книги из ГПНТБ / Бауман, Н. Я. Технология производства паровых и газовых турбин

1957 г.), более 30 лет являвшегося главным конструктором ЛМЗ. Под его руководством спроектированы первые советские мощные одновальные турбины АК-50-2, АК-100-1, АГІ-50-1 (50 и 100 тыс. кВт), а также другие уникальные турбины. Им.создана целая школа ученых в области турбиностроения, выполнившая большое число теоретических и экспериментальных работ, спо­ собствовавших быстрому развитию советского турбиностроения.

Наряду с накоплением опыта эксплуатации турбин, на ЛМЗ проводились исследовательские работы по изучению их аэроди­ намики и прочности. Проводившиеся еще в довоенное время исследования показали, что дальнейшее повышение давления и температуры свежего пара может дать резкое повышение эконо­ мичности электростанций.

Во время Великой Отечественной войны конструкторским бю­ ро завода были разработаны проекты серии турбин высокого давления мощностью 25, 50 и 100 тыс. кВт с частотой вращения 3000 об/мин. На базе этой серии турбин в послевоенное время развивалось производство мощных турбин (50—1200 МВт) с вы­ сокими начальными параметрами пара.

В развитии технологии турбиностроения исключитель­ но большие заслуги принадлежат Центральному научно-исследо­ вательскому и проектно-конструкторскому' котлотурбинному ин­ ституту им. И. И. Ползунова (ЦКТИ), Центральному научноисследовательскому институту технологии и машиностроения (ЦНИИТМАШ), Всесоюзному проектно-технологическому ин­ ституту энергетического машиностроения (ВПТИэнергомаш), а также другим, научно-исследовательским организациям и про­ мышленным предприятиям.

Впервые в качестве самостоятельной дисциплины технология производства турбин была включена в учебный план специаль­ ности «Производство паровых турбин» втуза ЛМЗ, созданного в 1930 г. Преподавателем этого курса был инженер турбинного' цеха ЛМЗ Б. В. Шостакович, один из авторов первого труда по технологии турбиностроения, освещающего в основном опыт ЛМЗ. Опыт ЛМЗ, в частности по обработке крупных деталей и по типизации технологических процессов, нашел также отраже­ ние в широко известных трудах проф. А. П. Соколовского, тесно сотрудничавшего с технологами турбинных заводов Ленинграда

исодействовавшего повышению их деловой квалификации.

Впослевоенные годы литература по технологии турбино­ строения пополнилась крупными научными монографиями и большим количеством статей по отдельным актуальным вопро­ сам технологии турбиностроения в периодических изданиях. Большую ценность представляют сборники трудов ЛМЗ.

Внастоящее время дисциплина «Технология производства и монтажа паровых и газовых турбин» является одной из ведущих дисциплин учебного плана высших технических учебных заве­ дений по специальности 0521 (турбиностроение). На материалах

10

Р А З Д Е Л П Е Р В Ы Й

ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА В МАШИНОСТРОЕНИИ

Глава I. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

1. Производственный и технологический процессы

В курсах технологии машиностроения различают два поня­ тия: производственный и технологический процессы.

Производственный процесс включает в себя полный комп­ лекс работ, выполняемых для обеспечения выпуска определенной продукции.

Этот комплекс состоит из основных, вспомогательных и под­ готовительных работ.

К основным относятся все работы, непосредственно связан­ ные с обработкой деталей изготовляемых машин, их сборкой, проверкой и испытанием.

Квспомогательным относятся работы по изготовлению ин­ струментов,, приспособлений, моделей и другой технологической оснастки; работы по межцеховому транспортированию грузов (материалов, заготовок, деталей, сборочных единиц и готовой продукции); работы по организации и содержанию в порядке рабочих мест, складского хозяйства и т. п.

Кподготовительным относятся работы по проектированию изделий и составлению рабочих чертежей для их изготовления; по разработке технологических процессов, заказу и проектиро­

ванию необходимого универсального и специального оборудова­ ния и всех видов технологической оснастки; работы по рекон­ струкции предприятий, а также все другие работы, которые дол­ жны подготовить постановку новых изделий на производство, поддерживать нормальный ход действующего производствен­ ного процесса, обеспечивать непрерывное его совершенствова­ ние, а также постоянное развитие научно-технического прогрес­ са в соответствующей отрасли машиностроения.

