Принципы проектирования технологических процессов ремонта деталей и узлов подвижного состава

Технологический процесс определяет содержание и чередование операций ремонта деталей, узлов и агрегатов подвижного состава, их технологическое оснащение, методы ремонта, технологические режимы работы оборудования и нормы времени на выполнение операций. Технологический процесс должен учитывать конструктивные особенности ремонтируемых деталей и узлов, технические требования к ним, обеспечивать стабильность получения заданной технологической точности ремонта деталей, узлов и агрегатов, возможность использования наиболее передовых методов ремонтных работ, устойчивую точность регулирования технологических режимов, максимальную производительность й минимальную стоимость ремонта.

В арсенале современной технологии разработаны самые разнообразные технологические процессы и приемы ремонта. Поэтому выбор наиболее целесообразной технологической схемы, обеспечивающей выполнение задач ремонта при минимальной трудоемкости и стоимости, является сложной задачей. В настоящее время она решается методом попыток, т. е. основана на отборе оптимальных вариантов и их сравнительной технико-экономической оценке.

Задача технолога-эксплуатационника состоит в определении технологической схемы ремонта, обеспечивающей минимальные суммарные затраты по эксплуатации подвижного состава. Поэтому наиболее общим критерием оценки разработанного технологического процесса является максимум эксплуатационной экономичности [формула (1.1)]. Пользование этим критерием означает учет не только стоимости самого ремонта, но и возможного технологического брака, а также потерь, связанных с отказами оборудования при работе подвижного состава на линии. Обычно учет всех этих факторов затруднителен. Поэтому при сравнении вариантов технологических процессов учитывают только затраты по самому ремонту.

Стоимость С единицы ремонта может быть представлена в виде суммы двух компонентов: затрат М на материалы и рабочую силу с накладными расходами и стоимости О технологического оборудования и оснастки, отнесенных к единице ремонтной продукции (годовой ремонтной программе n) и сроку T_а амортизации оборудования:

где суммирование распространяется на все наименования технологического оборудования, комплектующего ремонт. Приравнивая C₁ = C₂ (для двух вариантов ремонта), можно найти программу n_х, при которой стоимости их равноценны:

откуда,

По уравнению (XI. 1) может быть построена зависимость С (n) для обоих вариантов ремонта (рис. XI.2). Кривые 1 и 2 пересекаются в точке с абсциссой n_х. Если фактическая ремонтная программа n>n_х, то для показанного на рис. XI.2 случая выгоднее вариант 2 технологического процесса, если n<n_х — выгоднее вариант 1.

Рис. XI.2. Зависимость стоимости ремонта подвижного состава от годовой ремонтной программы

Проектирование технологических процессов ремонта и выбор технологического оснащения должны базироваться на принципах технологической преемственности, являющихся основой современного машиностроительного производства. Сущность технологической преемственности состоит во внедрении во все звенья производства многократной технологической обратимости, т. е. многократного использования разработанных технологических процессов и технологического оборудования; в создании возможностей гибкой и безболезненной переналадки производства при смене объектов ремонта; в обеспечении условий максимальной индустриализации ремонта, в том числе при небольшой ремонтной программе.

Технологическая преемственность обеспечивается типизацией технологических процессов, нормализационным принципом проектирования технологической оснастки и оборудования, внедрением методов групповой обработки. Все эти мероприятия создают основу для резкого повышения уровня технической оснащенности ремонта, его механизации и автоматизации.

Типизацией называют разработку единых технологических процессов для групп деталей одинакового и различного функционального назначения, объединенных определенными признаками конструктивного и технологического сходства.

В основе идеи типизации лежит объединение деталей в технологические ряды по признаку: 1) общности способов обработки, 2) общности технологического оборудования, необходимого для оснащения технологического процесса и 3) общности конструктивных признаков, причем определяющими являются признаки технологической общности, т. е. первые два, а третий — подчиненным. В один технологический ряд объединяют детали независимо от их функционального назначения так, чтобы их конструктивные размеры и формы были ограничены определенными пределами геометрического подобия и таким сочетанием основных поверхностей, которые делают возможной их обработку на одном и том же оборудовании, с одной и той же последовательностью, точностью и чистотой обработки по всем основным операциям.

Такое построение технологического ряда дает возможность разрабатывать для всех его деталей единый — типовой — технологический процесс. За основание (базу) технологического ряда принимают деталь, обладающую большинством технологических признаков, характерных для всего ряда. Типовой технологический процесс составляют для базовой детали и переносят затем на все остальные детали, входящие в ряд. В ремонтной практике идея типизации находит свое выражение, в частности, в маршрутном принципе организации ремонтных работ (см. § XI.2).

