Типы сборочного производства и организационные формы сборки

Организационная форма сборки машин определяется типом и условиями производства. При этом решающими факторами являются объем выпуска изделий в календарном периоде време­ни, трудоемкость сборочных работ и экономическая эффектив­ность. Организационные формы сборки указаны на рис. 1.35, а их связь с типом производства дана на рис. 1.36. Трудоемкость сборки предварительно может быть определена сравнением с трудоемкостью сборки аналогичных машин или расчетом по укрупненным нормативам.

Непоточная сборка характеризуется тем, что операции вы­полняются за разные промежутки времени, поэтому возможно «пролеживание» деталей или сборочных единиц между опера­циями.

Непоточная стационарная сборка без расчленения сборочных работ характеризуется тем, что весь процесс сборки выполняется на одной сборочной позиции: стенде, станке, рабочем месте. Сборочные работы выполняются, как правило, бригадой рабо­чих последовательно, т.е. от начала до конца.

Достоинства этого метода сборки:

- неизменное положение базовой детали, что способствует достижению высокой точности собираемого изделия;

- использование универсальных транспортных средств, при­способлений и инструментов, что сокращает продолжительность и стоимость технологической подготовки производства.

К недостаткам метода следует отнести:

- увеличение длительности общего цикла сборки, выполняе­мой последовательно;

- требование высокой квалификации рабочих.

Областью применения такой организационной формы сбор­ки является единичное и мелкосерийное производство крупно­габаритных изделий.

Непоточная стационарная сборка с расчленением сборочных работ предполагает дифференциацию процесса на узловую и общую сборку. Сборка каждой единицы и общая сборка выполняются в одно и то же время разными бригадами (сборщиками). Собирае­мая машина остается неподвижной на одном стенде. В результате такой организации длительность процесса сборки сокращается.

Непоточная подвижная сборка характеризуется последователь­ным перемещением собираемого изделия от одной позиции к другой, которое может быть свободным или принудительным. Технологический процесс при этом разбивается на отдельные операции, выполняемые одним или несколькими рабочими.

При сборке со свободным перемещением рабочий, закончив свою операцию, с помощью средств механизации или вручную перемещает собираемую сборочную единицу на следующую ра­бочую позицию.

При сборке с принудительным перемещением объект сборки передвигается при помощи конвейера или тележек, имеющих общий привод.

Поточная сборка характеризуется тем, что операции выполня­ются за одинаковый промежуток времени — такт или за проме­жуток времени, кратный такту. Одной из форм поточной сборки является поточная стационарная сборка. При такой организации сборки все собираемые объекты остаются на рабочих позициях в течение всего процесса сборки. Рабочие или бригады последо­вательно переходят от одних собираемых объектов к следующим через промежутки времени, равные такту. Каждый рабочий или бригада выполняет закрепленную за ними одну и ту же опера­цию.

Поточная стационарная сборка применяется при сборке круп­ных и громоздких изделий, неудобных для транспортирования.

Основные преимущества такого вида сборки — равномерный выпуск продукции, короткий цикл сборки, высокая производи­тельность. Область использования — серийное производство.

Поточная подвижная сборка может быть со свободным или с принудительным ритмом. В первом случае рабочий передает собираемое изделие на следующую операцию по мере выполнения своей, во втором случае (работе с принудительно регулируемым ритмом) момент передачи йа следующую операцию определяет­ся сигналом (световым или звуковым) или скоростью непрерыв­но или периодически движущегося конвейера.

Поточная сборка сокращает длительность производственного цикла, уменьшает межоперационные заделы деталей, повышает специализацию сборщиков и возможности механизации и авто­матизации сборочных операций, что в конечном счете приводит к снижению трудоемкости сборки на 35—50 %.

Главным условием организации поточной сборки является обеспечение взаимозаменяемости собираемых узлов и отдель­ных деталей. В случае необходимости пригоночных работ они должны производиться за пределами потока при предваритель­ной сборке. Конструкция собираемого на потоке изделия долж­на быть хорошо отработана на технологичность.

Организация поточной сборки экономически целесообразна при выпуске большого объема изделий.

Расчетное число рабочих позиций, которые должен пройти собираемый объект,

Особый интерес представляет поточный принцип сборки в условиях производств, выпускающих одновременно несколько изделий.

