Технологические процессы сборочного производства
Сборочное производство является заключительным этапом изготовлениямашин в машиностроении.
Технологический процесс сборки характеризуется последовательным соединением и фиксацией всех деталей, составляющих ту или иную машину, и состоит из ряда отдельных операций, основными из которых являются операции соединения сопрягаемых элементов изделия.
В сборочном производстве выделяют следующие основные
виды сборки:
• сборка по принципу индивидуальной пригонки, когда детали изготавливаются невзаимозаменяемыми и не являются стандартизированными.
• сборка по принципу ограниченной взаимозаменяемости, когда изделие состоит одновременно из невзаимозаменяемых и стандартизированных деталей.
• сборка по принципу полной взаимозаменяемости, когда отсутствует пригонка деталей друг к другу, а любая дефектная деталь может быть заменена на аналогичную.
В сборочном производстве различают две организационные формы сборки:
• стационарную, при которой готовое изделие полностью собирают на одном месте, к которому последовательно подаются все детали, узлы и сборочные единицы.
• подвижную, когда собираемое изделие последовательно перемещается по рабочим местам, на каждом из которых выполняется определенная сборочная операция.
Базовыми элементами сборочного производства являются детали, узлы, сборочные единицы, комплексы, комплекты.
Деталь — часть машины, изготовленная из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций. Детали (частично или полностью) объединяют в узлы.
Узел представляет собой законченную сборочную единицу, состоящую из ряда деталей, соединенных между собой сборочными операциями и имеющих общее функциональное назначение (подшипник качения, муфта, редуктор и т.д.).
Сборочная единица представляет собой сложный узел, который может включать несколько простых узлов (подузлов).
Комплекс (от лат. complexus — связь, сочетание) — два и более изделия, не соединенных сборочными операциями, но представляющих собой единую техническую систему, предназначенную для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (например, компьютер с периферийными устройствами).
Комплект — набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (например, комплект инструментов к автомобилю).
При сборке основным видом работ является осуществление различных соединений и сопряжений деталей. Использование данных технологических операций дает возможность получать разъемные и неразъемные, подвижные и неподвижные соединения и сопряжения двух или нескольких деталей (или узлов), что осуществляется использованием различных типов технологического оборудования и оснастки.
К разъемным (демонтируемым) соединениям относят такие, которые могут быть полностью разобраны без повреждения составляющих их частей и крепежных деталей.
Остальные соединения относят к неразъемным, которые в свою очередь подразделяются на две группы. В первую группу входят соединения с гарантированным натягом, получаемым без дополнительных средств крепления (например, изготовленные прессованием, развальцовкой, отбортовкой). Они используются, как правило, при сборке готовых деталей. Ко второй группе относят соединения, осуществляемые с помощью сварки, пайки, клепки, склеивания. Рассмотрим подробнее эти важнейшие технологические процессы получения неразъемных соединений.
Сварка — технологический процесс образования
неразъемного соединения деталей машин, конструкций и сооружений
путем их местного сплавления или совместного деформирования, в результате чего возникают прочные связи между атомами соединяемых тел. Наиболее часто получают методом сварки заготовки сложной конфигурации и крупногабаритные, состоящие из нескольких частей[5,стр.129]
Сварку можно применять в сочетании с другими процессами, например
со штамповкой. Комбинированные методы (штамповка — сварка) обеспечивают изготовление заготовок сложной формы, близких по размерам к готовым деталям, при снижении расхода металла и уменьшении трудоемкости последующей обработки.
В зависимости от вида энергии, используемой для
образования сварных соединений, условно выделяют следующие виды
сварки: термическая (сварка плавлением), механическая (сварка давлением) и термомеханическая (комбинированная).
Термической называется сварка, осуществляемая плавлением свариваемых изделий с использованием тепловой энергии (электродуговая, плазменно-лучевая, электрошлаковая, электронно-лучевая, лазерная, индукционная, газовая, термитная и др.).
Одними из наиболее распространенных технологических процессов в машиностроении и строительстве являются электродуговая и газовая сварка.
Электродуговая сварка возможна при переменном и постоянном токе. Электрическая энергия подается в сварочную дугу от специального устройства — источника тока, или источника питания. Для плавления кромок свариваемых деталей при электродуговой сварке используется электрическая дуга, которая может обеспечить высокую температуру (до 6000 ° С) и большую силу тока в зоне разряда.
Газовая сварка — сварка плавлением, при которой кромки соединяемых частей нагревают пламенем газов, сжигаемых при выходе из горелки для газовой сварки. Данный способ отличается простотой и дешевизной оборудования и применяется для сварки углеродистых и легированных сталей небольшой толщины (до 3 мм), чугуна, цветных металлов и сплавов; наплавки твердых сплавов на режущий инструмент; при ремонтных работах; прокладке, соединении и монтаже труб и трубопроводной арматуры; заварке трещин и ремонте литых изделий из чугуна, бронзы, силумина; для сварки сосудов и резервуаров небольшой емкости и др.
