ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Качество машин в значительной степени определяется каче­ством технологических процессов, оцениваемым техническими и экономическими характеристиками.

К техническим характеристикам относятся обеспечиваемые технологическим процессом показатели: точность, механические свойства деталей, качество поверхностного слоя деталей.

Под точностью в технологии машиностроения понимают сте­пень соответствия производимых изделий их заранее установлен­ному эталону:

—точность геометрических параметров машин и их элемен­тов — размеры, формы, взаимное расположение деталей и их по­верхностей, задаваемые на чертежах с помощью квалитетов, степе­ней точности и допусков;

—единообразие различных свойств изготовляемых изделий: упругих, динамических, магнитных электрических и т. д.;

—единообразие качественных показателей машин: коэффициента полезного действия (КПД), развиваемой мощности, напора производительности и т. д.

На всех этапах технологического процесса возникают те или иные погрешности, поэтому достичь абсолютной точности невозможно. С повышением точности возрастает надежность машин; а это, в свою очередь, сокращает затраты на обслуживание, простои и ремонт машин.

Вопросы задания необходимой точности, исходя из предъявляе­мых к машине требований и ее функционального назначения, ре­шаются конструктором.

Точность размеров деталей (расстояний между различными эле­ментами деталей и сборочных единиц) характеризуется допуском

d_min, d_max— соответственно наибольшие и наименьшие раз­меры. Предельные размеры деталей равны

,

где d_p действительный размер годной детали с допустимой по­грешностью.

На чертежах деталей проставляют номинальный размер с пре­дельными отклонениями. Номинальный размер d_н — размер, на­значенный конструктором, который служит началом отсчета от­клонений и относительно которого определяют предельные разме­ры деталей.

Верхнее предельное отклонение es = d_max - d_u.

Нижнее предельное отклонение ei - d_min - d.

Следовательно, допуск Т = es - ei.

Точность формы деталей характеризуется допуском формы Т_ф — наибольшим допустимым значением отклонения формы реальной (имеющейся на детали) поверхности от номинальной (за­данной на чертеже).

Точность взаимного расположения поверхностей и осей дета­лей характеризуется допуском расположения Т_р — наибольшим допустимым значением отклонения реального расположения рас­сматриваемого элемента от его номинального положения.

Вопросы обеспечения точности, заданной конструктором на чер­теже, или поиск путей повышения точности с помощью правильно разработанного технологического процесса решаются технологом.

Механические свойства деталей зависят от марки материала, конфигурации деталей и применяемых методов термообработки.

Исходя из условий работы деталей, эргономических и других соображений конструктор выбирает материал детали и разрабаты­вает ее чертеж при проектировании машины.

Для управления качеством материала в технологический про­цесс изготовления детали вводят операции термообработки:

—для снятия остаточных напряжений и улучшения структуры и свойств (отжиг, нормализация);

—для обеспечения заданных на чертеже механических свойств, например, твердости (закалка с отпуском, химико-термическая об­работка).

Качество поверхностного слоя деталей — результат воздей­ствия одного или нескольких последовательно применяемых тех­нологических методов. Качество поверхностного слоя деталей ха­рактеризуется: шероховатостью, волнистостью, физико-механичес­кими свойствами поверхностного слоя (твердостью, структурным и фазовым составом, величиной, знаком и глубиной распростра­нения остаточных напряжений, деформацией кристаллической решетки металла), химическим составом материала детали.

Шероховатость поверхности — совокупность периодически встречающихся микронеровностей с высотой Н на участке базовой длины (шага) l, где 1/Н < 50.

Волнистость — совокупность неровностей с отношением шага 1_В к высоте неровности H_в (1_В/Н_В = 50+1000).

Высокой точности всегда соответствует малая шероховатость и волнистость поверхности.

У готовой детали качество обработанных поверхностей в основ­ном обеспечивается при окончательной обработке. Предшествую­щая обработка, а также заготовительные процессы оказывают опре­деленное влияние в силу технологической наследственности.

Качество поверхности влияет на эксплуатационные свойства деталей машин: износ рабочих поверхностей, контактную жест­кость стыков, усталостную прочность, коррозионную стойкость и др.

Определяемое условиями эксплуатации качество поверхностей деталей машин задается конструктором и обеспечивается техно­логическим процессом, разработанным технологом.

К основным экономическим характеристикам технологичес­кого процесса относится: технологическая производительность, тру­доемкость, себестоимость, материалоемкость, энергоемкость.

Производительность технологической операции П (штук в еди­ницу времени) можно определить по формуле

, мин.шт.

