Структура выпускной квалификационной работы

3.1 Структура и содержание ВКР определяются ГАПОУ МО «Мурманский индустриальный колледж», как правило, включают в себя: расчетно-пояснительную записку, состоящую из:

· титульного листа (Приложение 2)

· задания на выпускную квалификационную работу (Приложение 3);

· содержания (Приложение 4);

· введения;

· основной части;

· заключения;

· списка использованных источников и литературы;

· приложений.

3.2 Объем и содержание дипломного проекта определяются его тематикой и дипломным заданием.

4 Содержание и объём выпускной квалификационной работы

4.1 Введение

4.1.1 Во введении следует кратко изложить следующие вопросы:

- данные о развитии и применении сварки в той отрасли промышленности, к которой относится сварная конструкция;

- предлагаемый объём использования высокопроизводительных современ­ных методов сварки и возможность комплексной механизации и автома­тизации производства по изготовлению заданной сварной конструкции;

- перспективы развития данной отрасли промышленности;

- основные цели и мероприятия, связанные с дальнейшим повышением технического уровня производства, экономией использования основных материалов, улучшением качества продукции и влияние этих факторов на технический прогресс в той отрасли, к которой относится заданная свар­ная конструкция.

Введение должно подготовить читателя к восприятию основного текста работы. Введение состоит из обязательных элементов, которые необходимо пра­вильно сформулировать.

4.1.2 Во введении: необходимо обосновать актуальность и практическую значимость выбранной темы, круг рассматриваемых проблем, сформулировать цель и задачи, объект и предмет ВКР.

4.1.2.1 Актуаль­ность исследования рассматривается с позиций социальной и практической значимости. В данном пункте необходимо раскрыть суть исследуемой пробле­мы и показать степень её проработанности в различных трудах (технологов, специалистов сварочных производств, экономистов).

Пример:

Актуальность темы «__________» заключается в том, что конструкция «Решетка» является типовой (очень часто использующейся в производстве), поэтому проек​тирование технологического процесса изготовления подобной конструкции осуществляется, как правило, на каждом машиностроительном предприятии.

4.1.2.2 Проблема исследования, как правило, отвечает на вопрос «Что следует изучать?». Проблема исследова­ния показывает осложнение, нерешенную задачу или факторы, мешающие её решению. Определяется 1 - 2 терминами.

Пример:

Проблема исследования заключается в том, что нельзя спроектировать технологический процесс сварочной конструкции «Решетка» однозначно. Маршруты сборки-сварки могут быть разными. Важно выбрать из альтернативных вариантов самый оптимальный технологический процесс с учётом имеющегося технологического потенциала и возможностей снижения технологической себестоимости изготовления сварочной конструкции.

4.1.2.3 Цель должна заключаться в решении исследуемой проблемы путем ее анализа и практической реализации. Цель всегда направлена на объект. В ре­зультате необходимо задать себе цель - разработать усовершенствованную тех­нологию заданного сварного изделия, а для достижения этой цели поставить задачи, которые в процессе работы над проектом должны быть решены.

Пример:

Цель исследования: ознакомиться с существующим технологическим процессом производства конструкции «Решетка», оценить его эффективность с технологической и экономической точек зрения и, при необходимости, внести коррективы в маршрут сборки и сварки, чтобы улучшить технико-экономические показатели работы предприятия.

4.1.2.4 Объект исследования предполагает работу с понятиями, позволяет объяснить – что будет исследоваться? В данном пункте дается определение экономическому яв­лению, на которое направлена исследовательская деятельность. Объектом мо­жет быть личность, среда, процесс, структура, хозяйственная деятельность предприятия (организации).

Пример:

Объект исследования: проблема повышения эффективности сварочного производства за счёт технологических инноваций.

4.1.2.5 Предмет исследования определяет – как, через что будет идти поиск? Здесь необхо­димо дать определение планируемым к исследованию конкретным свойствам объекта или способам изучения экономического явления. Предмет исследова­ния направлен на практическую деятельность и отражается через результаты этих действий.

Пример:

Предмет исследования: технологический процесс изготовления сварной конструкции типа «Решетка».

4.1.2.6. Гипотеза ис­следования предполагает утверждение значимости проблемы, предположение, доказа­тельство возможного варианта решения проблемы.

Пример:

Гипотеза исследования: эффективность сварочного производства повысится, если будет спроектирован технологический процесс изготовления свар​ной конструкции типа «Решетка», адекватный имеющемуся технологическому потенциалу предприятия и современному состоянию науки «Сварочное производство».

4.1.2.7 Задачи исследования соотносятся с гипотезой. Определяются они, исходя из целей работы. Формулировки задач необходимо делать как можно более тщательно, посколь­ку описание их решения должно составить содержание глав и параграфов рабо­ты. Как правило, формулируются 3-4 задачи.

Пример:

1.​ Описать конструкцию типа «Решетка», её служебное назначение и условия её работы в сборочной единице.

