Расширение технологических возможностей металлообрабатывающих станков за счет использования модульного принципа проектирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.03.01, кандидат технических наук Скворцова, Светлана Алексеевна

• Скворцова, Светлана Алексеевна
• кандидат технических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат технических наук Скворцова, Светлана Алексеевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧАЕМОГО ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Научные направления развития отечественного станкостроения.

1.2. Характеристики типов производств и технологические средства, используемые в них.

1.3. Значение парка MPC в процессе интенсификации металлообработки.

1.4. Место гибких производственных систем в структуре парка MPC.

1.5. Анализ состояния станкостроительной отрасли России.

1.6. Организационные принципы, используемые при проектировании сложных объектов машиностроения.

1.7. Цель и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ.

ЦЕЛЕВАЯ ФУНКЦИЯ

2.1. Структурная схема составляющих деятельности предприятия. Технологический ресурс предприятия.

2.2. Прибыль - характеристика деятельности предприятия.

2.3. Анализ характера изменения ТЕ.

2.4. Аналитическое представление суммарной трудоемкости изготовления изделия.

2.5. Определение структуры MPC.

2.6. Выводы по второй главе.

ГЛАВА 3. СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА.

3.1. Общие положения.

3.2. Классификация деталей машиностроения.

3.3. Классификация металлорежущих станков.

3.4. Структура и технический уровень металлорежущих станков.

3.4.1. Технический уровень станков токарной группы.

3.4.2. Технический уровень металлорежущих станков фрезерной группы.

3.4.3. Технический уровень горизонтально-расточных станков.

3.4.4. Технический уровень многоцелевых станков с ЧПУ.

3.5. Выводы по третьей главе.

ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ СТАНКОВ

ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ

4.1. Обоснование выбора объекта исследования.

4.2. Анализ развития перспективных технологий машиностроения.

4.3. Технический уровень ЭЭС и ЭПС.

4.4. Методика и результаты экспериментального исследования технического уровня станков мод. СКЭ250ФЗ с ЧПУ.

4.5. Выводы по четвертой главе.

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЯ.

5.1. Техническое задание на создание станков ЭЭ технологии.

5.2. Организационно-экономический анализ.

5.3. Основные принципы проектирования станков ЭЭ технологии.

5.4. Технологические особенности изготовления кареток.

5.5. Выводы по пятой главе. 148 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ. 150 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. 152 ПРИЛОЖЕНИЕ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Расширение технологических возможностей металлообрабатывающих станков за счет использования модульного принципа проектирования»

Актуальность темы. Быстро изменяющиеся условия развития общества (экономические, социальные и др.) и возрастающее значение современных технологических достижений вызывают необходимость использовать технологию как стратегический компонент роста машиностроительного предприятия.

Технология, как и продукт, имеет свой жизненный цикл: подъем, насыщение и спад. Технологическое изменение (как улучшение) не может вечно длиться, потому его границы конечны. В связи с рассмотрением жизненного цикла технологии особое значение имеют следующие вопросы:

- возможно ли, на основе существующего состояния известных технологий, предусмотреть границы их будущих эффектов и развития;

- какими технологиями обладает анализируемое предприятие, а какими обладают потенциальные конкуренты;

- эффективны ли вторичные усилия в улучшении старой технологии, или будет выгоднее перейти на новую технологию.

Многие примеры управления машиностроительным производством, в складывающихся в РФ рыночных отношений, свидетельствуют о том, что технология, к сожалению, все еще не имеет оценку ключевого фактора, который определяет рост предприятия. Больше внимания уделяется анализу рыночной позиции, определению места изделий в предполагаемых отношениях цен и объема рынка и т.п. Отношение между технологическими средствами предприятия и его деловой стратегией должно быть «стратегически уравновешено».

Выражение «стратегическая уравновешенность» относится к обоснованному определению вида и количества технологических средств, достаточных для изготовления выбранной номенклатуры изделий.

Настоящая диссертационная работа посвящена частичному решению проблемы достижения «стратегического равновесия» за счет расширения номенклатуры и технологических возможностей металлообрабатывающих станков и снижения затрат при их изготовлении. С такой точки зрения, тема исследования является актуальной.

Область исследования. Использование металлообрабатывающих станков в условиях серийного производства.

Объект исследования. Станки электроэрозионной технологии (ЭЭТ).

Целью диссертационной работы является повышения эффективности использования в технологических процессах на машиностроительных предприятиях станков, построенных по модульному принципу.

