Ширялкин А.Ф. Стандартизация и техническое регулирование в аспекте качества продукции

Подождите немного. Документ загружается.

Первым этапом типизации технологических процессов является классифи-

кация объектов основного и вспомогательного производства, технологических опе-

раций и средств технологического оснащения (оборудования, приспособлений, ре-

жущего и из мерительного инструментов) [10]. Она ведется на базе классификато-

ров, например, «Технологического классификатора деталей машиностроения и

приборостроения» (ТКД), в соответствии с которым детали группируют по призна-

кам, определяющим общность их конструкции и технологических процессов их из-

готовления.

Типизация технологических процессов включает анализ возможных техноло-

гических решений при изготовлении деталей классификационной группы и проек-

тирование оптимального типового (группового) процесса для каждой группы. За-

тем определяют типовой технологический процесс, являющийся общим для каждой

группы деталей, имеющий единый план обработки по ос новным операциям, одно-

типное оборудование и технологическую ос настку. При разработке типового тех-

нологического процесса за основу может быть взят наиболее совершенный дейст-

вующий технологический процесс или спроектирован новый.

Заключительным этапом типизации является стандартизация типового

технологического процесса и его документальное оформление в с оотве тс твии с

требова ниями стандартов ЕСТД. Типовой технологический процесс оформля-

ется в виде карт технологического маршрута и набора стандартных карт (тех-

нологических стандартов). Таким образом, мы получаем нормативный доку-

мент, действующий на уровне

предприятия и имеющий определенное качество

восприятия специалистами и некоторым образом положительно влияющий на

общую эффективность производственного процесса.

2.6.3. Агрегатирование

Конструкции большинства изделий (машин, приборов и оборудования)

могут быть расчленены на ряд автономных агрегатов (узлов). Расчленение ма-

шин производится на основе структурного анализа их составных частей, по-

зволяющего выделить автономные функ циональные узлы (агрегаты) с учётом

применения их в ряде других машин. Затем эти агрегаты унифицируются, стан-

дартизуются и могут составлять конструктивно-унифицированные (типораз-

мерные) ряды. Изго тавливаютс я они независимо друг от друга и обладают

полной взаимозаменяемостью по всем эксплуатационным показателям и при-

соединительным размерам. Унифицированные агрегаты должны иметь опти-

мальную конструкцию высокого качества и состоять, по возможности, из наи-

меньшего числа наименований деталей. Сборка этих агрегатов должна быть

простой и надежной. Пос ле сборки машины оборудование или приборы долж-

ны обладать требу емой точнос тью, прочностью, жесткостью, виброустойчиво-

стью, надежностью, долговечностью и иметь другие оптимальные показатели

качества, определяемые их эксплуатационным назначением.

Агрегатирование - это метод создания и эксплуатации машин, приборов

и оборудования из отдельных стандартных, унифицированных узлов, много-

кратно используемых при создании различных изделий на основе геометриче-

ской и функциональной взаимозаменяемости. Агрегатирование позволяет не

создавать каждую машину как оригинальную, единственную в своем роде, а в

большинс тве случаев перекомпоновывать имеющиеся машины, используя уже

спроектированные и освоенные производством узлы и агрегаты.

Агрегат - укрупненный унифицированный узел машины или прибора,

который обладает отделимостью и полной взаимозаменяестью; завершен в

функциональном (самостоятельно выполняет определенную функцию) и конст-

руктивном отношении; имеет стандартные габаритные и присоединительные

размеры, допускающие быструю и надежную сборку, а также отработанный

технологическии хорошо изученный в эксплуатации. Пр и разработке научных

основ агрегатирования используются основные положения теории машин и ме-

ханизмов. Для определения рациональной разбивки конструкций на элементы

необходимо использовать классификатор деталей.

Агрегатирование обеспечивает расширение области применения машин

путем замены их отдельных узлов и блоков, возможность компоновки машин,

приборов, оборудования разного функционального назначения из отдельных

узлов, изготавливаемых на специализированных предприятиях, создания уни-

версальных приспособлений при разработке технологической оснастки и т. д.

Агрегатирование дает возможность уменьшить объем проектно-

конструкторских работ, сократить сроки подготовки и освоения производства,

снизить трудоемкость изготовления изделий, а также расходы на ремонтные

операции.

