Podstawy Budowy Maszyn Pojęcia podstawowe TECHNOLOGIA nauka o metodach i sposobach wytwarzania, a więc nauka o procesach produkcyjnych, których celem jest zmiana surowców i półwyrobów (półfabrykatów) w gotowe produkty. Technologia obejmuje: 1. Wykonywanie z surówek lub z półfabrykatów elementów maszyn zgodnie z rysunkiem wykonawczym, 2. Zachowanie się elementów maszyn podczas obróbki oraz wpływem tej obróbki na ich własności eksploatacyjne, 3. Sposobami łączenia w gotowy wyrób lub zespoły. Technolog musi znać następujące dane wyjściowe: 1. Dokumentację konstrukcyjną (np. rysunek wykonawczy), 2. Program produkcyjny (wielkość produkcji), 3. Dane dotyczące parku maszynowego, 4. Dane dotyczące materiałów wyjściowych (pręty, blachy) Technologia maszyn to nauka o procesach wytwarzania elementów maszyn i o procesach łączenia tych elementów w gotowy wyrób. Technologia maszyn ma powiązania z takimi dyscyplinami nauk jak: wytrzymałość materiałów, metaloznawstwo, obróbka skrawaniem, obróbka plastyczna, obrabiarki, ekonomika, itp. TECHNOLOGIA WYTWARZANIA WIADOMOŚCI PODSTAWOWE OBRÓBKA PLASTYCZNA SPAJANIE (SPAWANIE I ZGRZEWANIE) OBRÓBKA SKRAWANIEM ODLEWNICTWO 1
PROCES PRODUKCYJNY całokształt wszystkich czynności potrzebnych do przerobienia materiału, surówek lub półfabrykatów w gotowy wyrób. Materiał wyjściowy jest to tworzywo określonej postaci ogólnego przeznaczenia, podlegające dalszej obróbce (pręty, drut, folia, blacha, itd.). Surówka jest to tworzywo w postaci specjalnie ukształtowanej do wytwarzania określonej części wytwarzanej w zakładzie (pasy pociętej blachy, odlewy, odkuwki, wytłoczki, itp.). Półwyrób (półfabrykat) jest to celowo niewykończona część pobierana z magazynu do dalszej obróbki. Rodzaje procesów produkcyjnych: podstawowe, których celem jest wytworzenie wyrobów gotowych zaliczanych do produkcji podstawowej przedsiębiorstwa produkcyjnego, np.: samochody, samoloty, silniki, pomocnicze, których celem jest tzw. produkcja pomocnicza, niezbędna do realizacji procesów podstawowych, np.: wytwarzanie narzędzi, energii, gazów technicznych, wykonywania remontów itd., obsługi, związane z technicznym przygotowaniem produkcji oraz kontrolą. PROCES TECHNOLOGICZNY zamknięta część procesu produkcyjnego, związana bezpośrednio ze zmianą kształtu, wymiarów, jakości powierzchni, własności fizykochemicznych i miejsca poszczególnych elementów maszyn PODSTAWOWE ELEMENTY SKŁADOWE PROCESU TECHNOLOGICZNEGO : operacja, zabieg, przejście Czynności wchodzące w skład procesu technologicznego: Ściśle związane ze zmianą kształtów, wymiarów, jakości O charakterze pomocniczym nie zmieniają jego kształtu ani własności 2
OPERACJA zamknięta część procesu technologicznego wykonywana na jednym stanowisku roboczym (lub kilku), przez jednego pracownika (lub grupę pracowników), na jednym przedmiocie (lub grupie przedmiotów), przy jednym lub kilku zamocowaniach, bez przerw na inną pracę. ZABIEG część operacji, w czasie której następuje zmiana kształtu, wymiarów, chropowatości, własności fizycznych, przy stałych parametrach obróbki charakterystycznych dla danego procesu ZABIEG może być: prosty złożony OPERACJĘ charakteryzują trzy cechy: 1.Niezmienność przedmiotu obrabianego 2.Niezmienność stanowiska roboczego, 3.Niezmienność wykonawcy