«Посвящается светлой памяти профессора Николая Яковлевича Баумана В.А. Новиков ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА И МОНТАЖА ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой Турбины и двигатели ...»

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет – УПИ

имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»

Посвящается светлой памяти

профессора Николая Яковлевича Баумана

В.А. Новиков

ТЕХНОЛОГИЯ

ПРОИЗВОДСТВА И МОНТАЖА

ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ ТУРБИН

Учебное электронное текстовое издание Подготовлено кафедрой «Турбины и двигатели»

Издание 2-ое, переработанное и дополненное © ГОУ ВПО УГТУУПИ, 2009 Екатеринбург (621.165+621.438).002.2(075.8) 31.363 + 30. :

(..,.... );

. « »

( ).,.. ;

. « ». ;

.,.., ) « ». ;

.., « »

»..

..

73 :

. :, 2009. 670.

ISBN 5-321-00622-,,,,,.

.

«, »,,,,.

.: 14.. 50.. 282.

(621.165+621.438).002.2(075.8) 31.363 + 30. ISBN 5-321-00622-9 © « », ©..,

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

АЭС – атомная электрическая станция ВМ – ведомость материалов ВПУ – валоповоротное устройство ВСНХ – Высший совет народного хозяйства ВТИ – Всероссийский теплотехнический институт ГАП – гибкое автоматизированное производство ГПА – газоперекачивающий агрегат ГПС – гибкая производственная система ГТ – газовая турбина ГТУ – газотурбинная установка ЕСТПП – единая система технологической подготовки производства КИП – контрольно-измерительные приборы КПД – коэффициент полезного действия КТЗ – Калужский турбинный завод ЛЗТЛ Ленинградский завод турбинных лопаток (Санкт-Петербург) ЛКЗ – Ленинградский Кировский завод (Санкт-Петербург) ЛМЗ – Ленинградский металлический завод (Санкт-Петербург) МПД – магнитопорошковая дефектоскопия НК направленная кристаллизация НТД – нормативно-техническая документация ОГМет – отдел главного металлурга ОГТ – отдел главного технолога ОСУ – оперативная система управления ОТК – отдел технического контроля ОЦ – обрабатывающий центр ОЭС – оптикоэлектронная система ПТ – паровая турбина ПТУ – паротурбинная установка ПТЭ – правила технической эксплуатации ПУЛ – прибор управления по лучу РАН – Российская академия наук РВД – ротор высокого давления РД – руководящий документ РНД – ротор низкого давления РСД – ротор среднего давления РЧЗ – рабочий чертеж заготовки САПР – система автоматизированного проектирования САР – система автоматического регулирования СКБ – специальное конструкторское бюро ТМЗ – Турбомоторный завод (Екатеринбург) ТПП – технологическая подготовка производства ТУ – технические условия ТЭС – тепловая электрическая станция УЗК – ультразвуковой контроль УЗО – ультразвуковая обработка УНП – универсально-наладочные приспособления УП – управляющая программа УСП – универсально-сборные приспособления х.х. – холостой ход ХТЗ – Харьковский турбинный завод ЦВД – цилиндр высокого давления ЦД – цветная дефектоскопия ЦЗЛ – центральная заводская лаборатория ЦКТИ – Центральный котлотурбинный институт (Санкт-Петербург) ЦНД – цилиндр низкого давления ЦСД – цилиндр среднего давления ЧВД – часть высокого давления ЧНД – часть низкого давления ЧПУ – числовое программное управление ЧСД – часть среднего давления ЭЛО – электролучевая обработка ЭХО – электрохимическая обработка HB – твердость по Бриннелю HM – микротвердость HRC – твердость по Роквеллу (шкала С) HV – твердость по Виккерсу

ВВЕДЕНИЕ

Развитие России как страны, способной быть лидером мирового сообщества государств, невозможно без технологического прогресса энергетики, которая обеспечивает высокие темпы подъема всех хозяйственных структур, включая также энерговооруженность населения.

Реализация этих задач не может быть осуществлена без коренной реконструкции турбинного производства и создания дополнительных мощностей для выпуска оборудования газокомпрессорных станций, современных турбоустановок АЭС и модернизированных турбин ТЭС.

Технологическую основу решения этой проблемы должны составить обновленные основные фонды производственных мощностей, новые принципы организации производства и прогрессивная технология изготовления и монтажа паровых и газовых турбин.

Указанный комплекс мер позволит обеспечить эффективное и качественное производство энергетических машин и оборудования.

Производство турбин как область технологии машиностроения, весьма специфична. Технология турбостроения, обладая признаками отраслевой технологической дисциплины, существенно отличается от технологии общего машиностроения и технологии изготовления тяжелых машин иного назначения.

Отличия связаны с типом и назначением турбин, условиями их эксплуатации, мощностью, параметрами и видом рабочего тела, а также с конструктивными особенностями турбоагрегатов.

Таким образом, успешное освоение положений данного учебного пособия возможно при знании других общетехнических дисциплин, в частности: теоретической механики, сопротивления материалов, материаловедения, обработки конструкционных материалов, основ конструирования, теории турбомашин, маневренности энергоблоков и др.

Освоение опыта ведущих заводов и организаций в области технологии турбостроения явилось одной из основных задач, отражаемых в учебном пособии.

Однако в связи с ограниченностью объема в книге излагаются лишь основы общих вопросов технологии. Дальнейшее углубление знаний требует дополнительного изучения специальной литературы. Постоянное совершенствование техники оказывает влияние и на технологию. Поэтому методы организации производства, оборудование и оснастка, описываемые в пособии как прогрессивные, с течением времени должны быть заменены на другие, более совершенные и производительные.

В итоге учтен опыт изготовления не только деталей и сборочных единиц турбинного производства, но и близких по конструктивным признакам и назначению деталей и сборочных единиц оборудования другого назначения.

Переход от плановой экономики к рыночной ставит новые задачи организации производства и технологии изготовления и монтажа паровых и газовых турбин, что относится не только к области техники и технологии, но и к сферам, связанным с успешной конкурентной борьбой на мировых рынках энергетического оборудования.

При этом необходима реализация следующих основных условий:

- техническая компетенция и постоянство кадрового состава;

- достаточный опыт выпуска продукции по своим конструкторским разработкам;

- умелая организация сбыта готовой продукции;

- диверсификация производства (лат. diversification – изменение, разнообразие: разностороннее развитие производства, направленное на расширение ассортимента выпускаемой продукции);

- эффективность затрат;

- устойчивость финансового положения.

Большинство из перечисленных проблем выходят за рамки технологических вопросов, получивших освещение в данной книге. Тем не менее автор надеется, что успешное освоение материала, изложенного в разделах пособия, позволит осуществить комплексный подход при решении технологических проблем и развитие турбостроительной отрасли промышленности страны.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Газотурбинные, паротурбинные установки и двигатели» в учебных планах которых дисциплина «Технология турбостроения» занимает достойное место. Кроме того, учебное пособие представляет интерес и для студентов обучающихся на кафедрах тепловых электрических станций и атомной энергетики, а также специализирующихся на монтаже и ремонте энергетического оборудования. Книга может быть полезна и инженернотехническим работникам заводов, проектных и проектно-технологических организаций турбостроения.

Настоящее издание не могло быть подготовлено без учета вклада в развитие технологии производства турбин и в дело подготовки специалистов-технологов проф. Николая Яковлевича Баумана. Его опыт, положения им написанных и изданных трудов, результаты совместной производственной и научной деятельности были использованы в работе над книгой.

Автор также выражает свою признательность инженерно-техническим работникам турбинных заводов и сотрудникам кафедры "Турбины и двигатели" Уральского государственного технического университета – УПИ, оказавшим значительную и всестороннюю помощь в подготовке и издании настоящего учебного пособия.

РАЗДЕЛ 1. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ПАРОВЫХ И ГАЗОВЫХ

ТУРБИН

1. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ТУРБОСТРОЕНИЯ

1.1. История развития турбостроения и технологии производства турбин в России Интенсивное развитие Российской империи в конце XIX – начале XX в. потребовало применения новых методов получения механической и электрической энергии.

Основанный в 1857 г. Санкт-Петербургский металлический завод к 1904 г. приобрел право на изготовление паровой турбины конструкции французской фирмы «Рато». По ее чертежам в 1907 г. была изготовлена первая в России стационарная паровая турбина. До этого в стране эксплуатировались лишь импортные турбины, которых насчитывалось 37 шт.

Производство турбин сдерживалось, в частности, тем, что при низкой потребности в электричестве использование в энергетических установках маломощных дизельных двигателей было достаточно выгодным. Поэтому до 1910 года Санкт-Петербургский металлический завод выпускал от одной до шести турбин в год и небольшой мощности: 50-300 кВт.

Первая турбина, выпущенная в 1907 г., была установлена на электростанции самого завода и явилась базой для проведения многочисленных опытов и исследований.

После освоения производства паровых турбин фирмы «Рато» завод начал выпуск турбины немецкой фирмы "Всеобщая компания электричества" (АЕГ).

Результаты натурных (т.е. проводимых в условиях эксплуатации) испытаний позволили внести в конструкцию турбин много нового и оригинального. В частности, были проведены работы по определению коэффициента трения пара на лопатках, испытания рабочих колес на прочность, изучение особенности заделки рабочих лопаток в ободе и др.

Полученные данные привели к следующим конструктивным решениям:

- применявшиеся в зарубежных конструкциях слабые штампованные диски были заменены кованными;

- крепление лопаток с помощью заклепок было заменено на установку лопаток с Т-образным хвостиком в соответствующую расточку на диске;

- передний подшипник был отделен от цилиндра, что облегчило изготовление корпуса турбины и повысило надежность ее работы;

- была упрощена конструкция цилиндра.

С 1910 г. Металлический завод начал выпускать турбины собственной конструкции.

За период с 1907 по 1917 г. завод изготовил 26 стационарных паровых турбин суммарной мощностью 8976 кВт. Семь из них были теплофикационными с промежуточным отбором пара, который использовали для местной теплофикации отдельных промышленных предприятий.

