ÷èñëî äåòàëåé,
îáðàáîòàííûõ âñåìè ðàáî÷èìè â åäèíèöó âðåìåíè (ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà).
Åäèíèöà èçìåðåíèÿ òðóäîåìêîñòè ïðîöåññà — ÷åëîâåêî÷àñ.
Òðóäîåìêîñòü ñëóæèò îñíîâíûì òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèì ïàðàìåòðîì ïðîöåññà, îïðåäåëÿþùèì òðåáóåìîå êîëè÷åñòâî ðàáî÷èõ.
6
Òðóäîåìêîñòü îïåðàöèè ñêëàäûâàåòñÿ èç îòäåëüíûõ ðàáî÷èõ
ïðèåìîâ. Ïðèåìîì íàçûâàåòñÿ îïðåäåëåííîå çàêîí÷åííîå äåéñòâèå
ðàáî÷åãî ïðè âûïîëíåíèè îïåðàöèè, ò. å. äåéñòâèå, êîòîðîå ìîæíî ïðîíîðìèðîâàòü âðåìåíåì åãî âûïîëíåíèÿ (íàïðèìåð, ïóñê
ñòàíêà, âêëþ÷åíèå ïîäà÷è, ñíÿòèå äåòàëè è ò. ä.).
×òîáû îïðåäåëèòü êîëè÷åñòâî îáîðóäîâàíèÿ, íåîáõîäèìîãî äëÿ
âûïîëíåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà, ïðèìåíÿåòñÿ åùå îäèí
òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèé ïàðàìåòð — ñòàíêîåìêîñòü. Ñòàíêîåìêîñòü
îïðåäåëÿåòñÿ âðåìåíåì, â òå÷åíèå êîòîðîãî îáîðóäîâàíèå çàíÿòî
äëÿ âûïîëíåíèÿ îïåðàöèé òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà. Åäèíèöåé
èçìåðåíèÿ ñòàíêîåìêîñòè ÿâëÿåòñÿ ñòàíêî÷àñ.
Ñòàíêîåìêîñòü ïðîöåññà Tä âû÷èñëÿåòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ çàâèñèìîñòüþ
Tä =
C
η ,
Q çàãð
ãäå C — êîëè÷åñòâî îáîðóäîâàíèÿ (ñòàíêîâ), çàíÿòîãî â ïðîöåññå;
Q — ÷èñëî äåòàëåé, îáðàáîòàííûõ â ïðîöåññå çà åäèíèöó âðåìåíè
(÷àñ, ñìåíó); ηçàãð — êîýôôèöèåíò çàãðóçêè îáîðóäîâàíèÿ.
Åñëè â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå íà êàæäîì ñòàíêå ðàáîòàåò
îäèí ðàáî÷èé ( f = n), òî òðóäîåìêîñòü è ñòàíêîåìêîñòü ðàçëè÷àþòñÿ òîëüêî êîýôôèöèåíòîì çàãðóçêè îáîðóäîâàíèÿ ηçàãð. ×åì âûøå
óðîâåíü àâòîìàòèçàöèè ïðîöåññà, òåì âûøå ηçàãð çà ñ÷åò ñíèæåíèÿ
òðóäîåìêîñòè.
1.5. Êëàññèôèêàöèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ
Êëàññèôèêàöèþ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ ïðîâîäÿò ïî îïðåäåëåííûì ïðèçíàêàì, âàæíåéøèìè èç êîòîðûõ ÿâëÿþòñÿ:
• òåõíîëîãè÷åñêèé ïðèçíàê;
• ïðîãðàììà âûïóñêà è íîìåíêëàòóðà (ðàçíîîáðàçèå) èçäåëèé;
• ìåòîä îðãàíèçàöèè ïðîèçâîäñòâà;
• ñòåïåíü êîíöåíòðàöèè îïåðàöèé.