Для достижения сформулированной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать модель формирования структуры парка технологического оборудования с учетом трудоемкости изготовления металлообрабатывающих станков, построенных по модульному принципу, и с учетом потребительского спроса на них;

- выявить основные факторы, влияющие на характер изменения составляющих параметров модели;

- разработать практические рекомендации по расширению технологических возможностей металлообрабатывающих станков, построенных по модульному принципу;

- апробировать результаты исследования на практике.

Методы исследования. Трудоемкость изготовления металлообрабатывающих станков в работе описана в виде целевой функции. Для решения целевой функции, с целью достижения минимальной трудоемкости изготовления изделия, использован математический аппарат направленного перебора составляющих функцию. При оценке рынка металлорежущих станков (MPC) отечественного производства использованы методы математической статистики и системного анализа.

Научная новизна диссертационной работы заключается: в разработанной методике комплексной оценки трудоемкости изготовления продукции станкостроения, и в использовании модульного принципа конструирования станков ЭЭТ.

Практическая ценность. Вклад в практику проектирования и изготовления электроэрозионных станков с учетом конкретных рекомендаций по конструированию и технологии их изготовления.

Реализация работы. Работа выполнена в рамках НИР МГИУ по теме: «Разработка научных основ создания гибкого наукоемкого оборудования и технологической оснастки для обработки сложно контурных деталей» (ГРНТИ 55.31.29, 73.01.21).

Отдельные разделы диссертации вошли в дисциплину «Основы инжиниринга в машиностроении», читаемую автором на кафедре «Технология и металлорежущие системы автомобилестроения» МГИУ.

Рекомендации по проектирования станков ЭЭТ и учета ряда технологических особенностей изготовления отдельных узлов переданы в виде технического предложения в ОАО «ЭНИМС» и на завод «Станкоконструкция» г. Москва.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на заседаниях кафедры «Технология и металлорежущие системы автомобилестроения» МГИУ в 2002 и 2003 годах, а также на международной конференции в г. Люблине (Польша) в 2001 году и на двух научно-технических конференциях в г. Пензе в 2002 году.

Публикации. По теме диссертации опубликовано восемь печатных работ.

Объем работы. Диссертация набрана на компьютере и состоит из: основного текста на 152 стр., 34 иллюстраций, 39 таблиц, списка литературы - 52 наименования и приложения на 10 стр. Общий объем работы составляет 165 стр.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы и приложения. Во введении обосновывается актуальность выбранного исследования. В первой главе проведен подробный анализ состояния изучаемой проблемы, сформулирована цель и задачи исследования. Во второй главе изложены материалы теоретического исследования, составлена целевая функция в виде минимизированной трудоемкости механической обработки изделия, показаны методы ее решения и даны общие рекомендации по достижения сформулированной цели. В третьей главе рассмотрена методика формализованного представления информации об обрабатываемых деталях машиностроения и проведен подробный анализ технического уровня рынка MPC с использованием специальной системы кодирования типов и разновидностей станков. В четвертой главе приведены результаты экспериментального исследования станков ЭЭ технологии, полученные в производственных условиях. В пятой главе рассмотрены варианты практического приложения результатов исследования по проектированию станков ЭЭТ технологии. В приложении представлены статистические материалы по исследования рынка технического уровня MPC отечественного производства.

Заключение диссертации по теме «Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки», Скворцова, Светлана Алексеевна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Изучен обширный информационный материал включающий:

- анализ деятельности машиностроительных предприятий с учетом их разнообразия по типам производства и с выявлением отличительных признаков используемого оборудования;

- оценку интенсивности работы станочного оборудования отечественного производства в сравнении с общим фондом времени работы предприятия;

- оценку общего уровня и анализ состояния парка технологического оборудования в машиностроении;

- анализ известных методик формирования станочных структур предприятий.

2. Предложена структурная модель деятельности машиностроительного предприятия, учитывающая влияние различных факторов на эффективность производства, и введено понятие технологического ресурса предприятия, качественная оценка которого принята в виде суммарной трудоемкости изготовления изделий машиностроения.

3. Разработана математическая модель структуры парка MPC, предназначенного для изготовления деталей, совокупность которых составляет основу модульной системы. Минимальная суммарной трудоемкость изготовления массива обрабатываемых деталей представлена в виде произведения единичной и относительной трудоемкости его изготовления и выражена посредством целевой функции.

4. Подробно, в аналитическом виде, приведено исследование характера изменения относительной трудоемкости и установлено, что общий эффект снижения суммарной трудоемкости изготовления массива деталей зависит от технического уровня MPC.

