Параметри технологічних процесів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати


1. Трудомісткість і продуктивність

Трудомісткість. Під трудомісткістю розуміють кількість часу, що витрачається на виготовлення одного виробу певним технологічним процесом. Трудомісткість визначається на основі дослідно-статистичного або розрахунково-аналітичного методів.

Дослідно-статистичний метод грунтується на аналізі статистичних даних про виконання норми часу технологічних операцій. Такий метод нормування не стимулює зростання продуктивності праці, нерідко разом з досягнутими успіхами узаконює окремі неполадки підприємства.

Розрахунково-аналітичний метод грунтується на аналізі операції по складових її елементів та визначенні тривалості окремих операцій в цілому. Цей метод виходить з наукової організації праці, найбільш ефективного використання всіх засобів виробництва, враховує передовий виробничий досвід.

Трудомісткість технологічного процесу (норма часу) складається з трудомісткості окремих операцій, які визначаються з виразу:

t шт. о = to + t в + t т. o + to. о + tп, хв, (2.1)

де t o - основне технологічне час, що витрачається обладнанням на зміну форми, розмірів, фізико-механічних властивостей виробів у даній операції;

t в - допоміжний час, що витрачається на установку і зняття деталі з верстата, управління верстатом і механізацією;

t т. o - час технічного обслуговування, що витрачається на підналагодження верстата, зміну робочого інструменту тощо;

to. о - час, що витрачається на організаційне обслуговування робочого місця й верстата, отримання змінного завдання;

tп - час, що витрачається на відпочинок і природні потреби виконавця.

Час, доданок з основного і допоміжного, називається оперативним to п = t o + t у. Основне технологічне час t o, розраховується виходячи з режиму роботи обладнання (швидкості різання, числа ходів преса в хв., Часу термічної обробки тощо). Складові норми штучного часу t в, t т. o, to. о, tп визначають з науково-технічним обгрунтованими нормативами.

Зменшення t в і t т. o можливо підвищенням автоматизації всіх дій технологічного обладнання. Значне скорочення цих складових досягається при використанні обладнання з ЧПУ, промислових роботів.

Загальна розрахункова трудомісткість всього технологічного процесу t шт складається з трудомісткості виконання всіх операцій

, (2.2)

де n - кількість операцій, що підлягають виконанню в цьому технологічному процесі.

У тому випадку, коли виготовлення деталей виконують партіями, до розрахункової трудомісткості (нормі часу) додається час на налагодження і підналагодження устаткування, яке називають підготовчо-заключним. Тоді норму часу на операцію, яку називають штучно-калькуляційним часом, розраховують за формулою

t шт. к. = t шт + tп. з. / N, (2.3)

де t шт. к. - штучно-калькуляционное час, хв; tп. з - підготовчо-заключний час; N - обсяг партії деталей.

Продуктивність. Під продуктивністю технологічного процесу розуміють кількість виробів, що виготовляються в одиницю часу. В умовах серійного або масового виробництва продуктивність визначається виразом

, (2.4)

де Q - продуктивність, Ф - фонд робочого часу (годину, зміна), який виражається в хв.; t шт - трудомісткість (норма часу) виготовлення однієї деталі певним технологічним процесом.

При виготовленні деталей невеликими партіями (одиничне або дрібносерійне виробництво) продуктивність дорівнює

, (2.5)

де tшт. к - штучно-калькуляционное час на виготовлення одного виробу.

2. Технологічна вартість

Критерієм оцінки ефективності технологічного процесу служить технологічна собівартість, яка є основною частиною повної собівартості виробу.

Технологічну собівартість деталі (СД) орієнтовно можна визначити за формулою

, (2.6)

де См - вартість матеріалу заготовки за вирахуванням вартості реалізованих відходів; Сз. р - зарплата виробничих робітників; Сз. н - зарплата настроювачів (наладчиків), якщо технологічне обладнання вимагає налаштування для виконання операцій; N - річна програма випуску деталей (шт); Сам - вартість амортизації і ремонту технологічного обладнання та оснащення; Сен - вартість енергії, що витрачається на кожну деталь всіма операціями технологічного процесу; ССП. о - вартість спеціального технологічного устаткування і спеціальної технологічної оснастки, утримання та експлуатації їх.

Заробітна плата виробничих робітників визначається з виразу

, (2.7)

де n - кількість операцій; t шт. o i - трудомісткість (норма штучного часу) виконання i-тої операції; S i - годинна тарифна ставка виконання i-тої операції; K i - коефіцієнт заробітної плати.

