Введение
"Основными направлениями экономического и социального развития на 1985-1990 годы и на период до 2000 года" предусмотрен неуклонный подъем материального и культурного уровня жизни народа, создание лучших условий для всестороннего развития личности на основе дальнейшего повышения эффективности всего общественного производства, увеличения производительности труда, роста социальной и трудовой активности трудящихся.
Для обеспечения решения этих задач народное хозяйство должно изготовлять большое количество машин и приборов, в том числе радиоэлектронных. Для этого нужно не только увеличивать объем выпуска различных материалов, но и обеспечивать их рациональное использование, что существенно снижает экономические затраты и прямо способствует выполнению поставленных задач.
С целью обеспечения новых потребностей народного хозяйства при создании новых и приборных устройств широко используют новые конструкционные материалы: сверхчистые, сверхтвердые, жаропрочные, порошковые, полимерные и другие материалы, позволяющие резко повысить технический уровень, надежность, снизить затраты на производство. Обработка этих материалов связана со значительными технологическими трудностями.
Развитие и совершенствование любого производства в настоящее время связано также и с его автоматизацией, созданием робототехнических комплексов, широким использованием вычислительной техники, применение станков с числовым программным управлением. Эти элементы составляют базу, на которой создаются автоматизированные системы управления, становятся возможными оптимизация технологических процессов и режимов обработки, создание гибких автоматизированных производств.
Решение таких задач возможно только высококвалифицированными инженерами, в деятельности которых применение на практике технологических наук имеет очень большое значение. При создании конструкции различных приборных устройств инженер должен обеспечивать определенные их технические и эксплуатационные характеристики и надежность в работе, учитывать особенности технологических методов обработки и сборки, а также экономическую целесообразность изготовления избранной конструкции.
Для этого инженер должен обладать глубокими технологическими знаниями в области расчета приборных устройств.
Создание и развитие конструкции любого изделия производится в несколько этапов и значительная часть этапов конструирования изделия тесно связана с технологией, а пренебрежение технологическими требованиями приводит к значительным экономическим, а иногда и техническим потерям: изделие изготовляется в более продолжительные сроки (часто срок увеличивается в несколько раз),технические показатели ухудшаются, увеличивается материалоемкость. Иногда становится невозможно изготовить изделие в планируемые сроки.
Уровень технологического мышления (т.е. возможность представления путей изготовления всего изделия) в значительной мере определяет технические возможности конструирования новых электронных изделий. Это легко проследить на основе развития электронных приборов (радиоэлектронных устройств и в том числе ЭВМ). Масса, потребляемая мощность, размеры, время безотказной работы этих приборов в период с 1946 года по настоящее время сократились более чем в 10-100 раз, а надежность в такое же количество раз увеличилась.
Часть 1.Основные понятия об изделии, производственном и технологическим процессах. Понятие о качестве приборов.
1.1.Виды изделий.
Изделие-единица промышленной продукции, количество которой может исчисляться в штуках или экземплярах.
Изделия приборостроительного производства в зависимости от их назначения, делят на изделия основного производства и вспомогательного. К первым относятся изделия, предназначенные для поставки (системы автоматического управления; приборы и датчики давления; приборы и датчики линейных и угловых скоростей; приборы и датчики измерения медико-биологических параметров и др.).
Установлены следующие виды изделий:
-деталь-изделие, изготовляемое из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций (зубчатое колесо отсчетного устройства; корпус редуктора; подложка микросхемы; штампованная пластина магнитопровода; цилиндр рулевой машинки и др.);
- сборочная единица-изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, сваркой, пайкой, клепкой, склеиванием и др.).
Например, тахометр, автопилот, потенциометр, микромодуль, микросхема, накопитель на магнитных дисках;
- комплекс-два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимно связанных эксплуатационных функций (ракетный комплекс: ракета, пусковая установка, средства управления);
-комплект-два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющими собой набор изделий имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера (комплект контрольно-измерительных устройств);
Изделия, в зависимости от наличия или отсутствия в них составных частей, делятся на:
-неспецифицированные (детали) -не имеющие составных частей;
-специфицированные (сборочные единицы, комплексы и комплекты)-состоящие из двух и более составных частей.
1.2.Виды конструкторских документов.