Cechy charakterystyczne zabiegu: niezmienność obrabianej powierzchni, niezmienność narzędzia, niezmienność warunków obróbki np. skrawania ZABIEG to najdrobniejsza część procesu technologicznego, która zachowuje wszystkie jego własności. Pomocnicze elementy: przejście, ruchy robocze i elementarne PRZEJŚCIE część zabiegu związana ze zdjęciem lub nałożeniem warstwy materiału. CZYNNOŚĆ jest to część zabiegu (lub operacji przy operacjach jednozabiegowych) obejmująca pewną liczbę ruchów (człowieka lub mechanizmów maszyn), których kolejne wykonanie daje pewien określony efekt działania człowieka lub maszyny (np. włączenie napędu maszyny, włączenie mechanicznego posuwu, zamocowanie przedmiotu, itp.) 3
RUCHY ROBOCZE I RUCHY ELEMENTARNE Ruch roboczy jest to podstawowy element czynności (np. uchwycenie, uwolnienie, przesunięcie, obrót przedmiotu obrabianego, narzędzi lub elementów maszyny). Ruchy robocze składają się z ruchów elementarnych (np. ruch ramienia, przedramienia, dłoni, palców, głowy). PROGRAM PRODUKCYJNY to liczba sztuk (niekiedy liczba ton) maszyn lub urządzeń jaką zakład ma wykonać w ciągu określonego czasu (np. rok lub miesiąc ). W zależności od wielkości produkcji rozróżniamy następujące rodzaje produkcji: 1. jednostkowa 2. seryjna 3. masowa 4
Produkcja jednostkowa wytwarzanie wyrobów pojedynczo lub po kilka sztuk. Produkcja seryjna wytwarzanie wyrobów jednakowych pod względem konstrukcji, jak i wymiarów w określonych odstępach czasu, seriami lub partiami. Produkcja masowa to produkcja, w której wyroby wykonywane są w dużych ilościach bez przerwy, przy czym konstrukcja wyrobów zmienia się rzadko. Produkcja seryjna dzieli się na: małoseryjną średnioseryjną wielkoseryjną Zakresy współczynnika k wyznaczają poszczególne typy produkcji: k=1 typ produkcji masowej k=2 10 typ produkcji wieloseryjnej k=10 20 produkcji średnioseryjnej k=20 30 produkcji małoseryjnej k >30 produkcji jednostkowej 5
Cechy produkcji jednostkowej: wykonywanie na jednej obrabiarce (lub nawet stanowisku montażowym) wielu operacji, a często nawet całkowitej obróbki danej części, stosowanie uniwersalnych obrabiarek i urządzeń ogólnego przeznaczenia, Ustawianie obrabiarek grupowo (tj. wg typów np. oddzielnie tokarki, frezarki, strugarki, itp.), stosowanie prawie wyłącznie narzędzi znormalizowanych, duży udział robót ręcznych, zwłaszcza przy montażu, zatrudnianie wysokokwalifikowanych robotników do obsługi obrabiarek, duża liczba detalooperacji Cechy produkcji seryjnej: obciążenie poszczególnych stanowisk pracy powtarzającymi się okresowo operacjami, park maszynowy składa się z obrabiarek ogólnego przeznaczenia, specjalizowanych i specjalnych, ustawienie obrabiarek i stanowisk pracy np. wg kolejno wykonywanych operacji, stosowanie narzędzi i przyrządów specjalnych, rzadziej znormalizowanych, ograniczenie obróbki ręcznej do niezbędnego minimum, zmniejszenie liczby detalooperacji, zmniejszenie liczby pracowników wysokokwalifikowanych, procesy technologiczne bardziej szczegółowe niż dla produkcji jednostkowej. FAMOT Europa tokarka uniwersalna 6
