В инструментальных цехах машиностроительных заводов производство инструмента в большинстве случаев серийное и индивидуальное. Рассмотрим технологическую документацию, характерную для указанных типов производства. [4]
В инструментальных цехах машиностроительных заводов многие операции выполняются слесарем-инструментальщиком вручную. [5]
Совершенствование использования мощностей инструментальных цехов машиностроительных заводов состоит в увеличении выпуска продукции с единицы основных производственных фондов путем полного использования машин и оборудования, повышения коэффициента сменности, ликвидации простоев, дальнейшей интенсификации производственных процессов. Следует учитывать, что условия работы инструментальных цехов все более усложняются. Инструментальным цехам приходится решать различные задачи: обеспечение текущего производства инструментом, изготовление инструмента для освоения новых изделий ( на это мощности цехов, как правило, не рассчитаны), оснащение производства новых заводов инструментом и выполнение других разовых заданий. [6]
Значительная часть продукции инструментальных цехов машиностроительных заводов направляется на освоение новых видов изделий. [7]
Почему нецелесообразно в инструментальных цехах машиностроительного завода изготовлять нормализованный инструмент. [9]
Почему нецелесообразно в инструментальных цехах машиностроительного завода изготовлять нормализованный инструмент. [10]
Основным показателем производственной программы в инструментальных цехах машиностроительных заводов является объем производства продукции в плановых нормо-часах и в стоимостном выражении, исчисленный на основе внутризаводских планово-расчетных цен. Планово-расчетные цены устанавливаются не только на изготовление нового инструмента и технологической оснастки, но и на восстановление и ремонт инструментов, а также на все виды услуг другим цехам завода. [13]
Инструментальный цех: краткое описание и предназначение
Описание
В инструментальном цеху, который располагается на территории машиностроительного завода, чаще всего занимаются серийным и индивидуальным производством инструментов. Что касается выполнения большинства операций, то они проводятся вручную слесарем-инструментальщиком. Для того чтобы усовершенствовать работу данных цехов, необходимо увеличить их производительность. Достичь данной цели можно в том случае, если в полном объеме использовать машины и оборудование, ликвидировать все возможные простои в работе. Однако при этом важно помнить, что работа в инструментальном цеху постоянно усложняется, так как приходится решать ряд дополнительных задач. К примеру, полное обеспечение текущего производства всем необходимым инструментом, производство новых приспособлений для освоения новых изделий. Чаще всего проблема заключается именно в том, что мощность инструментального цеха изначально не рассчитана на решение данной задачи.
Производство цеха
Большая часть продукции, которая производится на данном участке завода, уходит на освоение новых изделий. В качестве основного коэффициента производительности данного цеха рассматривается объем производства, который рассчитывается в плановых нормо-часах, а также в стоимостном выражении на основе внутризаводских цен. Здесь важно отметить, что данные внутренние цены устанавливаются не только на изготовление нового инструмента для работы и технологической оснастки, а еще и на ремонт, восстановление и любые другие виды услуг, которые может оказывать данный участок.
К примеру, работа инструментального цеха заключается в изготовлении листовых скоб, которые идут на внутреннее пользование машиностроительного предприятия.
Применение оборудования
Если рассматривать данные статистики, то можно увидеть, что на таких участках используется от 15 до 20 процентов от всех станков, имеющихся в наличии на заводе. Данный показатель примерно в пять раз превышает общее количество станков на специализированных инструментальных заводах, являющихся отдельной единицей, а не частью машиностроительного предприятия. Однако стоит понимать, что большинство станков, применяющихся в цехах, имеют возраст 20 и более лет. Также стоит учитывать, что большая часть инструмента, которая относится к специальной категории, незначительно отличается от обычных лишь по некоторым размерно-геометрическим параметрам. Исходя из всего этого, можно с уверенностью сказать, что можно получить значительную экономическую выгоду от того, что инструментальный цех будет автоматизирован, а также от полного обновления парка станочного оборудования на предприятии. Кроме того, экономическая эффективность повысится и в том случае, если использовать специализированное оборудование, а не универсальное.