Принципиальное преимущество метода агрегатирования заключается

также в том, что при специализированном производстве стандартных агрегатов

и их пос тавке заказчикам последние получают возможность самостоятельно

компоновать необходимое оборудование. Кроме того, приобретение готовых

узлов, изготовляемых на специализированных заводах, позволит удешевить и

упростить ремонт; машин и оборудования.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что при частой сменяемо-

сти или модернизации изготовляемых изделий агрегатирование является наи-

более прогрессивным методом конструирования, обеспечивающим ускорение

технического прогресса и большой экономический эффект. Безусловно, созда-

вая принципиально новые машины или изделия, нельзя обойтись без проекти-

рования конструктивно новых составных частей этих изделий. Но они должны

проектироваться из автономных агрегатов, которые при дальнейшем развитии

изделий можно было бы унифицировать.

2.6.5. Модулирование

Модулирование – метод создания машин, приборов, аппаратуры и др. с

использованием унифицированных узлов и агрегатов. Под модулем понимается

конструктивно и технологически законченная унифицированная или стандарт-

ная сборочная единица, обладающая строго фиксированными параметрами

(функциональными характеристиками, геометрическими размерами и др.). Мо-

дули могут легко соединяться, образуя сложные системы различных типов и

типоразмеров, заменяться при ремонте или модернизации с целью получения

систем с другими характеристиками.

Таким образом, построение техники на основе унификации, типизации,

агрегатирования и модулирования позволяет сократить сроки проектирования и

изготовления изделий, экономить трудовые и материальные ресурсы, упростить

и ускорить ее ремонт

и модернизацию, а также повысить их качество.

2.6.6. Параметрическая стандартизация

Параметр продукции – это количественная характеристика ее свойства.

Наиболее важными параметрами являются характеристики, определяющие на-

значение продукции и условия ее использования:

1. размерные параметры (размер одежды и обуви, вместимость посуды);

2. весовые параметры;

3. параметры, характеризующие производительнос ть машин и приборов;

энергетические параметры.

Пар аме тричес кая стандартизация заключается в выборе и обосновании

целесообразной номенклатуры и численного значения параметров. Набор уста-

новленных значений параметров называется параметрическим рядом.

Многие промышленно развитые страны приняли национальные стандар-

ты на нормальные линейные размеры. ГОСТ 8032 – 84 составлен с учетом ре-

комендаций ИС О и устанавливает четыре основных ряда предпочтительных

чисел (К5,

К10, К20, К40) и два дополнительных (К80 и К160). В эти ряды вхо-

дят предпочтительные числа, представляющие собой округленные значения

иррациональных чисел. Поч ти во всех случаях необходимо использовать 40 ос-

новных предпочтительных чисел, входящих в четыре ряда (табл. 2.4).

Предпочтительные числа и их ряды, принятые за основу, служат при на-

значении классов точ нос ти

, размеров, углов, радиусов, канавок, уступов и т. д.

С помощью предпочтительных чисел сокращают номенклатуру режущего и ме-

рительного инструмента, штампов, прессформ, приспособлений, материалов.

Для этой цели разрабатывают стандарты на параметрические (типораз-

мерные, конструктивные) ряды этих изделий.

В табл. 2.4 помимо значений основных рядов чисел приведены так назы-

ваемые порядковые числа, которые

являютс я логарифмами предпочтительных чисел

и значительно облегчают умножение, деление, возведение в степень и извлечение

из них корня. Например, требуетс я умножить предпочтительные числа 1,12: 4,75.

Число 1,12 имеет порядковый номер 2, число 4,75 — порядковый номер 27. Сумма их

порядковых номеров (29) соответствует порядковому номеру предпочтительного числа

5,31, являющемус я произведением 1,12 и 4,75.

Вмес те с тем при выборе параметров изделий на основе

предпочтитель-

ных чисел следует учитывать потребности конкретного производства; возмож-

ность модификации, унификации и агрегатирования; требования конкретных

условий эксплуатации и необходимость экспорта изделий; наличие отечествен-

ных и зарубежных нормативных документов, а также экономическую эффек-

тивность внедрения тех или иных рядов предпочтительных чисел.