К конструкторским документам согласно ГОСТ относятся:
графические (чертеж детали, сборочный чертеж, чертеж общего вида, монтажный чертеж и др.) и текстовые документы (пояснительная записка, технические условия, патентный формуляр и др.), которые в отдельности или совокупности определяют состав или устройство прибора и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемки, эксплуатации и ремонта.
Чертеж детали - документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для изготовления и контроля.
Сборочный чертеж - документ, содержащий изображение сборочной единицы и др. данные, необходимые для ее сборки (изготовления) и контроля. К сборочным чертежам относят также гидромонтажные, пневмомонтажные и электромонтажные чертежи.
Чертеж общего вида - документ, определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его составных частей поясняющий принцип работы изделия.
Технические условия- документ, содержащий требования (совокупность всех показателей, норм, правил и положений) к изделию, его изготовлению, контролю, приемке, поставке, которые целесообразно указывать в других конструкторских документах.
1.3.Основные этапы проектирования приборов.
Установлены стадии разработки конструкторской документации на все виды изделий промышленности.
1.Стадия "Техническое задание" - разработка НИИ на основе анализа работы, эксплуатации, изучения имеющихся образцов; используется техническая и научная литература, а также результаты расчета основных параметров.
ТЗ устанавливает основное назначение технических и тактико-технических характеристик, показатели качества и тактико-экономические требования к изделию, выполнение определенных этапов разработки конструкторской документации и ее основ, а также специальные требования к изделию.
2.Стадия "Техническое предложение" - разработка технического предложения по результатам анализа ТЗ, с присвоением документации литеры "П".
Техническое предложение-совокупность конструкторских документов, которые должны содержать техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки документации изделия на основе анализа ТЗ заказчика и различных вариантов возможных решений создаваемых изделий, сравнительные оценки с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных материалов.
3.Стадия "Эскизный проект" - техническое предложение после согласования и утверждения является основанием для разработки эскизного проекта с присвоением документации литеры "Э".
Эскизный проект - совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие название, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия.
Эскизный проект после согласования и утверждения служит основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документации.
4.Стадия "Технический проект" - на основании эскизной разработки отрабатывается концепция для обеспечения наиболее компактной конструкции, рациональной (технико-экономической) разбивки изделия на сборочные единицы и детали, выявления возможности использования нормализованных и стандартных агрегатов, сборочных единиц деталей.
Технический проект - совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательное техническое решение, дающее полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для разработки рабочей документации.
Технический проект после согласования и утверждения служит основанием для разработки конструкторской документации. Он состоит из чертежей общих видов изделия с присвоением литеры "Т".
5.Разработка рабочей документации - рабочие чертежи с техническими условиями, содержащие все данные для изготовления и контроля изделия: сборочные чертежи, чертежи деталей, спецификация деталей, материала.
Устанавливаются стадии разработки технической документации и этапы выполнения этих работ на изделии.
Стадии технологической подготовки проводят параллельно с этапами конструкторской подготовки. Этапы работы приведены в таблице.
Предварительный проект предназначен для проверки технологичности конструкции изделия на стадиях эскизного и технического проектов. Он содержит перечни специальных и типовых технологических процессов, технических заданий на разработку специального технологического оборудования и оснастки.
Предварительный проект служит основанием для разработки рабочей технологической документации: опытного образца, установочной серии, серийного или массового производства.
Таким образом технологическая подготовка производства состоит из проектирования технологического процесса, конструирования и изготовления технологической оснастки, разработки технологии контроля и конструирования средств для его осуществления, разработки технических нормативов и спецификаций.
1.4.Производственный и технологический процессы. Структура технологического процесса
Производственный процесс - совокупность всех действий людей и орудий приборостроительного производства, необходимых на данном предприятии для изготовления выпускаемых приборов и устройств. Производственный процесс включает не только основные процессы, непосредственно связанные с изготовлением приборов и устройств, подлежащих поставке, но все вспомогательные процессы: изготовление режущего и контрольно-измерительного инструмента, изготовление и ремонт технологической оснастки и специального оборудования и др.
Технологический процесс - часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.
Структура технологического процесса.
