На нашем интернет портале море информации по пищевой
и перерабатывающей промышленности, АПК и пищевой тематике
» » Технологичность конструкции, стандартизация, агрегатирование

Технологичность конструкции, стандартизация, агрегатирование

технологичный агрегатСреди многих возможных вариантов проектируемой машины, удовлетворяющих своему функциональному назначению и имеющих высокие эксплуатационные показатели, должен быть выбран такой вариант, который проще и дешевле осуществить. При этом нужно исходить из современных передовых методов производства, реально применимых на заводе-изготовителе.
Совокупность свойств конструкции машины, которые определяют ее соответствие прогрессивной технологии машиностроения и заданным условиям производства и обеспечивают наименьшие сроки и стоимость изготовления, называется производственной технологичностью. Приспособленность конструкции к проведению ремонтов машины назовем ремонтной технологичностью.
В данном параграфе речь пойдет только о производственной технологичности, которая является одним из основных совокупных производственных свойств, определяющих качество конструкции.
Технологичность не однозначна. Одна и та же деталь, сконструированная применительно к условиям массового производства, может быть признана нетехнологичной при индивидуальном производстве, и наоборот. Отсюда следует, что конструктор уже на первых этапах проектирования машины при разработке ее схемы, выборе формы и материалов деталей, назначении размеров, допусков, чистоты поверхности должен ясно представлять себе
весь технологический процесс изготовления деталей и сборки машины, оборудование и оснастку, которые являются наиболее рациональными при заданной серийности.
Конструктор должен отлично знать современную прогрессивную технологию машиностроения и конструкционные материалы, в том числе новые полимерные материалы, обладающие рядом качеств, особенно ценных для пищевых машин.
Пищевые автоматы с точки зрения технологии машиностроения не отличаются какой-либо особой специфичностью по сравнению с простыми пищевыми машинами. Поэтому изложение конкретных способов обеспечения технологичности конструкций не входит в задачу настоящей работы. Остановимся лишь на показателях технологичности конструкции и возможных перспективах ее улучшения на основе принципов преемственности, стандартизации, унификации и агрегатирования.
Количественная оценка технологичности определяется тем, насколько эти принципы реализованы конструктором в проекте машины.
Соблюдение принципа технологической преемственности заключается в том, что при проектировании новой машины предусматривают такие детали, обработка которых аналогична обработке других деталей, уже выпускаемых заводом.
Новые детали не должны быть в точности похожи на старые детали однотипных машин, но они должны удовлетворять условиям типизации технологических процессов.
Одной из форм выражения такой типизации является групповая технология. Разные детали объединяются в технологически однородные группы с учетом одинаковой последовательности и сходства технологических операций, близости габаритных размеров деталей, однородности требований к точности обработки и чистоте поверхности. Такие детали могут обрабатываться на одних станках, без переналадки, с применением одинаковой оснастки и одинаковых технологических режимов. Это фактически увеличивает серийность производства отдельных операций обработки технологически родственных деталей, а значит, и удешевляет производство. Разумеется, что и сама организация технологической службы на машиностроительном заводе, который будет изготовлять проектируемые машины, должна быть на уровне современных требований, в частности, должны быть проведены работы по групповой технологической типизации, а также налажено снабжение новыми конструкционными материалами и прокатом фасонного профиля. В арсенале технических средств завод должен иметь универсально-сборные приспособления (УСП), быстро переналаживаемые агрегатные станки, оборудование для точного литья, термической и химической обработки, контрольноизмерительный инструмент и т. д.
Соблюдение конструктивной преемственности заключается в том, что при проектировании новых машин конструктор использует по возможности детали и узлы уже освоенных или подлежащих освоению машин, конструктивно сходных. Полное обновление конструкции может быть допущено только тогда, когда все старые модели морально устарели и должны быть заменены новыми. Но в этом случае конструктивные решения должны приниматься с учетом возможности применения их не только для данной машины, но и для целого ряда машин с общими конструктивными признаками.
Конструкция машины, обладающая наибольшим числом общих признаков, свойственных ряду машин, и характеризующаяся высокими качественными показателями, принимается за базу, основание ряда. Остальные машины, составляющие гамму машин данного ряда, являются модификациями основания. Модифицированные, производные конструкции должны иметь в качестве оригинальных лишь отдельные детали и узлы специального назначения, притом такие, которые обладают более совершенной конструкцией по сравнению с ранее применявшимися. Чем меньше количество оригинальных деталей и узлов, не заимствованных из базовой модели, тем выше конструктивная преемственность производной модели машины.