Наиболее мощная из всех выпущенных Металлическим заводом теплофикационная турбина (1250 кВт), изготовленная в 1914 г., была установлена на электростанции завода. Как и первая, выпущенная в 1907 г., она работала под наблюдением заводских работников и служила объектом изучения в целях дальнейшего совершенствования теории и практики турбостроения.

Более высокими темпами осуществлялось развитие производства судовых паровых турбин. Толчком к этому послужила потеря флота в Русско-японской войне (1904-1905). Возрождение после Цусимского сражения (1905 г.) Русского императорского флота потребовало создания мощных и надежных судовых турбин. Техника производства их в России была весьма высокой. Турбинная мастерская Балтийского судостроительного завода в Санкт-Петербурге считалась одной из лучших в Европе. Большой вклад в разработку конструкций судовых паровых турбин и их производство внес профессор кафедры паровых машин и основ машиностроения, генерал корпуса инженеров-механиков флота, адъюнкт прикладной механики, honoris causa Георгий Николаевич Пио-Ульский. В качестве конструктора и консультанта Балтийских судостроительных заводов в процессе сотрудничества с турбинными заводами Броун-Бовери Г.Н. Пио-Ульский разработал проекты паровых турбин для 32500-тонных крейсеровдредноутов "Кинбурн" и "Измаил". После октября 1917 г. он оказался не у дел. С 1918 по 1919 г. он преподавал в Донецком политехническом институте в Новочеркасске. В 1920 г. в Екатеринодаре Г.Н. Пио-Ульский участвовал в организации политехнического института. С 1921 г. жил в эмиграции. С первых дней пребывания за границей и до смерти (1938 г.), ПиоУльский был профессором технического факультета Белградского университета. Он напечатал на сербском языке учебник аэродинамики и курс паровых турбин в четырех частях. Позже этот учебник был переведен на французский язык и переиздан во Франции.

С 1910 по 1917 г. на заводах Петербурга-Петрограда было изготовлено 88 судовых турбин общей мощностью 1440 тыс. л.с. Единичная мощность судовых турбин достигала 13-16 тыс. л.с.

В 1918 г. конструкторское бюро Металлического завода возобновило работы по проектированию турбин.

Новый этап развития производства турбин связан с реализацией плана ГОЭЛРО, который был принят в 1920 году на VIII Всероссийском съезде Советов.

План ГОЭЛРО стал первой в истории России комплексной программой кардинальной перестройки промышленности, транспорта, сельского хозяйства, социально-бытовой и культурной сферы на базе электрификации. В соответствии с планом шло развитие отечественного энергомашиностроения, что позволило к 1934 г. полностью отказаться от импорта энергетического оборудования.

Задачи, поставленные планом ГОЭЛРО, непосредственно касались Металлического завода, бывшего в то время основным предприятием страны, изготовлявшим энергетические паровые турбины. Однако небольшая турбинная мастерская не могла служить базой для выполнения плана ГОЭЛРО. На таком фундаменте в 1920-1921 гг. страна могла ввести в эксплуатацию только 12000 кВт новых мощностей.

В 1922 г. в Петрограде был организован машиностроительный трест, который объединил ряд предприятий по производству различных типов энергетического оборудования - котлов и турбин. Этот год можно считать началом советского турбиностроения, масштабы которого вскоре намного превзошли масштабы турбиностроения царской России. В 1924 г. Ленинградский металлический завод (ЛМЗ) начал (на старых производственных площадках) строительство и изготовил первую советскую паровую турбину мощностью 2000 кВт, а уже в 1926 г. выпустил турбину мощностью 10000 кВт.

В декабре 1927 г. XI съезд Всесоюзной Коммунистической партии (большевиков) (ВКП(б)) принял Директиву о составлении первого пятилетнего плана развития народного хозяйства, а в апреле 1929 г. съезд Советов СССР его утвердил. Основной задачей ставилось опережающее развитие тяжелой промышленности, в том числе и энергомашиностроения. С этой целью в 1926-1927 гг. было начато строительство на территории ЛМЗ нового корпуса (вернее, паротурбинного завода), рассчитанного на серийных выпуск крупных паровых турбин мощностью 25, 50 и 100 тыс. кВт.

В 1929 г. строительство нового паротурбинного цеха было закончено. Тогда же здесь началась подготовка производства для серийного выпуска (современных в мировом турбиностроении) паровых турбин типа АК-25-1 и АК-50-1, первая мощностью 24 тыс. кВт и вторая – 50 тыс. кВт.

Это были двухцилиндровые турбины, имевшие в целях повышения экономичности большое количество ступеней и вспомогательного оборудования. Выпуск первых семи турбин типа АК-25-1 состоялся в 1930 г., а первой турбины АК-50-1 – в 1931 г. Так было положено начало серийного производства крупных турбин, ранее еще не имевшего примера в практике мирового паротурбиностроения.

В 1930 г. мелкое и среднее турбиностроение было решено передать на Ленинградский Кировский завод (ЛКЗ), бывший "Красный путиловец", оставив на ЛМЗ производство только наиболее крупных турбин, мощностью 25 тыс. кВт и выше.

В последовавшие пять лет ЛМЗ изготовил, смонтировал и ввел в эксплуатацию ряд турбин АК–25-1 и АК-50-1. В процессе их эксплуатации произошло несколько поломок рабочих лопаток. Потребовалось провести ряд больших экспериментальных и теоретических исследований, а также ряд работ на электростанциях для приведения в надежное состояние систем облопачивания этих машин. При этом применялись уточненные методы расчетов, проводилась экспериментальная настройка лопаток и осуществлялись другие мероприятия, позволившие предотвратить аварии лопаточного аппарата.

Освоив производство этих турбин, ЛМЗ перешел к изготовлению новых мощных паровых турбин собственной оригинальной конструкции.

Самостоятельная конструкторская работа завода была посвящена созданию теплофикационных турбин, отвечавших требованиям народного хозяйства страны в годы первых пятилеток. Первой крупной турбиной конструкции ЛМЗ, выпущенной в 1933 г., была теплофикационная турбина типа АТ-25-1 мощностью 25 тыс. кВт при частоте вращения 3 000 об/мин с отбором пара до 100 т/ч. Турбины такого типа обеспечили развитие теплофикации страны в течение первых трех пятилеток. Широкое применение получила также турбина типа АП-25-1 мощностью 25 тыс. кВт с регулируемым промышленным отбором пара до 150 т/ч. Первая турбина этого типа была выпущена в 1936 г.

В 1938-1939 гг. на ЛМЗ были изготовлены турбины собственной конструкции типа АК-50-2, АП-50-1 и АК-50-1, рекордные по мощности – 50 и 100 тыс. кВт, с частотой вращения ротора 3 000 об/мин. Выпуск этих турбин ознаменовал собой прогресс советского турбиностроения.

В 1934 г. вступил в строй второй гигант советского турбиностроения - Харьковский турбогенераторный завод им. С.М. Кирова (ХТГЗ), изготовлявший до Великой Отечественной войны стационарные энергетические турбины типа АК-50 и АК-100 на 1 500 об/мин. В 1935 г. изготовление турбин средней и малой мощности было организовано на Невском машиностроительном заводе им. В.И. Ленина (НЗЛ), а теплофикационных турбин малой мощности - на ЛКЗ.

На Урале в 1938 г. (в Свердловске) был построен Уральский турбинный завод, ныне АО "Турбомоторный завод" (ТМЗ).

Перед Великой Отечественной войной, в мае 1941 г., на ТМЗ была выпущена первая турбина типа АТ-12, которую установили в г. Ижевске.

В годы войны ТМЗ был единственным заводом в стране, выпускавшим турбинное оборудование, а также в большом количестве турбинные лопатки в качестве запасных частей к работающим и восстанавливаемым турбинам.

В послевоенные годы турбинные заводы приступили к производству турбин больших мощностей (100, 200, 300, 500 МВт) с высокими и сверхвысокими параметрами пара.

В 1947 г. на НЗЛ была изготовлена первая отечественная стационарная газовая турбина мощностью 1000 кВт. В последующие годы НЗЛ стал основным поставщиком газовых турбин для компрессорных станций газопроводов.

Развитие атомной энергетики потребовало выпуска турбин мощностью 800 и 1 000 МВт.

Специализация турбинных заводов способствовала развитию техники турбостроения. Так ЛМЗ стал специализироваться на выпуске конденсационных паровых и энергетических газовых турбин, а ТМЗ – на выпуске теплофикационных турбин мощностью от 6 до 25 МВт.

Параллельно с развитием производства турбин шло создание технологических служб и подготовка специалистов-технологов.

Следует отметить, что до 30-х гг. технологических подразделений в системе управления турбинным производством на ЛМЗ не было. Постоянных технологических процессов не существовало. В цехе был только один инженер-технолог – консультант с группой эскизников. Технологию производства контролировали старшие мастера сборочных работ. Все детали изготовлялись на станках по их заказам и техническим указаниям. Единственным технологическим документом был наряд на работу. В то время еще не существовало единой системы допусков, без которой сейчас нельзя представить никакое производство. Отсутствовали зафиксированные на чертежах технические требования к изготовлению деталей. Сопряжения даже основных деталей турбины осуществлялись не по установленным заранее допускам, а по техническим указаниям старших мастеров сборочных работ, основанным на их производственном опыте. Широко применялась обработка деталей по размерам, определенным измерениями фактических размеров ранее изготовленных деталей, или, как говорят, "по месту". Такая система технологического руководства производством существовала в старой турбинной мастерской Металлического завода и сохранялась до конца 20-х гг. Рассчитанная на высококвалифицированных рабочих с большим производственным стажем и опытом, она в то время соответствовала уровню развития производства, т.к. оно продолжало оставаться мелкосерийным и единичным. Заказов на новые турбины было мало.

Завод занимался в основном восстановлением и ремонтом старых турбин.

Задание первой пятилетки в корне изменило положение на заводе, потребовало набора большого числа новых рабочих. На завод прибывала в основном молодежь, не имеющая опыта турбинного производства. А технологическая документация потребовалась не только рабочим, но и организаторам производства: планировщикам, диспетчерам, а также и нормировщикам.