Практическое значение типизации технологических процессов состоит в том, что она позволяет укрупнять партии обрабатываемых деталей и на основе этого внедрять в производство и ремонт групповую обработку, высокопроизводительные оснастку и технологию, т. е. методы массового производства.

Огромное значение имеет правильное оснащение ремонта технологическим оборудованием. Необходимость оснащения ремонта технологическим оборудованием определяется двумя основными причинами: а) технологическими соображениями — невозможностью получения без применения оборудования и приспособлений необходимой точности или качественных характеристик ремонта деталей и узлов. В этом случае оснащение ремонта технологическим оборудованием необходимо независимо от программы ремонтных работ; б) задачами снижения трудоемкости и повышения производительности труда. Применение оснастки в этом случае обосновывается технико-экономическими соображениями и диктуется ремонтной программой.

Специфика ремонтных работ определяет необходимость оснащения ремонтных предприятий большим количеством специального так называемого нестандартного оборудования. Стоимость этого оборудования, особенно при изготовлении его силами самих ремонтных предприятий, чрезмерно высока, что ограничивает возможности механизации и автоматизации ремонтных работ. Резкое снижение стоимости технологического оборудования, в особенности нестандартного, обеспечивает нормализационный принцип его конструирования, сущность которого состоит в обеспечении условий изготовления самого различного технологического оснащения из унифицированных и нормализованных узлов и деталей методом агрегатирования. Нормализация технологического оснащения создает предпосылки его многократной технологической обратимости и резкого снижения стоимости. Это позволяет широко использовать такую оснастку даже в небольших эксплуатационно-ремонтных депо. Помимо этого, применение нормализованной оснастки обеспечивает необходимую гибкость при переналадке производства на новые объекты ремонта.

В настоящее время нормализационный принцип является основным принципом проектирования технологического оборудования. Налажено массовое производство разнообразных унифицированных и нормализованных узлов и деталей: сверлильных, фрезерных н других головок с индивидуальными электроприводами, патронов, корпусов, зажимов, плит, планшайб, стоек и пр. В машиностроительной практике применяют нормализованные наборные комплекты УСП (универсально-сборных приспособлений), УНП (универсально-наладочных приспособлений) и СРП (сборно-разборных приспособлений). Набор нормализованных узлов УСП состоит из 130—150 элементов, что дает возможность собрать из них практически любое приспособление, причем в нескольких вариантах. Собрав несколько вариантов приспособлений, можно выбрать из них наилучший.

Стоимость приспособлений УСП получается очень низкой, так как: 1) изготовлять специальные детали при сборке приспособлений на базе УСП практически не требуется, 2) сборка их не представляет затруднений ввиду взаимозаменяемости узлов крепления и 3) элементы приспособлений УСП многократно технологически обратимы (после того как приспособление использовано, оно может быть разобрано на элементы, из которых можно собрать любое другое приспособление).

Система СРП отличается от системы УСП тем, что в первой сборка приспособлений производится из отдельных деталей, а во второй — из деталей (прихватов, опор, зажимов и пр.) и нормализованных узлов. Сборка приспособлений на базе комплектов СРП может потребовать изготовления до 20% специальных деталей. Системы приспособлений УНП предназначены для групповой обработки деталей, объединенных в технологические ряды. Для этого их проектируют в расчете на обработку базовой детали (основания) технологического ряда деталей с учетом основных особенностей и возможности обработки его производных. В приспособлениях УНП предусматривают обычно общие установочные элементы для всех деталей ряда, а переналадка на обработку каждой новой детали осуществляется сменными или регулируемыми деталями приспособления.

Основными факторами, определяющими выбор системы оснащения, являются программа и трудоемкость ремонтных работ. Возможности применения различных систем технологического оснащения для конкретных производственных условий оценивают методом сравнительных технико-экономических расчетов. Эти расчеты показывают, что оснащение производства специальными ненормализованными приспособлениями экономически менее выгодно по сравнению с любой системой нормализованных приспособлений даже в условиях ремонтных заводов при больших программах ремонтов.

Систему СРП эффективно применять на ремонтных заводах для оснащения ремонта наиболее трудоемких деталей при достаточно большой загрузке приспособлений (примерно не менее чем на 70%). Применение системы УНП особенно эффективно в ремонтных мастерских при большой разнотипности ремонтного подвижного состава. Система УСП может успешно применяться в небольших эксплуатационно-ремонтных депо даже для оснащения нетрудоемких операций.