С целью обеспечения наиболее рационального процесса механической обработки заготовки составляется план обработки с указанием порядка обработки и способа обработки поверхностей. В связи с этим весь процесс механической обработки расчленяется на составные части: технологические операции, установы, позиции, переходы, проходы, приемы.
Технологическая операция - законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте (токарно-револьверная операция, шлифовальная операция, операция напыления слоя микросхемы и др.). Технологическая операция состоит из элементов: установка технологического перехода, вспомогательного перехода, рабочего хода, вспомогательного хода и позиции.
Рабочее место - это зона, оснащенная необходимыми технологическими средствами, в которой совершается трудовая деятельность исполнителя или группы исполнителей (ГОСТ 19605-11).
Установ - часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.
Технологический переход - законченная часть технологической операции, выполняемая одними и теми же средствами технологического оснащения при постоянных технологических режимах и установке.
Вспомогательный переход - законченная часть технологической операции, состоящая из действия человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением свойств предметов труда, но необходимы для выполнения технологического перехода. Примерами вспомогательных переходов являются установка заготовки, смена инструмента и т.д.
Рабочий ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемая изменением формы, размеров, чистоты поверхности или свойств заготовки.
Вспомогательный ход - законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, необходимого для выполнения рабочего хода.
Позиция - фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепленной обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования для выполнения определенной части операции.
Прием - законченная совокупность действий человека, применяемых при выполнении перехода или его части и объединенных одним целевым назначением.
1.5 Типы производства.
Тип производства - классификационная категория производства, выделяемая по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпускаемых изделий. Различают типы производства: единичное, серийное и массовое. Одной из основных характеристик типа производства является коэффициент закрепления операций.
Коэффициент закрепления операций - отношение числа всех различных технологических операций, выполняемых или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест.
Единичное производство - производство, характеризуемое широкой номенклатурой изготовляемых изделий и малым объемом выпуска изделий.
Серийное производство - производство, характеризуемое ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями и сравнительно большим объемом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, среднесерийное и крупносерийное производство. Коэффициент закрепления операций в соответствии с ГОСТ принимают равным:
-для мелкосерийного производства - свыше 20 до 40 включительно;
- для среднесерийного производства - свыше 10 до 20 включительно;
- для крупносерийного производства - свыше 1 до 10 включительно.
Массовое производство - производство, характеризуемое узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени. Коэффициент закрепления операций в соответствии с ГОСТ для массового производства принимают равным 1.
Вид производства - классификационная категория производства, выделяемая по признаку применяемого метода изготовления детали. Примерами видов производства являются литейное, сварочное и т.д.
1.6. Виды технологических процессов.
Единичный технологический процесс применяется для изготовления изделий одного наименования, типоразмера и исполнения независимого от типа производства.
Типовой технологический процесс применяется:
а) как информационная основа при разработке рабочего технологического процесса;
б) как рабочий технологический процесс при наличии всей необходимой информации для изготовления детали, база для разработки стандарта на типовые технологические процессы.
Каждый вид технологических процессов характеризуется следующими признаками:
а) основным назначением процесса:
-рабочий,
-перспективный;
б) степенью детализации содержания процесса:
-маршрутный,
-операционный,
-маршрутно-операционный.
Рабочий технологический процесс применяется для изготовления конкретного изделия в соответствии с требованиями рабочей технической документации.
Перспективный технологический процесс разрабатывается как информационная основа для разработки рабочих технологических процессов при техническом и организационным перевооружении производства. Рассчитан на применение более совершенных способов обработки, более производительных и экономически эффективных средств технологического оснащения и изменения принципов организации производства.
ГОСТ устанавливает следующие наименования технологических процессов.
Проектный технологический процесс - технологический процесс, выполняемый по предварительному проекту технологической документации.
Рабочий технологический процесс - технологический процесс, выполняемый по рабочей технологической и (или) конструкторской документации.
Единичный технологический процесс - технологический процесс, относящийся к изделиям одного наименования, типоразмера и исполнения, независимо от типа производства.
Типовой технологический процесс - технологический процесс, характеризуемый единством содержания и последовательности большинства технологических операций и переходов для группы изделий с общими конструктивными признаками.
Стандартный технологический процесс - технологический процесс, установленный стандартом.
Временный технологический процесс - технологический процесс, применяемый на предприятии в течении ограниченного периода времени из-за отсутствия надлежащего оборудования или в связи с аварией до замены на более современный.