Отсутствие технологической документации порождало несогласованность работы отдельных звеньев нового производства. Методы обработки деталей и сборки турбин без заранее разработанной технологической документации, без допусков по замерам по месту, годные при единичном изготовлении мелких турбин, стали негодными для серийного производства крупных турбин с большим количеством оригинальных деталей (от 3 до 5 тыс.), сковывали развитие производства. Положение с каждым днем становилось все более катастрофическим1. Основной причиной создавшегося беспорядка явилось, как указано выше, то, что строительство новой материально-технической базы – нового паротурбинного цеха не сопровождалось разработкой новой соответствующей системы управления и технологической подготовки производства.

Из-за отсутствия технологической подготовки производства образовался колоссальный разрыв между уровнем материально-технического обеспечения и уровнем организации работ.

Особо острой проблемой при организации технологической службы стало отсутствие инженеров-технологов. Специалистов старой школы к этому времени из-за революционных преобразований и политических репрессий почти не осталось. Такое положение в начале первой пятилетки было не только на ЛМЗ.

В связи с создавшимся положением было решено поручить Высшему совету народного хозяйства (ВСНХ) СССР совместно со Всесоюзным центральным советом профессиональных союзов (ВЦСПС) и Народными комиссариатами просвещения (Наркомпросом) республик организовать в виде опыта одно-два предприятия-школы, в которых сочеталась бы подготовка кадров (низших, средних и высших) с постоянной работой на производстве.

Первый в стране завод-втуз был организован на ЛМЗ в 1930 г. Первыми студентами стали в основном рабочие завода, окончившие в этом же году вечерний рабочий механический техникум при ЛМЗ. Первый выпуск инженеров состоялся в 1932 г. Инженеры специальности «Производство паровых турбин» составили костяк инженерно-технических работников паротурбинного корпуса: технологов, конструкторов по оснастке, мастеров. Они же стали основной силой по ликвидации прорыва, образовавшегося в паротурбинном строительстве.

Приход на производство молодых инженеров-выпускников втуза ЛМЗ содействовал быстрому совершенствованию технологической подготовки, повышению ее качества, техническому перевооружению производства на серийный выпуск турбин.

В начале 30-х гг. в области коренного совершенствования системы технологической подготовки производства была осуществлена разработка технических требований к обработке деталей, рациональных допусков и посадок для основных элементов турбин, классификация деталей и типиСемячкин П.П. В борьбе за встречный // Неизведанными путями. Л., 1967. С. 36.

зация технологических процессов2, подготовка предложений по широкой унификации деталей как базы для снижения циклов технологической подготовки производства и циклов изготовления самих турбин. В целом можно сказать, что в этот период закладывались научные основы технологии тяжелого турбиностроения.

Создание на предприятиях технологических служб явилось высоко прогрессивным мероприятием и ознаменовало начало нового периода в развитии отечественного турбиностроения. Разрабатываемые этими службами технологическая документация и средства оснащения производства явились необходимыми исходными данными для научной организации труда как всех структурных подразделений управления производством, так и самого производства. Начиная с 1933-1934 гг., обработка деталей без заранее разработанной технологии была полностью изжита.

На ЛМЗ в годы первых предвоенных пятилеток закладывались основы конструирования, технологии и организации отечественного турбиностроения.

Все другие заводы создавали свои технологические службы, пользуясь опытом ЛМЗ, которые оказывали им большую техническую помощь.

Большой вклад в развитие теоретических и практических основ турбиностроения внесли отечественные ученые и специалисты.

Чл.-кор. АН СССР А.А. Радциг, автор одного из первых русских учебников по паровым турбинам, и чл.-кор. АН СССР М.И. Яновский, разработавший методы расчета на прочность деталей турбин, вложили много труда в развитие теории турбиностроения в России и подготовку инженерных кадров.

Зарождение и развитие советского турбиностроения тесно связано с именем проф., д-ра техн. наук М.И. Гринберга (1896-1957), более 30 лет являвшегося главным конструктором ЛМЗ. Под его руководством спроектированы первые советские мощные одновальные турбины АК-50-2, АКАП-50-1 (50 и 100 тыс. кВт), а также другие уникальные турбины.

Им создана целая школа ученых в области турбиностроения, которые выполнили большое число теоретических и экспериментальных работ, способствовавших быстрому развитию советского турбиностроения.

На Уральском турбомоторном заводе в Свердловске (ныне Екатеринбург), значительных успехов добились главные конструкторы отделов паровых и газовых турбин Д.П. Бузин и М.М. Ковалевский.

Разработанные под руководством Д.П. Бузина конструкции теплофикационных турбин получили высокую оценку эксплуатационников, а коллектив ведущих специалистов завода был удостоен Ленинской и Государственной премий.

Аронов И.С. Практика типизации технологических процессов и планирования по типовым маршрутам // Тр. Ленинградской конференции по типизации технологических процессов. Л., 1940. С. 173.

Впервые в качестве самостоятельной дисциплины технология производства турбин была включена в учебный план специальности "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 отражение в известных трудах проф. А.П. Соколовского, тесно сотрудничавшего с технологами турбинных заводов Ленинграда и содействовавшего повышению их деловой квалификации.

Первым учебником для высших учебных заведений по курсу "Технологии турбостроения" являлась книга Н.Я. Баумана, М.И. Яковлева и Н.Н. Свечкова "Технология производства паровых и газовых турбин" (1973).

В 1962 г. в Уральском политехническом институте была открыта кафедра "Турбостроение". Ее основателем и первым заведующим стал проф.

Н.Я. Бауман. Основной задачей кафедры являлась подготовка инженеровтехнологов по производству паровых и газовых турбин.

Машиностроение является производством средств производства и призвано обеспечивать все отрасли народного хозяйства наиболее передовой техникой.

Процесс создания и производства машин охватывает несколько связанных между собой этапов: от разработки конструкции машин, технологии их изготовления до производства, включающего испытание, отладку, отделку и отправку заказчику.

Отрасль науки, занимающаяся изучением явлений, происходящих на всех этапах подготовки производства и изготовления машин, получила название "Технология машиностроения".

Строительство специализированных заводов автомобильных, тракторных, турбинных и других создало необходимость подготовки большого числа инженеров, техников, рабочих, знающих особенности требований, которым должны отвечать машины соответствующей отрасли, а также технологические процессы изготовления заготовок, механической обработки, сборки в зависимости от выпуска, характера оснащения производства станками, приспособлениями, средствами контроля, механизации и автоматизации.

В учебные планы вузов нашей страны впервые были включены в соответствии со специализацией вузов новые дисциплины: "Технология автомобилей" и "Тракторостроение" (1930 г.), "Технология станкостроения" (1931 г.), "Производство паровых турбин" (1931 г.).

В этой главе неоднократно употреблялся термин "технология". Попытаемся точно определить его значение. Он состоит из двух греческих слов: techno – искусство, мастерство, умение и logos – слово, понятие, учение. Таким образом, дисциплина "Технология производства турбин" это учение об искусстве производства турбин; подобное определение термина «технология» может быть применено ко всем отраслям промышленности, строительства и т. д.

В более широком понимании технология это совокупность приемов и способов получения, обработки или переработки сырья, материалов, полуфабрикатов или изделий (в нашем случае - в турбиностроении).

Выделив основные составляющие всего производственного процесса, мы сталкиваемся с конкретными, требующими специальных знаний технологиями или технологическими процессами. Таким образом, технологии это сами операции добычи, обработки, переработки, сборки, монтажа, ремонта, технического контроля, транспортирования, складирования, хранения. Все операции могут быть выявлены в процессе производства паровых и газовых турбин.

Кроме того, технология – это также и научная дисциплина, разрабатывающая и совершенствующая приемы, способы, методы выполнения перечисленных выше операций.

Задачей технологии как науки является изучение физических, химических, механических и других закономерностей с целью определения и использования на практике наиболее эффективных и экономичных производственных процессов.

Рассмотрим, что в турбиностроении может явиться предметом исследования и научной разработки в области технологии. Прежде всего это разработка оптимальных сочетаний: выбор заготовки и видов обработки;

качество поверхности обрабатываемых изделий, точности обработки и припусков на нее; базирование и крепление заготовки. Затем типизация технологии производства и выбор способов обработки основных деталей турбин. Важное значение имеет совершенствование конструкции приспособлений, применяемых на разных стадиях производства паровых и газовых турбин.

Исследованиям должны быть подвергнуты процессы сборки, монтажа и ремонта с точки зрения характера соединения деталей и узлов, принципов механизации и автоматизации выполняемых работ.

Совершенствование методов обработки и сборки, применение станков с числовым программным управлением (ЧПУ) и обрабатывающих центров заставило привести в соответствие и методы технического контроля ведущихся процессов. Используются различные методы активного контроля, основанные на применении магнитных, индукционных, оптических и других датчиков.

Для ведения контроля сборочных процессов внедряются в практику достаточно сложные, наукоемкие лазерные или оптико-электронные системы пространственного позиционирования.

Таким образом, технология турбостроения это важная и сложная наука, требующая глубоких знаний.

Кроме рассмотренных определений термина "технология", мы еще должны указать, что технологией также называют описание производственных процессов, инструкции по их выполнению, технологические правила, требования, карты, графики и другую текстовую или графическую технологическую документацию.

Изучение технологических дисциплин позволяет на основе научного подхода разрабатывать и внедрять в производство совершенные технологические процессы.

К важнейшим показателям, характеризующим техникоэкономическую эффективность технологического процесса, относятся:

- удельный расход сырья, полуфабрикатов и энергии на единицу продукции;

- качество и количество готовой продукции;

- уровень производительности труда;

- интенсивность процесса;

- затраты на производство;

- себестоимость продукции.

Достигнутые показатели эффективности техпроцесса не следует рассматривать как конечную цель технологической подготовки производства, рассчитанной на длительный период. Технология должна постоянно развиваться, обновляться и совершенствоваться по мере развития техники.