Компоновка машин из унифицированных элементов, наиболее полное использование стандартных деталей являются важнейшими принципами конструирования, реализация которых существенно, улучшает технологичность конструкции проектируемых машин.
Значение стандартизации не ограничивается, конечно, влиянием на технологичность конструкции. Разработка, использование и внедрение строго обязательных технических документов — стандартов, регламентирующих параметры и качественные показатели объектов стандартизации, выходят за рамки рассмотрения вопросов теории и расчета машин-автоматов. Здесь уместно остановиться на стандартизации, поскольку она связана с одним из главнейших производственных свойств, определяющих качество машин, — технологичностью их конструкции.
Согласно определению, принятому международной организацией по стандартизации (ИСО) и ГОСТ 1.0—68, стандартизация — это «установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон и, в частности, для достижения всеобщей оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации (использования) и требований безопасности».
Стандарт есть результат конкретной работы по стандартизации, выполненной на основе достижений науки, техники и практического опыта, и принятый (утвержденный) компетентной организацией.
Стандарты в России подразделяются на государственные стандарты Союза ССР (ГОСТ); стандарты России (ГОСТ Р); отраслевые стандарты (ОСТ); республиканские стандарты (РСТ); стандарты предприятий (СТП), ранее называвшиеся заводскими нормалями.
В применении к технологическим машинам, их элементам, конструкционным материалам, а также к продукции народного потребления ГОСТ — это утвержденный Государственным Комитетом стандартов  России документ, определяющий требования к параметрам, качеству объектов стандартизации, методам их приемки, испытаний, упаковки и т. д. Несоблюдение стандарта (ГОСТ) преследуется по закону.
Расширение номенклатуры стандартизуемых изделий, создание так называемых опережающих стандартов, включающих наиболее прогрессивные нормы, строгий контроль за соблюдением стандартов являются эффективными средствами технического прогресса, улучшения качества и одновременно снижения стоимости выпускаемой продукции.
Использование конструктором, проектирующим машину, стандартных элементов, материалов, предпочтительных чисел, типоразмерных параметрических рядов, допусков и посадок и т. д. свидетельствует о квалификации конструктора.
Нормализация — это в ряде стран синоним стандартизации. В Советском Союзе этот термин до введения в действие ГОСТ 1.0—68 соответствовал понятию стандартизации в отраслевом, ведомственном или заводском масштабах. Результатом нормализации является заводская или ведомственная нормаль. Сейчас термин «заводская нормаль» заменен на «стандарт предприятия» (СТП). Стандарт предприятия является ограничительным, т. е. сокращает предусмотренное ГОСТами многообразие применяемых типов и размерных градаций. Однако в СТП могут быть внесены и не предусмотренные ГОСТом дополнительные сведения, что облегчает работу конструктора. Кроме СТП, составляемых на основе общесоюзных стандартов, разрабатываются СТП на типоразмеры общих и специальных типовых деталей, которые не охвачены государственной стандартизацией. На нормализованные детали составляются альбомы, сборники, облегчающие труд конструкторов.
Основной предпосылкой для создания СТП является унификация отдельных узлов и деталей как внутри данной конструкции, так и для ряда других конструкций.
Унификация — это разновидность стандартизации, часто проводимая как самостоятельная конструкторская работа; в то же время — это один из методов стандартизации как на уровне ГОСТ, так и на уровне СТП.
В машиностроении унификация рассматривается как система конструкторских мероприятий, направленных на сокращение номенклатуры и типоразмеров элементов, входящих в состав нескольких машин путем такого изменения конструкций, размеров, допусков, способов изготовления, которое делает возможным применение одних и тех же элементов для различных машин.
К стандартизованным относятся детали (узлы), выпускаемые по государственным, республиканским или отраслевым стандартам. К унифицированным — детали (узлы), выпускаемые по стандартам
данного предприятия и применяемые для других машин данного ряда. К оригинальным относятся детали (узлы), разрабатываемые только для проектируемой машины.