Заробітна плата наладчиків визначається за формулою

, (2.8)

де m - кількість технологічних операцій, в яких застосовується налагодження; t н i - норма часу настройки технологічного устаткування і оснащення i-тої операції; Рi - кількість налаштувань із урахуванням переналагоджень устаткування в рік.

Величина технологічної вартості залежить від ряду факторів і в першу чергу від обсягу виробництва. Для встановлення цієї залежності всі витрати діляться на поточні a і b одноразові. Тоді вираз (2.6) має вигляд

Сд = a + b / N, (2.9)

де а = См + Сз. р + Сен + Сам; b = Сз. н + СЗП. о; N - планований випуск виробів.

Вираз (2.9) для визначення собівартості деталі можна уявити гіперболою (рис.2.1), асимптотично наближається при збільшенні програми випуску N до значення a. Ділянка кривої А відповідає малому завантаженні обладнання (одиничного і дрібносерійного виробництва), коли невелика зміна програми Δ N різко впливає на величину ΔСд.

Ділянка Б відповідає умовам серійного виробництва; ділянку В відповідає умовам великого завантаження обладнання, що аналогічно умовам масового виробництва, коли значна зміна програми Δ N дуже мало відбивається на зміні собівартості.

Технологічна вартість виробів С n в залежності від програми випуску N дорівнює

З n = a. N + b. (2.10)

Рівняння (2.10) для визначення собівартості деталей від програми можна уявити прямий, відтинає на осі ординат відрізок b (рис.2.2), що характеризує величину одноразових витрат на річну партію. При цьому величина поточних витрат лінійно залежить від обсягу випуску виробів, а на нахил прямої впливає мінлива a = tgα, тобто чим більше поточні витрати, тим більше кут α. Формула (2.10) і її графічне зображення є зручною при виборі оптимального технологічного процесу з декількох по технологічній собівартості. При цьому виходять з існуючої закономірності співвідношення одноразових і поточних витрат: технологічні процеси з більш великими одноразовими витратами мають менші значення поточних витрат, тобто b 1> b 2> b 3, а1 <a2 <a 3. Така закономірність проявляється при впровадженні автоматизованого обладнання з ЧПУ, промислових роботів. На рис.2.3. представлено графічне зображення трьох технологічних процесів з різними значеннями а і b.

Пряма a 3 перетинається з прямою a2 в точці А, визначальною величину партії N1. При збільшенні партії технологічний варіант з поточними витратами a 3 стає менш ефективним, ніж варіант з поточними витратами a2. Пряма a2 перетинається з прямою а1 в точці В, визначальною величину партії N2, зі збільшенням якої технологічний варіант з поточними витратами a2 стає менш вигідним, ніж варіант з поточними витратами а1.

Таким чином, рішення задачі вибору оптимального технологічного варіанту за технологічною вартості в кінцевому рахунку зводиться до визначення величини критичної партії, при якій собівартість двох порівнюваних варіантів стає рівноцінною.

Знайти величину критичної партії можна з рівності

або ,

звідки . (2.11)

Якщо програма випуску N> N 2, то більш вигідним є технологічний процес з великим значенням одноразових витрат і меншим поточних витрат.

3. Точність

Під точністю технологічного процесу розуміють ступінь забезпечення виготовлених виробів високої якості відповідно до технічних вимог, які визначаються робочими кресленнями.

Якість деталей характеризується точністю забезпечення геометричних розмірів, форми, взаємного розташування поверхонь і їх шорсткістю, а також фізико-механічними параметрами матеріалу деталей (твердістю, міцністю, електропровідністю, магнітною проникністю і ін), які залежать від їх призначення.

Геометрична точність деталей визначається величинами відхилень лінійних розмірів, форми і взаємного розташування поверхонь від їх номінальних значень. У робочих кресленнях лінійні розміри вказуються у вигляді , Де А - номінальне значення розміру; а, b - дозволене верхнє і нижнє значення відхилень, під якими розуміють алгебраїчну різницю між найбільшими А max або найменшими аmin граничними і номінальними розмірами

а = А max - Аном; b = аmin - Аном. (2.12)

Різниця верхнього та нижнього відхилень називають допуском δ

δ = а - (-b) = а + b

або δ = (Amax - Аном) - (А min - Аном) = аmax - А min. (2.13)

Верхнє і нижнє відхилення розмірів можуть бути як позитивними, так і негативними, але допуск завжди є позитивним. Наприклад, у розмірах , 30 ± 0,05, видно, що в першому нижнє відхилення є позитивним, а в третьому - негативним, але допуск у всіх розмірах є позитивним δ = 0,1.