1.3. Производственный и технологический процессы Производственный процесс в широком понимании включает все этапы, которые проходят природные ресурсы на пути превращения их в изделие. Так, например, железная руда добывается в шахтах, затем транспортируется на металлургические заводы, где, пройдя ряд процессов плавки и проката, превращается в металл. Металл поступает на машиностроительный завод и после различных видов обработки (со снятием и без снятия стружки) превращается в детали. Из деталей путем сборки и последующей отделки создается изделие.

Производственный процесс машиностроительного завода включает получение заготовок, различные виды их обработки (механическую, термическую, химическую и др.), контроль качества, транспортирование, хранение на складах, сборку машины, испытание, регулировку, окраску, упаковку, отправку заказчику. Выполнение различных этапов обработки организуется в специализированных цехах: заготовительном, механическом, термическом, сборочном и др. В каждом из них осуществляется свой особый производственный процесс.

Технологическим процессом, следовательно, является комплекс частей производственного процесса, во время которого происходят качественные изменения состояния объекта производства или его внешнего вида.

Например, все виды механической обработки связаны в основном с изменением формы и размеров заготовки; термическая с изменением физических свойств. Сборка переводит детали из свободного в связанное состояние. Отделка и окраска машины изменяют ее внешний вид. Каждому виду обработки свойствен особый технологический процесс.

Однако следует иметь в виду, что неконтролируемые изменения свойств или вида объекта производства могут приводить к нежелательным результатам. Поэтому любой технологический процесс должен сопровождаться определением всех возможных изменений состояния предмета производства. Следовательно, часть производственного процесса, содержащая действия по изменению и последующему определению состояния предмета производства, и будет называться технологическим процессом.

1.4. Элементы технологических процессов Технологический процесс состоит из технологических операций.

Технологическая операция – это законченная часть технологического процесса, выполняемая на одном рабочем месте. В свою очередь технологические операции состоят из ряда элементов.

Установ – часть технологической операции, выполняемая при неизменном закреплении обрабатываемых заготовок или собираемой сборочной единицы.

Технологический переход – законченная часть технологической операции, характеризуемая постоянством применяемого инструмента и поверхностей, образуемых обработкой или соединяемых при сборке.

Вспомогательный переход – законченная часть технологической операции, состоящая из действий человека и (или) оборудования, которые не сопровождаются изменением формы, размеров и шероховатости поверхностей, но необходимы для выполнения технологического перехода, например установка заготовки, смена инструмента и т. д.

Рабочий ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки.

Вспомогательный ход – законченная часть технологического перехода, состоящая из однократного перемещения инструмента относительно заготовки, не сопровождаемого изменением формы, размеров, шероховатости поверхности или свойств заготовки, но необходимого для выполнения рабочего хода.

Позиция – фиксированное положение, занимаемое неизменно закрепляемой обрабатываемой заготовкой или собираемой сборочной единицей совместно с приспособлением относительно инструмента или неподвижной части оборудования, для выполнения определенной части операции.

Основными характеристиками технологического процесса являются:

цикл технологической операции, такт выпуска, ритм выпуска.

Технологическим процессом изготовления детали называют (как указано выше) совокупность всех состовляющих производственного процесса, непосредственно связанных с изменением формы, состояния или свойств материала изготовляемой детали от момента поступления его на обработку до получения готовой детали при постоянном контроле полученных результатов.

Технологический процесс изготовления детали состоит из двух взаимосвязанных частей: технологического процесса изготовления заготовки и технологического процесса обработки детали. При использовании покупных заготовок на предприятии осуществляется только технологический процесс обработки соответствующих деталей.

Полный технологический процесс обработки детали состоит из механической обработки, а также всех сопутствующих ей операций, таких как разметка, контроль качества, промежуточная термообработка и др.

Технологический процесс обработки складывается из ряда отдельных операций, характеризуемых определенными методами обработки деталей, например, токарной, фрезерной, термической и т. п.

Рабочим местом называется часть площади цеха, предназначенная для выполнения определенных работ, на которой размещены соответствующее технологическое оборудование, оснастка, подъемно-транспортные устройства, стеллажи для хранения заготовок деталей или сборочных единиц и другие необходимые средства выполнения работ.

Целесообразность деления технологического процесса на операции вызвана техническими и экономическими факторами. Например, технически невозможно полностью обработать деталь на одном станке определенного типа. Так, на токарном станке нельзя выполнить фрезерные операции.

По эргономическим требованиям зачастую оказывается невыгодным выполнять всю работу на одном станке (например, проводить черновую и чистовую обработку крупного вала), так как при этом нерационально используются станок, инструмент и квалификация рабочего. Следует учитывать то, что при отделении грубой обработки от чистовой станок, на котором постоянно проводят либо чистовую, либо отделочную обработку, будет меньше изнашиваться и поэтому дольше сохранит высокую точность обработки. Для станков черновой обработки потеря точности не имеет большого значения. В результате система из двух станков для раздельной черновой и чистовой обработки будет служить гораздо дольше, чем система из таких же двух станков, применяемых для полной обработки деталей, т. е. для черновой и чистовой обработки на одном станке.

Технологическая операция является основным элементом производственного планирования и учета. На выполнение определенных операций обычно рабочему выписывается наряд. В соответствии с операциями технологических процессов разрабатывается вся планировочная и учетная техническая документация, составляются различные производственные графики и ведомости. Операции служат основанием для расчета трудоемкости изделия, потребного количества станков (по размерам и видам), а также рабочих по их специальностям и квалификации.

Приемами называют элементарные действия, совершаемые рабочими при выполнении той или иной операции. Так, например, операция сверления детали с применением кондуктора будет состоять из следующих приемов: очистки кондуктора от стружки (после снятия предыдущей детали), установки в кондуктор следующей детали, ее закрепления, включения станка, затем, после сверления, снятия детали. На основе изучения затрачиваемого времени на выполнение приемов и надлежащей математической обработки полученных данных разрабатываются нормативные графики и таблицы вспомогательного времени для нормирования ручных процессов при выполнении станочных операций.

Производственный процесс на заводе осуществляется входящими в его состав цехами, службами и хозяйствами (складским, транспортным и др.), а также отделами: конструкторским, технологическим, снабжения, сбыта, плановым, диспетчерским и др., основными задачами которых являются подготовка, планирование, организация производства и труда.

1.5. Технологический процесс как основа научной организации Организация производства, научная организация труда задача оптимального использования ресурсов на большом предприятии. Здесь под термином "ресурсы" понимаются персонал и материалы, необходимые для планирования, проектирования и управления сложными процессами. Хотя организация производства зародилась в обрабатывающей промышленности, сегодня ее методы применяются и во многих других областях. Строительство, транспорт, сельское хозяйство, банковское дело, продовольственное снабжение, коммунальные услуги – вот сферы предпринимательской деятельности, где регулярно используются методы организации производства для оптимизации совместного использования рабочей силы, материалов, оборудования и энергии. Современная организация производства – это, прежде всего, применение технических средств, а также методов исследования операций для повышения эффективности и производительности работы. Далее кратко рассматриваются основные характеристики системы организации производства.

Проектирование системы организации производства включает анализ требований к выпускаемому продукту или услуге и планирование рентабельного производства. В эту часть организации производства входят организация труда, инженерная психология, материально-техническое снабжение, планирование технологии и оптимизация капиталовложений.

Организация труда имеет дело с рациональной организацией рабочего места. Инженерная психология исследует роль людей и машин в производственной системе. Материально-техническое снабжение касается наиболее эффективных материалов и способов перемещения сырья и продуктов, которые отвечали бы требованиям производственной системы. Планирование технологии позволяет оптимизировать технологический процесс и добиться наилучшего использования пространства, занимаемого производственной системой. Наконец, анализ и оптимизация капиталовложений направлены на повышение экономического эффекта производственной системы.

Управление производственной системой состоит в разработке процедур анализа, планирования, координации, составления календарных графиков, а также ресурсного обеспечения этой системы. Чтобы добиться эффективной работы производственной системы, необходим анализ соответствующих данных, позволяющий определить, какие ресурсы нужны и как их использовать наилучшим образом. Эта область деятельности включает управление запасами, затратами, производством и качеством, нормирование труда и руководство процессом производства и реализации продукта. Управление запасами имеет дело с затратами на приобретение, хранение и расход материалов. При этом с целью минимизации стоимости операций применяются методы статистического анализа. Управление производством занимается вопросами повышения эффективности использования ресурсов. В сферу управления качеством входят приемы и процедуры выявления и устранения дефектов. Нормирование труда имеет целью определить оптимальное время выполнения конкретной задачи. Управление затратами включает бухгалтерский учет и вопросы экономики. Наконец, задача руководства процессом производства и реализации состоит в том, чтобы обеспечить наилучшее сочетание графика выпуска изделий с имеющимися на данный момент ресурсами и потребностями рынка.

Административное руководство. Руководство производственной системой включает принятие решений по всем аспектам эксплуатации и финансирования этой системы. Руководство предприятия должно планировать производство, организовывать работу персонала, обеспечивать необходимые ресурсы, осуществлять контроль, поощрять инициативу и повышать экономическую эффективность деятельности предприятия.

Профессиональное образование. Программы обучения, позволяющие получить высшее образование в области организации производства, предлагаются во многих институтах и университетах и носят междисциплинарный характер. Студенты изучают математику, физику, технологические дисциплины, а также инженерное проектирование. Студент должен овладеть не только специфическими методами и знаниями, но и научиться находить оптимальный вариант решения конкретной проблемы. Например, задача определения на основе карты рабочих операций наилучшего способа подсушивания трех ломтиков хлеба в закусочной сродни календарному планированию выпуска трех турбин, каждая из которых должна пройти два испытания, выполняемых на стенде завода-изготовителя и на месте эксплуатации с наилучшими результатами и наименьшими затратами.

Развитие способности обобщать, выделяя главное, является одной из основных задач образования в области организации производства, и творчески мыслящий студент должен уметь выявлять общее в различных, на первый взгляд, проблемах. Чтобы добиться успеха, специалист по организации производства должен разбираться в технике и уметь поддерживать контакты с администрацией и рядовыми работниками. Это способствует повышению предприимчивости, изобретательности и стремлению к эффективному труду коллектива.