2.​ Произвести оценку технологичности конструкции, обосновать выбор способа сварки и сварочных материалов.

3. Составить технологический процесс изготовления конструкции и выпол​нить расчет норм времени на операции.

4. Определить технико-экономические показатели.

4.1.2.8 Методы исследования, которые студент может использовать в своей работе над дипломным проектом: дается краткое перечисление методов исследования через запятую без обоснования.

Пример:

Методы исследования:​ анализ геометрической формы конструкции, её технологичности;​ изучение её служебного назначения и условий работы;​ расчёты режимов сварки и норм времени на операции;​ расчёт прочности сварных соединений конструкции.

4.1.2.9 Практическая значимость исследования заключается в возможности использования результатовисследованиядля решения практических задач.

Пример:

Практическая значимость исследования: заключается в том, что спро​ектированный технологический процесс изготовления конструкции типа «Ре​шетка» может быть реализован на любом сварочном предприятии, так как он обеспечивает достижение качества изготовления конструкции при невысокой технологической себестоимости.

4.1.2.10 Структура работы - это завершающая часть введения, в которой в назывном порядке перечисляются структурные части работы.

Пример:

Структура дипломного проекта соответствует логике исследования и включает в себя введение, 3 главы, заключение, список источников и литературы, приложения.

4.1.3 Объем введения должен быть в пределах 4 - 5 страниц.

4.2 Основная часть ВКР включает главы (параграфы, разделы) в соответствии с логической структурой изложения.

Название главы не должно дублировать название темы, а название параграфов - название глав. Формулировки должны быть лаконичными и отражать суть главы (параграфа). Основная часть дипломного проекта должна содержать, как правило, три главы.

4.2.1 Первая глава посвящается теоретическим аспектам изучаемого объекта и предмета ВКР. Объем первой главы составляет 10-12 страниц. В ней должны быть рассмотрены следующие вопросы:

4.2.1.1 Характеристика заданной сварной конструкции, назначение, особенности и условия эксплуатации сварной конструкции.

Здесь необходимо осветить: область применения и назначение сварной конструкции, описание её ра­боты; условия работы, степень ответственности и требования к сварной кон­струкции; конструктивное оформление, основные размеры и типы применяемых сварных соединений

4.2.1.2 Обоснование выбора материала для изготовления сварной конструкции.

Здесь необходимо осветить: обоснование выбора марки стали сварной конструкции. Давая обоснование выбора материалов для сварных конструкций, рассмат­ривают следующие вопросы:

- обеспечение надежности эксплуатации конструкции при заданных нагрузках, агрессивных средах и переменных температурах;

- область применения выбранной марки стали;

- обосновав выбор марки стали, необходимо указать химический состав и механические, технологические и физические свойства стали.

4.2.1.3 Технические условия на изготовление сварной конструкции.

4.2.1.3.1 Технические условия на прокат, заготовки и детали. Технические условия составляются в виде требований, которые предъяв­ляются к прокату и заготовкам.

Основными требованиями к прокату являются требования по качеству, по чистоте поверхности металла, допустимых дефектах, хранению и транспорти­ровке материала.

Требования к заготовкам и деталям назначаются, исходя из степени от­ветственности заданной сварной конструкции, точности её изготовления, с уче­том технических требований чертежа и марки стали.

4.2.1.3.2 Технические условия на сборку. Технические условия на сборку состоят из требований по проверке заго­товок и деталей перед сборкой. Необходимо указать требования по состоянию их поверхностей по зачистке кромок под сварку и их обезжириванию, по при­пускам на усадку сварных швов, по предельным зазорам при сборке различных типов соединений, которые устанавливаются соответствующими ГОСТами или размерами, указанными на чертеже, в зависимости от способа сварки, требова­ний на прихватку.

Необходимо также включать требования по обеспечению взаимной пер­пендикулярности, соосности собираемых деталей, допустимому смещению стыкуемых кромок, контролю качества сборки.

4.2.1.3.3 Технические условия на сварку. Технические условия на сварку должны включать требования по зачистке сварных швов и соединений после сварки, по соблюдению режимов сварки, указанных в картах технологического процесса, и допускаемым отклонениям по наружному виду сварных швов и их размерам, по качеству сварных швов. Необходимо указать требования по минимальной температуре окружающей среды, требования к подготовке и аттестации сварщиков и минимального раз­ряда сварщиков, допускаемых к сварке данного изделия.

4.2.1.3.4 Технические условия на сварочные материалы. Разработке технологического процесса предшествует подробное изучение заданной сварной конструкции, в результате чего намечаются способы сборки и методы сварки отдельных узлов и конструкции в целом. Руководствуясь этим, разрабатываются технические условия на сварочные материалы (сварочную проволоку, флюс, защитные газы, электроды). В технических условиях на сва­рочные материалы отражаются основные требования соответствующих ГОС­Т.