Державними стандартами (ГОСТ 25670-83) регламентований розрахунок і визначення допусків. Відповідно до цього всі номінальні розміри розбиваються на певні інтервали в міліметрах (наприклад, 3-6, 6-10, 10-18, 18-30 і т.д.) і для кожного з цих інтервалів визначають одиницю допуску в мкм.

, (2.14)

де - Середньоарифметичне значення кожного інтервалу. Тоді величина допуску

δ = аi, (2.15)

де а - число одиниць допуску.

Для умовного позначення допусків на розміри вводиться поняття квалітету, який складається з латинської літери та цифри - квалітету. Поле допуску в системі отворів позначається літерою Н, а в системі вала - рядкової буквою h, наприклад, Н12, h12.

Стандартами встановлено 19 квалітетів: 01, 0, 1, 2, ..., 17, з яких при виготовленні деталей РЕЗ використовуються тільки 10 (від 5 до 14). Розрахункова величина допусків аi відповідає певному значенню квалітету:

Квалітет

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Величина допуску

δ (мкм)

7i

10i

16i

25i

40i

64i

100i

160i

200i

400i

У раніше існуючих стандартах квалітету відповідало поняття класу точності.

У табл.2.1. наведено зіставлення квалітетів і відповідних їм класів точності.

Таблиця 2.1

Клас

точності

1

2

3

4

5

7

Квалітети

Вал

Відп.

Вал

Відп.

Вал

Відп.

Вали й отвори


5

6

6

7

7

8

8-9

10

11

12-13

14

Форма і розташування поверхонь деталей, до яких відносяться неплощинність, непрямолінійність, несиметричність, неспіввісність, відхилення від циліндричної і ін нормовані ГОСТ 24643-81. Номінальні значення цих параметрів прийняті рівними нулю, а в робочих кресленнях вказуються тільки їх граничні відхилення.

З технологічної точки зору задані допуски на деталь обмежують допустиму загальну похибка виготовлення, яка складається з похибок, що виникають на всіх операціях технологічного процесу. Чим жорсткіше допуски на виріб, тим більше високі вимоги пред'являються до точності технологічного устаткування і оснащення, до вибору методів і режимів виготовлення.

Точність виготовлення деталей залежить від похибок, що виникають у процесі виробництва на всіх операціях технологічного процесу, тобто від виробничих похибок. Усі виробничі похибки можуть бути розділені на систематичні і випадкові.

Систематичні похибки викликають певні дії детермінованими причинами. Вони можуть бути постійними або змінюються в часі. Наприклад, неточність у вимірювальних пристроях верстата, постійний знос технологічного оснащення (ріжучого інструменту, штампів, прес-форм).

Випадковими називають похибки, які виникають під дією некерованих факторів технологічного процесу, причому їх значення не підпорядковується будь-яким дивись закономірностям. Характер зміни і значення випадкових виробничих похибок не може бути визначений без статистичних методів обробки результатів вимірювання. Випадкові похибки викликаються неточністю установки деталей, інструменту, коливаннями припусків, нерівномірністю обробки, непостійністю складу застосовуваних матеріалів і т.п.

Виробнича похибка складається з наступних складових:

неточності обладнання та його знос у процесі роботи;

неточність виготовлення технологічного оснащення та її зношування в процесі роботи (ріжучого інструменту, штампів, ливарних форм);

неточність від установки інструменту і налаштування на розмір;

похибки установки заготовки на верстаті або в пристосуванні;

деформації в системі СНІД (верстат-пристосування, інструмент-деталь);

теплові деформації і внутрішні напруги в деталі;

неточність вимірювальних інструментів;

помилки виконавця роботи.

Аналіз та розрахунок систематичних похибок (наприклад, неточність обладнання, технологічної оснастки та їх знос деформації в системі СНІД, теплові деформації технологічної системи та ін) засновані на використанні математичної залежності між величиною похибки і причиною, що викликає її. Визначення впливу випадкових виробничих похибок (наприклад, розсіювання розмірів при обробці, похибка установки деталей на верстаті і ін) на точність обробки досягається методом математичної статистики.