1.5.1. Òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû è òèïû ïðîèçâîäñòâà
Ïî òåõíîëîãè÷åñêîìó ïðèçíàêó ïðîèçâîäñòâî ìàøèí ðàçëè÷àåòñÿ òåõíîëîãè÷åñêèìè ïðîöåññàìè: ìåõàíîîáðàáîòêè, ñáîðêè,
ëèòüÿ, øòàìïîâêè, ñâàðêè, îêðàñêè è ò. ä. Íàèáîëåå âûñîêèé óðîâåíü àâòîìàòèçàöèè äîñòèãàåòñÿ â ìåõàíîîáðàáàòûâàþùèõ ïðîöåññàõ (äî 80 %), ñàìûé íèçêèé — â ñáîðî÷íûõ ïðîöåññàõ (15 ¾ … 20 %).
Ñáîðêó òåõíîëîãè÷åñêè òðóäíî (è äîðîãî) àâòîìàòèçèðîâàòü, òàê
êàê äëÿ ñîåäèíåíèé äåòàëåé òðåáóåòñÿ âûïîëíÿòü ñëîæíûå äâèæåíèÿ. Ïîýòîìó ñáîðî÷íûå öåõà íàèáîëåå ìíîãîëþäíûå.
Ïî ïðèçíàêó «íîìåíêëàòóðà èçäåëèé» ðàçëè÷àþò òðè òèïà ïðîèçâîäñòâà: åäèíè÷íîå, ñåðèéíîå è ìàññîâîå.
7
Åäèíè÷íûì íàçûâàåòñÿ ïðîèçâîäñòâî, ïðè êîòîðîì èçäåëèÿ ðàçíîîáðàçíîé êîíñòðóêöèè èçãîòàâëèâàþò â åäèíè÷íûõ ýêçåìïëÿðàõ, ïðè÷åì ïîâòîðÿåìîñòü ýòèõ èçäåëèé çàðàíåå íå ïëàíèðóåòñÿ.
Ïîýòîìó ýòîò òèï ïðîèçâîäñòâà äîëæåí áûòü òåõíîëîãè÷åñêè ãèáêèì, äëÿ ÷åãî íåîáõîäèìî åãî îñíàùåíèå óíèâåðñàëüíûì îáîðóäîâàíèåì è èíñòðóìåíòîì. Òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû â åäèíè÷íîì ïðîèçâîäñòâå ñòðîÿòñÿ òàêèì îáðàçîì, ÷òî íà îäíîì ñòàíêå
âûïîëíÿåòñÿ ïîñëåäîâàòåëüíî áîëüøîå ÷èñëî ïåðåõîäîâ è ÷àñòî —
ïîëíàÿ îáðàáîòêà äåòàëåé. Ýòî îáóñëîâëèâàåò îòíîñèòåëüíî âûñîêóþ ñåáåñòîèìîñòü èçäåëèé.
Ê åäèíè÷íîìó ïðîèçâîäñòâó îòíîñÿòñÿ èçãîòîâëåíèå ýêñïåðèìåíòàëüíûõ îáðàçöîâ ìàøèí, êðóïíûõ ñòàíêîâ, ìîùíûõ ãèäðîòóðáèí è ýëåêòðîãåíåðàòîðîâ è ò. ä.
Ñåðèéíûì íàçûâàåòñÿ ïðîèçâîäñòâî, â êîòîðîì âûïóñê èçäåëèé îñóùåñòâëÿåòñÿ ñåðèÿìè (ïàðòèÿìè).  çàâèñèìîñòè îò âåëè÷èíû è ïîâòîðÿåìîñòè ñåðèé ïðîèçâîäñòâî ìîæåò áûòü ìåëêîñåðèéíûì è êðóïíîñåðèéíûì.