4.2.1.3.5 Технические условия на контроль и приемку готовой сварной конструкции. Технические условия на контроль и приемку, метод и объем контроля должны состоять из требований к форме и размерам сварных швов, к дефектам сварных соединений, которые уменьшают прочность и эксплуатационную надежность сварной конструкции, из требований по допустимости и недопу­стимости дефектов макроструктуры. Для емкостей необходимо оговорить, что швы должны быть прочными и плотными, а поэтому подвергаться испытанию на плотность и прочность. Необходимо оговорить методы устранения дефектов.

4.2.2 Вторая глава посвящается анализу практического материала, полученного во время производственной практики (преддипломной). В этой главе содержится:

· анализ конкретного материала по избранной теме;

· описание выявленных проблем и тенденций развития объекта и предмета изучения на основе анализа конкретного материала по избранной теме;

· описание способов решения выявленных проблем.

В ходе анализа могут использоваться аналитические таблицы, расчеты, формулы, схемы, диаграммы и графики, чертежи. Объем второй главы составляет 15-20 страниц. В ней должны быть рассмотрены следующие вопросы:

4.2.2.1 Технология изготовления сварной конструкции.

4.2.2.1.1 Выбор заготовительных операций и оборудования. Заготовительными операциями являются: правка металла, очистка, разметка, наметка или полуавтоматический раскрой, резки механическая и термическая, подготовка кромок, гибка заготовок, штамповка, сверловка, отбортовка, заготовка и т.д. Определяясь с оборудованием для заготовительных операций, необходимо знать тип производства, характеристику изделия (массу, размеры, материал, сложность, степень ответственности), которые влияют на качество деталей и их себестоимость. Привести техническую характеристику выбранного оборудования.

4.2.2.1.2 Выбор способа сборки и сборочного оборудования, приспособлений. Сборка – это технологическая операция придания деталям, подлежащим сварке, необходимого взаимного расположения (в соответствии с требованиями чертежа и технических условий) с закреплением их прихватками или специальными приспособлениями. Правильная сборка, взаимная установка и закрепление деталей обеспечивают высокое качество сварных конструкций. Необходимо аргументировано обосновать выбранный способ сборки (последовательная, полная, поузловая).

Назначение сборочного оборудования в сварочном производстве – фиксация и закрепление свариваемых деталей. По своему применению сборочное оборудование делится на сборочное и сборочно-сварочное. Необходимо аргументировано обосновать выбранные приспособление и оборудование, привести техническую характеристику.

Принципиальный техпроцесс сборки и сварки проектируемого изделия следует изложить в виде таблицы (см. табл.1).

Таблица 1- Последовательность сборочно-сварочных операций

Номер операции	Наименование опера­ции, ее краткое содер­жание	Оборудование	Приспособление, средства за­щиты по технике безопасности
	Сборочная. Произвести сборку в кондукторе. Прихватить стенки к обечайке основания под 900.	Кондуктор	Угольник УП-1-400; штанген­циркуль ТТТЦ-1-250-0 ГОСТ 166-73
…

4.2.2.1.3 Выбор способа сварки. Выбор способа зависит от: химического состава и наличия легирующих элементов; толщины деталей; положения сварки; длины и конфигурации соединений; доступности сварки; программы выпуска изделия и типа производства, материальных затрат. Рекомендуется учитывать факторы в такой последовательности: химический состав и активность легирующих элементов основного металла; толщина металла; положение соединения при сварке; доступность к зоне сварки; длина швов и их конфигурация.

4.2.2.1.4 Выбор сварочного оборудования. Выбор сварочного оборудования производится в соответствии с принятым способом сварки, с учетом габаритов изделия и протяженности сварных швов. Выбранное оборудование должно обеспечивать высокую производительность сварки, обеспечивать надежность и безотказность в работе, иметь высокий уровень автоматизации, обеспечивать высокую точность настройки на заданный режим. Привести техническую характеристику выбранного оборудования.

4.2.2.1.5 Выбор сварочных материалов. Выбрав способ сварки, необходимо подобрать и обосновать вид и марку сварочных материалов: покрытых электродов, сварочных проволок, защитных газов, сварочных флюсов, неплавящихся электродов. Привести их технические характеристики. При выборе вида и марки сварочных материалов необходимо пользоваться ГОСТ.

4.2.2.1.6 Выбор и расчёт режимов сварки. Расчёт режимов сварка должен быть произведен с учетом факторов, основными из которых являются: химический состав основного и присадочного материалов, их теплофизические свойства, свойства и характеристики флюса и защитного газа, масса и габариты изделия, положение шва в пространстве, необходимость и наличие предварительного подогрева. Необходимо рассчитать сварочный ток, напряжение на дуге, скорость сварки и подачи электродной проволоки, вылет электрода. Расчет производится для всех видов соединений используемых для изготовления сварной конструкции. Полученные данные оформить в виде таблицы.