Оборудование цеха
Основная цель существования инструментального цеха заключается в том, что он должен полностью обеспечивать предприятие технологической оснасткой, а также в полной мере изготавливать инструменты для его функционирования. Помимо изготовления, цех также обязан проводить своевременный и полный ремонт оборудования.
Электроснабжение инструментального цеха
Электроснабжение данного участка осуществляется непосредственно от внутрицеховой трансформаторной подстанции. При подаче напряжения оно имеет показатель в десять кВ. Проходя через трансформатор, напряжение понижается до приемлемых 380 В. Нагрузка в таких цехах всегда распределена равномерно, а это значит, что там можно использовать магистральную схему включения приборов. Из-за того, что в помещении применяются установки с ЧПУ и токарные автоматы, оно относится к третьей категории электроприемников.
ГЛАВА X ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЦЕХИ 1. Инструментальный цех Инструментальный цех предназначается для изготовления и ремонта инструмента, штампов и приспособлений и обеспечения ими цехов и рабочих мест. В состав цеха обычно входят следующие отделения или участки: кузнечнозаготовительное, термическое, станочное, штамповое, ремонта пневматического инструмента. Крупные инструментальные цехи могут иметь дополнительные отделения — шлифовально-доводочное, цианирования, хромировочное, контрольно-измерительное и др. Необходимое количество станочного оборудования для инструментального цеха определяется по затрате станко-часов на изготовление 1 т инструмента (91) где N— необходимое количество станков; ∑Кобщ— годовая программа цеха в т; t — затрата станко-часов на изготовление 1 т инструмента (табл. 64); Т—действительный годовой фонд времени работы станков в ч.
Таблица 64 Примерная затрата станко-часов на изготовление 1 т инструмента н приспособлений
Наименование инструмента
чел-ч слесарных работ в % к станко-ч
Распределение станков по типам может быть произведено на основании табл. 65.
Таблица 65 Распределение станков по типам а инструментальном цехе
Кроме указанных типов станков, в соответствии с технологическим процессом устанавливается специальное оборудование: координатно-расточные и копировально-фрезерные станки, приводные ножовки, дисковые пилы, станки для пересечки напильников, аппараты с гибким валом для облегчения обработки штампов и моделей, электроискровые и электроэрозионные установки, стыковые сварочные машины, станки для упрочнения и доводки инструмента, высокочастотные установки, ванны для закалки и отпуска, печи для отжига, закалки и цементации и др. Станки в цехе обычно располагаются по групповому признаку, что соответствует мелкосерийному и индивидуальному характеру производства. В связи с применением малогабаритных станков норма площади на один станок составляет 12 — 14 м, а для шлифовальных и заточных станков — 10 м. На каждое рабочее место слесаря принимается площадь 7 — 10 м. Производственная рабочая сила цеха определяется по наличному количеству оборудования и затрате человеко-часов слесарных работ на изготовление 1 т инструмента. Годовая потребность завода в инструменте складывается из потребности инструмента на производственную программу и хозяйственные нужды с учетом переходящего запаса. Под хозяйственными нуждами имеется в виду расход инструмента вспомогательными цехами и хозяйственными подразделениями завода (инструментальный цех, ремонтно-механический цех, гараж и др.). Потребность инструмента на производственную программу определяется на основании технических норм его расхода на обработку деталей. Норма расхода рассчитывается для каждой детали и каждого инструмента, применяемого для обработки этой детали, по формуле