 ñåðèéíîì ïðîèçâîäñòâå îòäåëüíûå îïåðàöèè òåõíîëîãè÷åñêîãî
ïðîöåññà çàêðåïëåíû çà îïðåäåëåííûì îáîðóäîâàíèåì.  îñíîâíîì èñïîëüçóþòñÿ ñòàíêè ñ ÷èñëîâûì ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì
(×ÏÓ), ñïåöèàëèçèðîâàííûå ïî ìåòîäó îáðàáîòêè (òîêàðíûå, çóáîîáðàáàòûâàþùèå, øëèôîâàëüíûå), à òàêæå àãðåãàòíûå è ñïåöèàëüíûå ñòàíêè. Ïåðåíàëàäêà ñòàíî÷íîãî ïàðêà ïîçâîëÿåò ïåðåõîäèòü îò èçãîòîâëåíèÿ îäíîé ñåðèè èçäåëèé ê äðóãîé. Íîìåíêëàòóðà èçäåëèé â ñåðèéíîì ïðîèçâîäñòâå îãðàíè÷åíà.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ñóùåñòâóþò ñëåäóþùèå ðåêîìåíäàöèè ïî
âûáîðó ïðîèçâîäñòâåííûõ ñòðóêòóð ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà
(òàáë. 1.1).
Ò à á ë è ö à 1.1
×èñëî âèäîâ
äåòàëåé
Ñåðèéíîñòü
âûïóñêà
2¾8
1500¾ 15000
4 ¾ 100
40¾ 2000
Ó÷àñòêè ñòàíêîâ ñ ×ÏÓ
40¾ 500
25 ¾ 600
Ãðóïïû ñòàíêîâ ñ ×ÏÓ
500 è áîëåå
Äî 30
Ðåêîìåíäóåìàÿ ñòðóêòóðà
Ïåðåíàëàæèâàåìûå (ãèáêèå)
àâòîìàòè÷åñêèå ëèíèè
Îòäåëüíûå ñòàíêè ñ ×ÏÓ
Ñåðèéíîå ïðîèçâîäñòâî çíà÷èòåëüíî ýêîíîìè÷íåå åäèíè÷íîãî, òàê êàê ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü òðóäà çà ñ÷åò
ñïåöèàëèçàöèè ðàáî÷èõ. Ýòîò òèï ïðîèçâîäñòâà ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå
ðàñïðîñòðàíåííûì â ìàøèíîñòðîåíèè, ïîñêîëüêó îí ëó÷øå äðóãèõ îòâå÷àåò òðåáîâàíèÿì ðûíî÷íîé ýêîíîìèêè.  íåì îïòèìàëü8
íûì îáðàçîì ñî÷åòàþòñÿ âûñîêàÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòü è
ãèáêîñòü (ðèñ. 1.4).
Ê ñåðèéíîìó òèïó ïðîèçâîäñòâ îòíîñÿòñÿ ñòàíêîñòðîåíèå, àâèàñòðîåíèå, ïðèáîÐèñ. 1.4. Ñîîòíîøåíèå ãèáêîñòè è ïðîðîñòðîåíèå è äð.
Ìàññîâûì íàçûâàþò òàêîå èçâîäèòåëüíîñòè äëÿ ñåðèéíîãî ïðîèçâîäñòâà
ïðîèçâîäñòâî, â êîòîðîì èçäåëèÿ îäíîãî âèäà èçãîòàâëèâàþò íåïðåðûâíî â òå÷åíèå ïðîäîëæèòåëüíîãî âðåìåíè (îáû÷íî íåñêîëüêî ëåò).
Ê ýòîìó òèïó ïðîèçâîäñòâà îòíîñÿòñÿ àâòîìîáèëåñòðîåíèå, ïðîèçâîäñòâî ïðåäìåòîâ ìàññîâîãî ñïðîñà è äð. Äëÿ ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà õàðàêòåðíî âûïîëíåíèå íà áîëüøèíñòâå ðàáî÷èõ ìåñò
ïîñòîÿííî ïîâòîðÿþùèõñÿ îïåðàöèé, ÷òî ýêîíîìè÷åñêè îïðàâäàíî ïðè áîëüøîé ïðîãðàììå âûïóñêà. Îòñþäà ñëåäóåò, ÷òî ìàññîâîå ïðîèçâîäñòâî îáúåêòèâíî ñîçäàåò áëàãîïðèÿòíûå óñëîâèÿ
äëÿ àâòîìàòèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. Ïîýòîìó ìàññîâîå
ïðîèçâîäñòâî — ýòî, êàê ïðàâèëî, àâòîìàòèçèðîâàííîå ïðîèçâîäñòâî, â êîòîðîì òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîöåññû âûïîëíÿþòñÿ íà àâòîìàòè÷åñêèõ ëèíèÿõ. Ôóíêöèè ðàáî÷èõ ñâîäÿòñÿ ê êîíòðîëþ ðàáîòû ëèíèè è åå îáñëóæèâàíèþ.