Подготовка производства. Весьма ответственной частью производственного процесса 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 цехов, изготовляющих инструменты, приспособления, нестандартное оборудование, средства контроля, испытания и другие специальные средства производства. Деятельностью названных отделов и цехов управляет главный инженер или его заместитель по подготовке производства.

Ведущими в общей системе подготовки производства являются конструкторские отделы и отдел главного технолога (ОГТ).

В объем работ по конструкторской подготовке производства входят:

- разработка технического проекта новой машины, согласование его с заказчиком и защита перед отраслевыми научными и вышестоящими организациями;

- конструирование машины, ее механизмов, отдельных сборочных единиц и деталей; экспериментальные проверки конструкций; 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, спецификаций и изготовление рабочих чертежей, а также всей другой конструкторской документации на кальках или в электронном виде;

- составление необходимых руководств по сборке и эксплуатации сконструированных объектов; изготовление чертежных и фотографических иллюстраций к этим руководствам и каталогам;

- передача чертежей в архив и светокопировальную мастерскую; изготовление необходимого количества экземпляров светокопий, в первую очередь для технологического отдела, или предоставление их в электронном виде.

В процессе технологической подготовки производства решаются следующие задачи:

1) обеспечение контроля технологичности конструкции новых машин;

2) расцеховка деталей и механизмов изготовляемых машин по цехам-исполнителям (маршрутизация); выбор вида заготовок для каждой детали (при этом определяют, какие детали целесообразно изготовлять своими силами в заготовительных цехах завода и какие следует заказать на других предприятиях в порядке специфицированных ведомостей по всем видам, сортам и размерам примененных в изделии материалов); составление сводных норм расхода материалов на каждое изделие, являющихся основой для работы отдела материально-технического снабжения;

3) проектирование технологических процессов изготовления деталей и сборочных единиц новой машины, обеспечивающих выполнение заданных технических условий при достаточной экономичности производства и в соответствии с техническими возможностями предприятий; оформление технологической документации; конструирование специальных средств производства, т. е. технологической оснастки всех видов (инструменты, приспособления, средства контроля и испытания изделий и т. д.);

4) установление норм выработки по всем операциям, предусмотренным технологическим процессом;

5) изготовление силами самого предприятия или приобретение на стороне недостающего оборудования и инструмента в количестве, достаточном для развертывания производства до заданного объема;

6) передача разработанной технологической документации и технологической оснастки производственным цехам; технологическая помощь цехам в освоении новых конструкций, технологических процессов и оснастки; надзор за соблюдением и правильным применением технологии и технологической оснастки.

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

По мере освоения нового изделия в задачи подготовки производства входят:

- внесение изменений в конструкцию отдельных деталей и сборочных единиц, направленных на улучшение качества машины или облегчающих ее изготовление без ущерба для качества;

- уточнение всякого рода документов, формулирующих технические требования к машине и ее частям;

- внесение изменений в технологию изготовления машины в целях повышения качества или улучшения экономики производства;

- уточнение нормативов, связанных с применяемыми методами производства;

- наблюдение за правильным использованием технологической оснастки, а также другие работы, обеспечивающие нормальный ход производства.

Анализ состава конструкторской и технологической документации, разрабатываемой в отделах главного конструктора, главного технолога и главного металлурга, подтверждает ее немаловажную роль в организации всех структурных подразделений предприятия технических, плановых, вспомогательных, снабжения, кооперирования, сбыта и др.

Особенно велико значение технологической документации для обеспечения работы основных производственных цехов. В технологических картах указывают: вид заготовок обрабатываемых деталей, применяемое оборудование, оснащение, специальность исполнителей и разряд работ (квалификация), нормируемое время обработки, маршрут прохождения деталей по цехам завода и другие сведения, касающиеся правильного ведения производственного процесса. На основании технологических карт составляются нормативы по трудоемкости обработки на отдельные сборочные единицы, а затем и суммарные в целом на всю машину. С их помощью можно определить трудовые затраты на изготовление турбины с разбивкой по группам оборудования и разрядам работ, трудоемкость станочных и слесарно-сборочных работ и т. д.

На основании разработанных технологических процессов составляют также цикловые графики по ведущим узлам машины3, определяющие календарное время изготовления машины. Таким образом, технологическая документация позволяет всем подразделениям завода наиболее целесообразно организовать и планировать производство изделий.

1.6. Производственная структура машиностроительного завода На различных машиностроительных заводах, исходя из принципа обеспечения наибольшей рациональности процесса для конкретных услоБушуев М.Н. Технология производства турбин. М., 1966. C. 14- вий, организация основных производственных подразделений (цеха, участки, отделения) может быть функциональной или предметной. При функциональной системе изготовление продукции организуется в специализированных цехах (литейный, кузнечный, механический, термический и др.), для каждого из которых характерен свой производственный процесс с определенной технологией производства. При предметной системе отдельные производственные цеха или участки изготовляют определенные законченные части машин, т. е. отдельные предметы (технологические узлы или сборочные единицы, комплекты, законченные агрегаты машин и т. д.).

В таком производственном цехе или на участке могут применяться самые различные виды технологических процессов, обеспечивающих работу цеха по замкнутому производственному циклу.

Нередко на машиностроительных заводах используют одновременно обе системы: функциональную и предметную. Смешанная система организации цехов и участков на машиностроительном заводе часто оказывается наиболее эффективной при изготовлении крупных машин.

В соответствии с основным назначением цеха завода подразделяются на основные производственные, подсобные производственные и вспомогательные.

Основные производственные цеха в свою очередь разделяются на две главные группы. К первой группе относятся заготовительные цеха, ко второй - обрабатывающие и сборочные. К заготовительным цехам в турбинном производстве относятся раскройно-заготовительные, котельносварочные, кузнечные, лесопильные и другие цеха, в которых изготовляют полуфабрикаты (заготовки), необходимые для производства основных изделий завода и подлежащие обработке в других его цехах или отправляемые на другие заводы без последующей обработки на данном предприятии.

В группу обрабатывающих входят цеха механические, термические, металлопокрытий, нормалей и другие, в которых полностью или частично обрабатывают детали и другие элементы изделий. Сборочными являются цеха, в которых производится сборка отдельных сборочных единиц или изделий в целом. В них же иногда осуществляют и испытание изделий, однако чаще всего испытание основных изделий машиностроительных заводов проводится в специально оборудованных испытательных цехах.

На отечественных турбинных заводах обрабатывающие цеха организуются с замкнутым циклом. Например, создаются цеха механосборочные;

цеха обработки деталей и крупных сборочных единиц (корпуса, роторы, обоймы, диафрагмы и т. п.); цеха механизмов парораспределения и регулирования; цеха лопаточные и др. Такие цеха выполняют механическую обработку деталей, сборку и испытание выпускаемых ими элементов турбин.

К подсобным производственным относятся такие цеха, продукция которых необходима для выпуска готовых турбин и других изделий основными производственными цехами (например, тарный цех и др.).

Вспомогательными называются цеха, выполняющие вспомогательные технические функции для нужд производственных цехов. В турбинном производстве к ним относятся инструментальный, штампов и приспособлений (на ряде заводов они объединены в один инструментальный цех), модельный, абразивный, нестандартного оборудования, ремонтномеханический, электроремонтный, ремонтно-строительный, экспериментальный и др.

Число изделий определенного наименования, типоразмера и вида исполнения, изготовляемых или ремонтируемых объединением, предприятием или его подразделениями, в течение планируемого интервала времени обусловливает объем выпуска изделий.

Существующие стандарты определяют тип производства и классифицируют категории производства, выделяемые по признакам широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий.

Различают три основных типа производства: единичное, серийное и массовое. Важнейшей из основных характеристик производства является коэффициент закрепления операций, равный отношению числа всех технологических операций, выполненных или подлежащих выполнению в течение месяца, к числу рабочих мест.

Единичное производство это производство, характеризуемое широкой номенклатурой изготовляемых или ремонтируемых изделий и малым объемом их выпуска. На предприятиях с единичным производством в основном применяют универсальное оборудование, на котором можно осуществлять различные виды обработки. Для обработки деталей на станках используют универсальные приспособления. Специальные приспособления применяют редко, лишь в случае, когда обработка детали без применения приспособления невозможна. Режущий и измерительный инструменты также универсальные. Разрабатываемые технологические процессы на обработку изделия имеют маршрутный характер. Все эти факторы определяют низкую производительность труда и высокую себестоимость изготовляемой продукции.

При единичном производстве повторное изготовление или ремонт ранее выпущенных изделий обычно не предусматривается.

В турбинном производстве при любом объеме выпуска турбин заводизготовитель стремится поставлять их повторно, улучшая и совершенствуя конструкцию, что относит турбинное производство к серийному типу.

Серийное производство это производство, которое характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготовляемых или ремонтируемых периодически повторяющимися партиями, сравнительно небольшим объемом выпуска. В зависимости от количества изделий в партии или серии и значения коэффициента закрепления операций различают мелкосерийное, серийное и крупносерийное производства. В соответствии с нормативной документацией коэффициент закрепления операций принимают равным: для мелко серийного производства – от 21 до 40, для средне серийного производства – от 11 до 20 и для крупносерийного производства – от 2 до 10.

В серийном производстве применяют универсальные, специализированные станки, а для осуществления отдельных операций специальные.

Обычно станки оснащают универсально-сборными (УСП), универсальноналадочными (УНП) или специальными приспособлениями. Это позволяет снизить трудоемкость и стоимость изготовления выпускаемой продукции. Широко применяют специализированный или специальный режущий и измерительный инструменты, позволяющие обеспечивать взаимозаменяемость обрабатываемых деталей.

Серийное производство является наиболее распространенным типом производства в общем и среднем машиностроении. В турбостроении к крупносерийному производству можно отнести обработку диафрагм и турбинных лопаток.

Массовое производство это производство, которое характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготовляемых или ремонтируемых в течение продолжительного времени.

Коэффициент закрепления операций для массового производства принимают равным единице.