где W — норма расхода инструмента на 1000 деталей в шт.; t — норма машинного времени, необходимого для обработки одной детали данным инструментом, в мин (берегся из карты технологического процесса); i — количество инструмента данного типа, одновременно работающего на станке; η — коэффициент, учитывающий убыль инструмента; Т — машинное время работы инструмента до полного износа в ч. Машинное время работы инструмента до полного износа определяется выражением (93) где М — величина допускаемого стачивания режущей части инструмента в мм; h— величина стачивания за одну переточку в мм; Т1 — продолжительность работы (стойкость) между двумя переточками в ч. Величина стачивания режущей части инструмента за каждую переточку зависит от характера и степени износа инструмента. При расчете срока службы инструмента величина стачиваемого слоя принимается равной: для грубой обработки 0,2 — 0,5 мм, для получистовой 0,15 — 0,4 мм и для чистовой 0,1-0,25 мм. Продолжительность работы режущего инструмента между двумя переточками при нормальных условиях эксплуатации и правильно выбранных режимах резания зависит от качества заточки и доводки режущих граней, а также от качества термической обработки инструмента. Средняя стойкость Т1 принимается равной для твердосплавных резцов 90 мин и для быстрорежущих 60 мин. Стойкость по другим видам режущих инструментов устанавливается на основании данных наблюдений за работой инструмента на определенных операциях. Количество мерительного инструмента определяется по формуле (94) где ∑k — количество одноименных деталей, подлежащих измерению; b — количество измерений на одну обрабатываемую деталь; с — количество измерений одним инструментом до полного износа (зависит от назначения инструмента, материала, термической обработки и т. д.); η — коэффициент, учитывающий запас инструмента (η = 1,25 — 1,3). Потребность в универсальном измерительном инструменте (микрометры, штангенциркули и др.), а также в абразивном инструменте определяется на основе статистических данных работы завода с учетом фактической обеспеченности рабочих мест и отдельных исполнителей, имеющих инструмент в постоянном пользовании. На заводах с мелкосерийным и единичным характером производства потребность в инструменте рассчитывается по среднему расходу инструмента на единицу оборудования. Зная одноименное количество единиц оборудования во всех цехах завода, можно определить годовую потребность в инструменте в весовом количестве по формуле (95) где п — количество единиц одноименного оборудования; d— расход инструмента единицей оборудования в кг (берется по существующим нормативам, табл. 66); η — коэффициент, учитывающий запас инструмента (η = 1,25 — 1,3).
Таблица 66 Расход инструмента на единицу оборудования в год по данным Главтранспроекта
В системе технического обслуживания производства на предприятиях промышленности и особенно машиностроения ведущую роль играет инструментальное обеспечение. Обеспечение производства всеми видами инструмента и другой технологической оснастки осуществляет инструментальное хозяйство предприятия.
Инструментальное хозяйство машиностроительного предприятия включает ряд общезаводских и цеховых подразделений, которые под руководством инструментального отдела (управления) осуществляют закупки, проектирование и изготовление, хранение, доставку, эксплуатацию, восстановление и утилизацию оснастки. В цехах, как правило, имеются бюро инструментального хозяйства (БИХ).
К общезаводским подразделениям относятся инструментальные цехи (или цех), центральный инструментальный склад (ЦИС), база восстановления инструмента (может быть развернута в инструментальном цехе), измерительные лаборатории. К цеховым подразделениям относятся цеховые инструментально-раздаточные кладовые (ИРК), заточные и ремонтные отделения (базы, участки) в цехах. Состав инструментального хозяйства зависит от типа производства и размера предприятия, особенностей его производственной структуры, применяемых технологических процессов и оборудования. На крупных заводах может быть несколько инструментальных цехов с предметной специализацией, обслуживающих потребности литейных, кузнечных и механических цехов основного производства. На небольших заводах может быть один инструментальный цех или даже участок в одном из механических цехов. Заточные и ремонтные отделения создаются только в крупных цехах — потребителях инструмента, в остальных случаях они создаются в инструментальном цехе.