В таблицу вносятся следующие данные: - тип шва, ссылка на ГОСТ (для стандартных соединений); - эскиз соединения (для нестандартных сварных соединений); - площадь наплавленного металла, мм; - количество проходов; - вид (способ) сварки; - сварочные материалы; - диаметр электрода, мм; - сварочный ток, А; - вылет электрода, мм; - напряжение источника питания, В; - скорость подачи электрода, м/ч; - скорость сварки одного прохода, м/ч; - коэффициент наплавки, г/А ч; - коэффициент потерь; - расход проволоки (электродов), на все изделия, кг; - расход газа (для случая сварки в защитных газах), кг (л); - расход флюса (для случая сварки под флюсом), кг.

Расчет технологических режимов сварки.

Выбор технологических режимов сварки, формы и качества сварного соединения влияют на работоспособность конструкции, поэтому правильно выбранный режим сварки и строгое наблюдение его в процессе изготовления имеет очень важное и первостепенное значение.

Режимом сварки называется совокупность основных характеристик сварочного процесса обеспечивающих получение сварных швов заданных размеров, формы и качества. Режим сварки включает в себя следующие параметры:

1. силу сварочного тока;

2. напряжение на дуге;

3. диаметр сварочной проволоки;

4. скорость сварки;

5. скорость подачи проволоки в зону сварки;

6. марка флюса и газа;

7. расход защитного газа;

8. род тока и полярность;

9. вылет электродной проволоки;

10. общее количество проходов.

Расчет режима дуговой сварки в СО₂ по размерам шва. Сварку в СО₂ производят плавящимся электродом на постоянном токе обратной полярности. При прямой полярности процесс сварки характеризуется большим разбрызгиванием металла. Это приводит к уменьшению глубины провара, увеличением окисления элементов и повышению образования пор.

Расчет режима сварки по размерам шва – ширине (е) и глубине проплавления (h) для однопроходных и двухпроходных швов, для корневого или подварочного проходов многопроходного шва.

1. Определяем диаметр электродной проволоки:

мм

значения диаметра электродной проволоки ограничиваются по способу сварки, уровню автоматизации, положением шва в пространстве. Полученные размеры округляют до ближайшегостандартногозначения:0,8;1,0;1,2; 1,4; 1,6; 2,0 мм (ГОСТ 2246-70) и в последующих расчетах используют стандартное значение.

2. Определяем скорость сварки:

, мм/с

- зависит от диаметра электродной проволоки, его значения, полученные экспериментальным путем, приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Значения коэффициента

	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0

Предельные значения скорости сварки ограничиваются уровнем автоматизации процесса:

при механизированной сварке Vc=4÷10 мм/с,

при автоматической - Vc=4÷20 мм/с.

3. Определяем сварочный ток:

, А

Значение коэффициента , зависит от диаметра электродной проволоки, приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Значение коэффициента

	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0

Приведенные значения Ic ограничиваются диаметром электродной проволоки, положением шва в пространстве, уровнем автоматизации процесса указаны в таблице 4.

Таблица 4 - Ограничения сварного шва

Положения шва	Сила сварочного тока
Расчетная формула	Вид сварки
нижнее	180	60…510	60…1440
вертикальное	180		-
горизонтальное, потолочное	180		-

4. Определяем напряжение сварки:

Uc зависит от сварочного тока, диаметра и вылета электродной проволоки, положения шва в пространстве и др.

Uc=14+0,05· Ic; В

или Uc=7· , В

5. Определяем вылет электродной проволоки:

Lв=10· мм

6. Определяем скорость подачи электродной проволоки при постоянном токе обратной полярности:

мм/с

7. Определяем расход защитного газа:

q_зг= 3,3·10^-3 · Ic^0,75 ; л/с

Пример расчета режима дуговой сварки в СО₂

Рисунок 1

1) Определяем расчетную глубину проплавления

h_p=(0,7…1,1)К = 4,2…6,6 мм

принимаем h_p=5мм

2) Определяем диаметр электродной проволоки

принимаем d_ЭП=1,4 мм

3) Определяем скорость сварки полученное значение не выходит за пределы ограничений

V_c =

4) Определяем сварочный ток

I_св = А

проверяем Iсв = 340 А (табл.3)

значение сварочного тока соответствуют допустимым значениям

5) Определяем напряжение сварки

U_св=22+0,02·I_св=22+0,02 ·340 = 29 В

Принимаем U_св = 29 В

6) Определяем вылет электродной проволоки

l_в=10·d_эл±2·d_эл=10·3±2·3=30 ± 6 мм

7) Определяем скорость подачи электродной проволоки

V_эл⁽⁺⁾=0,53·

8) Определяем расход защитного газа

q_зг= 3,3·10^-3 · Ic^{0,75 =} 3,3·10 ^-3·340 ^0,75=0,024 л/с

Режимы сварки в СО₂

Таблица 1

Параметры режимов	dЭП, мм	Vc, мм/с	Iсв,А	Uсв,В	lв, мм	Vэл,мм/с	qзг, л/с
Значения режимов	1,4	9,2			30 ± 6		0,024

4.2.2.2 Обоснование выбора методов контроля качества

Контроль необходим для предупреждения появления дефектов в швах, а также для определения качества готовых изделий. Контроль производится пе­ред сваркой, в процессе ее и после сварки изделия или узла.