Массовое производство характеризуется широким применением специального или специализированного оборудования, механизацией и автоматизацией производственных процессов, строгим соблюдением принципа взаимозаменяемости. Высшей формой массового производства является производство непрерывным потоком (поточные или автоматические линии), где время выполнения каждой операции равно или кратно времени изготовления всего потока. При таких условиях обработку деталей можно производить без заделов в строго определенные промежутки времени. Массовое производство имеет наивысшую форму организации труда, высокую производительность и минимальную себестоимость.

Изделия любого типа производства с течением времени и развитием технологического процесса для улучшения их эксплуатационных качеств подвергают конструктивным изменениям. Возможен также выпуск усовершенствованных моделей машин. В условиях массового производства изменение конструкции производят значительно реже и в строгом плановом порядке, так как перестройка поточных или автоматических линий, а также замена специального оборудования приводит к большим материальным затратам. В единичном или серийном производстве изменение конструкции требует значительно меньших материальных затрат на выпуск нового объекта, связанных с переналадкой станков. Но затраты, связанные с перестройкой массового производства, окупаются раньше затрат, связанных с перестройкой единичного или серийного производства.

Части производственных процессов по методу выполнения подразделяются на формообразование, литье, формование, обработку резанием, обработку давлением, термическую обработку, электрофизическую и электрохимическую обработку, узловую сборку, общую сборку и т. п.

1.8. Общая характеристика турбинного производства.

Рассматривая парогазотурбинное производство в свете характеристик типа производства, следует отнести его к серийному с отдельными участками мелкосерийного типа (цилиндры, роторы), среднесерийного (диски, диафрагмы) и крупносерийного (рабочие и направляющие лопатки). Разработка технологических процессов ведется с учетом названных типов производства.

В парогазотурбиностроении, особенно в лопаточных цехах для обработки крупных лопаток, широко используется поточный метод организации производства с применением специальных и специализированных станков.

Для обработки крупных деталей (цилиндры, роторы, диски, диафрагмы) создаются групповые поточные линии, которые в отличие от поточных линий обработки одних и также массовых деталей служат для одновременной обработки различных, но технологически однородных деталей с одинаковым или близким технологическим маршрутом. Оборудование в групповой поточной линии устанавливается в соответствии с последовательностью выполнения технологических операций для изготовления типовой, или комплексной, детали, т. е. такой детали, для которой используется наибольшее количество операций. Для отдельных типов операций, например для обработки пазов под лопатки в роторах газовых турбин, расточки цилиндров высокого давления по половинам, фрезерования косых разъемов у диафрагм и других наиболее сложных и трудоемких операций, обычно применяются специальные станки. При использовании универсальных станков их приходится модернизировать и снабжать групповыми наладками.

Из всего многообразия видов и методов обработки заготовок деталей турбин (литье металлов различными способами, обработка металлов давлением, электрофизическая, термическая, химико-термическая и другие виды обработок) обработка заготовок механическим способом со снятием стружки при резании металла лезвийным инструментом на металлорежущих станках занимает первое место. При применении обработки лезвийным инструментом из заготовки получают готовую деталь необходимой формы и размеров.

Режущим инструментом служат резцы различных типов, сверла, метчики, фрезы, развертки, зенкеры и др. При выборе типа и конструкции режущего инструмента необходимо учитывать метод обработки, размеры и конфигурацию обрабатываемой детали, требуемую точность обработки, материал обрабатываемой детали, тип станка, характер производства.

Первоначальными операциями обычно являются обдирочные работы, когда удаляется наибольшая часть припуска. При чистовых проходах получают необходимые размеры и параметры шероховатости обрабатываемой поверхности детали. Можно получить точность 8-го квалитета с параметром шероховатости Ra = 1,25 – 2,5 мкм при соблюдении определенных условий обработки лезвийным инструментом. Для получения размеров более высокой точности и минимальной шероховатости применяют другие методы обработки. Обычная точность, получаемая на металлорежущих станках, без использования специальных приемов не превышает 10-й или 11-й квалитет с параметром шероховатости Ra = 20 мкм.

При обработке деталей машин абразивными инструментами основным режущим инструментом является абразивный круг. Обработка деталей производится на шлифовальных станках. Процесс механической обработки осуществляется с удалением металла с обрабатываемой поверхности, но не в виде стружки, а в виде металлической пыли. При шлифовании достигается высокая точность обработки.

Шлифование является основным методом чистовой отделки поверхностей, когда необходимо получить высокую точность с параметром шероховатости поверхности. Для получения размеров по 8-му квалитету точности с параметром шероховатости Ra = 0,16 – 0,32 мкм трущихся поверхностей, имеющих твердость после азотирования не менее 700 единиц по Виккерсу, обрабатывать поверхности без абразивного инструмента нельзя.

Материалы, применяемые для изготовления абразивного инструмента, подразделяются на искусственные и природные. К природным относятся алмаз, корунд, наждак, кварц, кремний и др. К искусственным абразивным материалам относятся электрокорунд, карбокорунд, карбид бора, карбид циркония и др. Формы изготовления шлифовальных кругов и их обозначения определены ГОСТ 2424-75.

В современном машиностроении наряду с технологией обработки металлов резанием, сопровождающейся снятием стружки, применяют методы обработки без снятия стружки, которые повышают производительность и точность обработки, параметры шероховатости и прочностные характеристики материала поверхности. К таким методам относится обработка металлов давлением. К способам обработки металла давлением в холодном состоянии относятся калибрование отверстий шариком или оправкой, редуцирование, обработка поверхностей гладкими роликами, наклепывание поверхностей шариками, дробеструйный наклеп, накатывание, рифление и др.

Сущность обработки поверхностей гладкими роликами заключается в том, что вращающиеся ролики, соприкасаясь с обработанной поверхностью детали, устраняют неровности, оставшиеся после обработки резцом, и образуют наклепанный слой. При обкатывании роликами наружных цилиндрических поверхностей диаметр их уменьшается, а при раскатывании отверстий увеличивается. Обычно ролик в специальной оправке закрепляют в резцедержателе станка или в оправке шпинделя и подводят к обрабатываемой поверхности детали. При вращении детали (или оправки в шпинделе) ролики обкатывают ее поверхность.

Основное условие получения заданной точности и параметров шероховатости обрабатываемой поверхности – обеспечение соответствующего давления на ролик, контролируемого с помощью специальных тарировочных пружин или гидравлических устройств. Обработку роликами выполняют на универсальных станках. Накатывание и раскатывание наружных и внутренних поверхностей осуществляют роликовыми раскатками (точность обработки – 10-й и 9-й квалитет, а параметр шероховатости Ra = 0,32 – 1,25 мкм ).

Для повышения прочности деталей, работающих в условиях ударной нагрузки, для предупреждения их растрескивания при работе в коррозионных средах, повышения маслопоглощающих свойств обработанной поверхности применяют дробеструйное наклепывание. Обработанную заготовку подвергают многочисленным ударам дробинок из чугуна, стали, алюминия или стекла. Оборудование, применяемое для дробеструйного наклепывания, состоит из рабочей камеры и дробеструйного устройства.

Дробь под действием сжатого воздуха или других механических усилий выбрасывается на поверхность заготовки, ударяя ее. Глубина образуемого наклепа не превышает 2 мм. Твердость в результате наклепа повышается.

Другие виды обработки металла давлением (калибрование отверстий шариком или оправкой, редуцирование или формообразование деталей методом обжатия и др.) также предназначены для повышения прочностных свойств металла и получения требуемых параметров шероховатости.

1.9. Станочный парк турбинных заводов Основной вид оборудования любого машиностроительного и, следовательно, турбиностроительного завода – это металлорежущие станки. Металлорежущий станок – машина для обработки резанием металлических и других материалов, полуфабрикатов или заготовок с целью получения из них изделий путем снятия стружки металлорежущим инструментом.

Металлорежущий инструмент – орудие производства для изменения формы и размеров обрабатываемой заготовки путем удаления части материала в виде стружки с целью получения готовой детали или полуфабриката.

От выбранного станка и инструмента, их типа, степени совершенства и соответствия поставленным задачам зависит эффективность технологического процесса. Постоянная модернизация станочного парка и инструмента предопределяет научно-технический прогресс.

Металлорежущие станки выбирают по различным классификационным признакам.

Станки подразделяются:

по специализации:

- универсальные (для выполнения разнообразных операций на изделиях широкой номенклатуры);

- широкого назначения (для выполнения ограниченного числа операций на изделиях широкой номенклатуры);

- специализированные (для обработки однотипных изделий разных размеров);

- специальные (для обработки изделий одного типоразмера);

- агрегатные (специальные, состоящие из нормализованных деталей, узлов, силовых головок);

по управлению:

- с ручным управлением (вручную производится загрузка и установка заготовок, пуск, переключение режима обработки, холостые движения, снятие изделия);

- полуавтоматы (вручную установка заготовок, пуск, снятие изделия, автоматически остальные движения цикла);

- автоматы (автоматически все рабочие и холостые движения; человек осуществляет контроль за циклом работы);

- автоматические линии (группы автоматов, объединенные системой транспортировки заготовок от одного к другому);

- станки с числовым программным управлением (закодированная программа, введенная в станок и посылающая преобразованные импульсы на исполнительные и управляющие механизмы, обеспечивает все рабочие и холостые движения);

по точности:

- нормальной точности - Н (большинство универсальных металлорежущих станков);

- повышенной точности - П (изготавливают на базе станков нормальной точности);

- высокой точности – В;

- особо высокой точности – А;

по массе:

- уникальные (свыше 100 т).

Наконец, станки подразделяются по характеру выполняемых работ и применяемого режущего инструмента (например: токарный, фрезерный, разрезной, расточный, долбежный, карусельный, сверлильный, шлифовальный, строгальный, протяжный и т. д.).

Рассмотрим подробнее некоторые из них.

Токарные станки. Главным движением является вращение заготовки, режущие инструменты (обычно однолезвийные) закрепляются, с возможностью регулирования положения, на неподвижной станине (рис. 1).

Заготовка закрепляется либо в патроне шпинделя, либо в центрах передней и задней бабки. Скорость подачи может регулироваться вручную или автоматически посредством ряда клиноременных или зубчатых передач, приводящих в движение ходовой винт и поперечные салазки суппорта.