Централизованное управление инструментальным хозяйством предприятия осуществляет инструментальный отдел, подчиненный главному технологу или непосредственно главному инженеру. Современной тенденцией является централизация под руководством инструментального отдела не только функций планирования, закупки, конструирования, подготовки производства, изготовления инструмента, но и его эксплуатации. Для этого на предприятии может быть создан объединенный цех эксплуатации инструмента, объединяющий все ранее децентрализованные цеховые подразделения по эксплуатации инструмента. В состав инструментального отдела обычно входят бюро или группы: конструирования и технологии изготовления инструмента, планирования, нормативов, технадзора.
Определение потребности в инструменте. Для определения потребности в инструменте на какой-либо период времени необходимо установить номенклатуру потребляемого инструмента, расход инструмента по каждому типоразмеру, запасы или оборотный фонд инструмента.
Расчет расхода инструмента. Количество инструмента, которое полностью потребляется в производстве за определенный период, называется расходом инструмента.
Применяются три метода расчета расхода инструмента: статистический, по нормам оснастки и по нормам расхода.
1) Статистический метод расчета. При этом методе по отчетным данным за прошлый период (обычно год) определяется фактический расход инструмента, приходящийся на единицу выпуска продукции в стоимостном выражении или на 1000 часов работы оборудования той группы, на которой используется соответствующий инструмент. Расход инструмента, приходящийся на единицу выпуска продукции в стоимостном выражении, может быть определен суммарно по данным бухгалтерского учета. Умножение этого расхода на общий объем выпуска продукции в плановом периоде даст расход инструмента за этот период. Разбивка инструмента по группам, подгруппам и т. д. производится по их удельному весу в общем расходе, определяемому по отчетным данным завода. Расход инструмента в натуральном выражении по каждому виду или типоразмеру определяется делением расхода в денежном выражении на среднюю себестоимость единицы данного вида инструмента. По актам убыли инструмента может быть определен расход его и в натуральном выражении по каждому виду или типу на единицу выпуска продукции в стоимостном выражении и на весь выпуск в плановом периоде.
Зная фактический расход инструмента в стоимостном или натуральном выражении и время работы оборудования за отчетный период, можно определить расход инструмента на 1000 часов работы соответствующей группы оборудования. По времени работы этой группы оборудования в плановом периоде определяется общий расход инструмента за этот период. Во всех случаях планируемый расход должен быть скорректирован с учетом организационно-технических мероприятий по сокращению расхода инструмента, намеченных на заводе в плановом периоде. Статистический метод расчета расхода инструмента может дать значительную погрешность, потому его следует применять лишь в единичном и мелкосерийном производстве (в том числе для вспомогательных производств) и для расчета расхода инструмента, по которому трудно установить сроки службы (слесарно-сборочный, некоторые виды мерительного).
2) Метод расчета по нормам оснастки. Под нормой оснастки понимается количество инструмента, которое должно одновременно находиться на соответствующем рабочем месте в течение всего планового периода.
По этому методу рассчитывается главным образом инструмент долговременного пользования, выдаваемый рабочему по инструментальным книжкам, находящийся у него до полного износа (универсальный режущий, мерительный, вспомогательный, универсальный кузнечный, литейный и др.) и применяемый во вспомогательных производствах.
3) Метод расчета по нормам расхода. Под нормой расхода понимается количество инструмента данного типоразмера, расходуемого (изнашиваемого) при обработке одной детали или изделия. Для удобства расчета часто норму расхода инструмента определяют на 100 или 1000 штук деталей (изделий). Расход инструмента определяется как сумма произведений нормы расхода и количества единиц продукции, подлежащих выпуску в планируемом периоде.
Расход штампов и приспособлений в единичном и мелкосерийном производстве определяется путем расчетов, аналогичных расчетам в массовом и серийном производстве. Значения отдельных показателей для расчета расхода инструмента в зависимости от его типоразмера, материала, из которого он изготовлен, и обрабатываемого материала определяются по соответствующим справочникам.
Организация инструментального хозяйства предприятия. Каждое из подразделений, входящих в состав инструментального хозяйства предприятия, требует рациональной организации.
Организация работы центрального инструментального склада. Функциями ЦИС являются приемка, хранение, учет и выдача инструмента цехам.