Загальна похибка обробки виробів визначається як алгебраїчна сума систематичних і випадкових похибок, які підсумовуються за методом математичної статистики

, (2.16)

де ωi сист - систематичні похибки; ω j случ - випадкові похибки; 1,2 - коефіцієнт, який враховує можливе відхилення розподілу похибок від закону нормального розподілу.

Для визначення всіх випадкових похибок ω j случ у виробництві використовується метод математичної статистики, заснований на вивченні законів розподілу розмірів деталей і побудови кривих розподілу. Рівняння кривої нормального розподілу має такий вигляд:

, (2.17)

де xi - відхилення розміру i-й деталі від його математичного сподівання; σ - середнє квадратичне відхилення, яке характеризує ступінь розсіювання розмірів щодо математичного очікування

, (2.18)

де n - кількість деталей в партії.

При розсіюванні розмірів деталей, що викликаються випадковими похибками, ω j случ розраховують за значенням σ, що визначається в ході експерименту

ω j случ = ± tσ i, (2. 19)

де t - коефіцієнт, що залежить від відсотка ризику та достовірності відповідності реального розподілу прийнятого закону розподілу похибок.

У технологічних розрахунках коефіцієнт t приймають рівним 3 / 5 / виходячи з того, що достовірність відповідності реального розподілу похибок нормальному закону становить 0,9973.

Підставляючи значення ω j случ у формулу (2.16) з урахуванням розрахованих систематичних похибок, отримують загальну похибку ΔАдет технологічного процесу.

Першим і основним критерієм можливості застосування будь-якого технологічного процесу є виконання вимоги

ΔАдет ≤ δ, (2. 20)

де δ - допуск на виконання будь-якого розміру деталі.

Класифікація похибок на систематичні і випадкові умовна, тому що одна і та ж виробнича похибка в залежності від умови обробки може бути віднесена або до детермінованим, або випадковим погрішностей. Метод математичної статистики дозволяє визначити точність обробки деталей, на яку впливають як систематичні, так і випадкові похибки технологічного процесу / 6,7 /.

Другим критерієм можливості застосування технологічних процесів для виготовлення деталей високої якості є шорсткість поверхні.

Шорсткість - це параметр якості деталей, що характеризується мікрогеометрії поверхні. Шорсткість являє собою сукупність мікронерівностей (виступів і западин), отриманих у процесі формоутворення деталей і різними методами обробки (механічними, електрофізичними). Величина, форма і крок мікронерівностей залежать від методів виготовлення, режимів технологічного процесу та інших чинників.

Шорсткість поверхонь деталей робить істотний вплив на такі експлуатаційні властивості, як втомна міцність, опір корозії, зносостійкість, коефіцієнт тертя спряжених поверхонь.

У робочих кресленнях шорсткість поверхонь, незалежно від методу виготовлення деталей, позначають наступними параметрами (ГОСТ 2789-73): R a - середнє арифметичне відхилення профілю в межах певної базової довжини; Rz - висота нерівностей профілю за десятьма точках у межах базової довжини.

У довідковій літературі, наприклад / 4 /, даються числові значення в мкм параметрів R a і Rz; правила позначення їх у робочих, рекомендації з вибору шорсткостей поверхонь деталей різного призначення; значення параметрів шорсткості в залежності від квалітету точності обробки.

Між точністю обробки і шорсткістю поверхні існують певний взаємозв'язок, чим вище точність обробки, тим менше шорсткість. Але в деяких випадках не потрібна висока точність забезпечення лінійних розмірів деталей, але необхідна низька шорсткість (наприклад, для додання поверхні високої відбивної здатності, робочі поверхні підкладок гібридних інтегральних схем і підкладок пристроїв на поверхневих акустичних хвилях). У цьому випадку низьку шорсткість поверхні забезпечують додатковою обробкою - поліруванням.

Для визначення шорсткості поверхонь застосовують контактні і безконтактні методи. Сутність контактного методу полягає в тому, що гостро заточена алмазна голка приводиться в поступальний рух і обмацує всі виступи і западини. Механічні коливання голки перетворюються в електричні коливання, які попередньо посилюються, а потім вимірюють їх параметри, що відповідають параметрам нерівностей поверхні. До безконтактним методів відносяться оптичні методи вимірювання шорсткості: метод обмацування поверхні лазерним або світловим променем, інтерференційні методи. Вони дозволяють вимірювати висоту нерівностей в діапазоні 0,1 - 1 мкм з точністю до 0,0001 мкм.