Скорость вращения заготовки регулируется в широких пределах в соответствии с выбранными режимами резания. Приводной электродвигатель может иметь как фиксированную, так и переменную частоту вращения. На токарных станках (а они составляют основу станочного парка) обычно выполняют операции обработки цилиндрических поверхностей, поперечной обточки и обрезки, нарезания винтовой резьбы и расточки осевых отверстий.

Существуют токарные станки разных видов, типов и размеров. Токарно-револьверный станок, часто применяемый для изготовления одинаковых деталей, снабжается несколькими режущими инструментами, закрепленными в поворотном (револьверном) суппорте. Блок управления револьверного токарного станка с ЧПУ дает команды движения шпинделя, поворота и перемещения револьверных суппортов, перемещения задней бабки. В тех случаях, когда очень велик вес заготовки или ее форма такова, что заготовку легче обрабатывать на горизонтальном столе, применяют большие токарно-карусельные станки. Рабочий стол такого станка вращается вместе с заготовкой, а режущие инструменты подаются либо сбоку, либо с торца заготовки.

Фрезерные станки. Универсальные станки с многолезвийным режущим инструментом – фрезой; главное движение – вращение фрезы.

Шпиндель вертикально-фрезерных станков, несущий фрезу, вертикален, но его во многих случаях можно устанавливать под углом к заготовке.

Движение стола, осуществляемое вручную или с помощью механического привода, точно контролируется по градуированным лимбам на ходовых винтах и по прецизионным шкалам с оптическим увеличением.

Фрезерная оправка (вал, несущий фрезу) горизонтально-фрезерного станка горизонтальна. Стол, на котором закрепляется обрабатываемая деталь с необходимой оснасткой, может быть либо простым, т. е. с перемещением по трем осям, либо универсальным, т. е. допускающим и угловые повороты.

Рис. 1. Универсальный токарно-винторезный станок:

1 - передняя бабка; 2 - планшайба; 3 - заготовка (вал); 4 - резцедержатель;

5 - резец; 6 - суппорт; 7 - задняя бабка; 8 - делительная головка; 9 - поперечная подача;

Такие станки составляют основу станочного парка. Резец закреплен на поворотном суппорте, позволяющем автоматически или вручную подавать его вдоль или поперек детали, либо под углом при точении конических поверхностей.

На рис. 2 изображен горизонтально-фрезерный станок, выполняющий обработку шпоночной канавки на небольшом валу. При выполнении резанья рабочий левой рукой перемещает стол вместе с деталью по горизонтали в продольном направлении, а правой рукой по вертикали. То и другое, а также поперечная подача могут осуществляться автоматически.

Копировально-фрезерные станки обрабатывают сложные криволинейные поверхности, например, внутренних и наружных профилей турбинных лопаток, форм для литья под давлением и экструдирования. Индикаторный щуп проходит по фигурному профилю копира, а рабочая фреза передает этот профиль обрабатываемой детали.

На станках с ЧПУ предусматривается автоматическое управление перемещением стола и скоростью шпинделя. В некоторых случаях сам шпиндель устанавливается на салазках, допускающих его независимое перемещение в осевом или вертикальном направлении. Станок с ЧПУ такого типа позволяет серийно и с высокой точностью обрабатывать трехмерные поверхности, например, лопастей воздушных винтов и лопаток турбин.

Сверлильные станки, пожалуй, наиболее распространенный тип станков. Назначение их просверливание и обработка отверстий, главные движения – вращение и подача режущего инструмента (сверла). Сверло подается вручную или автоматически с переключением скорости подачи и вращения. В зависимости от материала детали и сверла, глубины сверления и диаметра отверстия частота вращения шпинделя может быть постоянной, имеющей ряд фиксированных значений или переменной.

Сверлильные станки более широкого назначения оборудуются рабочим столом, который имеет двое салазок, перемещающихся под прямым углом друг к другу, устройство ЧПУ для перемещения стола и управления подачей сверла и устройства для автоматической смены сверла. Существуют многошпиндельные сверлильные станки, работающие одновременно с несколькими сверлами, а также применяются сверлильные бабки с несколькими шпинделями, которые закрепляются в патроне одношпиндельного станка.

Рис. 2. Горизонтально-фрезерный станок:

Вертикально-сверлильный станок (рис. 3) один из самых простых металлорежущих станков. Подача сверла может либо быть ручной, либо автоматической. Стол вручную перемещается по вертикали (а в некоторых моделях и по радиусу). На схеме показана типичная операция сверление спиральным сверлом малого отверстия в массивной заготовке.

1 - стол; 2 - тиски; 3 - деталь; 4 - сверло; 5 - автоматическая подача; 6 - ручная подача;

Разрезные станки предназначены для разрезания и распиловки сортового проката: прутков, уголков, швеллеров, балок. Режущим инструментом служат сегментная дисковая пила, абразивные диски или ножовочное полотно. Автоматические разрезные станки работают на разных скоростях, оборудуются устройствами периодической подачи заготовки и системами двухкоординатного управления рабочим столом.

Другие виды станков. К ним относятся строгальные, протяжные, зуборезные и другие виды станков. Последние предназначаются для нарезания зубчатых колес различных типов - цилиндрических с прямыми и косыми зубьями, конических, шевронных, червячных, применяемых в современном машиностроении. Протяжные станки используются для точной обработки наружных и внутренних поверхностей любого профиля специальным многолезвийным инструментом, зубья которого за один проход снимают весь припуск.

Шлифовальные станки. Станки, главным движением которых является вращение шпинделя шлифовального круга, позволяют обрабатывать детали с высокой точностью и чистотой. Обрабатываемая деталь закрепляется на станочном столе, который можно перемещать в разных направлениях при помощи микрометрических винтов. Материалом абразивного круга обычно служит карбид кремния или оксид алюминия, но для обработки закаленной стали применяется карбид бора, а для шлифования стекла и керамики - природный или синтетический алмаз.

Абразивный круг плоскошлифовального станка для обработки плоских поверхностей вращается на горизонтальной оправке над столом, на котором закреплена обрабатываемая деталь. Быстрое возвратнопоступательное перемещение стола в сочетании с более медленной поперечной подачей обеспечивает обработку всей поверхности детали. Цилиндрошлифовальные станки подобны токарным (существует шлифовальная оснастка и для токарных станков). Обрабатываемая деталь вращается, и быстро вращающийся абразивный круг приводится в контакт с ее наружной или внутренней цилиндрической поверхностью; иногда используются два круга, которые обрабатывают одновременно обе поверхности.

Бесцентрово-шлифовальный станок предназначен для высокоточной наружной обработки поверхностей стальных валов и труб. Деталь, вращающаяся между двумя подающими кругами и удерживаемая под шлифовальными, медленно подается, пока не будет пройдена вся длина детали.

Фасонным шлифованием называется обработка поверхности шлифовальным кругом, имеющим сложный профиль (частично сферический, ступенчатый), который передается детали. Фасонный профиль поддерживается путем обработки алмазным инструментом шлифовального круга.

На рис. 4 изображен универсальный шлифовальный станок с наружным и внутренним шлифовальными кругами: на схеме показано шлифование внутренней фаски стальной заготовки штамповой матрицы. Делительная бабка позволяет выполнять шлифование под любым углом. Обрабатываемая деталь и шлифовальный круг вращаются в противоположных направлениях.

Станочный парк турбинных заводов состоит в основном из универсальных станков. Анализ загрузки станков при производстве одной турбины дает следующие усредненные показатели в процентах к общей трудоемкости механической обработки: токарно-центровые – 26; карусельные расточные - 7,7; шлифовальные - 3,9; фрезерные - 32,2 (из них для обработки лопаток - 23); продольно-строгальные - 1,5; поперечнострогальные - 0,3; долбежные - 0,7; сверлильные - 8,7; зубообрабатывающие - 0,4; протяжные - 0,1; прочие - 7,1 (из них для шлифования и полирования лопаток - 5,7).

В парке станочного оборудования кроме обычных универсальных станков для обработки крупных деталей турбин необходимо иметь уникальные (по размерам и массе) станки: токарные с высотой центров до 2000 мм и расстоянием между центрами до 12000 мм; карусельные с диаметром планшайбы 6000 – 12000 мм и высотой траверсы до 5000 м;

круглошлифовальные с высотой центров 600 – 1200 мм и расстоянием между центрами 12000 мм; продольно-строгальные или продольнофрезерные с размером стола до 5000 х 12000 мм и высотой траверсы до 4000 мм; расточные (горизонтально-сверлильно-фрезерные) с диаметром шпинделя до 250 мм и поворотным столом с площадью 2500 х 2500 мм;

радиально-сверлильные с вылетом хобота до 4000 мм и диаметром сверления до 100 мм; копировально-фрезерные, копировально-строгальные и копировально-шлифовальные для обработки лопаток длиной свыше 1000 мм.

В составе специального оборудования должны быть станки для динамической балансировки роторов, станки с электропечами для теплового испытания турбинных валов, установки с электропечью для насадки дисков на вал, станки для кантования турбинных дисков, разметочные плиты с размерами 4000 х 6000, 6000 х 8000 мм.

Рис. 4. Универсальный шлифовальный станок с наружным и внутренним 1 - делительная бабка; 2 - деталь; 3 - внутренний шлифовальный круг; 4 - отсос пыли; 1.10. Методы получения необходимой формы деталей При обработке на металлорежущих станках очертания и форма деталей образуются в результате согласованных между собой вращательных и прямолинейных движений заготовки и режущей кромки металлорежущего инструмента. Очертания детали, полученные после обработки, иначе называются производящими линиями.

Движение заготовки и режущей кромки инструмента - рабочие движения. Они могут быть простыми и сложными. Рабочие движения (вне зависимости от того, совершаются они заготовкой или инструментом) подразделяются на главное движение и движение подачи. Главное движение происходит в направлении вектора скорости резания и обеспечивает отделение стружки от заготовки. Движение подачи - это последовательное внедрение инструмента в заготовку, захват новых, еще не обработанных участков.