Перспективный технологический процесс - технологический процесс, соответствующий современным достижениям науки и техники, методы и средства осуществления которого полностью или частично предстоит освоить на предприятии.
Маршрутный технологический процесс - технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается без указания переходов и режимов обработки.
Операционный технологический процесс - технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание операций излагается с указанием переходов и режимов обработки.
Машинно-операционный технологический процесс - технологический процесс, выполняемый по документации, в которой содержание отдельных операций излагается без указаний переходов и режимов обработки.
Основные методы организации технологических процессов
ГОСТ устанавливает две формы организации технологических процессов:
- групповая;
- поточная.
Групповая форма организации технологических процессов характеризуется однородностью конструктивно-технологических признаков изделий, единством средств технологического оснащения одной или нескольких технологических операций и специализации рабочих мест.
Поточная форма организации технологических процессов характеризуется:
-специализацией каждого рабочего места на определенной операции;
-согласованным и ритмичным выполнением всех операций технологического процесса на основе постоянства такта выпуска;
-размещением рабочих мест в последовательности, строго соответствующей технологическому процессу.
Факторы, определяющие форму организации технологического процесса, и соответсвующие ей характеристики следует выбирать в следующем порядке:
-определяют виды изделий;
-группируют изделия по общности конструкторско-технологических признаков;
-устанавливают тип производства изделий и их составных частей;
-учитывают программу выпуска каждого изделия и календарные сроки их выпуска;
-определяют длительность производственных процессов и наладок технологического оборудования;
-определяют потребное количество оборудования и коэффициенты его загрузки;
-определяют показатель относительной трудоемкости.
Основой при групповой форме организации технологических процессов является группирование изделий по конструктивно-технологическим признакам.
Группы изделий для обработки в определенном структурном подразделении (цехе, участке и т.д.) устанавливаются с учетом трудоемкости обработки и объема выпуска.
По результатам анализа классификационных групп изделий и показателей относительной трудоемкости следует устанавливать профиль специализации каждого структурного подразделения (цеха, участка и т.д.), отбирать и закреплять изделия за подразделениями.
Поточную форму организации технологических процессов в зависимости от номенклатуры одновременно обрабатываемых изделий подразделяют на:
-однономенклатурную поточную линию;
-многономенклатурную поточную линию.
Однономенклатурная поточная линия характеризуется обработкой изделия одного наименования по закрепленному технологическому процессу в течение длительного периода времени.
Однономенклатурную поточную линию в зависимости от количества одновременно обрабатываемых объектов одного наименования подразделяют на:
-однопоточную,
-многопоточную.
Однопоточная линия характеризуется обработкой на каждой операции одного объекта одного наименования.
Многопоточная линия характеризуется одновременной обработкой на каждой операции двух и более объектов одного наименования, причем выполнение операций дублируется для каждого объекта.
Многономенклатурная поточная линия характеризуется последовательной обработкой групп изделий двух и более наименований по типовому технологическому процессу.
В зависимости от характера движения изделий по операциям различают поточные линии:
-прерывные;
-непрерывные.
1.8.Понятие о качестве приборов.
Согласно ГОСТ под качеством приборов понимается совокупность свойств продукции (прибора), обуславливающих их пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.
Свойство прибора - это объективная особенность продукции приборостроительного производства, проявляющаяся при ее создании и эксплуатации. К свойствам приборов можно отнести точность, стабильность, экономичность, надежность работы изделия и др.
Количественной характеристикой свойств приборов, входящих в состав ее качества (применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации) является показатель качества приборов.
Единичный показатель качества - это показатель качества прибора, относящийся только к одному из его свойств. Например, единичным показателем качества усилителей низкой частоты будут: коэффициент нелинейных искажений, выраженный в процентах; неравномерность частотной характеристики и динамический диапазон, выраженные в децибелах и др.
Комплексным показателем качества продукции называется такой показатель качества продукции, который относится к нескольким ее свойствам. С помощью данного показателя можно в целом охарактеризовать качество того или иного прибора. Разновидностью комплексного показателя качества, позволяющего с экономической точки зрения определить оптимальную совокупность свойств изделия, является интегральный показатель качества. Это комплексный показатель качества, который отражает соотношение суммарного полезного эффекта от эксплуатации и суммарных затрат на создание и эксплуатацию прибора.