Под типоразмером понимается деталь (узел) с определенными конструктивными параметрами, записываемая в спецификации машины отдельной позицией. Например, шарикоподшипники № 203 — один типоразмер, шарикоподшипники № 1204 — другой и т. д.
Исходя из сказанного, можно наметить некоторые количественные показатели технологичности конструкции проектируемых машин.
Прежде всего, это трудоемкость изготовления. Если считать все затраты труда — живого и овеществленного (в виде комплектующих деталей, материалов, электроэнергии и т. п.) — на производство данной машины, то это будет не что иное, как ее полная стоимость. Однако обычно понятию трудоемкости изготовления придают более узкий смысл, понимая под этим количество нормо-часов живого труда, затраченного на выпуск машины на заводе-изготовителе при данном масштабе производства.
Конечно, трудоемкость изготовления и сборки машины не является исчерпывающим показателем технологичности конструкции. Кроме того, она характеризует не только технологичность конструкции, но и уровень организации, технологии и техники на определенном заводе-изготовителе, а также ряд социальных факторов. Трудоемкость изготовления одной и той же машины на разных заводах может быть разной. Отсюда следует, что этот показатель носит весьма условный характер и, несмотря на наглядность, может применяться при сравнении качества конструкций тех или иных машин только в идентичных условиях их производства.
Поэтому, наряду с трудоемкостью изготовления машины, пользуются и другими частными показателями, дополняющими представление об отдельных составляющих такого сложного свойства конструкции, каким является технологичность. Особое значение имеют показатели, характеризующие степень преемственности, использования стандартных и унифицированных деталей, рациональности конструкции с точки зрения прогрессивной технологии машиностроения.
Обозначим:
Nв — общее количество деталей в машине, за исключением крепежных деталей, прикладываемых запасных частей, материала, инструмента и упаковки;
NCT, Ny — количество стандартизованных и унифицированных деталей в машине;
NK.П — количество деталей, ранее освоенных заводом-изготовителем, т. е. характеризующих конструктивную преемственность;
m — число наименований (типоразрядов) N0 деталей.
Тогда коэффициент стандартизации
коэффициент стандартизации
Коэффициент повторяемости может характеризовать технологичность машин только одинакового типа. Нельзя, например, по этому показателю сравнивать многоручьевой бутылкомоечный автомат, имеющий большое число одинаковых деталей, с одноручьевым автоматом.
Перечисленные коэффициенты могут быть вычислены и не как отношения количества деталей, а как отношения их стоимостей, или трудоемкостей изготовления, или масс. Так, стоимостный коэффициент стандартизации может быть выражен отношением стоимости Сст стандартизованных деталей машины к стоимости С0 всех деталей
стоимостный коэффициент стандартизации
Наряду с указанными могут быть введены и другие показатели технологичности:
коэффициент использования материала, выражающий отношение массы-нетто машины к массе материалов и заготовок, из которых изготовлены все детали машины. Повышение этого коэффициента достигается увеличением количества деталей, не подвергаемых механической обработке резанием, а также не обрабатываемых по нерабочим поверхностям;
коэффициент взаимозаменяемости, показывающий, насколько снижается трудоемкость сборки и ремонта машины за счет сокращения количества деталей и узлов, дорабатываемых в процессе самой сборки или при ремонте;
коэффициенты рационального использования заготовок из литья, штамповок, профильного материала.
Единый комплексный показатель технологичности машины может быть выражен только балловой оценкой на основе учета частных значений и весомости отдельных показателей, характеризующих те или иные стороны технологичности.
Проектно-конструкторские бюро и заводы продовольственного машиностроения придают большое значение вопросам технологичности конструкций новых машин-автоматов. Большая работа проводится в области унификации и нормализации деталей. Разработано много СТП и РТУ, которые несколько сужают применение тестированных типоразмеров общемашиностроительных деталей, рекомендуют к применению новые материалы и вводят в конструкторскую практику передовые методы расчета. Головные научно- исследовательские и экспериментально-конструкторские придают большое значение разработке типажа продовольственных машин и, в частности, автоматов.