Основные работы, связанные с непосредственным изготовле­ нием продукции, называют технологическими процессами данно­ го предприятия.

12

2. Производственная структура машиностроительного завода

Производственный процесс на заводе осуществляется входя­ щими в его состав цехами, службами и хозяйствами (складским, транспортным и др.), а также отделами: конструкторским, технологическим, снабжения, сбыта, плановым, диспетчерским и др., основной задачей которых является подготовка, планиро­ вание и организация производства.

На различных машиностроительных заводах, исходя из прин­ ципа обеспечения наибольшей рациональности производствен­ ного процесса для данных конкретных условий, организация ос­

ные части машин, т. е. отдельные конкретные предметы (техно­ логические узлы или сборочные единицы, комплекты, закончен­ ные агрегаты машин и т. д.). В таком производственном цехе или участке могут применяться самые различные виды техноло­ гических процессов. В этом случае цех работает по замкнутому производственному циклу.

Нередко на машиностроительных заводах для организации цехов используют одновременно и обе системы: функциональ­ ную и предметную. Такая смешанная система организации це­ хов и участков машиностроительного завода часто оказывается наиболее эффективной при изготовлении крупных машин.

В соответствии с основным назначением цехи завода подраз­ деляются на основные производственные, подсобные производ­ ственные и вспомогательные.

Основные производственные цехи, в свою очередь, разделя­ ются на две главные группы. К первой группе относятся загото­ вительные цехи, к второй — обрабатывающие и сборочные. К заготовительным цехам в турбинном производстве относятся раскройно-заготовительные, котельно-сварочные, литейные, куз­ нечные, лесопильные и другие цехи, в которых изготовляют по­ луфабрикаты (заготовки), необходимые для производства ос­ новных изделий завода и подлежащие обработке в других его цехах или отправляемые на сторону без последующей обработки на данном предприятии.

В группу обрабатывающих входят цехи механические, терми­ ческие, металлопокрытий, нормалей и другие, в которых произ­ водится полная или частичная обработка деталей и других эле­ ментов изделий. Сборочными являются цехи, в которых произ-

13

водится сборка отдельных сборочных единиц и ли изделий в це­ лом. В-них же иногда производится и испытание изделий, однако чаще всего испытание основных изделий машиностроительных заводов производится в специально оборудованных испытатель­

ных цехах.

На отечественных турбинных заводах обрабатывающие цехи организуются с замкнутым циклом. Например, создаются цехи механосборочные; цехи обработки деталей и крупных сборочных

дукция которых необходима для выпуска готовых турбин и дру­ гих изделий основными производственными цехами (например, тарный цех и др.).

Вспомогательными называются цехи, выполняющие вспомо­ гательные технические функции для нужд производственных цехов. В турбинном производстве к ним относятся инструмен­ тальный, штампов и приспособлений (на ряде заводов они объе­ динены в один инструментальный цех), модельный, абразивный, нестандартного оборудования, ремонтно-механический, электро­ ремонтный, ремонтно-строительный, экспериментальный и др.

3. Основные задачи подготовки производства на машиностроительном заводе

Весьма ответственной частью производственного процесса изготовления того или иного объекта в машиностроении, напри­ мер турбины, является подготовка производства. Она состоит из двух основных этапов — конструкторского и технологического, и выполняется соответственно отделами главного конструктора, главного технолога и главного металлурга, а также группой це­ хов, изготовляющих инструменты, приспособления, нестандарт­ ное оборудование, средства контроля и испытания изделий и другие специальные средства производства. Деятельность всех трех отделов и цехов возглавляется и объединяется главным ин­ женером предприятия или его заместителем по подготовке про­ изводства.

Ведущими отделами в общей системе подготовки производст­ ва являются конструкторские отделы и отдел главного технолога.