Cechy produkcji masowej: jedna operacja na jednym stanowisku, ścisła specjalizacja poszczególnych stanowisk pracy, szerokie lub wyłączne stosowanie obrabiarek specjalnych i przystosowanych tylko do jednej operacji, szerokie lub wyłączne stosowanie przyrządów i narzędzi specjalnych, UBB-112N tokarka do obróbki zestawów kołowych sterowana numerycznie ustawienie stanowisk pracy w linie obróbkowe i montażowe, gniazda obróbkowe, prawie zupełne wyeliminowanie pracy ręcznej, wysoki stopień mechanizacji i automatyzacji produkcji, stosowanie materiałów wyjściowych zbliżonych kształtem i wymiarami do przedmiotów gotowych, wysoki stopień wykorzystania obrabiarek, wysoki % pracowników o niskich kwalifikacjach, szczegółowe i obszerne opracowanie procesów technologicznych, Decydujący wpływ na wybór obrabiarki ma: przedmiot obrabiany (jego klasa i wymiary gabarytowe), materiał obrabiany, wielkość produkcji i jej powtarzalność. mała liczba detalooperacji. 7
PARK MASZYNOWY: 1. Obrabiarki uniwersalne można na nich wykonywać dużo detalooperacji, 2. Obrabiarki specjalizowane w produkcji seryjnej; np. toczenie długich wałków, toczenie stożków, 3. Obrabiarki specjalne w produkcji seryjnej; np. tokarka do kół wagonowych, tokarka do fazowania rur, 4. Automaty produkcyjne w produkcji masowej; Sterowane sekwencyjnie (krzywkami), Sterowanie numeryczne (procesami), 5. Linie produkcyjne np. 20 obrabiarek ( blok silnika nawiercanie i gwintowanie otworów). Centrum obróbcze Tokarka uniwersalna TECHNOLOGICZNOŚĆ KONSTRUKCJI Jest to zespół cech konstrukcyjnych, które umożliwiają otrzymanie wyrobu o wysokiej jakości, przy zastosowaniu znanych, dostępnych, możliwie prostych, łatwych, tanich i mało pracochłonnych procesów technologicznych. Zamienność części maszyn: ( wymagania w produkcji wielkoseryjnej i masowej ) Zamiennymi są te elementy lub całe zespoły elementów, które można nawzajem zastępować bez naruszenia poprawności działania maszyny. CECHY : Minimalny ciężar Zamienność części Normalizacja i unifikacja Minimalna liczba rodzajów materiałów Dużo obróbek bezwiórowych oraz spawalniczych Unifikacja stosowanie w różnych rodzajach maszyn tych samych elementów lub ich zespołów, dzięki czemu zmniejsza się znacznie ich różnorodność. 8
Normalizacją w technice nazywamy planowy proces wyboru, podporządkowania, upraszczania i ujednolicania typów, wymiarów, kształtów i własności wyrobu, metod i dokładności jego wykonania oraz warunków dostawy i odbioru. Technologiczność konstrukcji Typizacja polega na zmniejszeniu liczby istniejących lub możliwych odmian określonego wyrobu do liczby wystarczającej w danych warunkach. (typowielkości, typowymiary) Technologiczność części Technologiczność montażu Technologiczność części : 1. Minimalny ciężar 2. Obróbka i obrabiarki uniwersalne ( proste ) 3. Dokładność minimalna 4. Czas główny - mały 5. Czas pomocniczy - mały Technologiczność montażu : 1. Możliwie najmniejsza dokładność 2. Możliwie maksymalna liczba ludzi montująca równocześnie 3. Możliwość podziału obiektu na podzespoły ( możliwie duża ich liczba ) 9