Таблица 2.4

Главные ряд ы пред почтител ьных чисел

Основные ряды

К5 К10 К20 К40

Номер предпоч

и-

тельного числа

Расчетные величины

числа

1,00

0 ,000

1,06

1 ,059

1,12

2 ,122

188

1,25

4 ,258

333

1,40

6 ,412

,50

962

1,60

8 ,584

1,70

,6788

1,80

10 ,778

883

995

2,1

13 2,113

2,24 2,24 14 2,238

2,3

15 ' 2,3714

2,5

16 2,511

2,6

17 2,660

2,80

18 2,8184

3,0

19 2,9854

3,1

3,15

3,1

20 3,162

3,3

21 3,349

3,55

3,5

3,5481

3,7

23 3,7584

4,0

3,9811

4,2

25 4,217

4,5

26 4,466

4,7

27 4,731

5,0

28 5,011

5,3

29 5,308

5,60

5,6

30 5,6234

6,0

31 5,956

6,3

32 6,309

6,7

33 6,6834

7,1

34 7,079

7,5

35 7,498

8,0

36 7,943

8,5

37 8,414

9,0

38 8,912

10,00

9,50 10,00

39 4

9,4406 10,0000

2.6.7. Комплексная стандартизация

Целенаправленное и планомерное ус тановление и применение системы

взаимоувязанных требова ний как к самому объекту комплексной стандартиза-

ции в целом, так и к его ос новным элементам.

Применительно к продукции – это установление и применение взаимо-

связанных по своему уровню требований к качеству готовых изделий, необхо-

димых для их изготовления сырья, материалов

и комплектующих узлов, а также

условий сохранения и потребления (эксплуатации).

Государственная система стандартизации среди других дает определен-

ные понятия «комплекс стандартов» как совокупности взаимоувязанных стан-

дартов, объединенных общей целевой направленнос тью и устанавливающих

требова ния к взаимоувязанным объектам стандартизации.

Дело в том, что при широких международных связях и серийном произ-

водстве сложных изделий

их качество можно обеспечить только при едином

«сквозном» (согласованном) подходе к установлению оптимальных с точки

зрения конченого результата требований к сырью, материалам, полуфабрика-

там, покупным изделиям, из которых создаются данные изделия.

В программу комплексной стандартизации сложных объектов включают-

ся также оптимизация методов разработки (проектирования, конструирования)

изделия, методы подготовки и организации

производства, совершенствования

технологии. Программа должна предусматривать увязку сроков подготовки

комплекса соответствующих нормативных документов (стандартов, техниче-

ских условий и т. д.) и своевременного введения их в действие.

Решающим критерием выбора объектов комплексной стандартизации и

одновременно очередности их стандартизации является экономически опти-

мальный уровень качества будущего изделия.

Дальнейшее развитие теоретических и методических

основ комплексной

стандартизации будет способствовать более широкому внедрению их в практи-

ку создания важнейших для народного хозяйства видов перспективной продук-

ции.

2.6.8. Опережающая стандартизация.

Этот метод заключается в установление повышенных по отношению к

уже достигнутому на практике уровню норм и тре бований к объектам стандар-

тизации, которые согласно прогнозам будут оптимальными в

последнее время.

Опережающая стандартизация в зависимости от масштабов работ и объ-

ектов стандартизации проявится как путем разработки отдельных стандартов,

так и комплексов, устанавливающих перспективные основные требования к

подлежащим разработке новым системам машин, их комплектующим узлам,

материалам, методам контроля так и подлежащей разработке и освоению про-

дукции в будущем. Важнейшим условием

проведения опережающей стандарти-

зации является наличие времени упреждения производства комплектующих из-

делий, новых материалов и вспомогательной продукции повышенного качества

по отношению к времени производства конечного изделия.

Принципы опережающей стандартизации действуют на всех стадиях

жизненного цикла изделия. Опережающая стандартизация проводится одно-

временно с проведением научных исследований.

Науч но-техническую основу опережающей стандартизации составляют:

достижения прикладных научных исследований, открытия и изобретения, под-

лежащие реализации; методы

оптимизации параметров объектов стандартиза-

ции; методы прогнозирования технического прогресса и роста потребностей

народного хозяйства и населения страны.