В объем работ по конструкторской подготовке производства входят:

а) разработка технического проекта новой машины, согласо­ вание его с заказчиком и защита технического проекта перед отраслевыми научными и вышестоящими организациями;

14

б) конструирование машины, ее механизмов, отдельных сбо­ рочных единиц и деталей; экспериментальные проверки кон­ струкций; разработка технических требований к машине, ее частям и отдельным деталям в соответствии с потребностями эксплуатации, обработки и сборки; оформление конструкторских разработок в виде рабочих чертежей, сборочных схем, специфи­ каций и изготовление рабочих чертежей, а также всей другой конструкторской документации на кальках;

в) составление необходимых руководств по сборке и эксплуа­ тации сконструированных объектов; изготовлениеічертежных и фотографических иллюстраций к этим руководствам и ката­

логам; г) передача чертежей в архив и светокопировальную ма­

отдела.

В процессе технологической подготовки производства реша­ ются следующие задачи:

а) обеспечение контроля технологичности конструкции новых машин;

б) расцеховка деталей н механизмов изготовляемых машин по цехам-исполнителям (маршрутизация); выбор вида заготовок для каждой детали (при этом определяют, какие из них целесо­ образно изготовлять своими силами в заготовительных цехах завода и какие следует заказать на другие предприятия в по­ рядке кооперации); разработка материальных нормативов в ви­ де специфицированных ведомостей по всем видам, сортам и раз­ мерам примененных в изделии материалов и составление свод­ ных норм расхода материалов на каждое изделие, являющихся основой для работы отдела материально-технического снабже­ ния;

в) проектирование технологических процессов изготовления деталей и сборочных единиц новой машины, обеспечивающих вы­ полнение заданных технических условий при достаточной эконо­ мичности производства и в соответствии с техническими возмож­ ностями предприятий; оформление технологической документа­ ции; конструирование специальных средств производства, т. е. технологической оснастки всех видов (инструментов, приспособ­ лений, средств контроля и испытания изделий и т. д.);

г) установление норм выработки по всем операциям, преду­ смотренным технологическими процессами;

д) изготовление силами самого предприятия или приобрете­ ние на стороне недостающего оборудования и инструмента в ко­ личествах, обеспечивающих развертывание производства до за­ данного объема;

е) передача разработанной технологической документации и технологической оснастки производственным цехам; технологи­ ческая помощь цехам в освоении новых конструкций, технологи-

15

ческих процессов и оснастки; надзор за соблюдением и правиль­ ным применением технологии и технологической оснастки.

Здесь следует особо подчеркнуть большое значение работ по обеспечению высокой технологичности конструкций деталей, сборочных единиц и всех других элементов проектируемых ма­ шин.

В понятие технологичность конструкции отдельные ученые и специалисты вкладывают несколько различное содержание, но в целом под технологичностью понимаются такие свойства кон­ струкции изделий, которые обеспечивают возможность примене­ ния при их изготовлении наиболее технико-экономически целе­ сообразных технологических процессов при полном обеспечении заданных технических требований к качеству изделий и их экс­ плуатационным свойствам.

Само собой разумеется, что обеспечение технологичности должно осуществляться не после разработки конструкции, а не­ посредственно в процессе проектирования машин. Эту задачу должны решать уже сами проектировщики машин, т. е. конст­ рукторы, однако они, как правило, не обладают всеми необходи­ мыми специальными знаниями в этой области, поэтому во многих проектно-конструкторских организациях и конструкторских от­ делах предприятий организуются специальные подразделения (например, технологические бригады), на которые возлагается обязанность оказывать помощь конструкторам с целью обеспе­ чения технологичности конструкции всех элементов новых ма­ шин и производить технологический контроль чертежей. К рабо­ те в таких подразделениях привлекаются наиболее квалифици­ рованные и опытные технологи. В ряде случаев эту работу вы­ полняют и сами технологические отделы предприятия, однако

втаком случае они также должны участвовать непосредственно

впроцессе разработки новых конструкций.

Внесение каких-либо изменений в уже готовую конструкцию с целью повышения ее технологичности в принципе возможно и практически допускается, однако это, в большей или меньшей степени, осложняет уже налаженный процесс производства.

Технологические свойства конструкции оказывают большое влияние на весь процесс подготовки производства новых изде­ лий, а также на все технико-экономические характеристики са­ мого производства. Поэтому обеспечению высокой технологич­ ности конструкции должно уделяться самое большое вни­ мание.