BAZOWANIE BAZOWANIE jest to odebranie wszystkich 6 stopni swobody obrabianemu elementowi. BAZĄ nazywamy powierzchnię, krawędź lub punkt przedmiotu, względem których określamy położenie innych punktów, powierzchni i krawędzi. USTALENIE polega na jednoznacznym wyznaczeniu miejsca i przestrzennego położenia przedmiotu względem osi układu współrzędnych, które mają wpływ na uzyskanie wymaganych wymiarów po obróbce. ZAMOCOWANIE unieruchomienie przedmiotu w ustalonym położeniu, czyli odebranie części obrabianej stopni swobody w kierunkach, w których część nie może się przemieszczać pod wpływem sił działających podczas obróbki. BAZOWANIE składa się z : 1. Ustawienia np. postawienie elementu na stole 2. Ustalenia 3. Zamocowania Mocowanie przedmiotów odbywa się za pomocą: uchwytów, imadeł, podstawek, docisków, śrub mocujących, pryzm, itp. BAZA KONSTRUKCYJNA jest to baza przyjęta przy konstruowaniu części w celu określenia powierzchni, krawędzi lub punktu tak, aby współpracowała ona prawidłowo z innymi częściami. BAZA TECHNOLOGICZNA jest to baza przyjęta w celu określenia położenia w części ( lub w przedmiocie) jakiegoś punktu, krawędzi lub powierzchni przy realizowaniu procesu technologicznego. Rozwiązanie optymalne, gdy baza konstrukcyjna pokrywa się z bazą technologiczną. 10
Elementy podpierające KŁY Oprawki 11
Tuleje redukcyjne 12
13
NORMOWANIE CZASU PRACY Przedmiotem badania i normowania czasu jest ustalony wycinek procesu pracy zakończony określonym produktem ( wynikiem ). Proces pracy to celowe działanie człowieka za pomocą odpowiednich narzędzi i maszyn dla osiągnięcia określonych produktów, czy rezultatów działalności. Ustalenie norm pracy jest m.in. podstawą sterowania produkcją, zarządzania produktywnością w skali przedsiębiorstwa, planowania, kalkulacji kosztów. Czasem pracy nazywamy tę część czasu, kiedy pracownik (lub maszyna ) znajduje się w czasie czynnym. W odniesieniu do człowieka stan czynny może wyrazić się w postaci wykonywania czynności fizycznych, jak i umysłowych, np. ręczne sterowanie pracą maszyny. Czas przerw jest to okres czasu, w którym stan czynny nie występuje, np. czekanie tokarza na zakończenie samoczynnego procesu skrawania, aby wykonać następną czynność odsunięcie suportu, zamocowanie następnego przedmiotu. 14
CZAS PRACY : Niezbędnej, Zbędnej ( zalicza się do czasu nienormowanego nieracjonalne wykorzystanie środków produkcyjnych, stosowanie wadliwych metod pracy ). Czas zużyty na stanowisku pracy można podzielić na: Czas pracy ( czas przygotowawczo zakończeniowy, czas wykonania, czas obsługi stanowiska ) Czas przerw : 1. z przyczyn zależnych ( potrzeby fizjologiczne czas przerw na odpoczynek i na potrzeby fizjologiczne; nagła choroba, ) 2. niezależnych ( z przyczyn technologicznych, organizacyjno technicznych / przerwy w zaopatrzeniu stanowiska / ) Techniczna norma czasu jest to ilość czasu potrzebnego do wykonania operacji obróbkowych lub montażowych. T = n t j + z t pz [ min ] t pz czas przygotowawczo zakończeniowy z liczba zmian roboczych, t j czas jednostkowy, jest to czas potrzebny na wykonanie 1 sztuki produktu, n- liczba sztuk do wykonania. T pz - obejmuje czas na takie typowe czynności jak: zapoznanie się z dokumentacją zadania do wykonania, pobranie niezbędnych narzędzi, uzbrojenie maszyny, rozliczenie się z wykonanej roboty, doprowadzenie stanowiska pracy do stanu wyjściowego; cechą charakterystyczną tej kategorii czasu jest to, że występuje raz na partię lub serię wykonywanych wyrobów ( lub raz na zmianę ). 15