Приемка инструмента. Весь инструмент, изготовленный инструментальными цехами или закупленный на стороне, должен поступать на ЦИС. Громоздкий инструмент передается непосредственно в цех с соответствующим оформлением документов через ЦИС. Инструмент, поступающий со стороны, принимается по сопроводительным документам (счетам-фактурам, накладным и т. п.); при приемке количество его проверяется работниками ЦИС, а качество — контрольным пунктом ОТК на ЦИС. Инструмент, поступающий на ЦИС из инструментальных цехов, принимается по накладным и качественной приемке на ЦИС не подвергается, (его приемка осуществляется в инструментальных цехах).
Учет инструмента. На каждый типоразмер инструмента, хранимого на ЦИС, заводится учетная карта. Учет прихода ведется на основании документов, поступающих вместе с партией инструмента, а учет расхода — по документам выдачи инструмента цехам. В этой же карте обозначаются места хранения и размеры запасов на ЦИС.
Выдача инструмента. Выдача инструмента цехам производится в соответствии с их потребностью согласно нормам расхода и планам производства. Могут устанавливаться лимиты для каждого цеха, тогда выдача инструмента осуществляется в пределах установленного лимита. При постоянстве потребности инструмент должен выдаваться в том количестве, в котором изношенный или поломанный инструмент был бы сдан цехом на базу восстановления или в утиль в соответствии с актами убыли (поломки). Отступления от этого порядка допускаются в случае необходимости пополнения оборотного фонда цеха или при получении цехом инструмента впервые.
Организация работы цеховых инструментально-раздаточных кладовых. Основными функциями цеховых ИРК является получение инструмента из ЦИС, его хранение и учет, выдача на рабочие места и приемка с рабочих мест, отправка в переточку, ремонт, проверку и последующая приемка, списание изношенного инструмента и отправка на восстановительную базу или в утиль. Порядок хранения инструмента в ИРК аналогичен порядку его хранения на ЦИС. Специальный инструмент располагается в стеллажах по де-тале-операциям или рабочим местам; в мелкосерийном и единичном производстве — по индексам (номерам) инструмента. Инструмент, требующий заточки, ремонта или проверки, должен храниться в ИРК отдельно от годного, в специальном отделении.
Учет инструмента в ИРК ведется так же, как и на ЦИС, по картам учета. Приходуется инструмент на основании требований, накладных или лимитных карт. Списание в расход производится на основании актов убыли (износа, поломки или утери) инструмента, в которых указываются причины и виновники преждевременного выхода инструмента из строя. По этим актам изношенный инструмент сдается на базу восстановления или в утиль. Учетные карты хранятся в картотеке в порядке индексов (номеров) инструмента.
Весь инструмент, поступивший в ИРК с рабочих мест, должен подвергаться технической проверке и сортировке на контрольно-проверочном пункте. Инструмент, требующий ремонта или заточки, направляется соответственно в ремонт (в инструментальный цех или ремонтное отделение цеха) или заточку. На непригодный инструмент составляют акт убыли, после чего его направляют на базу восстановления или в утиль. Дополнительной функцией ИРК при активной системе обеспечения рабочих мест инструментом является комплектация инструментальных наладок. Поскольку по заранее разработанному графику в соответствии с оперативным планом производства комплекты инструмента должны доставляться на определенные рабочие места из ИРК взамен отработавших, требуется предварительная подготовка и формирование таких комплектов инструмента по комплектовочным картам, передаваемым в ИРК заблаговременно вместе с графиком подачи инструмента на рабочие места. В условиях автоматизированного производства подготовленные в ИРК комплекты инструмента могут подаваться по графику непосредственно к производственным модулям или в автоматические транспортно-складские системы, для восполнения хранимого в них запаса инструмента. В крупных механических цехах может быть несколько ИРК для обслуживания отдельных пролетов или участков. Инструментально-раздаточная кладовая должна быть расположена по возможности в центре цеха или участка.