Обеспечение технологичности сборочной единицы

ГОСТ 14.202-73, ГОСТ 14.203-73

Обеспечение технологичности можно рассматривать:

1.По составу сборочных единиц

1. Принципы комплектования сборочных единиц

При делении изделия на сборочные единицы и детали целе­сообразно руководствоваться следующими рекомендациями:

- сборочная единица не должна быть слишком большой по габаритным размерам и массе или состоять из большего числа деталей и сопряжений. В то же время излишнее «дробление» ма­шины на сборочные единицы нерационально, так как это усложня­ет процесс комплектования при сборке, создает дополнительные трудности при организации сборочных работ (снабжение сборки узлами и деталями);

- если в процессе сборки требуется проведение испытаний, обкатки или специальной слесарной пригонки сборочной еди­ницы, то она должна быть выделена в особую сборочную единицу (например, зубчатая пара заднего моста легкового автомобиля);

- сборочная единица при последующем монтаже её в машине не должна подвергаться какой-либо разборке, но если это неиз­бежно, то соответствующие разборочные работы необходимо предусмотреть в технологии (крышка с корпусом шестеренчато­го насоса);

- большинство деталей машин, исключая ее главные базовые детали (станина, рама и др.), а также детали крепления и резьбо­вые соединения, должны быть включены в те или иные сбороч­ные единицы, с тем, чтобы сократить количество отдельных деталей, непосредственно подаваемых на общую сборку;

- трудоемкость сборки должна быть примерно одинакова для большинства сборочных единиц;

- сборочная единица не должна разбираться как в процессе сборки, так и в процессе дальнейшей транспортировки и монтажа;

- габаритные размеры сборочных единиц должны устанавли­ваться исходя из необходимости обеспечения возможности их сборки и с учетом наличия технических средств для их транс­портирования;

- сборочным операциям должны предшествовать подготови­тельные и пригоночные работы, связанные с резанием металла, которые сводятся в отдельные операции и должны производиться на специальном рабочем месте или в механическом цехе на станках;

- изделие следует разбивать таким образом, чтобы конструк­тивные условия позволили осуществлять сборку наибольшего числа сборочных единиц независимо одна от другой и без ущер­ба для эксплуатационных характеристик машин, что обеспечи­вает лучшую ремонтопригодность.

Деление на сборочные единицы сложных машин с большой номенклатурой деталей требует особого внимания и навыка. В этих случаях часто используют систему карточек, составляе­мых на каждую деталь. Карточки группируют в порядке последо­вательности сборки для каждой конструктивно-технологической сборочной единицы.

2.По точности

2. Точность расположения составных частей должна быть обоснована и взаимоувязана с точностью их изготовления. Метод сборки для данного объема выпуска и типа производства выбирают на основании расчета и анализа размерных цепей.

3.По обеспечению автоматической сборки

3. Для обеспечения автоматической сборки, в общем случае необходимо, чтобы сборочная единица и детали соответствовали сле­дующим требованиям:

1) деталям необходимо придавать простые и симметричные формы, что позволяет упростить ориентацию деталей;

2) если деталь имеет слабовыраженные признаки асиммет­рии, то их в ряде случаев следует усиливать, предусматривая ус­тупы, срезы или дополнительные отверстия;

3) конструкция деталей должна быть такой, чтобы при выдаче их из бункерно-ориентирующих устройств они не сцеплялись в двух- или многозвеньевые цепочки, образование которых при­водит к прекращению выдачи деталей из бункеров (спиральные пружины, разрезные кольца, пружинные шайбы с большим за­зором в замке и др.);

4) детали, сопрягающиеся с зазором или натягом, следует вы­полнять с заходными фасками или направляющими заточками для лучшего направления сопрягаемых деталей на сборочной позиции;

5) базовые детали изделий должны просто и надежно устанав­ливаться и закрепляться в сборочном приспособлении манипу­лятора (робота);

6) детали изделия должны иметь точно выполненные базы для надежного захвата их рабочим органом манипулятора (робота);

7) конструкция изделия в целом должна быть такой, чтобы при сборке детали подавались по простым прямолинейным тра­екториям;

8) конструкция изделия должна быть удобной для подвода и отвода сборочных инструментов, а также для выполнения сборки с одной стороны без применения поворотного приспо­собления;

9) в конструкции изделия следует избегать таких соединений, которые трудно осуществить автоматически (заклепочных, шпо­ночных, шплинтуемых, штифтуемых, замыкаемых разжимными и пружинными кольцами* использующих пружины кручения и растяжения, закрепляемых проволокой), относительную не­подвижность деталей целесообразно обеспечивать методами пла­стической деформации, точечной и холодной сваркой, склеива­нием, пайкой;

10) наиболее технологичными для автоматической сборки яв­ляются изделия (сборочные единицы), содержащие не менее 4 и не более 15 деталей (однотипное число деталей в сборочной единице 4–7).