t w = t g + t p t j = t w + t u t w czas wykonania warunkuje pracochłonność zadania; jest to czas potrzebny na jednorazowe wykonanie czynności bezpośrednio związanych z daną operacją. t u czas uzupełniający, jest to czas przeznaczony na obsługę stanowiska roboczego t o oraz potrzeby fizjologiczne robotnika t f. t g czas główny to czas, w którym zależnie od rodzaju operacji następuje zmian kształtu, wymiarów, własności wykonywanego przedmiotu bądź zmiana wzajemnego położenia i zamocowania części wyrobu. t gm czas pracy wykonywanej przez samą maszynę, t gmr czas maszynowo ręczny, zmiany w kształcie przedmiotu,... zachodzą przy bezpośrednim udziale robotnika i połączone są z użyciem energii obcej (maszyny), t gr- czas ręczny, gdy zmiany zachodzą bez użycia energii obcej, t p czas pomocniczy jest to czas zużywany na wykonanie różnych ruchów niezbędnych do wykonania czynności technologicznych ( powtarzających się przy każdej sztuce ) przykłady: mocowanie przedmiotu w uchwycie, ustawienie wielkości posuwu, mierzenie średnicy przedmiotu, ustawienie narzędzia, itd. t u = t o + t f t o czas obsługi stanowiska roboczego przeznaczony jest na czynności robotnika związane z organizacją i utrzymaniem zdolności stanowiska do ciągłej pracy. t o = t ot + t oo t ot - czas obsługi technicznej jest związany ze sposobem eksploatacji maszyny i narzędzi pracy, zapewniający utrzymanie stanowiska w pełnej gotowości ( np. czas na wymianę stępionego narzędzia ), t oo jest to czas zużywany na wykonanie działań typowo porządkowych, t f = t fo + t fn t fo czas na odpoczynek wynikający z charakteru procesu pracy, t fn czas na spożycie posiłku regeneracyjnego czy śniadania przewidzianego w regulaminie pracy oraz załatwienie potrzeb fizjologicznych, 16
Czynniki uwzględniane przy ustalaniu technicznej normy czasu: poprawne opracowanie operacji z punktu widzenia doboru obrabiarki i jej wyposażenia, właściwa wielkość naddatków na obróbkę odpowiednią dla danej operacji i wymiarów przedmiotu, najbardziej racjonalny przebieg obróbki w danych warunkach technicznych, zastosowanie najbardziej dogodnych sposobów obróbki, właściwy dobór, stan obrabiarki, narzędzi i przyrządów, odpowiednie do danej pracy kwalifikacje robotnika, najlepsza organizacja pracy i obsługi stanowiska roboczego, gwarantująca nieprzerwaną pracę. Metody pomiaru czasu roboczego i jego struktury: Chronometraż Fotografia : Ciągła : indywidualna, wielostanowiskowa, somatografia Migawkowa : regularna, nieregularna Fotografia ciągła nieprzerwane śledzenie stanowiska roboczego i notowanie wszystkich elementów pracy i przerw występujących w czasie obserwacji tej pracy. Indywidualna obiektem obserwacji jest jeden robotnik i jedno obsługiwane przez niego stanowisko. Wielostanowiskowa obserwacja jednego robotnika obsługującego kilka maszyn; celem takiej fotografii jest ustalenie liczby i rodzajów maszyn, które robotnik może obsłużyć w czasie zmiany. Somatografia obserwacja uczestnicząca, polega na zapisywaniu przez samego pracownika czynności jakie on wykonuje. Migawkowa regularna polega na śledzeniu kolejno wielu stanowisk roboczych w określonych równych odstępach czasu i na notowaniu zaobserwowanych na stanowiskach elementów pracy i przerw. Migawkowa nieregularna określona liczba przypadkowych obserwacji wielu stanowisk roboczych z jednoczesnym notowaniem treści elementów pracy lub przerw. Chronometraż pomiary czasu typowych, powtarzalnych elementów pracy; charakterystyczną cechą chronometrażu jest wielokrotność obserwacji tej samej operacji, czy tej samej czynności. 17