По мере освоения нового изделия в задачи подготовки про­ изводства входят:

а) внесение изменений в конструкцию отдельных деталей и сборочных единиц, направленных на улучшение качества маши­ ны или облегчающих ее изготовление без ущерба для качества; б) уточнение всякого рода документов, формулирующих тех­

нические требования к машине и ее частям;

16

лекта специальной оснастки специальных видов оборудования или с другими причинами. Период совершенствования техноло­ гических процессов изготовления турбин начинается после пол­ ного освоения производства нового объекта по запроектирован­ ной технологии и продолжается, практически, до полного оконча­

ния его производства.

Наиболее ответственным, с точки зрения сокращения сроков выпуска головного образца, является первый период. Выполне­ ние каждого из этапов этого периода (изготовление чертежей машины, разработка технологических процессов, проектирование специального оснащения и др.) требует большой тщательности и глубины проработки и отличается (особенно для современных турбин большой единичной мощности) значительной продолжи­ тельностью — до года и более.

Сцелью сокращения общего срока подготовки производства

иускорения выпуска новых изделий в практике турбиностроения широко используется последовательно-параллельный способ вы­ полнения всех работ по подготовке производства. При этом кон­ структорские разработки начинают с более крупных сборочных единиц и деталей, требующих длительного цикла производства, например с роторов, цилиндров и т. п. Заготовки для таких круп­ ных деталей поставляются турбинным заводам по кооперации.

Вто время, когда еще оформляются заказы на кооперирован­

заводе для их обработки разрабатываются технологические про­ цессы, проектируется и изготовляется специальная оснастка. Одновременно с этим ведется конструкторская разработка и го­ товятся технологические процессы для более простых частей турбины.

При такой организации работ к моменту получения заготовок для крупных деталей на самом турбинном заводе обычно бывает уже подготовленным все для их обработки. То же относится и к более мелким частям турбины. Таким образом, при последова­ тельно-параллельном методе технологической подготовки произ­ водства общий цикл изготовления турбины с момента получения заказа и до ее выпуска резко сокращается. Так, например, для турбины Т-100-130, имеющей более 10 000 наименований ориги­ нальных деталей (исключая нормали), он составил всего около трех лет.

Большое положительное влияние на сокращение общего цик­ ла производства турбины и сроков подготовки производства ока­ зывает повышение степени унификации как отдельных деталей, так и сборочных единиц и машин в целом, доходящей для неко­ торых типов турбин до 30—40%.

Степень унификации

К - 100

где Y ---количество унифицированных деталей или сборочных единиц, примененных в данном изделии;

N — общее количество деталей или сборочных единиц в из­ делии.

При повышении степени унификации резко сокращается цикл подготовки производства каждого следующего нового типа тур­ бин, снижается трудоемкость и стоимость; количество наимено­ ваний дополнительно изготовляемой специальной оснастки су­ щественно уменьшается, что видно из табл. 1

Т а б л и ц а 1

Количество новых наименований специальной оснастки, изготовленной для однотипных турбин

Для конструкторского отдела первый период работы закан­ чивается передачей чертежей в архив и изготовлением необходи­ мого количества экземпляров светокопий для цехов и техничес­ ких служб, в первую очередь для технологических отделов.

Для технологических служб период подготовки и освоения производства новых объектов, особенно таких крупных, как турбины, обычно существенно осложняется тем, что инструмен­ тальные цехи не успевают закончить изготовление всей необхо­ димой технологической оснастки к выпуску первого головного образца. Поэтому весь объем заказанной оснастки, в зависимо­ сти от ее значимости, разбивается на несколько групп по очеред­ ности изготовления. Минимально необходимая оснастка, т. е. та оснастка, без которой совершенно невозможно выполнение тех­ нологических операций (например, модели, специальные измери­ тельные инструменты, профильные фрезы для обработки лопа­ ток и т. п.), включается в графики нулевой очереди. При изготовлении головного образца на выполнении работ, включен­ ных в эти графики, сосредоточивается внимание всего коллекти­ ва завода. Полное освоение производства достигается уже после изготовления всего комплекта заказанной оснастки и ее внедре-

19