СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ "КОРПУС" МЕТОДОМ СТРУКТУРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

УДК 621.91.01

Н.В. Ларин, А.Н. Селиванов

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛИ «КОРПУС» МЕТОДОМ СТРУКТУРНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ

Представлены результаты перспективных техпроцессов изготовления детали «Корпус» с технико-экономическим обоснованием

Ключевые слова: перспективный техпроцесс, оптимизация, станки с ЧПУ, эволюционное развитие.

Непрерывное совершенствование процесса производства выпускаемой продукции является залогом конкурентоспособности любого предприятия. Достижение данной цели можно обеспечить как путём внедрения нового передового оборудования, так и построением рациональной схемы выпуска продукции с более глубоким и полным использованием возможностей имеющегося оборудования.

В рамках действующего производства для проведения расчётных работ по оптимизации ТП была выбрана деталь "Корпус". По данной детали имеются следующие вводные данные:

- годовая программа выпуска 2500 штук;

- высокая технологичность;

- имеются детали аналоги.

Анализ заводского ТП изготовления детали "Корпус" проводился по двум показателям: машинному времени ТМ и стоимости операции С. В качестве основных расчётных данных были приняты: станочный парк действующего предприятия, зарплата рабочих, утверждённый заводской ТП №1. Расчеты проводились по ниже приведенным данным.

Стоимость оборудования

1. Отрезной станок FMB «SIRIUS» - 1.800.000 руб.

2. Токарный станок с ЧПУ HAAS SL-20 - 6.000.000 руб.

3. Координатный станок КР-450 - 2.000.000 руб.

4. Сверлильный станок 2Н106П - 200.000 руб.

5. Токарный станок ИЖ-250ИТВ - 1.250.000 руб.

6. Фрезерный станок с ЧПУ Mikron - 560 - 8.000.000 руб.

7. Фрезерный станок ОФ-55 - 1.500.000 руб.

8. Резьбонарезной ЗИМ-449 - 350.000 руб.

9. Копировально-фрезерный станок 6Л463 - 190.000 руб.

10. Лазерный маркировочный комплекс - 2.000.000 руб.

11. Фрезерный станок с ЧПУ Mazak -500 (5-ти осевой) - 40.000.000 руб.

Оплата труда

1. Заготовитель - 20.000 руб./мес.

2. Сверловщик - 25.000 руб./мес.

3. Слесарь - 20.000 руб./мес.

4. Токарь универсал - 30.000 руб./мес.

5. Токарь ЧПУ - 45.000 руб./мес.

6. Фрезеровщик универсал - 35.000 руб./мес.

7. Фрезеровщик ЧПУ - 50.000 руб./мес.

Расчет цеховой себестоимости одного часа рабочего времени выполнен с учетом следующих данных:

F f X = — + f k t

Где:

X - Цеховая себестоимость одного часа рабочего времени (руб.) F - Стоимость оборудования (руб.); f - Оплата труда (руб. /мес.);

© Ларин Н.В., Селиванов А.Н., 2019.

к - Срок возврата инвестиций = 42 000 (часов); 1 - Среднемесячный фонд рабочего времени = 172 (часа);

Расчёт срока возврата инвестиций производится исходя из параметров: срока окупаемости оборудования (7 лет) и годового фонда рабочего времени при 3-х сменном графике (6000 ч/год) [1].

Расчет себестоимости детали по машинному времени выполнен по формуле:

С = X • Т

Где:

С - стоимость операции (руб.) Т - машинное время (ч)

Технико-экономические параметры ТП №1 представлены в таблице 1.

Таблица 1

Технико-экономические параметры ТП №1_

№ операции Маршрут Время (ч) Стоимость (руб.)

005 Отрезная (Станок FMB "SIRIUS") 0,012 1,92

010 Промывка - -

015 Токарная с ЧПУ (Станок HAAS SL-20) 0,05 20,25

020-065 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,59 120,95

070 Координатная (Станок КР-450) 0,04 7,76

075 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,07 10,57

080 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,05 10,25

085 Прошивная (Станок 2Н106П) 0,02 3,02

090 Слесарная (Станок 2Н106П) 0,1 12,2

095-135 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,52 106,6

140 Фрезерная с ЧПУ (Станок Mikron-560) 0,123 59,3

145 Зачистка 0,03 3,51

150 Фрезерная (Станок ОФ-55) 0,1 24

155 Зачистка 0,03 3,51

160 Фрезерная (Станок ОФ-55) 0,12 28,8

165 Зачистка 0,04 4,68

170 Фрезерная (Станок ОФ-55) 0,07 16,8

175 Зачистка 0,03 3,51

180-195 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,1 15,1

200 Координатная (Станок КР-450) 0,04 7,76

205-210 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,06 9,06

215-220 Резьбонарезная (ЗИМ 449) 0,11 17

225 Зачистка 0,02 2,34

230 Копировально-фрезерная (Станок 6Л463) 0,25 52,25

235 Зачистка 0,02 2,34

240 Промывка - -

245 Технический контроль - -

ИТОГО: 2,595 543,48

При проведении оптимизации действующего заводского ТП детали "Корпус" был выбран метод структурной оптимизации и разработана матрица (табл. 2) учитывающая возможные варианты выбора. При составлении данной матрицы акцент был сделан на наличие производственного опыта изготовления данной детали и деталей аналогов, корпоративных методов и приёмов работы, особенностей организации труда действующего производства, при этом целью было сокращения числа возможных операций за счёт их концентрации на станках с ЧПУ [2, 3].