В зависимости от типа металлорежущего станка главное движение может совершаться:

- заготовкой (токарные, продольно-строгальные, карусельные и другие станки);

- инструментом (фрезерные, расточные, сверлильные, поперечнострогальные, долбежные, протяжные, шлифовальные и другие станки).

При этом главное движение может быть:

- вращательным (токарные, сверлильные, фрезерные, шлифовальные и другие станки);

- поступательным (строгальные, долбежные, протяжные и другие станки).

Для придания необходимой формы детали в процессе металлообработки используют четыре метода получения производящих линий:

1) метод копирования;

2) метод огибания или обкатки;

4) метод касания.

При методе копирования (рис. 5) форма режущей кромки инструмента совпадает с формой производящей линии (П).

При методе огибания (обкатки) производящая линия (П) (рис. 6) возникает в форме огибающей ряда последовательных положений режущей кромки инструмента, движущегося относительно заготовки.

При методе следа (рис. 7) производящая линия (П) образуется как след движения точки режущей кромки инструмента.

Рис. 5. Метод копирования Рис. 6. Метод огибания (обкатки) При методе касания (рис. 8) производящая линия (П) является касательной к ряду геометрических вспомогательных линий, образованных реальной точкой (вершиной) движущейся режущей кромки инструмента.

Помимо рабочих движений на металлорежущих станках совершаются установочные и делительные движения, которые не используются в процесс обработки резанием, однако необходимы для осуществления полного технологического цикла.

2. ОРГАНИЗАЦИОННЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ

ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА

2.1. Единая система технологической подготовки производства В целях лучшего взаимопонимания между различными организациями, предприятиями и отраслями машиностроения, приборостроения и средств автоматизации, а также создания основы для внедрения автоматической системы управления и автоматизированного решения инженернотехнических задач технологической подготовки производства (ТПП) Госстандартом при активном участии многочисленных организаций и предприятий машиностроения разработана Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП).

Следует особо отметить, что все системы управления производством основываются на применении современных средств вычислительной техники – электронно-вычислительных машин (ЭВМ). В частности, с их помощью на некоторых предприятиях уже разрабатываются технологические процессы обработки стандартных и унифицированных деталей, составляются необходимые для подготовки производства сводные ведомости расхода материалов, норм времени по специальностям и квалификации исполнителей, ведомости загрузки оборудования и др.

В ряде случаев ЭВМ используется и для разработки чертежей заготовок: поковок, штамповок и др. Использование ЭВМ для таких работ возможно только при наличии стандартных форм технологической документации. В этих формах должно предусматриваться не только обязательное помещение определенных данных, но и размещение их в определенных местах технологических карт, что является необходимым условием для считывания нужных параметров с помощью ЭВМ.

Состав классификационных групп стандартов включает в соответствии с ЕСТПП (ГОСТ 14.001-83):

- общие положения (в том числе и терминологию);

- правила организации и управления процессами ТПП (в том числе и взаимосвязь управления ТПП с автоматизированными системами управления);

- правила обеспечения технологичности конструкции изделий;

- правила разработки и применения технологических процессов и средств технологического оснащения;

- правила применения средств механизации и автоматизации инженерно-технических работ;

- прочие стандарты.

Одними из главных направлений основного назначения ЕСТПП является обеспечение одинакового для всех предприятий и организаций системного подхода к выбору и применению методов и средств ТПП и взаимосвязь управления ТПП с автоматической системой управления производством (АСУП), чему служит и установление единой терминологии (ГОСТ 14.004-83).

Функционирование ЕСТПП в соответствии с ее назначением обеспечивается комплексным применением стандартов ЕСТПП, отраслевых стандартов и стандартов предприятий, конкретизирующих и развивающих отдельные положения и правила ЕСТПП применительно к специфике отрасли или предприятия, а также нормативно-технической и методической документации на методы и средства ТПП.

2.2. Организация технологической подготовки производства Технологическая подготовка производства на турбинных заводах осуществляется отделами главного технолога (ОГТ) и главного металлурга (ОГмет).

Ведущим отделом в технологической подготовке производства является ОГТ.

Возглавляют ОГТ главный технолог и его заместители по каждому виду производства (например, газотурбинного и паротурбинного)4 и еще один заместитель по перспективной технологии для всех имеющихся на заводе видов производства.

Согласно организационной структуре, заместителю главного технолога по турбиностроению подчинены 3 отдела:

1) турбинный с секторами технологии: паровых турбин, газовых турбин, узлов регулирования и разных мелких деталей;

2) лопаточного производства с секторами: технологическим, конструкторским (инструментов и приспособлений), развития технологии.

3) конструкторский (проектирование специальных режущих и измерительных инструментов и приспособлений для всех турбинных деталей, кроме рабочих и направляющих лопаток).

В ведении заместителя главного технолога по перспективной технологии находятся два отдела:

1-й – экспериментальный с 4 секторами: заказов специальных станков, наладки специальных станков, лаборатории резания, универсальносборных приспособлений (УСП).

2-й – отдел маршрутизации с секторами: подготовки производства, маршрутизации, бюро копирования.

Отдел нормирования непосредственно подчинен главному технологу и производит нормирование технологических процессов, разрабатываемых технологическими секторами всех видов производства.

Технологическая подготовка производства начинается уже с процесса конструирования машин и заключается в обеспечении контроля технологичности конструкции новых машин, а также выбора видов заготовок (см. гл. 3, темы 3.1, 3.2).

Процесс технологической подготовки производства в ОГТ начинается в отделе маршрутизации после получения чертежей и спецификаций из отдела главного конструктора. Чертежи поступают непосредственно в отдел маршрутизации ОГТ.

Приводится на примере УТЗ, имеющего газо- и паротурбинное производство.

Первым документом, с оформления которого начинается системная плановая технологическая подготовка производства в ОГТ, является "Ведомость материалов" (ВМ) формы 10 и 10а по ГОСТ 3.1105-74.

ВМ представляет собой технологический документ, содержащий данные о заготовках, нормах расхода материалов, маршрут прохождения изготовляемого или ремонтируемого изделия и его составных частей между подразделениями предприятия при выполнении технологического процесса.

ВМ составляют на изделие в целом или на его части. На турбинных заводах, имеющих дело с крупными изделиями, ВМ составляют по частям, соответствующим цехам-исполнителям сборки этих частей. Например:

"Цилиндр высокого давления" (цех крупных деталей), "Регулятор скорости" и "Регулятор давления" (цех узлов регулирования) и т. п.

Заполнение ВМ производят по разделам в следующем порядке: сборочные единицы, детали, материалы. В раздел "Материалы" вносят материалы, записанные в спецификациях сборочных чертежей и в технических требованиях на чертежах.

После составления ВМ технологи отдела маршрутизации разрабатывают технологические маршруты для каждой позиции ВМ, руководствуясь в основном типовыми технологическими процессами. Технологическим маршрутом, как указано выше, называется последовательность прохождения заготовок, деталей или сборочной единицы между подразделениями предприятия при выполнении технологического процесса. В качестве примера рассмотрим технологический маршрут штока клапана.

В графе 13 ВМ "Маршрут по цехам" технолог запишет: ОС, Кц, Т2, Тц, Т2, ЦЗЛ, Т2. Это означает: отделу снабжения (ОС) следует приобрести указанный в ведомости материал; кузнечному цеху (Кц) - изготовить поковку; механическому цеху (Т2) обработать заготовку с припусками на термическую обработку по эскизу, составленному технологом ОГТ и согласованному с отделом главного металлурга; термическому цеху (Тц) термообработать заготовку по режиму ОГМет; цеху Т2 отрезать припуск для пробы и передать для испытания в центральную заводскую лабораторию (ЦЗЛ); ЦЗЛ проверить годность материала и сообщить результаты исследования цеху; Т2 обработать шток окончательно и передать на склад готовых деталей.

Разработка технологического маршрута называется расцеховкой.

После расцеховки ВМ передается соответствующим технологическим бюро ОГТ для заполнения графы "Профиль и размеры заготовок", после чего ВМ окончательно оформляется, и копии рассылаются исполнителям, указанным в расцеховке.

ВМ предназначена для технологической подготовки производства.

На этом этапе она представляет собою организующее начало для осуществления слаженной работы по технологической подготовке производства всех технических отделов, а также всех звеньев аппарата заводоуправления: плановых, экономических, снабжения и кооперирования.

На этапе технологической подготовки производства ВМ выполняет также и функции "Ведомости расцеховок" формы 8 и 8а ГОСТ 3.1105-74.

После разработки технологических процессов ВМ утрачивает свою силу, так как вся уточненная информация о расчетных данных по материалу сосредоточена в картах технологических процессов. Однако ряд заводов турбиностроения сохранил в составе технологической документации ВМ как удобный для использования в производстве документ, включающий в себя две взаимосвязанные информации о расцеховках и заготовках.

Технологическую подготовку производства можно разделить на три периода: подготовительный, освоения и совершенствования.

Подготовительный период включает в себя разработку всей технической документации (чертежи турбины, технологическая документация, чертежи специального оснащения) и изготовление специального оснащения в металле.

Период освоения определяется временем освоения производства новой турбины и заканчивается выпуском головного образца. В течение этого периода допускаются некоторые отступления от запроектированной технологии, связанные обычно с отсутствием полного комплекта оснастки для специальных видов оборудования или с другими причинами.

Период совершенствования технологических процессов изготовления турбин начинается после полного освоения производства нового объекта по запроектированной технологии и длится практически до полного окончания его производства.

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

В целях сокращения общего срока подготовки производства и ускорения выпуска новых изделий в практике турбиностроения широко используется последовательно-параллельный способ выполнения всех работ по подготовке производства. При этом конструкторские разработки начинают с более крупных сборочных единиц и деталей, требующих длительного цикла производства, например, с роторов, цилиндров и т. д. Заготовки для таких крупных деталей поставляются турбинным заводам по кооперации.

В то время когда еще оформляются заказы на кооперированную поставку заготовок для крупных деталей и организовывается их изготовление на других предприятиях, на самом турбинном заводе для их обработки разрабатываются технологические процессы, проектируется и изготовляется специальная оснастка (табл. 1). Одновременно с этим ведется конструкторская разработка и готовятся технологические процессы для более простых частей турбины.