Перед сваркой проверяют качество исходных материалов, правильность выбора сварочного оборудования, газовых и электрических приборов. Эту ста­дию называют предварительным контролем.

При сварке проверяют правильность выполнения отдельных операций, соблюдение режимов сварки и соблюдения заданного порядка наложения швов.

Систематически проверяют исправность оборудования и приборов. Эту стадию называют операционным контролем в процессе сварки.

По окончанию сварки проверяют качество швов и готового изделия. Эту стадию называют окончательным контролем сварных швов и готового изделия. Выбор методов окончательного контроля производится в соответствии с ТУ на контроль и приемку сварной конструкции, с требованиями чертежа.

Основными способами контроля сварных швов и готовых изделий явля­ются: внешний осмотр и обмер, просвечивание рентгеновскими и гамма луча­ми, механические испытания и металлографические исследования контрольных образцов, испытания на стойкость швов против межкристаллитной и общей коррозии, испытания на прочность и плотность сварных соединений и швов.

Основные критерии, которые должны быть приняты во внимание при назначении и выборе контроля, следующие:

- категория ответственности соединений или изделий, связанная с услови­ями их эксплуатации;

- недопустимость дефектов, рассчитываемая на основе анализов прочности и надежности соединений;

- допустимый уровень дефектов, назначаемый, исходя из эксплуатацион­ных и технологических условий и группы ответственности изделия;

- чувствительность метода контроля;

- производительность контроля;

- стоимость контроля;

- предполагаемый экономический эффект, за счет уменьшения доли брака. Обосновав выбор метода контроля, необходимо изложить его сущность,

преимущества, недостатки, методику контроля и выбрать оборудование и ин­струменты для его осуществления.

4.2.2.3 Разработка мероприятий по предупреждению возникновения сварочных напряжений и деформаций.

Способы предупреждения напряжений и деформаций при сварке:

1. Рациональное конструирование сварных узлов.

2. Рациональный выбор способа сборки и технологии сварки.

Снижение остаточных сварочных напряжений выполняют несколькими способами:

1. Термическая обработка – отжиг.

2. Механические способы обработки.

Способы устранения сварочных деформаций:

1. Термическая правка с местным нагревом

2. Термическая правка с общим нагревом (отжиг)

3. Холодная механическая правка

4. Термомеханическая правка

Определить сварочные деформации и разработать мероприятия и рекомендации по их устранению с учетом выбранного способа и режимов сварки.

4.2.3. Третья глава посвящается организационно-экономическому содержанию технологического процесса изготовления сварной конструкции.

4.2.3.1 Технико-экономические показатели проекта (расчёт экономической эффективности проекта).

В данной главе необходимо рассмотреть основные вопросы планирования производственного процесса на сварочном участке по изготовлению сварной конструкции.

Основная цель проектирования - разработка проекта, обеспечивающего выпуск необходимого количества сварных конструкций в установленные сроки при минимальных затратах, безопасных условиях труда и соблюдении экологических требований. При этом необходимо решить экономические, техниче­ские и организационные задачи, тесно связанные между собой.

Экономические задачи:

- установление производственной программы цеха с указанием номенкла­туры изделий, их количества, массы, габаритов и т. п.;

- обеспечение сырьем, материалами, полуфабрикатами;

- определение необходимых размеров основных и оборотных средств и себестоимости продукции;

- решение вопросов межзаводской и межцеховой кооперации.

Технические задачи:

- проектирование технологического процесса;

- определение фонда времени работы оборудования и рабочих;

- расчет трудоемкости работ;

- расчет количества оборудования;

- расчет производственных рабочих и в целом работающих;

- планировка цеха;

- подбор оборудования и составление спецификации;

- расчет количества материалов и различных видов энергии;

- разработка вопросов, связанных с транспортом, освещением, вентиля­цией, отоплением и т. п.;

- определение размеров зданий, выбор их типов и форм;

- разработка мероприятий по технике безопасности и пожарной безопас­ности.

Организационные задачи:

- разработка структуры управления, распределение функций между должностными лицами;

- управление технической и финансово-хозяйственной частью;

- организация труда и рабочих мест.

Каждое техническое решение должно быть экономически обосновано и осуществлено при определенной организационной форме технологического процесса. Лучшим является тот проект, который обеспечивает наивысшую производительность труда при равноценности других факторов.

Чтобы создать такие проекты, проектирование следует выполнять, учи­тывая перечисленные ниже принципы и положения:

- производство организуется по принципу потока с максимальным со­кращением расстояний перемещения материалов и заготовок;

- схема планировки цеха должна быть гибкой и допускать внесение в нее изменений;

- площадь и объем производственного здания необходимо использовать рационально;

- необходимо учитывать интересы работающих и обеспечивать их безо­пасность.