В ходе работ было разработано два перспективных ТП технико-экономические параметры которых представлены в таблицах 3, 4.

Таблица 2

Матрица принятия решений_

Номер Оцениваемый параметр / Фактор Шифрование Фактор Шифрование Принимаемый

критерия выбираемый вариант ограничения параметра возможности параметра параметр

1 Вид заготовки

а Пруток Использование 0 Быстрый процесс 1 0

только на станках с резания заготовки

ЧПУ

б Штучная Использование на

универсальных 1

Процесс резания заготовки дольше по времени 0 станках и станках с ЧПУ 1

Стойкость ленточного полотна 1

больше отрезного

резца;

2 Выбор базы

а Базы одинаковые

б (наружные 0 1 1

цилиндрические поверхности)

3 Тип оборудования

а Универсальный Использование 1

станок реж. инстр. в операции 0 _ 0

б Станок с ЧПУ Использование 10 и

— — более реж. инстр. в операции 1 1

4 Тип режущего инструмента

а Одинаковый

б (согласно 0 1 1

утвержденному перечню)

Таблица 3

Технико-экономические параметры ТП №2_

№ операции Маршрут Время (ч) Стоимость (руб.)

005 Отрезная (Станок FMB "SIRIUS") 0,012 1,92

010 Промывка - -

015-025 Токарная с ЧПУ (Станок HAAS SL-20) 0,485 196,42

030 Координатная (Станок КР-450) 0,04 7,76

035 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,07 10,57

040 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,1 20,5

045 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,02 3,02

050 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,05 10,25

055 Прошивная (Станок 2Н106П) 0,02 3,02

060 Токарная с ЧПУ 0,08 32,4

065 Фрезерная с ЧПУ (Станок Mikron-560) 0,23 110,86

070 Слесарная 0,05 5,85

075 Фрезерная с ЧПУ (Станок Mikron-560) 0,05 24,1

080 Слесарная 0,02 2,34

085-090 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,13 19,63

095 Фрезерная с ЧПУ (Станок Mikron-560) 0,07 33,74

100 Слесарная 0,02 2,34

105 Маркирование лазерное 0,077 12,7

110 Слесарная 0,01 1,17

115 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,08 16,4

120 Промывка - -

125 Технический контроль - -

ИТОГО: 1,614 514,99

При этом в ТП №2 акцент был сделан на углубленное использование возможностей станков с ЧПУ. В ТП №3 произведена замена фрезерного станка марки Mikron-560 на станок Mazak-500 с более широкими кинематическими возможностями.

При разработке ТП №2 акцент был сделан на станки с ЧПУ по части использования инструментальных барабанов большей ёмкости, что позволило реализовать такой технологический приём как концентрация переходов. Это позволило сократить количество типовых универсальных операций. Разработка ТП №3 осуществлялась на основе ТП №2. Отличие заключается в использовании пятиосного фрезерного станка с ЧПУ, применение которого позволяет уменьшить номенклатуру задействованной оснастки используемой при базировании и закреплении детали.

Таблица 4

Технико-экономические параметры ТП №3

№ операции Маршрут Время (ч) Стоимость (руб.)

005 Отрезная (Станок FMB "SIRIUS") 0,012 1,92

010 Промывка - -

015 - 025 Токарная с ЧПУ (Станок HAAS SL-20) 0,485 196,42

030 Координатная (Станок КР-450) 0,04 7,76

035 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,07 10,57

040 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,1 20,5

045 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,02 3,02

050 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,05 10,25

055 Прошивная (Станок 2Н106П) 0,02 3,02

060 Токарная с ЧПУ (Станок HAAS SL-20) 0,08 32,4

065 Фрезерная с ЧПУ (Станок Mazak-500) 0,4 497,6

070 Слесарная 0,09 10,53

075 - 080 Сверлильная (Станок 2Н106П) 0,13 19,63

085 Маркирование лазерное 0,077 12,7

090 Слесарная 0,01 1,17

095 Токарная (Станок ИЖ-250ИТВ) 0,08 16,4

100 Промывка - -

105 Технический контроль - -

ИТОГО: 1,664 843,89

В целом использование станков с ЧПУ сокращает вспомогательное время связанное с устано-вом/снятием, закреплением/откреплением, транспортировкой детали между рабочими местами, а также способствует повышению качества изготавливаемой продукции, за счёт уменьшения вероятности возникновения дефекта обработанных поверхностей из-за образования царапин, забоин, вмятин и прочих механических повреждений.