Metody normowania : Metody sumaryczne : sumaryczne polegające na tym, że normę czasu ustala się w sposób całościowy bez podziału operacji na elementy składowe ( zabiegi, czynności i ruchy robocze) i przeprowadzania szczegółowej analizy metod pracy, analityczne polegające na rozłożeniu normowanej operacji na elementy składowe oraz ustaleniu dla każdej z nich oddzielnie czasów wykonania zadania przy określonych warunkach pracy oraz racjonalnej metodzie pracy. szacunkowa, oparta na doświadczeniu normisty, który na podstawie wieloletniego doświadczenia szacuje ilość czasu niezbędnego do wykonania danej operacji ( produkcja jednostkowa, małoseryjna ), statystyczna, gdzie normę czasu ustala się na podstawie danych statystycznych o zużyciu czasu przy wielokrotnym wykonywaniu operacji w przeszłości, porównawcza, polegająca na ustaleniu normy czasu na podstawie analogii do operacji zbliżonej, dla której dysponujemy normą czasu. DOKUMENTACJA TECHNOLOGICZNA Metody analityczne wykorzystują omówione metody pomiaru czasu pracy analityczno badawcza, ( chronometraż, fotografia ) analityczno obliczeniowa (sumowanie czasów trwania poszczególnych elementów składowych operacji, wykorzystując w tym celu syntetyczne normatywy czasów na typowe roboty. Jest to zbiór materiałów precyzujących dany proces technologiczny. PEŁNA DOKUMENTACJA to: 1. Całość dokumentów określających przebiegi procesów technologicznych wykonania wszystkich części maszyn i ich montażu, 2. Wszystkie dokumenty pomocy i urządzeń warsztatowych specjalnych, potrzebnych do realizacji procesów technologicznych, o których mowa w pkt.1, 3. Wszystkie normy i warunki techniczne, na które powołują się dokumenty wymienione w pkt. 1 i 2. 18
Dokumenty główne : 1. Karta technologiczna dla różnych części maszyn, 2. Karta operacyjna dla poszczególnych operacji, 3. Karta normowania czasów roboczych dla poszczególnych operacji, 4. Karta zużycia materiału, 5. Wykazy pomocy warsztatowych wg odpowiednich kart technologicznych. RYSUNKI 1. Surówek (odlewów, odkuwek, wytłoczek, materiałów kształtowych specjalnych), 2. Narzędzi specjalnych do obróbki skrawaniem, 3. Narzędzi specjalnych do obróbki plastycznej na zimno i gorąco, 4. Matryc, kokili, modeli, 5. Przyrządów i uchwytów specjalnych DOKUMENTY ZWIĄZANE Z ORGANIZACJĄ PRODUKCJI (opracowuje się w razie potrzeby, np. rozplanowanie stanowisk pracy oddziału, zestawienie pracochłonności wyrobu) DOKUMENTY ZWIĄZANE Z DYSCYPLINĄ TECHNOLOGICZNĄ: 1. Protokół sprawdzenia operacji, 2. Wniosek o zmianę procesu technologicznego, 3. Karta zmian procesu technologicznego KARTA TECHNOLOGICZNA jest to dokument zawierający wszystkie dane techniczne niezbędne do wykonania przedmiotu, a więc podaje cały przebieg obróbki, od materiału wyjściowego do gotowego przedmiotu. KARTA INSTRUKCYJNA daje szczegółowe informacje dla wykonania danej operacji: szkic przedmiotu w położeniu w jakim znajduje się w czasie obróbki, sposób bazowania i zamocowania przedmiotu. grubymi liniami zaznaczone powierzchnie obrabiane, wymiary otrzymywane w wyniku danej operacji oraz wszystkie warunki techniczne 19