Необходимо наметить порядок размещения оборудования, рабочих мест, складирования материалов, готовых деталей, узлов и др. Установить, какие участки (заготовительный, сборочный, сборочно-сварочный) где размещаются и как осуществляется транспортировка и технологическая связь между ними. В каждой группе цехов используется определенный вид оборудования, приспособлений, режущего и измерительного инструмента.

Планирование технологического процесса изготовления сварной конструкции должно быть увязано с последовательностью его планирования во времени, изложенных в картах технологического процесса.

Технологический процесс изготовления сварной конструкции в цехе и соответствующие его формы организации работы определяются видом производства. Поэтому перед разработкой технологического процесса изготовления сварной конструкции исходя из данной производственной программы и типа обрабатываемых деталей определяют вид производства, которое может быть единичным, серийным и массовым.

Серийность производства обусловлена числом разнообразных операций, выполняемых на одном рабочем месте и выражается коэффициентом закрепления операций , где n – число деталеопераций, выполняемых в цехе; N – число единиц оборудования.

Единичным (индивидуальным) называется производство, при котором изделия изготовляют единичными экземплярами, разнообразными по конструкции и размерам ( > 40).

Серийным называется производство, при котором изделия изготовляют партиями, состоящими из одноименных, однотипных по конструкции и одинаковых по размерам изделий, запускаемых в производство одновременно ( = 5÷20).

В зависимости от количества изделий в серии, характера и трудоемкости их изготовления, частоты повторяемости серий серийное производство условно делят на мелкосерийное ( = 20÷40), среднесерийное ( = 10÷20) и крупносерийное ( =1÷10).

Серийное производство значительно экономичнее единичного за счет лучшего использования оборудования, специализации рабочих и повышения производительности труда.

Серийное производство наиболее распространено в общем и среднем ма­шиностроении. Заводы судового машиностроения относятся к мелкосерийному виду производства (К_зо = 20—40).

Массовое производство является дальнейшим развитием серийного про­изводства и характеризуется выполнением на рабочих местах одних и тех же постоянно повторяющихся операций (К_зо = 0). Массовое производство возмож­но и экономически выгодно только при выпуске большого количества изделий.

Каждое из видов производства имеет свои формы организации работы и рабочего места.

4.2.3.1.1 Расчет количества производственного оборудования.

Оборудование цеха делится на производственное (технологическое), вспомогательное, подъемно-транспортное и энергетическое.

К производственному оборудованию относятся металлорежущие станки, прессы, печи, специальные стенды и установки, на которых выполняются все основные технологические операции по обработке, сборке, окраске, испытанию и упаковке выпускаемых цехом изделий. К производственному оборудованию относятся также переносные станки и установки, используемые при монтаже и испытаниях.

К вспомогательному относится оборудование вспомогательных отделе­ний и служб цеха, например оборудование для заточки инструмента, выполне­ния ремонтных работ, лабораторное оборудование и т. п.

К подъемно-транспортному относится оборудование, обеспечивающее механизированную погрузку, разгрузку, подъем и перемещение материалов, де­талей, изделий и прочих грузов.

К энергетическому относится оборудование, обеспечивающее цех элек­троэнергией, сжатым воздухом, газом, водой, паром.

Потребное количество производственного оборудования определяется расчетом в зависимости от годовой трудоемкости выполняемых работ и фонда времени работы оборудования. Количество вспомогательного оборудования принимается в процентах от общего количества производственного оборудова­ния.

Определение видов, мощности и количества энергетического оборудова­ния производится в зависимости от потребностей цеха в электроэнергии, сжа­том воздухе, газе, паре, воде и т. д.

4.2.3.1.2 Состав работающих в цехе и определение их количества

В состав работающих в цехе входят производственные и вспомога­тельные рабочие, инженерно-технические работники (ИТР), служащие и млад­ший обслуживающий персонал (МОП).

К производственным относятся рабочие, непосредственно выполняющие технологические операции по изготовлению продукции, сюда же включают це­ховых браковщиков и испытателей.

К вспомогательным относятся рабочие, обслуживающие производство, это наладчики, контролеры ОТК, кладовщики, электромонтеры, такелажники, уборщики производственных помещений и другие рабочие, занятые ремонтом и обслуживанием оборудования, приспособлений, инструмента, зданий и ин­вентаря.

К категории ИТР относятся работники, выполняющие обязанности, свя­занные с руководством производственными процессами, и занимающие долж­ности, требующие квалификации инженера или техника, это начальник цеха и его заместители, начальники производственных участков, мастера, технологи, конструкторы, плановики, нормировщики, экономисты, диспетчеры, механики, энергетики, а также лаборанты (инженеры и техники) и др.

В категорию служащих входят работники, выполняющие обязанности по административной, хозяйственной и коммерческой линиям. К ним относятся заведующие хозяйством, заведующие складами, бухгалтеры, счетоводы, та­бельщики, учетчики, чертежники, копировщики, машинистки и т. п.