Согласно проведенным расчетам были построены графики с итоговыми данными технико-экономических показателей рассматриваемых техпроцессов.

ш ч

2,5

н га

£ ё 1,5

z ш с^ ш ш ш

ю О

0,5

0

ТП-1 2,595

ТП-2 1,614 ТП-3 1,664

Рис. 1. Показатели машинного времени принятых техпроцессов

3

2

1

^ 800

¡1 700 <u

600 8 500

| 400

?J 300

0 aj

" 200

1 100

0 J

S

ТП-3 843,89

ТП-1 543,48 ТП-2 514,99

Рис. 2. Показатели стоимости операций принятых техпроцессов

2 о.

X ю =-. О

и

60000000 50000000 40000000 30000000 20000000 10000000 0

53250000 ТП-3

21290000 21250000

ТП-1 ТП-2

Рис. 3. Показатели стоимости оборудования принятых техпроцессов

Сравнительная оценка показателей производительности и себестоимости техпроцессов

Т1- Т 2

Т1- Т 3

Т

Т 2- Т 3

х 100% = 2,595 1,614 х 100% = 37,8% 2,595

х 100% = 2,595 _ 1,664 х 100% = 35,87%

2,595

1 614 -1 664 х 100% = 1,614 1,664 х 100% = -3,1 %

С - С

C1 C2

С

С - Сэ.

С

С2- С3

х 100% =

543,48-514,99 543,48

х 100% = 5,24%

1,614

C

543,48 843,89 х 100% = 543,48 843,89 х 100% = -55,27% 543,48

514 99-843 89 х 100% = 514,99 843,89 х 100% = -63,86%

514,99

Проведя сравнение показателей производительности и себестоимости техпроцессов видно:

• ТП №1 как базовый вариант ТП изготовления детали «Корпус» является самым трудоемким, но при этом требует минимальных затрат связанных с приобретением оборудования что положительно сказывается на цеховой себестоимости детали;

• Изготовление деталей согласно ТП №2 позволяет сократить время выпуска детали на 37,8% и попутно снизить цеховую себестоимость детали на 5,24% по сравнению с ТП №1;

• При выпуске деталей по ТП №3 сокращается время выпуска детали на 35,87%, но при этом цеховая себестоимость возрастает на 55,27% относительно ТП №1;

• Разница в производительности и себестоимости ТП №2 и ТП №3 составляет -3,1% и -63,86% соответственно. Знак минус указывает на возрастание показателей.

Таким образом, из представленных данных видно, что выбрав эволюционный путь развития ТП использование станков с ЧПУ позволяет повысить производительность труда более 30%. Но экономический эффект выражаемый в цеховой себестоимости изготавливаемой детали может быть как положительным, так и отрицательным. Значения данных показателей будут существенным образом зависеть от стоимости применяемого оборудования. Так технически грамотно подобранное оборудование по экономически обоснованной цене при грамотно построенном ТП позволяет в полном объеме использовать открывающиеся технологические возможности производства.

2

Исходя из выше сказанного и с учётом проведённых расчётов можно сделать вывод, что наиболее технически и экономически обоснованным вариантов изготовления детали «Корпус» будет вариант ТП №2.

Так же можно сказать, что вложение в дорогостоящее оборудование имеет смысл, если требуется производство высокотехнологичных и ответственных деталей, которые имеют сложные конструктивное исполнение для изготовления которых необходимо применять сложную, дорогостоящую оснастку в виде установочно-зажимных приспособлений.

Библиографический список

1. Елизарова О.И. Экономика машиностроительного производства : учеб. пособие / О.И. Елизарова, Г.И. Оси-пова; Моск. гос. ун-т печати. — М : МГУП, 2009. - 114 с.

2. Тимирязев В.А. Эффективность комплексной технологии изготовления деталей сложной геометрии на современных многоцелевых станках / В.А. Тимирязев, С.В. Дудко, И.Е. Таиров, Вэй Пью Маунг, М.З. Хостикоев // Технология машиностроения . 2014 . №11 (149) C.11 - 15.

3. Селиванов, А.Н. Производственный опыт применения станков с ЧПУ при обработке труднообрабатываемых материалов /Селиванов А.Н. // Молодые ученые - науке и производству : сборник трудов по итогам региональной научно-практической конференции. - Энгельс : ЭТИ (филиал) СГТУ имени Гагарина Ю.А., 2015. - С. 89-93. - ISBN 978-5-9905521-3-5.

ЛАРИН НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ - магистрант, Саратовский государственный технический университет им. Ю.А. Гагарина, Россия.

СЕЛИВАНОВ АЛЕКСАНДР НИКОЛАЕВИЧ - кандидат технических наук, инженер-технолог АО ЭОКБ Сигнал им. А.И. Глухарёва Саратовская обл. г. Энгельс, Россия.