5. Проведен статистический анализ технического уровня MPC и определен потенциально возможный рынок станков отечественного производства. Анализ проведен с использованием формализованного описания деталей машиностроения и классификации MPC, разработанной в рамках настоящей работы.

6. Разработано техническое предложение на расширение технологических возможностей станков ЭЭТ (главным образом за счет создания станков с различными объемами рабочего пространства), а также предложены рекомендации по технологии изготовления станков ЭЭТ, построенных по модульному принципу. Материалы исследования переданы в АО «ЭНИМС» и на ОАО завод «Станкоконструкция».

7. Некоторые принципиальные технические решения по модернизации станков ЭЭТ были апробированы при совместной разработке АО «ЭНИМС», МГИУ и заводом станка мод. СКЭ250Ф5, который демонстрировался на международной выставке в Москве "Металлообработка" в 2000 - 2001 годах.

8. Материалы диссертации вошли в дисциплину «Основы инжиниринга в машиностроении», читаемую автором в МГИУ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Скворцова, Светлана Алексеевна, 2003 год

1. Аверьянов О.И. Модульный принцип построения станков с ЧПУ. -М.: Машиностроение, 1987. -229с.

2. Аверьянов О.И., Таратынов О.В., Груздов В.В. Методика формирования парка технологического оборудования для машиностроительного предприятия в условиях рынка. М.: СТИН, 2000, №3, с.3-6.

3. Аверьянов О.И., Аверьянова И.О. и др. Современные подходы к созданию металлорежущего оборудования. Технология, автоматизация и организация производства технических систем. Межвузовский сборник научных трудов. М.: МГИУ, 1998, с.3-6.

4. Аверьянов О.И., Сычева H.A., Щербак Е.Г. Инжиниринг система комплексного решения научно-технических проблем. Технология, автоматизация и организация производства технических систем. Межвузовский сборник научных трудов. - М.: МГИУ, 1998, с.142-147.

5. Аверьянов О.И., Таратынов О.В., Сычева H.A. Влияние технических ресурсов предприятия на прибыль в условиях рынка. М.: СТИН, 1996, №11.

6. Аверьянов О.И. Формирование структуры парка металлорежущих станков. М.: СТИН, 1995, №9, с.6-8.

7. Аверьянов О.И., Скворцова С.А., Толмачев С.А. Роль технологии в деловой стратегии предприятия. М.: СТИН, 2001, №2, с.7-8.

8. Аверьянов О.И., Аверьянова И.О., Скворцова С.А. Формализованная классификация деталей машиностроения. TECHNOLOGICZNE SYSTEMY INFORMACYSNE W INZYNIERII PRODURCJI I KSZTALCENIU TECHNICZNYM: IV RONFERENCJA NFUKOWO-TECHNICZNA, LUBLIN, 2001, С.105-109.

9. Аверьянов О.И., Аверьянова И.О., Сычева H.A., Скворцова С.А. Методика статистического анализа технического уровня отечественных станков. М.: СТИН, 2002, №2, с.7-8.

10. Автоматизированное проектирование и производство в машиностроении. / Ю.М. Соломенцов, В.Г. Митрофанов, А.Ф. Прохоров и др.: под общ. ред. Ю.М. Соломенцов, В.Г. Митрофанов. -М.: Машиностроение, 1968. 254с.

11. Баззел Р.Д., Кокс Д.Ф., Браун Р.В. Информация и риск в маркетинге. М.: Финстатинформ, 1993.

12. Барютин Л.С., Райхель Р. Организация и планирование нововведений в промышленности: Учебное пособие. JL: ЛИЭИ, 1984, с.3-6.

13. Б.И.Черпаков, И.А.Новосельский. Станкостроение России: перспективы развития до 2005 г. М.: СТИН, 2000, №7.

14. Б.М. Бихман, Б.И. Черпаков. Современные электроэрозионные вырезные станки. М.: СТИН, 2001, №10.

15. Блехерман M.JI. Гибкие производственные системы; организационно-экономические аспекты. М.: Экономика, 1988. - 319с.

16. Васильев В С. Оптимизация производственной программы. Станки и инструменты, 1983, №1, с.2-3.

17. Венцель Е.С. Исследование операций. М.: Знание, 1976. 552с.

18. Вольдер Б.С. Прогноз развития станкоинструментальной промышленности в условиях рыночной экономики. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук. М.: МГТУ "Станкин", 1996.

19. Врагов Ю.Ф. Анализ компоновок металлорежущих станков. М.: Машиностроение, 1978. - 208с.