К категории МОП относятся уборщики бытовых и служебных помеще­ний, дворники, курьеры, гардеробщики, сторожа и т. д.

При расчете количества производственных рабочих предприятия к ним относят только производственных рабочих производственных цехов, а при рас­чете количества вспомогательных рабочих — вспомогательных рабочих произ­водственных цехов и всех рабочих вспомогательных цехов и общезаводских служб.

Для единичного и серийного производств количество производственных рабочих определяется по общему нормировочному времени, необходимому на выполнение годовой программы, и по количеству производственного оборудо­вания, установленного в цехе. Для поточного производства и автоматических линий количество производственных рабочих определяется по количеству ра­бочих мест.

Численность других категорий работников определяется по рабочим мес­там и нормам обслуживания или более укрупнено в процентах от числа произ­водственных рабочих по отраслевым нормам технологического проектирова­ния.

4.2.3.1.3 Расчет площадей цехов

Площадь цеха по своему назначению делится на производственную и служебно-бытовую.

Производственная площадь — это сумма площадей производственных участков и отделений, вспомогательных участков (мастерских, ремонтных уча­стков, заточных и т. д.), комплектовочных площадок, материальных, инстру­ментальных и других цеховых складов и кладовых, рабочих проходов и проез­дов.

Служебно-бытовые — это площади, занятые администрацией цеха, кон­торскими и другими техническими помещениями, санитарными узлами, гарде­робами, буфетами, медицинскими пунктами и т. п.

Укрупнено производственная площадь может быть подсчитана по удель­ной производственной площади на единицу основного оборудования или по удельной площади на одного производственного рабочего в наибольшую сме­^ну.

Компоновка цехов; планировка оборудования и рабочих мест

Компоновка представляет собой схематический план цеха, на котором показано взаимное расположение производственных и вспомогательных отде­лений, конторских и бытовых помещений.

Если в одно здание (корпус) входит несколько цехов, то компоновочный план составляют с указанием размещения всех входящих цехов, отделений, участков, вспомогательных и служебно-бытовых помещений. Расположение оборудования на компоновочном плане обычно не приводится.

На основании компоновки определяют число пролетов, ширину и длину цеха (здания), общую площадь. В технико-экономическом обосновании схема общей компоновки отделений цехов разрабатывается на основе площадей, под­считанных по удельной площади и другим технико-экономическим показате­лям. В дальнейшем общая компоновка цеха уточняется с учетом площади отде­лений, полученной на основании планировки оборудования.

При разработке общей компоновки цехов руководствуются сообра­жениями, приведенными ниже:

- производственные цехи, связанные между собой общим произ­водственным процессом, и обслуживающие их вспомогательные цехи целесо­образно объединять в виде блока цехов в одном здании (размещение цехов в отдельных зданиях увеличивает общие затраты на постройку, эксплуатацию, транспорт, благоустройство и требует большей территории);

- необходимо выбирать такое взаимное расположение цехов, при котором обеспечивается наиболее оптимальная последовательность производственного процесса и наиболее короткие, без обратных движений, пути грузопотоков;

- цехи с вредными выделениями (термические, окрасочные, гальваниче­ские и др.) следует располагать у наружных стен и изолировать их от других помещений;

- необходимо применять унифицированные размеры пролетов (ширина, длина, высота);

- цеховые отделения, для которых требуется увеличенная высота пролета и крановое оборудование, следует по возможности располагать в отдельном пролете;

- при расположении вспомогательных цехов (инструментального, ре­монтно-механического, экспериментального и т. п.) в одном здании с производ­ственными их следует располагать в боковых пролетах, в стороне от общего производственного потока;

- необходимо стремиться к объединению вспомогательных отделений, складского и транспортного хозяйств, обслуживающих помещений цехов, если они являются однородными по характеру и назначению.

Административно-конторские и бытовые помещения цехов объединяют, как правило, в отдельном здании. Это здание пристраивают непосредственно к торцевой или продольной стороне здания цеха или строят его отдельно, парал­лельно продольной стороне здания цеха, соединяя его с производственным зда­нием теплым переходом.

Расположение пристройки по торцу здания имеет ряд преимуществ:

не пересекаются людские и грузовые потоки, не затеняется цех с боковой стороны, сохраняется возможность расширения цехов за счет строительства па­раллельных производственных пролетов.

При расположении цеха в многоэтажном здании служебные и бытовые помещения размещают в этом же здании, но отделяют от производственных помещений капитальной стеной.

Планировка оборудования и рабочих мест в цехе является одной из ос­новных проблем при проектировании любого цеха. Удачно выполненная пла­нировка, рациональное использование производственных площадей служат для цеха источниками постоянной экономии, в то время как неграмотное, неквали­фицированное решение этой проблемы приводит к постоянным и весьма ощу­тимым потерям.