2.7. Применение методов стандартизации для повышения

эффе ктивности и каче ства технологической подготовки

и управления производством

2.7.1. Применение системных технологий для проведения работ по стандартизации

Заметим, что качество типовых ТП во многом зависит от качества пред-

варительно проведенной унификации деталей. В свою очередь, качество уни-

фикации, как и качество типизации, при достаточной величине номенклатуры

деталей, напрямую связано с качеством классификатора деталей, с помощью

которого проводятся обе указанные работы. Немаловажно также качество клас-

сификации технологической оснастки,

инструмента, узлов и других сборочных

единиц изделия, а также в целом качество проведения работ по технологиче-

ской подготовке производства (ТПП). Таким образом, мы можем говорить о не-

обходимости многоуровневой с труктуры качества производственной докумен-

тации, основополагающим элементом которой является качество документации

применяемой при разработке и изготовлении деталей. Поэтому качество изде-

лия в

целом в высшей степени зависит как от качества разработки классифика-

ционной системы информации о деталях (КС).

Сразу же следует оговориться - опыт показывает, что применение клас-

сификатора ЕСКД, особенно в части ТКД для проведения системной ТПП не

всегда дает качественные результаты, поэтому часто на предприятиях класси-

фикаторы разрабатывают самостоятельно, в зависимости

от специфики кон-

кретной номенклатуры деталей [25]. Разработкой классификаторов при прове-

дении технологической подготовки производства (ТПП) на машиностроитель-

ных предприятиях занимаются в рамках системных технологий. Один из спосо-

бов достижения высокого качества технической документации при проведении

системной ТПП – разработка классификаций естес твенного типа.

Проблемой систематизации ТПП, а также классификации машин, их аг-

регатов

и деталей в нашей стране, начиная с 30-х годов, занимались многие

ученые. Это профессора А. П. Соколовский, С. П. Митрофанов, Ф. И. Пар амо-

нов, Б. И. Кудрин Б. М., Базров и другие, определившие основные этапы разви-

тия типового, группового и модульного методов, а также других методов систем-

ного подхода к классификации машин и их деталей (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Основные этапы развития системных методов ТПП, и классификации деталей машин

Этапы раз-

вития сис-

темных

технологий

Авторы

научных

разработок

Основные научно-технические разработки по систем-

ным технологиям и классификации деталей машин

Общемашино-

строительные

лассифика

ры

1930 –

1941 гг.

А. П.Соко-

ловский

Принципы типизации технологических процессов.

Классификатор деталей общего машиностроения

А.П.Соколовского

Классификатор

Соколовского

1941 –

1970 гг.

С. П.Мит-

рофанов

Групповой метод технологии и организации произ-

водства. Использование переналаживаемого обору-

дования и СТО. Создание групповых поточных ли-

ний (ГПЛ). Разработка методов управления серий-

ным производством. Разработка централизованного

классификатора машиностроения и пр иборостроения

МНСЧХ

(Межведуомст-

венная нор-

маль. Система

чертежного

хозяйства)

С 1970 г.

по

наше

время

. М. Б

ов

С. П. Мит-

рофанов,

Ф .И. Пара-

монов,

Б. И. Куд-

рин

.Л. Т

лле

др.

Широкое применение системно-информационных

методов для создания ГПЛ, ГПС, АСТПП, САПР,

моду льной технологии. Разработка централизован-

ных общесоюзных классификаторов. Создание основ

классификации деталей машин. Формирование ре-

гионального банка данных, разработка основ соз-

дания межотраслевых производств, методологиче-

ских основ проектирования ГПС. На основе класси-

фикационных методов созданы теоретические осно-

вы оптимизации

техноценозов.

Классификато-

ры ОКП (Об-

щесоюз

ный классифи-

катор продук-

ции), К. ЕСКД,

ТКД.

Методик

УлГТУ

2.7.2. Теоретические основы разработки и применения

классификаций естественного типа

Очевидно, что наиболее целесообразным подходом к дос тижению высо-

кого качества документации является тщательная техническая подготовка изде-

лия, осуществляемая на ранних этапах ЖЦП (см. рис. 1.5).