20. Гибкие производственные системы. / Под ред. U.C. Ямпольского. Киев, Техника, 1985. 280с.

21. Гибкие производственные системы, промышленные работы, робототехнические комплексы. / Под ред. Б.И. Черпакова. М.: Высшая школа, 1989. - 96с.

22. Голубков Е.П., Голубкова E.H., Секерин В.Д. Маркетинг. М.: Машиностроение, 1992.

23. Голубков Е.П. Планирование маркетинга. М.: Дело, 1992.

24. Горский JI.K. Автомобильный транспорт России в условиях реформ. -Москва С.Петербург, Академия транспорта РФ.

25. Горюшкин В.И. Основы гибкого производства деталей машин и приборов. / Под ред. А.Ф. Прохорова. Минск, Наука и техника, 1984. -222с.

26. ГПС механической обработки. Цели создания. Структура. Общие принципы построения. РД2 Н93-7-87. Методические указания. М.: МСиИП СССР, 1987. - 25с.

27. Дерябин A.JL; Эстезон М.А. Технология изготовления деталей на станках с ЧПУ и ГПС. Учеб. Пособие для машиностроительных техникумов. М.: Машиностроение, 1989. - 288с. Ил.

28. Еленева Ю.А. Оценка эффективности инвестиций при выборе оборудования автоматизированного многономенклатурного троизводства. Автореферат диссертации на соискание ученойстепени кандидата экономических наук. М.: МГТУ "Станкин", 1996.

29. Завьялова П.С., Демодов В.Е. Формула успеха, маркетинг. М.: Международные отношения, 1988.

30. Кордыш JI.M., Аверьянов О.И. Классификация станков сверлильно-расточной группы. М.: СТИН, 1995, №11, с.3-7.

31. Кордыш JI.M., Аверьянов О.И. и др. Развитие многоцелевых сверлильно-фрезерно-расточных станков. Обзор. М., НИИмаш, 1979, с.72, ил. 240.

32. Котлер Ф. Основы маркетинга. М.: Прогресс, 1992. - 736с.

33. Металлорежущие станки. Номенклатурный перечень. М.: ОАО «Компания "Росстанкоинструмент"», ОАО «Экспериментально-научно-исследовательский институт металлорежущих станков» ОАО «ЭНИМС»., 1998, с.122.

34. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и Pix отбору для финансирования. Официальное издание. М., 1994.

35. Наянзин Н.Г. Системное проектирование гибких производственных систем. М.: НИИМАШ, 1984. - 50с.

36. Половинкин А.И. Методы инженерного творчества: Учебное пособие. Волгоград, ВолгПИ, 1984. - 364с.

37. Проников A.C., Аверьянов О.И. и др. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем. М.: Машиностроение, 1994.-20с.

38. Прохоров А.Ф. Системное проектирование технологических машин. Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1994. 56с.

39. Пуш В.Э., Пигерт Р., Сосонкин B.JI. Автоматические станочные системы. М.: Машиностроение, 1982. 316с.

40. Рыбаков И.Н. Качество и конкурентоспособность продукции при рыночных отношениях. Стандарты и качество, 1995, №12, с.43-47.

41. Скворцова С. А., Илларионов A.B. Технологический ресурс предприятия основа развития в рыночных условиях. Современные технологии в машиностроении: Сборник материалов IV Всероссийской научно-практической конференции. 4.1. Пенза,2001, с.5-7.

42. Скворцова С.А., Илларионов A.B. Методика сбора информации о рынке металлорежущих станков. Материалы и технология XXI века. Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференции. 4.II. Пенза, 2001, с.175-177.

43. Скворцова С.А., Аверьянов О.И. Формализованная классификация деталей машиностроения. М.: СТИН, 2001, №6, с.24-26.

44. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.1 / Под ред. АГ.Косиловой и Р.К. Мещерякова. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985,656с. Ил.

45. Черпаков Б.И., Судов Е.В. Автоматические линии и специальные станки на выставке 11.ЕМО (1995г.). М.: СТИН, 1996, №11, с.25-30.

46. Черпаков Б.И. Устройство автоматизации станков. М.: СТИН, 1997, №8, с.6-10.

47. Черпаков Б.И. Развитие станкостроения в Японии и 19-я японская выставка-ярмарка станков. М.: СТИН, 1996, №11, с.25-30.

48. Якунин В.А., Черпаков Б.И., Утшин В.М., Шрайбман С.М. прогноз развития станкостроительной промышленности. Промышленность России №5/13/, май 1998, с.2-27.