Снижение трудоемкости изготовления деталей и узлов

УДК 621.9.048
УДК 621.9-1/-9
Основные направления снижения трудоемкости изготовления деталей и узлов
в механообрабатывающем производстве ОАО «Плутон»
Ю. В. Поляков, В. И. Ларин
ОАО «Плутон»
Увеличение конкуренции среди поставок серийной продукции и проведения
тендеров на разработки новой номенклатуры ускоряет процесс пересмотра предприятиями
существующей
структуры
и
организации
производства
с
целью
изготовления
качественной продукции с минимальными сроками и стоимостью. ОАО «Плутон»
является одним из ведущих предприятий в области производства электровакуумных
приборов, при изготовлении которых используются современные технологические
процессы и оборудование. С применением современного технологического оборудования
появилась дополнительная возможность снижения затрат на производство продукции.
Рассмотрим данный вопрос на примере механообрабатывающего производства ОАО
«Плутон».
Трудоемкость изготовления деталей и узлов электровакуумных приборов ОАО
«Плутон» в механообрабатывающем производстве составляет до 50% от общей величины.
Трудоемкость, являющаяся одной из основных составляющих себестоимости изделия, в
основном определяется в процессе разработки. После завершения разработки и освоения
изделия в серийном производстве необходимо в плановом порядке снижать трудоемкость
и улучшать использование рабочего времени. Основными направления для снижения
трудоемкости в механообрабатывающем производстве ОАО «Плутон» являются:
- совершенствование конструкции изделий;
- внедрение автоматизированных способов обработки;
- увеличение количества одновременно обрабатываемых деталей;
Рассмотрим указанные выше направления отдельно.
Совершенствование конструкции изделий.
Изменение конструкции изделия является одним из основных направлений по
снижению трудоемкости в целом. В рамках данного процесса необходимо максимально
унифицировать конструкцию с изделиями, освоенными в серийном производстве, что
позволит
снизить
затраты
экономических
ресурсов
и
рабочего
времени
по
проектированию и изготовлению оснастки и мерительного инструмента, разработке
новых технологических процессов, освоению новой номенклатуры.
Типовые пути реализации совершенствования конструкции в ОАО «Плутон»
следующие:
1. Объединение нескольких отдельных деталей, соединяемых с помощью
различных технологических операций (пайка, электроннолучевая сварка, лазерная сварка
и т.д.) и изготовленных из одного материала, в одну. Подобное изменение конструкции
позволяет сократить суммарное штучное и подготовительно-заключительное время.
В качестве примера приведем изменение
конструкции узла наконечник (рис.1) одного из
выпускаемых
изделий,
в
котором
была
исключена деталь кольцо с последующей
пайкой
за
счет
изменения
конструкция
наконечника (материал обеих деталей – сталь
10864
ВИ).
изменение
Данное
изменение
технологического
повлекло
процесса
изготовления новой детали:
- исключены фрезерные, слесарные, а
также операции пайки медным припоем в
защитной среде;
- добавлена операция электроискровой
обработки (изготовление отверстия и обработка
по контуру 4 пазов).
В результате проведенных изменений экономия калькуляционного времени по
варианту б) (рис. 1) по сравнению с суммарным калькуляционным временем изготовления
деталей по отдельности (рис. 1, а)) составила 0,4 нормочаса. Реализация подобных
типовых решений возможна благодаря наличию современных высокопроизводительных
электроискровых станков по типу Agie Charmilles или Sodick.
2. Объединение нескольких технологических операций в одну. Данное изменение
технологического цикла также требует изменения конструкции деталей и узлов, причем
конечные
значения
геометрических размеров новых
элементов требуют проведения
перерасчетов
электрических
параметров изделий.
