Машина как объект производства

В этот теме изучаются следующие вопросы:

– функциональное и структурное описание машины;

– служебное назначение машины;

– качество машины, система показателей качества;

– структура машины как объекта производства;

– жизненный цикл изделия.

Машина представляет собой устройство, выполняющее механические движения и силовые воздействия, необходимые для выполнения тех или иных рабочих процессов. Любая машина создается для удовлетворения определенной потребности человека, которая находит отражение в служебном назначении машины. Современные машины являются, как правило, сложными системами, состоящими из нескольких функциональных частей. Такими частями являются двигатели, механическая система и система управления движением. Двигатель является той функциональной частью машины, в которой осуществляется преобразование какого-либо вида энергии (электрической, гидравлической, тепловой) в механическую работу. Механическая система осуществляет преобразование простейших движений, создаваемых двигателями, в сложные движения рабочих органов машины. Важными функциональными частями современных машин являются системы управления движением. Системы программного управления, формируя управляющие сигналы, задают тем самым программные движения рабочих органов машины.

Служебное назначение машины. Создание изделия начинается с определения задачи, для решения которой оно создается. Служебное назначениемашины – это совокупность потребительских свойств и технических требований, т.е. максимально уточненная и четко сфор­мулированная задача, для решения которой предназначена машина. Формулировка служебного назначения отражает не только общую задачу, для решения которой создается машина, но и все дополнительные условия и требования, которые эту задачу количественно уточняют и конкретизируют. Формулировка служебного назначения машины может содер­жать также ряд дополнительных сведений, которые, необходимо учитывать при ее проектировании и изготовлении, например требо­вания к внешнему виду, безопасности работы, удобству и простоте обслуживания и управления, уровню шума, КПД, степени механи­зации и автоматизации.

Качество машины, система основных показателей. Служебное назна­че­ние описывают как словесно, так и системой количественных показателей, оп­ределяющих конкретные функции, условия работы и ряд дополнительных мо­ментов в соответствии с той задачей, которую намечают решать с помощью соз­даваемой машины. Нередко чрезмерно жесткие, экономически неоправдан­ные требования к точности и другим показателям качества являются следст­вием не­достаточно глубокого изучения и выявления служебного назначения машины. Для того чтобы машина экономично выполняла свое служебное назначе­ние, она должна обладать необходимым для этого качеством.

Под качеством машины понимают совокупность свойств, определяющих ее пригодность удовлетворять определенным потребностям в соответствии со служебным назначением и отличающих машину от других. Качество каждой машины характеризуется рядом методически правильно отобранных показате­лей, для каждого из которых должна быть установлена количественная вели­чина с допуском на ее отклонение, оправдываемое экономичностью выполне­ния ма­шиной ее служебного назначения.

Система качественных показателей с установленными для них количест­венными данными и допусками, описывающая служебное назначение машины, получила название технических условий и норм точности на приемку готовой машины. К основным показателям качества машины относятся:

– стабильность выполнения служебного назначения;

– качество выпускаемой продукции;

– долговечность физическая, т.е. способность сохранять первоначальное ка­чество во времени;

– долговечность моральная, или способность экономично выполнять слу­жебное назначение в период работы;

– производительность;

– безопасность работы;

– удобство и простота обслуживания и управления;

– коэффициент полезного действия;

– степень механизации и автоматизации;

– уровень шума, экологическая безопасность (безвредность) и пр.

Каждый из перечисленных основных показателей применительно к тому или иному типу машины конкретизируется в виде целой системы допол­нитель­ных качественных и количественных показателей. Они характеризуют особен­ности, которыми должны обладать машины соответствующего типа, предназна­ченные для выполнения данного служебного назначения.

В технических условиях формулируется задача, которую предстоит ре­шить, как в процессе конструирования машины, так и во время ее изготовления.

Основные технические характеристики и качественные показатели неко­то­рых машин и составляющих их частей, выпускаемых в больших объемах, стан­дартизированы.

Одними из важнейших показателей качества, оказывающих большое влияние на трудоемкость изготовления изделия, является геометрическая точность и качество поверхностного слоя детали.

В общем случае под точностью понимается степень приближения фактического значения параметра к заданному значению. Под геометрической точностью детали понимается степень приближения реальной детали к ее геометрическому прототипу.

Точность поверхности определяется точность ее размеров и геометрической формы. Размер понимается как расстояние между двумя небольшими участками двух или одной поверхности. Точность геометрической формы поверхности описывается с помощью трех показателей точности: макрогеометрии, волнистости и микрогеометрии: 1) под макрогеометрическими отклонениями понимают отклонения реальной поверхности от правильной геометрической формы в пределах габаритных размеров этой поверхности; 2) под волнистостью понимают периодические неровности поверхности, встречающиеся на участках протяженностью от 1 до 10 мм; 3) под микрогеометрическими отклонениями (микронеровностями) понимают отклонения реальной поверхности в пределах небольших ее участков, обычно размером 1 мм (микрогеометрические отклонения называют шероховатостью поверхности).

Одной из задач технологии является изготовление машин, фактические от­клонения которых от желаемого идеала не выходили бы за пределы установ­лен­ных допусков. Например, с уменьшением допусков на показатели качества машина или другое устройство будет работать экономичнее, но это вызовет увеличение стоимости изготовления и повысит расходы на эксплуатацию (до-роже будет стоить ремонт).