Общей целью планировки является такое размещение оборудования, ко­торое позволяет эксплуатировать цех с наибольшей эффективностью при со­блюдении условий безопасности и с учетом интересов обслуживающего персо­нала.

При размещении оборудования и других производственных средств и устройств на площадях цеха должны быть решены вопросы рационального движения деталей в процессе обработки, исключены встречные потоки, затруд­няющие транспортировку. Планировка и организация рабочего места должны способствовать максимальному сокращению непроизводительных потерь рабо­чего времени, связанных с лишними переходами в процессе работы.

План расположения оборудования цеха выполняют в масштабе 1:100, а для особо крупных цехов 1:200. В дальнейшем в рабочих чертежах монтажные планировки делают обычно в масштабе 1:50 с соблюдением требований к рас­становке оборудования в цехе. На плане соответствующими условными обо­значениями указываются:

- габариты здания, стены, колонны, двери, ворота;

- границы входящих в состав цеха отделений, участков и помещений (изолированных перегородками);

- проезды и проходы;

- подвалы, каналы, тоннели и т. д.;

- расположение всех видов оборудования, плит, верстаков, станков, скла­дочных площадок и мест для контроля деталей:

- подъемно-транспортные средства, краны, конвейеры, рольганги, тали и т. д.;

- расположение вспомогательных помещений и мастерских, складов, кла­довых, конторских помещений и санитарных узлов.

Оборудование на плане изображается условным контуром в предельных габаритных размерах с учетом крайних положений движущихся частей станка. Внутри контура габарита станка указывают его модель. Место рабочего у стан­ка или верстака обозначают на плане кружком, светлая сторона которого обра­щена к станку. Все виды оборудования нумеруют сквозной порядковой нуме­рацией по отделениям и участкам последовательно слева направо, а затем свер­ху вниз. Для крупных цехов с механизированным транспортом подъемно-транспортное оборудование можно нумеровать отдельно с добавлением к циф­ре буквы (Р—рольганг, М—монорельс и т. п.).

На плане даются надписи отделений, участков, вспомогательных поме­щений и групп оборудования, а также указываются основные размеры здания цеха.

В частном случае для изготовления подогревателя высокого давления планируем следующие участки (рис. 1): заготовительный - I; сборочно­сварочный — II.

Оборудование и рабочие места на заготовительном и сборочно-свароч­ном участках размещаем в соответствии с технологическим процессом в сле­дующей последовательности: 1 - цеховый склад металла; 2 - разметочно­-наметочный стол; 3 - гильотинные ножницы с рольгангами; 4 - газореза­тельный станок; 5 - листоправильные вальцы с рольгангами; 6 - листогибоч­ные вальцы с рольгангами; 7 - токарный станок; 8 - радиальносверлильный станок; 9 — цеховый промежуточный склад; 10 - приспособление для сборки и сварки фланцев; 11 - стенд для сборки и автоматической сварки обечаек; 12 - манипулятор для сборки и сварки обечаек с фланцем; 13 - роликовый стенд для общей сборки и сварки подогревателя; 14 - стенд для испытания и сдачи изделия; 15 - цеховый склад готовых изделий; 16 - электромостовой кран.

Рис. 1. Схема размещения оборудования и рабочих мест заготовительного и сборочно-сварочного участков по изготовлению сварной конструкции

У каждого станка необходимо предусмотреть две площадки: одну - для материала или деталей, подлежащих обработке; другую - для обработанных деталей.

4.2.3.1.4 Определение себестоимости

Цеховая себестоимость единицы изделия слагается из стоимости основ­ных материалов и полуфабрикатов за вычетом отходов, заработной платы про­изводственных рабочих, дополнительной зарплаты и начислений на зарплату и цеховых накладных расходов.

Стоимость основных материалов слагается из стоимости проката свароч­ной проволоки и электродов и определяется по расчету расхода каждого вида материала и данным расхода материала, приведенным в картах технологиче­ских процессов и ценников.

Например, требуется определить стоимость листо­вой стали Ст3 S = 10 мм на изготовление сварной конструкции. По картам заготов­ки чистый вес этой стали составляет 1,007 т, а отходы принимают в пределах 4—6%. Стоимость 1,0 т листовой стали Ст3 составляет примерно 9350 руб. Стоимость отходов примерно принимается 10% от прейскурантной цены дан­ного материала. Тогда стоимость по данной стали на одну сварную конструкцию составит:

- стоимость основного материала s = 10 мм: 1,05 • 1,007 • 9350 = 9886,22 руб.;

- стоимость 1 т отходов s = 10 мм: 0,1 • 9350 = 935 руб.;

- вес отходов примерно составляет 0,050 т, а их стоимость 0,050 • 935 = 46,75 руб.;

- стоимость основного материала за вычетом отходов 9886,22 - 46,75 = 9839,47 руб.

По остальным материалам расчеты их стоимости производятся аналогич­ным способом.

Цеховые накладные расходы принимаются в пределах 150—350% от зар­платы производственных рабочих в зависимости от типа производства.