Организация работы инструментального цеха. Инструментальный цех должен изготавливать специальный инструмент для основных цехов (для выпускаемых и вновь осваиваемых заводом изделий), вспомогательных цехов и служб завода, в том числе инструмент второго порядка (инструмент для изготовления инструмента), производить ремонт и заточку инструмента. Выпуск инструмента, как правило, относится к единичному и мелкосерийному производству. Только на крупных заводах с массовым выпуска продукции инструментальное производство приближается к серийному типу.
Количество оборудования, необходимого для инструментального цеха, может быть определено, если установлены годовая потребность в инструменте каждого типоразмера, изготовляемом в этом цехе, и технология с нормами времени на его изготовление. Необходимое количество оборудования в данном случае рассчитывается обычными методами. При этом количество оборудования для изготовления инструмента второго порядка устанавливается в процентах от общей потребности в оборудовании для изготовления инструмента первого порядка для всех цехов завода (за исключением инструментальных). Для режущего инструмента это примерно 15%, для мерительного инструмента и приспособлений — 10%. Необходимо также учесть потребность в восстановлении и ремонте инструмента, которая может составлять около 20% от общей потребности в оборудовании на изготовление инструмента.
Техническая подготовка производства нового специального инструмента в инструментальном цехе крупного машиностроительного завода осуществляется на основании чертежей на инструмент первого порядка, поступающих в цех из инструментального отдела.
Поступающие в инструментальный цех спецификации и заказы должны регистрироваться в планово-диспетчерском бюро (ПДБ) цеха (для целей дальнейшего контроля технической и материальной подготовки и изготовления инструмента) и передаваться в бюро подготовки производства инструментального цеха. Спецификации и наряды одновременно служат и планово-учетными документами. Карты технологических процессов изготовления нового инструмента целесообразно объединять с маршрутными картами, чтобы не переписывать технологический процесс и нормы времени из технологических карт в маршрутные карты или рабочие наряды, чтобы один документ служил для технологических и планово-учетных целей. На небольших машиностроительных заводах техническая подготовка производства инструмента сосредоточивается в отделе главного технолога завода.
Оперативно-производственное планирование в инструментальном цехе осуществляется в основном так же, как и в механических цехах с единичным и мелкосерийным производством. Инструментальный отдел завода выдает цеху месячную производственную программу, составляемую по группам инструмента, которые должны соответствовать основным участкам инструментального цеха. Инструмент, выпускаемый впервые для вновь осваиваемых заводом изделий или вспомогательных цехов и служб завода, включается в месячную программу в соответствии с планом-графиком технической подготовки новых производств или по заявкам вспомогательных цехов и служб завода. Работы по заточке, ремонту и восстановлению инструмента включаются суммарно в нормо-часах, определяемых процентом от трудоемкости изготовления инструмента или по поступившим от цехов заявкам за предыдущий месяц. В месячной программе должен быть предусмотрен резерв в загрузке оборудования для выполнения внеплановых (случайных) работ. На основании месячной программы для цеха ПДБ составляет месячные задания для участков.
Основные технико-экономические показатели инструментального хозяйства:
Основные направления совершенствования организации и планирования инструментального хозяйства промышленного предприятия: повышение уровня стандартизации инструмента, расширение области применения универсально-сборных и универсально-насадочных приспособлений, более широкое использование типовых технологических процессов; концентрация производства однотипной специальной оснастки, расширение объемов восстановления инструмента на специализированных инструментальных заводах и в цехах, комплексная механизация и автоматизация инструментального производства и хозяйства; внедрение прогрессивных форм обеспечения рабочих мест инструментом с усилением технического надзора за его состоянием, совершенствование нормативной базы, планирования и учета в инструментальном хозяйстве на основе современных информационных технологий.
(91) где N— необходимое количество станков; 
(93) 
(94) где ∑k — количество одноименных деталей, подлежащих измерению; 
(95) где п — количество единиц одноименного оборудования;