Одним
из
примеров
является изменение конструкции
анодного блока (Рис. 2). Вариант
конструкции до изменения б)
включает
изготовление
заготовки
элементов
(ламелей
и
раздельно:
проволочном
станке
щелей
в
начале
из
анода
связи)
на
электроискровом
изготавливается
резонаторная система, а затем
изготавливаются щели связи на
прошивном
электроэрозионном
станке с помощью специального
электрода. Установка электрода
при обработки каждой щели осуществляется оператором вручную на специальной
оснастке. В результате конструктивно-технологических изменений (вариант б) Рис. 2),
весь технологический процесс изготовления анода производится на электроискровом
проволочном станке. Изготовление новой конструкции анодного блока возможно только
на современном электроэрозионном оборудовании в связи с тем, что высота обработки
увеличилась в 6 раз с сохранением требований по качеству поверхности. Таким образом,
были исключены операции, проводимые на электроискровом прошивном станке.
Соответственно, необходимость в изготовлении специальных электродов и оснастки
отсутствует. Технология изготовления подобных электродов – сложный и трудоемкий
процесс, состоящий из создания методом прессования и последующего спекания
вольфрамовой матрицы, пропитанной медью. Далее полученная заготовка обрабатывалась
механически, с применением операций электроэррозии (раскрой заготовки) и шлифовки
(получение размеров электрода с величиной предельного отклонения 0,005 – 0,01 мм.).
Один электрод позволяет изготовить не более 6 щелей связи, а так как в одном аноде в
среднем около 18 щелей, то на одни анодный блок необходимо израсходовать 3 электрода.
В результате разработанной конструкции и технологии, удалось снизить полное время
изготовления анода на 1,2 нормочаса, а также свести затраты полного времени
механической обработки электрода (0,5 нормочаса) к нулю.
Внедрение автоматизированных способов обработки
Использование станков с ЧПУ в процессе механической обработки является
основным
фактором
по
повышению
производительности
труда.
Эффективность
использования станков с ЧПУ определяется правильным подбором номенклатуры
обрабатываемых деталей. Для разработки, опытного производства и серийного выпуска
электровакуумных приборов СВЧ в ОАО «Плутон» применение современных способов
автоматизированной обработки позволяет производить сложную многопрофильную
обработку деталей высокой точности, существенно сократить время проведения
технологической операции, повысить повторяемость геометрических размеров, качество
поверхности и снизить влияние человеческого фактора в процессе производства. Также
снижается потребность предприятия в квалифицированных специалистах, работающих на
универсальном оборудовании, тем более, что количество таких работников на рынке
труда постоянно сокращается. При использовании деталей, изготовленных на станках с
ЧПУ, упрощается последующая сборка, увеличивается взаимозаменяемость деталей.
Обработка пространственно-сложных деталей на станках с ЧПУ по типу
обрабатывающий центр, позволяющего производить без переналадки различную
механическую обработку (фрезерование, расточку, сверление и т.д.), позволяет
существенно снизить (до 10 раз) трудоемкость изготовления детали и заменить большую
номенклатуру используемого оборудования: сверлильные, резьбонарезные, фрезерные,
координатно-расточные и т.д.
При составлении номенклатуры продукции для освоения на станках с ЧПУ,
большое значение играет величина партии обрабатываемых деталей. Чем больше
величина партии, тем больше экономический эффект от использования станков с ЧПУ. И
наоборот, в условиях единичного производства, благодаря большей гибкости при
переналадке,
эффективнее
использование
универсального
оборудования.
Подбор
номенклатуры для освоения на станках с ЧПУ должен учитывать обрабатываемость
материалов, необходимую для выбора инструмента и режимов обработки. В ОАО
«Плутон» на станках с ЧПУ не обрабатывают молибден, никель-вольфрамовые сплавы.
Это
обусловлено
отсутствием
инструмента
(Sandvik,
Iscar,
Mitsubishi
и
т.д.),
характеристики которого позволяют получить требуемую точность и класс обработки
поверхности в соответствии с конструкторской документацией ОАО «Плутон».
Таким образом, работу по освоению новой номенклатуры на станках ЧПУ
необходимо проводить после детальной проработки всех указанных выше показателей, в
первую очередь затрагивая массовые детали и узлы серийного производства.