где Т_шк — норма штучно-калькуляционного времени на операцию, мин/шт.,

,

где Т_шт — норма штучного времени; Т_ПЗ — подготовительно-зак­лючительное время на подготовку рабочего и рабочего места для обработки партии деталей размером n_3АП запускаемых в произ­водство,

Т_шт= Т_о + Т_в + Т_оо + Т_то + Т_отд

где Т₀ — основное технологическое время, затрачиваемое рабочим на качественное или количественное изменение предмета труда, т. е. изменение формы, размеров, внешнего вида, структуры и свойств, состояния и положения обрабатываемого предмета труда в про­странстве;

Т_в — вспомогательное время, затрачиваемое исполнителем на действия, обеспечивающие выполнение основной работы (загрузку машин, приемы, связанные с управлением оборудованием, конт­рольные измерения и т. д.);

Т₀₀ — время организационного обслуживания рабочего места — поддержание его в рабочем состоянии (протирка рабочего места, удаление отходов и т. д.);

Т_то — время технического обслуживания — уход за оборудова­нием и поддержание инструмента в рабочем состоянии;

Г_отд — время регламентированных перерывов на отдых рабоче­го и поддержание нормальной работоспособности.

При рациональной разработке технологической операции мож­но уменьшить все составляющие штучно-калькуляционного вре­мени и тем самым повысить производительность технологической операции.

Трудоемкость определяется продолжительностью изготовления изделий при нормальной интенсивности труда в часах и может оцениваться для технологической операции нормой штучно-каль­куляционного времени Т_шк.

Станкоемкость характеризуется продолжительностью време­ни, в течение которого заняты станки и другое технологическое оборудование, и может оцениваться машинным временем Т_М

Т_М = Т_О + Т_МВ

где Т_мв — машинное вспомогательное время.

Цеховая себестоимость на изготовление детали в одном цехе на одной технологической операции складывается из затрат на материалы С_м и технологической себестоимости С_т

С_ц ⁼ С_М+ С_т.

Затраты на материал при изготовлении одной детали опреде­ляют следующим образом:

С_М=м_гк_пмк_имц_мк_тз – м₀ц₀,

где м_г — масса готовой детали, кг; к_пм — коэффициент, учитыва­ющий безвозвратные потери материала при изготовлении заготов­ки (например, на угар при нагреве); к_им — коэффициент, характе­ризующий использование материала; ц_м — оптовая цена на мате­риал, руб./кг; к_тз — коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы на приобретение материала; м₀ — количество используемого (реализуемого) отхода материала при изготовлении детали (например, стружки); ц₀ — цена реализован­ных отходов материала, руб./кг.

Материалоемкость детали М характеризует нормы расхода материала

M=м_гк_пмк_им,

к_им=м_з/м_г

где м₃ — масса заготовки детали, кг.

Снизить материалоемкость изделия и затраты на материалы можно при следующих условиях:

—уменьшить массу готовой детали при ее конструировании, например, применив более легкий материал и изменив конфигура­цию детали при сохранении прочности и т. д.;

—уменьшить коэффициент потерь материала (при нагреве за­готовки в вакууме);

—уменьшить коэффициент использования материала сниже­нием массы заготовки (литье под давлением вместо литья в песчано-глинистых формах).

Технологическую себестоимость детали на данной технологи­ческой операции определяют по формуле

где n — число видов затрат, учитываемых при калькуляции се­бестоимости; С_чi — нормативы i-x затрат, приходящихся на один час работы оборудования; k_В — коэффициент выполнения нормы.

С помощью рационально разработанной технологической опе­рации можно снизить технологическую себестоимость, уменьшив норму штучно-калькуляционного времени; составляющие затрат, связанные с технологией на энергию силовую; ремонт и заточку режущего инструмента; амортизацию и ремонт универсальных при­способлений, измерительного инструмента и др.

Затраты часовые на электроэнергию силовую С_{ч э с} рассчиты­вают по формуле

руб.,

где N_y — установленная мощность главного двигателя, кВт; k_n, k_{дв. вр} — средние коэффициенты загрузки электродвигателя по мощ­ности и во времени при выполнении операции (перехода); k_од — средний коэффициент одновременной работы всех двигателей; k_ш — коэффициент, учитывающий потери энергии в сети завода; η — коэффициент полезного действия привода; Ц_э — цена 1 кВт • ч электроэнергии, руб.

Энергоемкость технологической операции (перехода) характе­ризуют затраты эффективной мощности

Уменьшить эффективную мощность можно, изменяя режимы и условия обработки.