НИИпродмаш разработал базовые модели высокопроизводительных ирисозаверточного ИЗМ и конфетозаверточного ЗКЦ автоматов. На этой основе   завод Продмаш создал гамму автоматов, предназначенных для завертки различных кондитерских изделий. При этом в значительной мере выдержан принцип конструктивной преемственности. Так, из 600 наименований оригинальных деталей автомата ИЗМ-1 в автомате ИЗМ-2 их сохраняется 500 шт., в автомате ШЗВА — 300, в автоматах ЗКЦА и ШЗКА — 350, в автомате ИЗМ-З — 400 шт. Сохраняются одинаковыми такие детали, как мальтийские кресты, водила, ролики, ножи, некоторые кулачки и др. Использование в качестве базовой модели самого быстроходного и наиболее распространенного на кондитерских фабриках заверточного автомата для завертки ириса в перекрутку обеспечивает высокую надежность работы более тихоходных автоматов гаммы, а также снижает стоимость автоматов, ускоряет освоение их, облегчает ремонт.
Высокую степень конструктивной преемственности обеспечивает ВНИИЭКИПродмаш и Мелитопольское СКВ при создании гаммы бутылкомоечных и разливочно-укупорочных машин. Выпускаемые заводом бутылкомоечные автоматы все время совершенствуются, но при этом в новых конструкциях используются оправдавшие себя детали старых выпусков, а новые детали конструируются так, чтобы их можно было применять для разных типоразмеров машин. Так, например, сменные гнезда позволяют применять их для широко- и узкогорлых бутылок различной емкости. Банкомоечные машины включают в себя 10 узлов, из которых только три являются сменными для 11 размеров банок.
Таких примеров можно было бы привести много. Тем не менее нужно сказать, что перед конструкторами продовольственных машин, а перед конструкторами автоматических и полуавтоматических машин в особенности, стоят еще большие задачи по дальнейшей унификации деталей и особенно узлов конструктивно родственных машин. Возможности в этом отношении далеко не исчерпаны. В настоящее время перед пищевым машиностроением России может быть поставлена задача поднять работу по унификации на новый, высший уровень. Речь идет о применении при конструировании пищевых машин принципа агрегатирования, т. е. создания специализированных машин самого разнообразного назначения на общей базе из отдельных унифицированных взаимозаменяемых узлов в различных сочетаниях.
Общеизвестно наличие противоречия между узкоспециализированными автоматами и универсальными машинами. Последние значительно менее производительны, но зато могут быть использованы для изготовления самых разнообразных объектов. Выход из этого противоречия в станкостроении был найден в создании агрегатных станков и линий, которые, сохраняя все эксплуатационные достоинства специализированного оборудования, обладают вместе с тем универсальностью за счет быстрой переналадки. В агрегатных станках используются унифицированные инструментальные блоки, выполненные в виде взаимозаменяемых модулей, которые в различных сочетаниях могут встраиваться в общий контур и выполнять разнообразные технологические операции.
По этому же пути может и должно пойти и продовольственное автоматостроение, конечно с учетом отраслевой специфики. Следует иметь в виду, что производство агрегатных металлообрабатывающих станков выгодно не столько для заводов-изготовителей, сколько для предприятий, их эксплуатирующих, в особенности, в условиях мелкосерийного и часто переналаживаемого производства.
Предприятия же пищевой промышленности производят, в основном, массовую стандартную продукцию. Конечно они заинтересованы в том, чтобы, идя навстречу потребителям, давать продукцию более разнообразную, для чего лучше иметь быстропереналаживаемое оборудование. Заинтересованы они и в том, чтобы получать более надежное, производительное и в то же время дешевое оборудование. А предпосылки для этого дает нормализация. Но все-таки инициаторами нормализационного направления в конструировании пищевых машин должны выступить сами машиностроители. У пищевиков-технологов бытует еще иногда недостаточно обоснованное мнение об исключительной специфичности отдельных отраслей пищевых производств.
Особенно важно внедрение принципов нормализационно-модульного агрегатного конструирования в пищевом автоматостроении. Серийность выпускаемых фасовочных, заверточных, разделочных и иных автоматов незначительна. Создание агрегатных автоматов из унифицированных узлов даст возможность увеличить серийность их производства и этим существенно упростить, удешевить и одновременно повысить их надежность. Ниже будет дана
схема автоматической фасовочно-упаковочной линии из унифицированных узлов, которые могут встраиваться в зависимости от вида фасуемой продукции и тары.
  • Похожие материалы