CC BY
25
УДК 621.9
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-4-573-577
ЗАМЕЩАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В СЕРИЙНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ МАШИНОСТРОЕНИЯ
В.В. Птицын, М.С. Овсянников
В настоящее время машиностроительное производство выполняет свои функции в условиях нестабильных заказов, увеличения номенклатуры изделий при уменьшении размера производственных партий и сопровождающимся снижением уровня качества конструкторской документации. Достижение конкурентноспособности производства в создавшихся условиях при ограниченных ресурсах возможно за счет применения замещающих технологий. Освоение замещающих технологий требует совмещенного конструкторско-технологического проектирования. Такое проектирование сопряжено с корректировкой задач в трудовых функциях технических специалистов. К таким задачам относятся: оценка возможности повышения технологичности изделий предполагаемых заказов с учетом имеющихся ресурсов технологического оборудования; исследование возможности выполнения заказа на имеющимся технологическом оборудовании не свойственными технологическими операциями. Для каждой задачи обозначены соответствующие трудовые действии. К первой: выявление в заказе наиболее трудоемких технологических операций; разработка предложений по замене этих операций на менее трудоемкие, но требующие изменений в конструкции изделий. Примером решения первой задачисопроводившимся улучшением функциональных свойств изделия заказа, является внесение изменений в конструкцию подающего валка рейсмусого станка заменой рифлений треугольной формы на форму соответствующую эволь-вентному зубчатому колесу. Трудовые действия второй задачи: выявление оборудования с кинематической возможностью выполнения технологической операции; разработка технологической оснастки с учетом несоответствия технологического оборудования технологической операции. Пример решения этой задачи - выполнение операции точения на горизонтально-фрезерном станке при обработке крупногабаритного изделия заказа.
Ключевые слова: технология, конкурентноспособность, производство, изделие, оборудование.
В машиностроении наметилась тенденция увеличения количества предприятий малого и среднего бизнеса с мелкосерийным или среднесерийным типом производства.
В серийном производстве машиностроения и, особенно, в мелкосерийном, к основной цели, создания конкурентоспособных экономических продуктов или оказания услуг [1], можно добавить, необходимость сохранения и расширения круга заказов (заказчиков). В статье приведены скорректированные производственные задачи, поставленные для достижения описанной цели и опыт их решения на одном из предприятий мелкосерийного производства г. Тулы.
Предприятия малого и среднего бизнеса с мелкосерийным типом производства выполняют две группы заказов. Первая группа - освоенная и, в зависимости от спроса, периодически повторяющаяся продукция, а вторая вновь осваемая [2]. Их соотношение зависит от стабильности окружающей экономической ситуации; при нестабильной - первая группа заказов - уменьшается, а вторая увеличивается.
Введенные в настоящее время санкции, нарушившие межгосударственные кооперированные материальные связи, приводят к увеличению второй группы заказов.
Это напоминает ситуацию девяностых годов прошлого столетия, когда в начале возникла задача импортозамещения технологического оборудования, а затем его ремонта[3,4].
Опыт решения этих задач, в основе которых процесс замещающих технологий, рассмотрим с точки зрения реализации в современных условиях.
Анализ заказов, упомянутых ситуаций показал: во-первых, ухудшается качество сопровождающей заказ конструкторской документации и увеличивается количество заказов по«образцам», иногда, с нарушенной конструкционной целостностью; во-вторых, увеличиваются разовые заказы, а серии уменьшаются и переходят в разряд опытных образцов.
Нестабильные и не полностью проработанные заказы затрудняют применение типовых решений и долгосрочное планирование, а соответственно от предприятий требуется гибкость при ограниченных ресурсах и, главное, такого ресурса как технологическое оборудование.
Для достижения гибкости при ограниченных ресурсах на предприятиях потребовалась корректировка функций технологической подготовки производства, в первую очередь, трудовых функций.
В научном плане на предприятии решались задачи совмещенного конструкторско-технологического проектирования. В этом направлении в тот период научные работы велись в немногих организациях [5,6,7].
В практическом плане на предприятии трудовые функции специалистов по технологиям были скорректированы в сторону конструкторских с постановкой задач и «подзадач»:
1. Оценка возможности повышения показателей технологичности изделий предполагаемых заказов с учетом имеющихся ресурсов технологического оборудования.
2. Исследование возможности выполнения заказа на имеющимся технологическом оборудовании не свойственными технологическими операциями.
Для выполнения первой задачи на предприятии были разработаны трудовые действия, касающиеся воздействия на предмет труда:
- выявление в заказе наиболее трудоемких технологических операций;
- разработка предложений по замене этих операций на менее трудоемкие, но требующие изменений в конструкции изделий;
Анализ вступившего с 1 марта 2022 г. профессионального стандарта «Специалист по технологиям механосборочного производства в машиностроении» [8] показал, что поставленные в тот период задачи и обозначенные в них трудовые действия не противоречат рекомендациям современного нормативного документа.