При проектировании технологических процессов ремонтов следует соблюдать следующие основные положения:

1. Операции подготовки оборудования к ремонту должны предусматривать предварительную очистку, уборку, слив старой смазки. Чистота на местах основной разборки должна рассматриваться не только как требование санитарии, гигиены и технической эстетики, но и как важный фактор повышения культуры разборочных работ и связанного с ней уменьшения выхода деталей в брак. Эти работы должны проводиться в специальных камерах или на открытом воздухе и должны быть максимально механизированы (обдувка сжатым воздухом, моечные машины, пескоструйные камеры и пр.).

2. Операции основной разборки и дефектовки необходимо проектировать в расчете на максимальный выход годных деталей, т. е. исключение различных повреждений их в процессе разборки. Для этого необходимо предусматривать применение специальных разборочно-дефектовочных приспособлений, стендов и съемников, механизированного инструмента, большое внимание уделять разработке правильного плана разборки. Для облегчения дефектовки и поддержания в чистоте ремонтных цехов перед дефектовкой нужно предусматривать окончательную (преимущественно механизированную) очистку деталей оборудования. Большого внимания требуют разработка операций и приспособлений для складирования, учета и транспортировки деталей в ремонтные цехи для исключения их повреждений на этих операциях в результате небрежного обращения.

3. Выбор состава и порядка чередования операций технологических процессов ремонтных работ (план ремонта) должен учитывать материал и конструктивные характеристики деталей, их роль в обеспечении безопасности движения, характер износа и разрушения в эксплуатации, принятые формы организации ремонтных работ. План ремонта должен обеспечивать восстановление работоспособности и характеристик качества деталей и узлов подвижного состава при минимальной себестоимости и трудоемкости. Оптимальный вариант плана ремонта устанавливают технико-экономическим сравнительным расчетом по формуле (XI.2).

4. При разработке технологического процесса ремонта деталей и узлов подвижного состава должны быть обоснованы технико-экономическим расчетом выбор методов восстановительной технологии; оснащение технологического процесса оборудованием, приспособлениями и инструментом, определяющими степень его механизации и автоматизации; экономическая выгодность ремонта по сравнению с новым изготовлением тех же деталей и узлов.

5. В качестве исходных материалов при разработке технологических процессов ремонтных работ должны использоваться типовые технологические процессы заводов-изготовителей, скорректированные с учетом специфики и мелкосерийного характера производства ремонтных мастерских и заводов.

Разработанные технологические процессы ремонтных работ оформляют в виде технологических карт или графиков, технологических инструкций, схем сборки и т. д. форму технологических карт определяет объем и характер заносимых в них сведений. По степени детализации технологического процесса различают подробные операционные карты, составляемые отдельно на каждую операцию; карты краткого технологического процесса, содержащие краткое описание всех операций технологического процесса, и маршрутно-технологические (маршрутные), содержащие лишь перечень операций.

В зависимости от характера производимых работ различают карты слесарно-сборочных работ, механической обработки, сборочно-сварочных работ, термообработки и пр. В этих картах, помимо обычных данных (оборудование, инструмент, нормы времени и пр.), указывают режимы обработки и данные о настройке технологического оборудования. Применяют также технологические карты согласования обработки, определяющие взаимоотношения цехов в тех случаях, когда обрабатывают детали в нескольких цехах. В этих картах указывают, в каком виде деталь или узел должны поступить в данный цех для обработки и в каком виде они должны быть переданы в другой цех для продолжения обработки.

Во всех случаях необходимо применять единые утвержденные формы технологических карт, так как это облегчает подготовку производства и пользование технологической документацией при передаче ее на другие заводы, в мастерские или депо. Введение единых форм технологических карт и их унификация приводят к значительному сокращению числа действующих форм, упорядочивает их содержание и способствует укреплению технологической дисциплины.

Недостатком технологических карт является то, что они не дают наглядного представления о ходе технологического процесса во времени, совмещении операций во времени и кооперации исполнителей. Поэтому наряду с технологическими картами удобно применять графики технологических процессов. Принципы составления технологических графиков изложены в § IX. 1.

Сведения об авторах и источнике:

Авторы: Д. И. Бондаревский, В. М. Кобозев

Источник: Эксплуатация и ремонт подвижного состава городского электрического транспорта