В случае, когда исходная конструкция изделия недостаточно технологична для условий автоматической сборки, существуют различные способы ее совершенствования. Так, для облегчения соединения цилиндрических деталей на их сопрягаемых поверхно­стях предусматривают возможно большие по размерам заходные фаски с малыми углами. Фаски необходимы и на базовой детали, так как ее используют для установки многих деталей изделия. Оптимальный угол заходной фаски при соединении металличе­ских деталей составляет 10—15°. На подшипниках, тонкостенных втулках, кольцах или на сопрягаемых с ними деталях заходные фаски выполняют ступенчатыми вначале с углом 30—45° для облег­чения установки детали в отверстие корпуса или на вал, а затем с углом 10—15° для уменьшения силы запрессовки и деформаций кольца или втулки.

Расчет показателей технологичности

При проектировании технологического процесса сборки вместе с качественной производится количественная оценка технологич­ности, которая включает расчет и сопоставление численных зна­чений показателей технологичности с их базовыми значениями.

Базовые показатели определяют для изделия-аналога, они от­ражают уровень технологичности, достигнутый при изготовле­нии аналогичных изделий на момент проектирования.

С этой целью в соответствии с ГОСТ 14.203—73 рассчитывают следующие показатели технологичности:

1) коэффициент сборности

где Е — число сборочных единиц в изделии;

Д — число деталей в изделии, не вошедших в сборочные единицы;

2) коэффициент применяемости унифицированных сбороч­ных единиц в изделии

где Еу — число унифицированных сборочных единиц в изделии (подшипники, муфты, двигатели, переключатели и т.п.);

3) коэффициент применяемости унифицированных деталей в изделии (кроме крепежных)

где Ду — число унифицированных деталей (оси, пробки, рукоятки, скобы, петли, опоры и т.п.);

Д — общее число деталей;

4) коэффициент повторяемости составных частей изделия

где Q — число различных наименований составных частей в спе­цификации (сборочных единиц и деталей);

Е + Д — общее число составных частей в изделии (сборочных единиц и деталей);

5) коэффициент применяемости стандартных изделий

где Д_ст — число стандартных деталей;

6) коэффициент повторяемости материалов в изделии

где Q_м — число различных марок материалов, применяемых при изготовлении изделия.

В заключение на основе анализа технологичности излагаются предложения по усовершенствованию конструкции изделия.

Составление схемы сборки

Последовательность сборки, в основном, определяется кон­струкцией изделия, компоновкой деталей, методами достиже­ния требуемой точности и может быть представлена в виде технологической схемы сборки— наглядного изображения по­рядка сборки машины и входящих в нее деталей сборочных еди­ниц или комплектов. На таких схемах каждый элемент изделия обозначают прямоугольником, в котором указывают наименова­ние составной части, позицию на сборочном чертеже изделия, количество. Деталь или собранная ранее сборочная единица, с которой, присоединяя к ней другие детали и сборочные едини­цы, начинают сборку изделия, называется базовой детальюили базовой сборочной единицей.Процесс сборки изображается на схеме горизонтальной (вертикальной) линией, направленной от прямоугольника с изображением базовой детали к прямоуголь­нику, изображающему готовое изделие. Сверху и снизу от гори­зонтальной (справа и слева от вертикальной) линии показывают прямоугольники, условно обозначающие детали и сборочные единицы в соответствии с последовательностью их присоедине­ния к базовой детали. На схеме сборки также условными значка­ми (кружками, треугольниками с буквами) показывают места регулировки, пригонки и другие операции.

Использование технологических схем сборки целесообразно в любом производстве. В массовом и серийном производствах они позволяют быстрее освоить сборку сложных машин, когда еще не налажено ритмичное поступление деталей. При единич­ном производстве тяжелых машин наличия схемы обычно доста­точно для осуществления сборочного процесса.

В дополнение к схемам сборки составляют типовые технологи­ческие инструкции с указаниями по выполнению специальных операций, например, при посадке шарико- и роликоподшипни­ков, по гидравлическому испытанию узлов и деталей, запрессов­ке и распрессовке деталей с применением масла под высоким давлением, посадке деталей нагревом или охлаждением хладаген­том, сборке узлов с использованием пластмассовой прослойки, балансировке, испытанию машины. При наличии сложных и от­ветственных сборочных операций схема сборки должна сопро­вождаться указаниями по их выполнению. К схеме прилагают нормировочную ведомость.

Технологическая схема сборки разрабатывается технологом. Он должен определить сборочные единицы изделия, выделив ба­зовые элементы и количество разъемов, проверить возможность обеспечения требуемой точности сборки, установить шифр или индекс каждой сборочной единицы для разработки технологиче­ской документации.