При механической сварке используются механическая энергия и давление (холодная сварка, сварка трением, ультразвуковая и др.).
Холодная сварка выполняется за счет механической энергии сжатия. Сварное соединение образуется в результате пластической деформации и возникновения межатомных связей между сдавливаемыми поверхностями при их соединений.
Сварку трением применяют для получения стыковых соединений. Данный метод обеспечивает высокое качество соединений. Сваркой трением соединяют однородные и разнородные металлы.
Термомеханическая сварка осуществляется с использованием тепловой энергии и давления (электрическая контактная, диффузионная, газопрессовая, термокомпрессионная, печная и др.)[5.стр,132].
В настоящее время наиболее распространена электрическая контактная сварка. При ней свариваемые заготовки предварительно нагреваются электрическим током большой плотности, проходящим через их поверхности. Этим методом получают более 30 % сварных соединений. Более широко применяется лишь электродуговая сварка.
Различают три основных вида электрической контактной сварки: стыковую, точечную и шовную.
По степени механизации процессов различают ручную, механизированную, автоматизированную и автоматическую сварку; по непрерывности процесса — непрерывную и прерывистую; по способу защиты металла в зоне сварки — сварку в воздухе, в вакууме, в защитном газе, под флюсом, в пене, с комбинированной защитой.
Выбор способа сварки зависит от многих факторов: химического состава стали и ее состояния, формы и размеров сборочной единицы, толщины свариваемых элементов, количества изделий в конструкции и др.
Пайка — процесс соединения заготовок, выполненных из металлов и неметаллических материалов, находящихся в твердом состоянии, посредством расплавленного присадочного материла, называемого припоем.
Пайку применят главным образом для сборки изделий и сборочных единиц, реже — для изготовления отдельных деталей. Паять можно заготовки из углеродистой или легированной стали всех марок, твердых сплавов, чугунов, редких металлов и их сплавов. Данным способом можно также соединять разнородные материалы.
Клепка — процесс создания неразъемного соединения с помощью заклепок — стержней круглого сечения, устанавливаемых в совмещенные отверстия соединяемых деталей. Затем выступающие концы (головки) клепок деформируются (расклепываются), и клепки стягивают соединяемые детали. Технология клепки в настоящее время практически не используется, а клепаные конструкции применяются главным образом в сооружениях, испытывающих значительные динамические нагрузки (железнодорожные мосты и т.д.).
В настоящее время при сборке получает нее более широкое распространение склеивание (клеевая технология).
Клей — композиция на основе веществ, способных соединять (склеивать) материалы. Действие клея основано на образовании между ним и склеиваемыми материалами адгезионной (межмолекулярной) связи, способствующей образованию неразъемного соединения.
Наиболее эффективно применение склеивания вместо клепки. Преимущества клеевых соединений в этом случае состоят в снижении трудоемкости, отсутствии выступов на наружных поверхностях, обеспечении герметичности, экономии материала. В некоторых случаях, например для соединения деталей из неметаллических материалов малой толщины, склеивание является одним из самых надежных способов получения неразъемного соединения. Наиболее часто склеивают те материалы, которые теряют свои свойства при нагревании и сдавливании.
Склеивание применяется для соединения поверхностей из пластмасс, стекла, керамики, легких сплавов (алюминиевых, магниевых).
Оборудование сборочных цехов можно условно разделить на три группы:
• основное (технологическое): непосредственно для выполнения работ по осуществлению различных сопряжений деталей, их регулировке и контролю в процессе узловой и общей сборки.
Для облегчения труда и увеличения производительности применяют различные средства механизации и автоматизации сборочных работ: механизированные инструмент, приснособления, а также сборочные автоматизированные станки;
• вспомогательное: для механизации вспомогательных работ, объем которых при сборке достаточно велик. Включает в себя транспортное, подъемное, установочное и другое оборудование, применение которого снижает затраты времени на сборочные работы, увеличивает производительность, облегчает труд сборщиков, повышает эффективность и технико-экономические показатели сборочного производства;
• дополнительное: для обеспечения санитарно-гигиенических условий труда работников (машины и оборудование для очистки воздуха и газов (вытяжные зонты, вентиляторы, воздуходувки и др.).
Инновации на предприятии
Модернизация технологий
Конкурентоспособность продукции носит многофакторный характер, отражающий состояние мировой конъюнктуры рынка, финансово-кредитной системы, ценовой политики, тарифного и нетарифного регулирования, развития научной и научно-технической сферы, уровня развития производств и др.
Составляющие конкурентоспособности - это, прежде всего, заданные потребительские свойства, уровень разработки изделий, технический уровень производства, ценовой уровень, современные технологии продаж.
Все это достигается реализацией соответствующих технологий, инновационными подходами, подкрепленными соответствующими инвестициями, на всех этапах жизненного цикла изделия.