Освободившиеся мощности универсального оборудования необходимо использовать для
опытного и единичного производства, позволяющего сократить время на проведение
операций благодаря большей гибкости при переналадке, отсутствию необходимости
составления управляющих программ с последующей отработкой.
Для основной номенклатуры продукции ОАО "Плутон", учитывая специфику
технологического
цикла
изготовления
в
механообрабатывающем
производстве,
характеризующейся большим (более 25) количеством переделов и типами используемого
оборудования (более 7: токарная, слесарная, фрезерная, электроискровая, шлифовальная,
термическая, штамповочная операции и т.д.), снижение трудоемкости изготовления для
партии, превышающей 50 штук в месяц, составляет более чем трехкратную величину. В
качестве примера можно привести анодный блок одного из магнетронов миллиметрового
диапазона длин волн, изготовление которого на универсальном токарном оборудовании
требует высокой квалификации исполнителя в связи с тем, что производится обработка
поверхностей малых (менее 8 мм.) диаметров с допусками по 7 – 8 квалитету на больших
вылетах (более 15 мм.) специально подготовленного инструмента. Обрабатываемый
материал – медь с пониженной твердостью, прошедшая термическую обработку.
Указанная обработка на станках с ЧПУ дает экономию калькуляционного времени более
50%.
Увеличение количества одновременно обрабатываемых деталей
Как правило, технологические операции при механической обработке являются
единичными, т.е. количество одновременно обрабатываемых деталей равно одной. Однако
с появлением современного оборудования, в механообрабатывающем производстве ОАО
«Плутон» появилась возможность по замене существующих единичных на групповые
технологические
процессы.
Обработка
нескольких
деталей
производится
автоматизированном оборудовании по заранее подготовленной программе.
на
Например, использование современного
электроискровых станков по типу Sodick и Agie
Charmilles с размерами рабочей зоны более
600х500х200 мм. позволяют закрепить сразу
несколько
оправок
с
заготовками
для
электроискровой обработки (Рис. 3). Наличие в
указанном
оборудовании
системы
автоматической заправки проволоки позволяет
проводить обработку по заранее разработанной
программе в полностью автоматическом режиме
с
однократной
установкой
и
привязкой
инструмента без присутствия оператора или
Рис. 3. Рабочая зона электроискрового станка.
наладчика. Уменьшение полного времени изготовления деталей групповым способом
(Рис. 3) по сравнению с одиночным вариантом обработки составляет 5 минут для каждой
детали.
Уменьшается подготовительно-заключительное
и
вспомогательное
время,
затрачиваемое на установку, выверку и наладку каждой позиции оснастки в отдельности,
юстировку проволоки. Таким образом, наладчик может приступить к обслуживанию
другого оборудования.
Еще
производстве
одним
ОАО
примером
группового
«Плутон»
является
процесса
контроль
в
механообрабатывающем
продукции
после
операции
электроискровой обработки на электронных оптических видеоизмерительных системах. В
ОАО «Плутон» контроль осуществляется по разработанной программе, в которой
предусмотрен процесс базирования группы деталей относительно первого измерения.
Минимальное участие оператора заключается в привязке системы координат в процессе
измерений к поверхности детали.
Рис. 4. Групповой контроль деталей на видеоизмерительной системе
При данной организации процесса контроля, экономия основного времени на
проведение операции по сравнению с контролем с помощью универсальных средств и
шаблонов составляет более чем в 10 раз. Пример расположения деталей на рабочем столе
в процессе контроля в ОАО «Плутон» показан на рис. 4.
В качестве заключения необходимо отметить, что уменьшение себестоимости
продукции за счет снижения трудоемкости изготовления и сохранения качества является
основным направлением по обеспечению развития современного производственного
предприятия в условиях постоянно изменяющейся макроэкономической ситуации: от
поставки исходного сырья, материалов, комплектующих до продажи готовой продукции
потребителю.