Одним из основных условий выделения сборочной единицы является возможность ее сборки независимо от других сбороч­ных единиц. Кроме сборочных единиц определяют детали и со­ставные части изделия, которые поступают в готовом виде. В результате должна быть составлена схема сборочной связи от­дельных деталей и составных частей данного изделия, которая определяет сборочный состав изделия.

Подготовка схем сборки значительно облегчается, если име­ется образец, пробная разборка которого упрощает определение этапов сборки.

Технологическая схема сборки является основой для проек­тирования технологического процесса сборки. Для сложного из­делия иногда целесообразно вначале разработать общую схему его сборки, а затем — схему узловых сборок, т.е. сборок узлов 1-го, 2-го и более высоких порядков.

Циклограмма сборки

Четкую организацию сборочного процесса во времени позво­ляет осуществить циклограмма сборки.

Циклограмма— это графическое представление последова­тельности выполнения операций, переходов или приемов сбо­рочного Процесса и затрат времени на их выполнение. При построении циклограммы в вертикальной колонке построчно записывают все операции, переходы и приемы. Степень их диф­ференциации зависит от уровня циклограммы. Например, в слу­чае циклограммы общей сборки достаточно представить только операции. При построении циклограммы отдельных операций возникает необходимость представления в ней отдельных перехо­дов, приемов и т.д. На горизонтальной оси циклограммы откла­дывается текущее время и его затраты на выполнение каждого элемента сборочного процесса (рис. 1.34).

Анализ циклограммы позволяет не только определить общее время цикла сборки, но и наметить пути его сокращения, среди которых можно выделить два основных, наиболее часто исполь­зуемых на практике:

- сокращение затрат времени на выполнение отдельных опе­раций (переходов, приемов) за счет изменения режимов работы сборочного оборудования;

- совмещение во времени отдельных операций (переходов, приемов).

Нормирование сборочных операций

Важной частью организации и планирования сборочных работ является определение норм времени на сборочные операции. На основе технического нормирования определяется трудоемкость сборочных работ, производительность рабочих мест, устанавли­вают расценки, осуществляют календарное планирование производства, реконструируют действующие и проектируют новые сборочные цехи.

Норма времени по ГОСТ 3.1109-82 – это регламентирован­ное время выполнения некоторого объема работ в определенных производственных условиях одним или несколькими исполни­телями соответствующей квалификации.

Техническое нормирование — это установление обоснованных норм расхода производственных ресурсов (ГОСТ 3.1109—82). Под производственными ресурсами понимаются энергия, сы­рье, материалы, инструмент, рабочее время и т.д.

Задачи технического нормирования — выявление резервов рабочего времени, улучшение организации труда на предпри­ятии и, в конечном счете, повышение производительности труда и увеличение объема производства.

Технически обоснованной нормой времени называют регла­ментированное время выполнения технологической операции в определенных организационных технических условиях, наибо­лее благоприятных для данного производства.

В машиностроении и, в частности при сборке, норма времени устанавливается на технологическую операцию. При сборке машин, как и при механической обработке заго­товок деталей, различают три метода нормирования времени:

- технический расчет норм по нормативам;

- расчет норм на основе установления затрат рабочего време­ни наблюдением (хронометраж и фотографирование);

- определение норм по укрупненным нормативам (опыт­но-статистический метод).

Норма штучного времени на сборочные операции складыва­ется:

- из основного (технологического) времени Т_о;

- вспомогательного времени Т_в;

- времени на обслуживание рабочего места Т_обсл;

- времени на отдых Т_отд,

т.е.:

Тшт = Т₀ + Т_в + Т_обсл + Т_отд.

Время на обслуживание рабочего места и отдых нормируется в процентах от оперативного времени, определяемого по формуле:

Т_оп=Т₀ + Т_в,

тогда:

где А_отд — процент оперативного времени для отдыха;

А_обсл — процент оперативного времени для обслуживания рабочего места;

К — поправочный коэффициент на оперативное время, учиты­вающий число приемов, выполняемых рабочим.

Нормирование сборочных работ ведется по нормативам вре­мени на слесарно-сборочные работы.

При сборке изделий партиями определяется штучно-кальку­ляционное время:

где Т_п-з — подготовительно-заключительное время на партию изделий;

n — размер партии изделий.

При поточной сборке в штучное время включается время на перемещение собираемого изделия (при периодически движущем­ся конвейере) или на возвращение рабочего в исходную пози­цию (при непрерывно движущемся конвейере). Если это время перекрывается другими элементами штучного времени, то оно не учитывается.

Обеспечение синхронизации операций в условиях поточного производства часто требует корректировки: изменения содержа­ния операций путем их совмещения или разбивки, применения более производительных средств оснащения и т.п.

Сокращению времени выполнения сборочных операций в зна­чительной степени способствует высокая технологичность кон­струкций изделий.