Одним из наглядных примеров решения первой «подзадачи» является замена, по согласованию с заказчиком, формы зубьев подающего вальца деревообрабатывающего рейсмусового станка.
Рейсмусовые станки предназначены для фрезерования в размер по толщине прямолинейных заготовок досок, плит, щитов и т.д.Его органы подачи состоятиз двух пар вальцов, один из которых гладкий, а другой рифленый[9].Рифленые вальцы имеют цилиндрическую рабочую поверхность, в рассматриваемом случае, в зависимости от модели и исполнения диаметром от 80 до 120 мм и длиной от 300 до 500 мм, на которой нанесены продольные периодически повторяющиеся зубья треугольной формы, глубиной от 4 до 5 мм, предназначенные для подачи доски в процессе строгания или фугования.
В серийном производстве, которое ближе к мелкосерийному, типовой технологический процесс изготовления деталей, имеющих периодически повторяющиеся зубья или грани, предусматривает фрезерную операцию, включающую вспомогательные переходы для выполнения периодически повторяющихся поворотов изделия, количество которых соответствует количеству зубьев или граней. Наличие вспомогательных переходов увеличивает цикл технологической операции и время занятости рабочего. Операцию обработки зубьев в полуавтоматическом цикле без вспомогательных переходов можно выполнить назубофрезерном станке, при этом сократится основное время более чем на четверть, а цикл технологической операции более чем в два раза, но потребуется специальный инструмент.
Заказ на проектирование и изготовление специальных инструментов для обработки зубьев подающих вальцов рейсмусовых станков потребует дополнительных материальных и временных затрат, то есть срока начала, а соответственно и выполнения заказа, что во многих случаях ведёт к его потере.
Следуя поставленной задаче были проанализированы функции и параметры зубьев подающих вальцов и сделаны выводы:
- с функциональной точки зрения форма поверхностей, образующих зубья не должна влиять на процесс подачи заготовки при фуговании;
- с параметрической точки зрения обеспечить необходимую высоту зубьев можно подбором стандартной червячной фрезы. [10]
С заказчиком, с целью сокращения стоимости и срока выполнения заказа, было согласовано решение по замене треугольной формы зубьев подающих валков на форму в виде зубьев эвольвентных зубчатых колес. Основным параметром червячной фрезы является модуль от которого зависит высота и шаг зубьев изделия. Высота зубьев Связана с модулем тзависимостью: т= И/2.25.
В рассматриваемом заказе высота зубьев была от 4 до 5 мм. Червячная фреза модулем 2 мм обеспечивает величину - 4.5мм.
Шаг зубьев червячной фрезы влияет на количество зубьев изделия Ъ формируемых на определенном диаметре D: Ъ=D/m-2. У изделия диаметром 100 мм червячная фреза модулем 2 мм будет формировать 48 зубьев. Такое количество зубьев подающего вальца вполне приемлемо, если учесть, что заданное 50.
Испытание опытного образца подающего вальца дало неожиданный результат. Оказалось, что зубья образца, в отличие от треугольных по чертежу, меньше повреждают древесину и обеспечивают более стабильную подачу. В чертеж заказчиком были внесены допущения.
В результате сократились цикл технологической операции и время занятости рабочего, а у зу-бофрезерного станка повысился коэффициент использования.
Более простой пример так же связан с операцией зубофрезерования. В червячных редукторах наибольшему износу подвергаются червячные колеса и для их замены при ремонте заказывают одно или два колеса. Как и в предыдущем случае для обработки зубьев требуется специальная червячная фреза, и за время ее изготовления у заказчика будет простаивать оборудование.
Если ремонтируемое оборудование не на гарантии, а для сокращения времени его простоя в конструкцию заказываемой детали необходимо внести изменения, не нарушающие работоспособность оборудования, заказчики легко соглашаются с этими изменениями.
При выполнении заказов на изготовление червячных колес ремонтируемого оборудования на предприятии нарезка зубьев неоднократно производилось червячными фрезами соответствующего модуля, но с большим чем сопрягаемый червяк диаметром. Впоследствии не было ни одного нарекания от заказчиков.
Реже применялся прием, когда червячное колесо нарезалось инструментом меньшего диаметра, чем сопрягаемый с колесом червяк; разница диаметров компенсировалась смещения инструмента вдоль оси заготовки.
Трудовые действия второй предлагаемой «подзадачи» касаются технологического оборудования и их можно описать:
- выявление оборудования с кинематической возможностью выполнения операции;
- разработка технологической оснастки с учетом несоответствия технологического оборудования технологической операции;
- технологическое сопровождение выполнения операции.
Они также соответствуют рекомендациям нового профессионального стандарта «специалиста по технологиям механосборочного производства в машиностроении»
Примером решения этой задачи явилось выполнение операции точения на горизонтально-фрезерном станке. На предприятие поступило предложение по изготовлениюряда деталей и офертой расширения дальнейшего сотрудничества. Одной из позиций были зубчатые колеса промышленных гладильных машин диаметром более 700 мм. Обеспечение заготовками в виде литья заказчик брал на себя.