Методами повышения качества технической подготовки изделия являет-

ся его конструкторско-технологическая проработка, унификация и типизация. В

машиностроении особое значение приобретает унификация и типизация дета-

лей машин

основного производства. Учитывая высокую сложность информа-

ции о деталях, а также необходимос ть рассмотрения всей их (деталей) номенк-

латуры в реальном шаге времени применение указанных методов представляет

сложный процесс, качественно выполнимый тол ько с помощью серьезной

компьютерной поддержки и применения методов классификации [25]. Эта ра-

бота может протекать на различных этапах ЖЦП, а также

на разных уровнях

технической подготовки производства изделия (НИОКР, конструкторской, тех-

нологической, организационной), отражая определенные особеннос ти хода

техноэволюции его производственного процесса [14].

Существующая в мире техники техноэволюция, согласно теории Б. И.

Кудрина, повторяет черты биологической эволюции на качественно ином уров-

не, с отличиями, вытекающими из отделения документа. Заметим, что инфор-

мация о детали в ходе этого процесса проходит различные стадии информаци-

онного отбора, включая и определенную часть отбора документального. При

этом указанная информация подвергается воздействию ряда принципов и зако-

номерностей, ведущим из которых является принцип наименьшего дейс твия

(принцип Окама). Комплект

документов изделия, прошедших документальный

отбор, становится его генотипом – системой взаимосвязанных единиц инфор-

мации, отвечающих за структуру и конкретное наполнение самого изделия. Ма-

териализованное в процессе изготовления изделие, как совокупность всех реа-

лизованных признаков генотипа, становится его (изделия) фенотипом, кото-

рый складывается в результате взаимодействия генотипа и с конкретными ус-

ловиями производственной

среды в процессе техноэволюции. Пр и этом из ука-

занной среды отбираются соответствующие генотипу вещественные элементы

(оборудование, инструмент приспособления и т. д.).

Исходя из сказанного, комплект документации на изготовление конкрет-

ной единичной детали рассматриваемого изделия следует представить как ген,

точ нее техноген – единицу наследственного материала, отве тс твенного за фор-

мирование какого-либо признака

его фенотипа-изделия. Очевидно, что его

роль в производственном информационном пространс тве предприятия – управ-

ление процессом изготовления детали, важной частью которого является

управление его качеством. Отметим также, что структура техногена наиболее

целостно и компактно реализуется путем кодового описания, построенного на

основе классификационной системы информации о детали. Вмес те с тем каче-

ство

взаимосвязи техногена данной детали с другими генами, отчего напрямую

зависит оперативнос ть и, в целом, эффективнос ть управления всей производст-

венной системы предприятия определяет качество классификации. В свою оче-

редь, качество классификации зависит от степени приближения к естес твенно-

му типу, т. е. насколько ее признаки существенны на каждом ее системно-

информационном уровне и

насколько структура этих признаков адекватна рас-

сматриваемой производственной системе. Про цес с формирования КС естест-

венного типа, имеющей для выполнения технической подготовки машино-

строительного производства, оптимальное (максимальное) количество сущест-

венных свойств адекватных указанной производственной системе рассматрива-

ется в рамках концепции классификационно-эволюционного подхода [25]. С

точки зрения этого подхода основная задача создания оптимизированной

сис-

тем ы подготовки и управления производства определена как четкое распреде-

ление уровней информации о детали по уровням производственного процесса.

Таким образом, проблема заключается в том, чтобы информация о дета-

ли, необходимая каждому участнику для действ ий по управлению производст-

вом, имела минимальное количество максимально простых и коротких инфор-

мационных связей с объектом

управления. По ходу последовательной реализа-

ции данной задачи в предлагаемой системе строится процесс технической под-

готовки и управления производством. В первую очередь для этого проводится

технологическая проработка и унификация деталей.

Отметим, что процесс исследования по созданию качественной КС вы-

явил необходимость разработки новых принципов информационного отбора:

принципа технологической геометризации и принципа приоритетности приме-

нения большего размера. Сущность первого из них заключается в нахождении

точного признака детали качественно соответс твующего технологическому

фактору ее изготовления в данном типе производства; второго - в преимущес т-

венном выборе

системой в процессе отбора размера большего значения. Заме-

тим, что данный принцип является своеобразной конкретизацией всеобщего

принципа наименьшего действия.