Для определения относительной характеристики качества прибора используют базовый показатель качества, принятый за исходный при сравнительных оценках качества.
Относительной характеристикой качества продукции основанной на сравнении совокупности показателей ее качества с соответствующей совокупностью базовых показателей, является уровень качества приборов.
Основные группы показателей качества.
Качество продукции не является результатом только производственного процесса, оно формируется на всех этапах создания и потребления изделия - проектирования, изготовления и эксплуатации.
Поскольку качество рассматривается как степень соответствия свойств изделия требованиям потребителя, то она определяется на всех этапах, где учитываются нужды потребителя, определяются и реализуются свойства изделия.
В настоящее время показатели качества рекомендуется классифицировать по следующим восьми группам:
1.Показатели назначения , которые определяют полезный эффект от использования прибора по назначению и область его применения. К ним относятся показатели, используемые для классификации по назначению характеризующие конструкцию прибора, его техническое совершенство, состав, структуру, транспортабельность (например, точность, коэффициент нелинейных искажений, динамический диапазон, полоса воспроизводимых частот, выходная мощность, к.п.д., масса, габаритные размеры и т.п.).
2.Показатели надежности и долговечности, которые характеризуют безотказность, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность прибора.
3.Показатели технологичности, характеризующие эффективность конструктивно-технологических решений для обеспечения высокой производительности труда при изготовлении и ремонте прибора. К этим показателям относятся: коэффициент сборности изделий, коэффициент рационального использования материалов, а также удельные показатели трудоемкости производства. .
4.Эргономические показатели, характеризующие систему «человек-изделие-среда». Для многих приборов такие показатели являются одними из основных.
Эргономические показатели можно классифицировать на:
а) гигиенические показатели (уровни оснащенности, температуры, влажности, давления, напряженности магнитного и электрического полей, запыленности, излучения, шума, вибрации и перегрузки);
б) антропометрические показатели (соответствие конструкции изделия размерам тела человека и его отдельных частей, распределение веса человека);
в) физиологические и психофизиологические показатели (соответствие конструкции изделия силовым возможностям человека, скоростным возможностям, зрительным, психофизиологическим, слуховым и осязательным);
г) психологические показатели (соответствие изделия возможностям восприятия и переработки информации, закрепляемым и вновь формируемым навыкам человека при пользовании изделием.
5.Эстетические показатели, характеризующие художественность, выразительность и оригинальность формы изделия, гармоничность и целостность конструкции изделия среде и стилю, цветовое и декоративное решение изделия, художественное решение упаковки и т.п.
Основной закон художественного конструирования можно сформулировать следующим образом: неразрывная связь функции, конструкции и формы, или иначе единство функционального, конструктивного и эстетического.
6.Показатели стандартизации и унификации характеризуют степень использования в конкретном изделии стандартизированных деталей, сборочных единиц, блоков и уровень унификации составных частей изделия. Для его оценки используются такие характеристики, как коэффициент унификации, коэффициент применяемости, коэффициент повторяемости и др.
7.Патентно-правовые показатели, характеризующие степень патентной защиты и патентной чистоты изделий.
При определении данных показателей, учитываются наличие в изделии отечественных изобретений, защищаемых авторскими свидетельствами и патентами за рубежом и наличии регистрации промышленного образца и товарного в нашей стране и странах предполагаемого экспорта. Для более объективного определения патентно-правовых показателей следует учитывать неравноценный технико-экономический эффект от внедрения этих изобретений, степень и время известности технических решений, заложенных в изделии; значимость нарушаемых патентов для изделия в целом.
8.Экономические показатели характеризуют затраты на проведение научно-технических и опытно-конструкторских работ, связанных с разработкой данного изделия, а также экономическую эффективность эксплуатации.
Это особый вид показателей, оценивающих ремонтопригодность продукции, ее технологичность, уровень стандартизации и унификации и патентную чистоту.
9. Точность – это степень соответствия изготовленного параметра изделия заданному параметру. Различают заданную, полученную и ожидаемую точность. Также различают способы получения требуемой точности: 1 – последовательного получения на заготовке заданной точности, 2- автоматического получения заданной точности.