Типовой технологический процесс обработки наружных поверхностей тел вращения предусматривает операцию точения[11].
Однако типовой парк станков мелкосерийного производства не предусматривает наличие токарных станков с возможностью обработки заготовок свыше 630 мм. Предприятие не являлось исключением, поэтому была предпринята неудачная попытка размещения заказа на выполнение токарной операции по кооперированию. Оценка возможности выполнения остальных операций была положительной. Правда для зубофрезерования на имеющимся станке требуется временный демонтаж задней стойки.
Таким образом было принято решение изыскать возможность обработки наружных поверхностей заготовки имеющимися ресурсами.
Оценив кинематические и параметрические возможности имеющегося оборудования, выбор был остановлен на горизонтально-фрезерном станке.
Для выполнения технологической операции обработки наружных поверхностей заготовки точением на горизонтально-фрезерном станке, приспособление для ее закрепления разместили в шпинделе станка, тем самым было обеспечено движение резания(вращение). Разумеется, серьга должна быть снята, а хобот отодвинут назад.
Резцедержатель с инструментом был установлен на столе станка. Подача выполнялась перемещением стола станка.
Заготовки были успешно обработаны, а договор с заказчиком продолжался долгие
годы.
Вывод. Замещающие технологии повышают конкурентноспособность предприятий мелкосерийного производства за счет расширения технологических возможностей имеющихся ресурсов. Приня-тыйпрофстандарт специалистов по технологиям этому способствует.
Список литературы
1. ГОСТ 12.0.002 -2014. Система стандартов безопасности труда. Термины и определения.
М., 2014.
2. ГОСТ 3.1102 -2011. Единая система технологической документации. Стадии разработки и виды документов. Общие положения. М., 2011.
3. Александров П. Возможности малых и средних обрабатывающих предприятий в производстве импортозамещающей продукции РФ // Общество и экономика, 2014. №12. С. 48-56.
4. Вертакова Ю.В. Импортозамещение: теоретические основы и перспективы реализации в России / Ю.В. Вертакова, В.А. Плотников // Экономика и управление, 2014. №11. С. 11-47.
5. Смирнов А.В., Юсупов Р.М. Совмещенное проектирование: необходимость, проблемы внедрения, перспективы. С.Пб: СПИиРАН, 1992. 36 с.
6. Савинов А.М., Ковалевский В.Б. Информационная интеграция конструкторско-технологического проектирования // Вестник МГТУ. Машиностроение. №3. 1993. С. 24-29.
7. Направление формирования свойств изделий машиностроения / А.С. Васильев, А.М. Даль-ский, Ю.М. Золоторевский и др. М.: Машиностроение, 2005. 353с.
8. Профессиональный стандарт 40.031. Специалист по технологиям механосборочного производства в машиностроении. 2021 г.
9. Коротов В.И. Деревообрабатывающие станки. М.: Академия, 2009. 304 с.
10. Справочник зубореза. 2-е издание Переработанное и дополненное Г.Г. Овумян, Я.И. Адам. М.: Машиностроение, 1983.
11. Иванов И.С. Технология машиностроения. Производство типовых деталей машин. Изд. НИЦ ИНФА-М.
Птицын Виктор Викторович, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Овсянников Михаил Сергеевич, аспирант, m. ovsyannikov2602@;yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
SUBSTITUTE TECHNOLOGIES IN SERIAL PRODUCTION OF ENGINEERING
М.М. Ptitsyn, M.S. Ovsyannikov
Currently, machine-building production performs its functions in conditions of unstable orders, an increase in the range of products with a decrease in the size of production batches and an accompanying decrease in the quality of design documentation. Achieving the competitiveness of production in the current conditions with limited resources is possible through the use of replacement technologies. The development of replacement technologies requires combined design and technological design. Such design is associated with the adjustment of tasks in the labor functions of technical specialists. These tasks include: assessment of the possibility of improving the manufacturability of products of proposed orders, taking into account the available resources of technological equipment; study of the possibility of fulfilling an order on the existing technological equipment with uncharacteristic technological operations. For each task, the corresponding labor actions are indicated. To the first: identification of the order of the most labor-intensive technological operations; development of proposals for replacing these operations with less labor-intensive ones, but requiring changes in the design of products. An example of solving the first problem, accompanied by an improvement in the functional properties of the product of the order, is the introduction of changes in the design of the feed roll of the planer machine by replacing triangular corrugations with a shape corresponding to an involute gear wheel. Labor actions of the second task: identification of equipment with the kinematic ability to perform a technological operation; development of technological equipment, taking into account the discrepancy between the technological equipment and the technological operation. An example of solving this problem is the execution of a turning operation on a horizontal milling machine when processing a large order item.
Key words: technology, competitiveness, production, product, equipment.
Ptitsyn Viktor Viktorovich, candidate of technical science, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula state university,
Ovsyannikov Mikhail Sergeevich, postgraduate, m. ovsyannikov2602@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