1.5.2. Ìåòîäû ïðîèçâîäñòâ
 ìàøèíîñòðîåíèè ðàçëè÷àþò äâà ìåòîäà èçãîòîâëåíèÿ äåòàëåé
è ñáîðêè ìàøèí: íåïîòî÷íûé è ïîòî÷íûé.
Íåïîòî÷íûì íàçûâàþò ìåòîä, ïðè êîòîðîì äåòàëè èçãîòàâëèâàþò ïàðòèÿìè íà êàæäîé îïåðàöèè. Îáîðóäîâàíèå ðàññòàâëÿþò ãðóïïàìè ïî òåõíîëîãè÷åñêîìó ïðèçíàêó (òîêàðíàÿ, ôðåçåðíàÿ, ñâåðëèëüíàÿ, øëèôîâàëüíàÿ ãðóïïû è ò. ä.), áåç îïðåäåëåííîé ñâÿçè ñ ïîñëåäîâàòåëüíîñòüþ âûïîëíåíèÿ îïåðàöèé.
Ñáîðêó ìàøèí îñóùåñòâëÿþò òàêæå ïàðòèÿìè íà ïîñòîÿííûõ
ðàáî÷èõ ìåñòàõ.
Íà ðèñ. 1.5 ïîêàçàí ïðîöåññ îáðàáîòêè ïîäøèïíèêîâûõ êîëåö
â íåïîòî÷íîì ïðîèçâîäñòâå. Ñíà÷àëà ïàðòèÿ êîëåö ïðîõîäèò òîêàðíóþ îáðàáîòêó â ãðóïïå òîêàðíûõ àâòîìàòîâ è çàòåì ïîñòóïàåò íà òåðìè÷åñêóþ îáðàáîòêó. Ïîñëå íåå êîëüöà îáðàáàòûâàþòñÿ
íà øëèôîâàëüíûõ ñòàíêàõ è íàêîíåö ïîñòóïàþò íà ñáîðêó ïîäøèïíèêîâ.
Ïîòî÷íûì íàçûâàåòñÿ ìåòîä ïðîèçâîäñòâà, ïðè êîòîðîì îïåðàöèè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà îáðàáîòêè èëè ñáîðêè çàêðåïëåíû çà îïðåäåëåííûì îáîðóäîâàíèåì, êîòîðîå ðàñïîëîæåíî â
ïîðÿäêå âûïîëíåíèÿ îïåðàöèé, à îáúåêò ïðîèçâîäñòâà ïåðåäàåòñÿ ñ îäíîé îïåðàöèè íà äðóãóþ ïðè ïîìîùè òðàíñïîðòèðîâî÷íûõ
9
Ðèñ. 1.5 . Ñõåìà ïëàíèðîâêè îáîðóäîâàíèÿ â íåïîòî÷íîì ïðîèçâîäñòâå
óñòðîéñòâ. Òàêîé ìåòîä ïîçâîëÿåò ïðîèçâîäèòü îáðàáîòêó èëè ñáîðêó
áåç çàäåëîâ íåïðåðûâíûì ïîòîêîì.