Каждая стадия жизненного цикла изделий выполняет миссию обеспечения конкурентоспособности продукции. Для каждой стадии свойственны специальные задачи и технологии их реализации. Поэтому мы задачу создания конкурентоспособной продукции рассматриваем системно, исходя из этих посылок. Взять, к примеру, начальные стадии – определение технических требований и создание концептуального проекта. Именно здесь определяются основные характеристики будущего изделия и закладываются параметры его конкурентоспособности. Для этого надо реализовать такие организационные инновации, как изучение конкурентной среды, технологий тех отраслей, где будет применяться создаваемое изделие, оценить будущие инвестиционные затраты, осуществить дизайнерский подход и другие.
Стадия проектирования, виртуальных испытаний изделий и их составных частей, изготовления опытного образца непосредственно определяет создание конкурентоспособного продукта и в значительной степени формирует требования к созданию технологий производства.
Стадия подготовки производства также отвечает этим требованиям, но стратегически задача заключается в ее минимизации как во времени, так и по затратам, вплоть до ее исключения. Для многих производств эта задача нашими ведущими предприятиями решена.
Результаты решения перечисленных выше задач в решающей степени определяются инновационными информационными технологиями и уровнем материально-технической базы разработчиков, специалистов по маркетингу и других задействованных в этих процессах.В результате их реализации происходит сокращение затрат на этапе создания, запуска в производство, что существенно важно для увеличения временного цикла продаж, то есть более раннего появления и присутствия на рынке.
Важно, что при таких инновационных подходах при постановке на производство новой продукции обеспечивается максимальная параллельность, перекрытие основных стадий разработки и подготовки производства. Такая организация сокращает до 2 раз общее время реализации проекта, повышает его качество, сокращает затраты.
Названные инновационные подходы сегодня реализуются практически всеми ведущими машиностроительными предприятиями, где внедрены современные методы и комплексный подход в технологиях автоматизированного проектирования и подготовки производства изделий.
Итоговым результатом такого проектирования является не только документация в бумажном и электронном виде, но и рабочие программы изготовления изделий для оборудования с программным управлением. В этом случае практически исключается затратная и долговременная стадия подготовки производства, к примеру – изготовление штампов, приспособлений.
Используя такие инновационные подходы, только за последние годы для обеспечения запросов разных потребителей РУП «МТЗ» освоено более 200 моделей, модификаций и комплектаций тракторов.
На этапе самого производства непосредственно реализуются энергосберегающие и материалосберегающие технологии для всех технологических переделов. Для этой стадии решающее значение имеет инвестиционная деятельность.
В общем виде стратегическая задача, которая стояла и стоит по технической базе машиностроительного комплекса – это завершить радикальный переход от созданных десятилетиями технологий, построенных на жестких технологических линиях по выпуску ограниченной номенклатуры изделий и перейти к гибким современным технологиям мелкосерийного многономенклатурного (по заказам) производств. Фактически это означает создание новых технологических переделов на всех ведущих предприятиях и за пятнадцатилетний период сделаны значительные шаги в этом направлении.
В ближайший и среднесрочный периоды необходимо во что бы то ни стало завершить перестройку действующих производств, прежде всего заготовительных, литейных, кузнечно-прессовых, термообрабатывающих и др. Одновременно нужно перенести акцент на создание принципиально новых производств.
Можно привести ряд примеров внедрения современных технологий на всех стадиях производства.
В заготовительном производстве: на Минском тракторном заводе внедрен лазерный комплекс раскроя листа взамен технологии штамповки. В литейном переделе: на Минском тракторном заводе применена современная технология плавки чугуна в индукционных печах, внедрено оборудование для изготовления стержней по холодному процессу, наМАЗе внедрены технологии изготовления стержней с использованием холоднотвердеющих смесей и др.
В термической обработке: на МТЗ внедрена автоматическая линия химико-термической обработки деталей на базе печей IPSEN, а на МАЗе поведена частичная модернизация нагревательных печей, внедрена современная технология объемно-поверхностной закалки деталей, на БЗТДиА в рамках демонстрационной зоны высокой энергоэффективности внедрена закалочная печь и др.
В технологиях гальваники: на МТЗ внедрена современная линия барабанно-подвесочного цинкования, на Могилевлифтмаше - линия фосфатирования, на Пружанском заводе радиодеталей - линия никилирования в барабанах
В целом по предприятиям Министерства промышленности результатами указанной работы является увеличение выпуска продукции практически без увеличения потребления энергоресурсов.
Наряду с этим, для достижения поставленной цели по ресурсосбережению уделяется особое внимание использованию вторичных ресурсов и отходов производства.
Здесь министерством проводится работа в области переработки и использования металлической стружки в собственном производстве.
Чугунная и стальная стружка используется как россыпью, так и в виде брикетов. Основной ее объем используется в брикетированном виде при выплавке чугуна и стали в производственных объединениях «МТЗ», «БелавтоМАЗ», «БЕЛАЗ», на «Атланте», Минском моторном заводе, Могилевлифтмаше, МЗОО, Гомсельмаше, и др.
Новая технология горячего брикетирования стружки внедрена на Минском тракторном заводе. Использование брикетов в качестве шихты дает возможность получить качественные отливки и снизить издержки на приобретение кокса.