Формирование классификационных признаков информации технического

документа с помощью этих принципов, как действие механизма информацион-

ного отбора, целесообразно рассматривать как взаимодейс твие факторов техно-

логической системы с индивидами информации о детали (рис. 2.6).

Этот

механизм может работать и в обратном направлении, т. е. синтези-

ровать классифицированные компоненты технологической системы. Пр и этом

фактически его работа – создание системы автоматизированного проектирова-

ния технологических процессов (САПР ТП), первая очередь которой формирует

информационно-поисковую систему, необходимую для проведения качествен-

ной унификации.

геометрия конструкция

станок приспособление

Рис. 2.6. Схема механизма информационного отбора (взаимодейств ие технологической

cистемы с заготовкой для получения классификационных признаков детали)

При помощи указанного механизма информационного отбора выстроена

исходная структура многоуровневой системы (табл. 2.3), представляющая сис-

тему высших классификационных группировок (типов, подтипов, классов и

подклассов) деталей машин. Исходя из принципа технологической геометриза-

ции, приведем технолого-организационное обоснование рациональнос ти при-

веденной системы таксонов.

инструмент

Заготовка-

ал

Те

Классификационные признаки

информации о детали

Технологическая

система

технологические

организационные

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВЫСШИХ ТАКСОНОВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Типы

Элементарные

(из одного ОЭ)

Однородно-комбинированные

(из двух и более ОЭ одного класса)

Неоднородно-комбинированные

(из двух и более ОЭ разных классов)

подтипы

КЛАССЫ

деталей и их

основных

элементов

с одной пря-

мой централь-

ной продоль-

ной осью

с совмещенными

осями, при отличии

диаметральных

размеров ОЭ более

чем в 1,6 раза.

с двумя или

несколькими

параллельными

прямыми осями

с двумя или не-

колькими пря-

ыми осями по д

глом друг д

угу

с одной или

несколькими

изогнутыми

осями

3 вида ком-

бинации ОЭ

двух разных

классов

3 вида ком-

бинаций ОЭ

двух разных

классов

6 видов комби-

наций ОЭ трех

разных классо

Подклассы

ВРАШЕНИЯ

круглые, (дис-

ки, шестерни,

кольца, валы,

штоки и др.)

Круглые (D1/D2

.> 1,6) - (диски,

шестерни, коль-

ца, валы, штоки

и др.)

ВС

эксценриковые

(эксцентрики,

кривошипы, ко-

ленвалы)

ВП

разветвленные

вращения

(угольники,

тройники, кре-

стовины)

ВР

круглые с изогну

тыми осями (пру

жины, индуктор

змеевики и др.)

ВИ

вращения-

невращения

(кулачко-

вые)

ВН

вращения-

многоопера-

ционные (т

я-

ги, серьги

др.)

ВМ

комбинации на

основе элемен-

тов вращения,

(корпусные) В

НЕВРАЩЕНИЯ

плоско-ком-

бинированные

(планки, листы,

плиты и др.)

плоско-ком-

бинированные

(планки, листы,

плиты и др.)

НС

объемно-

профильные

(уголки, тавры,

швеллеры и др.

НП

разветвленные

невращения

(плоскостные

профильные)

НР

плоскообраз-

ные (аэродина-

мические, пру-

жины невраще-

ния и др.)

НИ

невращения -

вращения

(фланцы

, кор-

пуса, крон-

штейны)

НВ

невращения-

многоопера-

ционные

(корпуса,

кронштейны)

НМ

комбинации на

основе элемен-

тов невращени

НК

КОМПЛЕКСНЫЙ

(МОДУЛЬНЫЙ)

ушкообразные

(ушки, вилки,

бонки, хомуты)

тяги, серьги,

петли и др.

МС

тяги, серьги,

и др.

МП

рычаги, шату-

ны,

кулисы

МР

ушкообразные

изогнутые

МИ

многооперац

нные-вращен

(тяги, перекл

чатели и т.д.)

МВ

многоопера-

ционные-

невнраще-

ния

МН

комбинации на

основе мног о -

операционных

элементов

МК

Таблица 2.3