Îñíîâîé ïîòî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà ÿâëÿåòñÿ ïîòî÷íàÿ ëèíèÿ
(ðèñ. 1.6), íà êîòîðîé îáîðóäîâàíèå ðàáîòàåò ñèíõðîííî. Ïîòî÷íîé ëèíèè ñâîéñòâåííà ðèòìè÷íîñòü âûïóñêà èçäåëèé, õàðàêòå-
Ðèñ. 1.6. Ñõåìà ïîòî÷íîé ëèíèè äëÿ îáðàáîòêè ïîäøèïíèêîâûõ êîëåö:
1 — òàðà äëÿ çàãîòîâîê; 2 — òîêàðíûå ñòàíêè äëÿ îáðàáîòêè âíóòðåííèõ êîëåö;
3 — òîêàðíûå ñòàíêè äëÿ îáðàáîòêè íàðóæíûõ êîëåö; 4 — òåõíè÷åñêèé êîíòðîëü; 5 — òåðìè÷åñêàÿ ïå÷ü; 6 — ïëîñêîøëèôîâàëüíûé ñòàíîê; 7 — áåñöåíòðîâî-øëèôîâàëüíûé ñòàíîê; 8 — âíóòðèøëèôîâàëüíûé ñòàíîê; 9 — äîâîäî÷íûé
ñòàíîê; 10 — ñáîðêà ïîäøèïíèêîâ; 11 — óñòàíîâêà; 12 — òðàíñïîðòåð
10
ðèçóåìàÿ îïðåäåëåííûì ïðîìåæóòêîì âðåìåíè, íàçûâàåìûì
òàêòîì. Ðàñ÷åòíàÿ âåëè÷èíà òàêòà τ îïðåäåëÿåòñÿ îòíîøåíèåì
τ = Φ/N,
ãäå Φ — ôîíä ðàáî÷åãî âðåìåíè; N — ÷èñëî äåòàëåé, âûïóùåííûõ
èçäåëèé çà òîò æå ïåðèîä âðåìåíè Φ.
Ïîòî÷íîå ïðîèçâîäñòâî ýêîíîìè÷åñêè áîëåå ýôôåêòèâíî, ÷åì
íåïîòî÷íîå. Çàêðåïëåíèå çà îáîðóäîâàíèåì è ðàáî÷èìè îäíèõ è
òåõ æå îïåðàöèé ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíîå
îáîðóäîâàíèå, à òàêæå ñíèçèòü òðóäîåìêîñòü è ñåáåñòîèìîñòü ïðîöåññà. Õàðàêòåðíûå äëÿ íåïîòî÷íîãî ïðîèçâîäñòâà äîïîëíèòåëüíûå òðàíñïîðòíûå è ñêëàäñêèå îïåðàöèè, êîòîðûå òðåáóþò ðàáî÷èõ, îáîðóäîâàíèÿ è ïëîùàäåé, â ïîòî÷íîì ïðîèçâîäñòâå ëèêâèäèðóþòñÿ.
1.5.3. Êîíöåíòðàöèÿ è äèôôåðåíöèàöèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî
ïðîöåññà
Îäíó è òó æå çàãîòîâêó ìîæíî îáðàáàòûâàòü òåõíîëîãè÷åñêèìè
ïðîöåññàìè ñ ðàçíûì êîëè÷åñòâîì è ñîäåðæàíèåì îïåðàöèé. Åñëè
ïðîöåññ ðàçäðîáëåí íà ïðîñòåéøèå (ýëåìåíòàðíûå) îïåðàöèè,
ñîñòîÿùèå èç îäíîãî ïåðåõîäà èëè ïðîõîäà, òî îí íàçûâàåòñÿ äèôôåðåíöèðîâàííûì òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì. Äèôôåðåíöèàöèÿ
äåëàåò ïðîöåññ áîëåå ïðîñòûì, íàäåæíûì è ìåíåå äîðîãîñòîÿùèì. Ïîýòîìó äèôôåðåíöèðîâàííûå ïðîöåññû èíîãäà ïðèìåíÿþòñÿ ïðè çàïóñêå (îñâîåíèè) ïðîèçâîäñòâà, íåäîñòàòî÷íîì åãî
îñíàùåíèè è îòñóòñòâèè êâàëèôèöèðîâàííûõ ðàáî÷èõ.
Êîíöåíòðàöèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâìåùåíèå íà îäíîì ðàáî÷åì ìåñòå äîñòàòî÷íî áîëüøîãî ÷èñëà ïåðåõîäîâ èëè ïîçèöèé. Êîíöåíòðàöèÿ â ïåðâóþ î÷åðåäü íàïðàâëåíà íà
óìåíüøåíèå ñòàíêîåìêîñòè è ñîêðàùåíèå ÷èñëà ðàáî÷èõ. Íà ïðàêòèêå ïðèìåíÿþò ïàðàëëåëüíóþ, ïîñëåäîâàòåëüíóþ è ñìåøàííóþ ôîðìû êîíöåíòðàöèè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà.
Ï à ð à ë ë å ë ü í à ÿ ô î ð ì à ê î í ö å í ò ð à ö è è èìååò ìåñòî, êîãäà
ïîâåðõíîñòü çàãîòîâêè îáðàáàòûâàåòñÿ ïàðàëëåëüíî íåñêîëüêèìè
èíñòðóìåíòàìè (ðèñ. 1.7) èëè êîìáèíèðîâàííûì èíñòðóìåíòîì. Ê
ïàðàëëåëüíîé ôîðìå êîíöåíòðàöèè òàêæå îòíîñèòñÿ ìíîãîïîçèöèîííàÿ îáðàáîòêà íà àãðåãàòíûõ ñòàíêàõ è àâòîìàòè÷åñêèõ ëèíèÿõ. Ïðè ï î ñ ë å ä î â à ò å ë ü í î é ô î ð ì å ê î í ö å í ò ð à ö è è îäíèì
èíñòðóìåíòîì ïîñëåäîâàòåëüíî îáðàáàòûâàåòñÿ ñîâîêóïíîñòü ïîâåðõíîñòåé çàãîòîâêè (ðèñ. 1.8), íàïðèìåð íà ñòàíêå ñ ×ÏÓ èëè íà
êîïèðîâàëüíîì ñòàíêå. Ñ ì å ø à í í à ÿ ô î ð ì à ê î í ö å í ò ð à ö è è
ïîêàçàíà íà ïðèìåðå îáðàáîòêè òîðöà âàëà êîìáèíèðîâàííûì
èíñòðóìåíòîì (ðèñ. 1.9), â êîòîðîì âíà÷àëå ïîñëåäîâàòåëüíî îáðàáàòûâàþòñÿ ïîâåðõíîñòè 2 è 3, à çàòåì ïàðàëëåëüíî ïîâåðõíîñòè
1, 2, 3 è 4.
11
Ðèñ. 1.7. Ïàðàëëåëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ îïåðàöèè òîêàðíîé îáðàáîòêè âàëà:
1 — 9 — ïàðàëëåëüíî îáðàáàòûâàåìûå ïîâåðõíîñòè âàëà; I — IV — îáðàáàòûâàþùèå èíñòðóìåíòû; S1 è S2 — ïîäà÷à ñóïïîðòîâ; n — âðàùåíèå âàëà
Ýôôåêòèâíîñòü ïðèìåíåíèÿ êîíöåíòðàöèè çàâèñèò îò åå ñòåïåíè. Ðàçëè÷àþò íåñêîëüêî ñòåïåíåé êîíöåíòðàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ.
Ðèñ. 1.8. Ïîñëåäîâàòåëüíàÿ êîíöåíòðàöèÿ îïåðàöèé òîêàðíîé îáðàáîòêè
çàãîòîâêè ïîä êîíè÷åñêóþ øåñòåðíþ íà ñòàíêå ñ ×ÏÓ:
1 — 8 — ïîñëåäîâàòåëüíî îáðàáàòûâàåìûå ïîâåðõíîñòè çàãîòîâêè; S — ïîäà÷à
èíñòðóìåíòà
12