4. Стійкість і надійність

Стійкістю ознак якості технологічного процесу називають властивості процесу зберігати точність цих ознак у часі. Для стійких процесів підтримання точності має бути обумовлено відсутністю регулювань (або автоматичним їх виконанням) або змін умов протікання процесу. Стійкість означає, що середнє значення ознаки якості постійно збігається з центром поля допуску, а всі відхилення розташовуються в контрольних межах, менших, ніж поле допуску.

Оцінка стійкості процесу виготовлення може бути проведена на основі вивчення зміни статистичних характеристик поточних малих вибірок, тобто вимірювання розмірів періодично відбираються деталей при їх виготовленні. Для визначення стійкості будуються точнісні діаграми (карти) миттєвого розподілу. Найбільш широко застосовуються карти середніх значень , Які дозволяють оцінити стійкість. Крім того, точнісні діаграми дають можливість спостереження за ходом технологічного процесу і своєчасного втручання при його розладнання (порушення стійкості). На карті (рис.2.4) викреслюється горизонтальна лінія, редставляет собою середнє значення параметра а. По осі абсцис відкладається t час відбору проб за n виробів в кожній вибірці. Число деталей у вибірці витримується постійним і береться рівним n = 4 - 10. По осі ординат в певному масштабі наносяться середньоарифметичні значення , Які розраховуються виходячи з обсягу вибірки. Значення , Розраховані в кожній вибірці, з'єднують ламаної лінією і за зміною ходу судять про стійкість.

Рис.2.4.

На карті нанесені дві лінії Кв і Кн представляють собою верхню і нижню контрольні лінії, вихід за межі яких значень сигналізують порушення стійкості технологічного процесу. Значення Кв і Кн розраховуються з умови, що в інтервалі між контрольними межами очікуватиметься поява 99,73% всіх значень змінного параметра.

; , (2.21)

де n - обсяг вибірки; σ - середнє квадратичне відхилення великої вибірки (або σ генеральної сукупності) за коефіцієнтом стійкості К = σ m / σ, де σ m - миттєве значення середньоквадратичного відхилення, тобто σ в даній вибірці.

Технологічний процес вважається цілком стійким, якщо коефіцієнт К близький до одиниці (вважається, що процес стійкий, якщо До відрізняється від 1 на 0,27%).

Надійність технологічного процесу - це здатність його забезпечувати випуск виготовляються придатних виробів в повній відповідності з технічною документацією. Будь-яка надійність поняття вірогідне. Тому надійність технологічного процесу - це ймовірність того, що в результаті виготовлення певним технологічним процесом виріб буде придатним. Чисельно надійність технологічного процесу визначається з виразу

, (2.22)

де Nг - число придатних виробів; N - загальна кількість виготовлених виробів.

Так як технологічний процес складається з ряду технологічних операцій, надійність його дорівнює добутку надійності операцій

, (2.23)

де Hi - надійність i-й операції.

Для аналізу надійності технологічного процесу вводять технологічну модель, що представляє собою систему, що враховує розкид технологічних параметрів: похибка розмірів, похибка за фізичними параметрами, похибка контролю, похибка випробування і т.д.

На практиці представляє інтерес ймовірність появи дефектних виробів. Практика показала, що поява дефектних виробів описується ординарним пуассоновским потоком.

У цьому випадку ймовірність появи на виході технологічного процесу дефектних виробів визначається виразом

, (2.24)

де m - кількість дефектних виробів; k - кількість операцій; λ - математичне очікування, в даному випадку середнє значення числа дефектів, що виникають у даному процесі.

Технологія істотно впливає на надійність роботи виробу і залежить від стійкості та стабільності технологічного процесу, ступеня автоматизації технологічного процесу.

Для підвищення надійності виробів за рахунок впливу технологічного процесу необхідно:

застосовувати передові технологічні процеси виготовлення;

використовувати типові і групові технологічні процеси;

автоматизувати виробничі процеси.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Реферат
55кб. | скачати


Схожі роботи:
Параметри технологічних процесів 2
Автоматизація технологічних процесів
Автоматизація технологічних процесів 2
Статистичний аналіз технологічних процесів
Автоматизація технологічних процесів у металургії
Оптимізація хіміко технологічних процесів
Безпека обладнання та технологічних процесів
Оптимізація хіміко-технологічних процесів
Автоматизація технологічних процесів і виробництв
© Усі права захищені
написати до нас