Жизненный цикл изделия (машины) – период времени от зарождения идеи о необходимости и возможности создания нового изделия, от формирова­ния ис­ходных требований к нему до окончания его эксплуатации (потребле­ния), то есть до снятия его с эксплуатации или до утилизации, если она необхо­дима и является существенной с точки зрения затрат времени и средств.

Жизненный цикл изделия включает следующие стадии: 1 – изучение рынка (маркетинг); 2 – научно-исследовательские, опытно-конструкторские и технологические работы; 3 – техническая подготовка производства; 4 – производство изделия; 5 – эксплуатация изделия с последующей его утилизацией.

Важная роль в жизненном цикле изделия отводится технической подготовке производства, которая включает в себя: конструкторскую подготовку производства на базе систем автоматизи­рованного проектирования (САПР): разработку конструкции изде­лия и создание сборочных чертежей, рабочих чертежей деталей, запускаемых в производ­ст­во, с оформлением соответствующих спецификаций и другой конструктор­ской документации; технологическую подготовку производства (ТПП), включающую сово­куп­ность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность произ­водства; календарное планирование производственного процесса изготовления из­делий в установленные сроки при заданных объемах выпуска и затратах.

Стадии проектно-конструкторских работ (конструкторская подготовка про­изводства) и технологических (технологическая подготовка производства) яв­ляются наиболее длительными и трудоемкими в процессе создания новой тех­ники. Так, технологическая подготовка занимает обычно более 50 % вре­мени всей технической подготовки производства. Поэтому в условиях жесткой конку­ренции, когда время на подготовку производства исчисляется не годами, а неде­лями и даже днями, необходимость использования новейшей вычислитель­ной техники, систем автоматизированного проектирования (САПР) и различ­ных программ для ТПП является объективной реальностью. В практике машиностроения в самостоятельную стадию может быть выде­лена организационная подготовка производства, в процессе которой ре­шаются задачи организации основного, вспомогательного и обслуживающего произ­водств. Создание новых и реконструкция существующих организацион­ных про­ектов машиностроительных предприятий, их строительство и подго­товка к вы­пуску новой техники требуют больших капитальных вложений и продолжитель­ности по времени. На действующих предприятиях выбирается наиболее рацио­нальный метод перехода на выпуск новой продукции.

Отладка производственных процессов, внесение необходимых конструк­торских и технологических изменений, повышение навыков рабочих составляет стадию освоения выпуска продукции. Освоенной считается продук­ция, трудоемкость и себестоимость которой соответствуют технической доку­ментации при запланированном объеме выпуска. Особенно эта стадия стано­вится существенной, если выпуск новой техники начинают до полной техноло­ги­ческой и организационной подготовленности производства.

Структура жизненного цикла по составу стадий и по отношению затрат за­висит от характера объекта производства и объема выпуска новой техники.

Для машин, выпускаемых в единичных экземплярах или в небольших ко­ли­чествах, может быть сокращена стадия технологической подготовки произ­вод­ства (путем более укрупненной проработки технологии и использования уни­версальной или унифицированной оснастки) и практически отсутствует стадия освоения выпуска, а стадия производства включает длительность цикла изготов­ления одного или нескольких изделий. В массовом же производстве возрастает значение технологической подго­товки производства, существенными становятся затраты на организационную подготовку и освоение выпуска новой техники.

Структура машины как объекта производства. Изделием в машиностроении называют любой предмет производ­ства, подлежащий изготовлению на предприятии. Изделием могут быть машина, ее элементы в сборке и даже от­дельная деталь, заготовка, в зависимости от того, что является продук­том конечной стадии данного производства.

Изделия могут быть не специфицированными (не имеющими со­ставных частей) и специфицированными (состоящими из двух или более частей).

В Единой системе конструкторской документации (ЕСКД) установ­лены следующие виды изделий: деталь, сборочная единица, комплекты, комплексы.

Деталь – неразъемное изделие, изго­товленное из однород­ного по наименованию и марке материала без применения сборочных опе­раций (например, валик из одного куска металла, литой корпус).

Деталь характеризуется комплексом свойств, к числу которых относятся: свойства материала детали; форма ее поверхности; раз­меры детали; точность размеров и формы; качество поверхности де­тали.

Важной характеристикой детали является также ее се­бестои­мость.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подле­жат соединению между собой на предприятии-изготовителе путем сбо­рочных операций (свинчиванием, запрессовкой, развальцовкой, клепкой, сваркой, пайкой), например, станок, редуктор, сварной корпус.

Комплекс– это два и более специфицированных (состоящих из двух и более составных частей) изделия, не соединенных на предпри­ятии-изготови­теле сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвя­занных эксплуатационных функций; например: автоматическая линия, цех-ав­томат, станок с ЧПУ с управляющими па­нелями и т. п.

Комплект – это два и более изделий, не соединенных на пред­приятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих на­бор изделий, кото­рые имеют общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера; например: комплекты запасных частей, ин­струмента и принадлежностей, изме­рительной аппаратуры, упа­ковочной тары и т. п.