Techniki wytwarzania

Literatura:

1. Organizacja i planowanie w przedsiębiorstwach przemysłowych.

2. Technologia część I - stolarstwo - J. Prażnoch

3 . Technologia zmechanizowanego stolarstwa B. Bugwaj

Temat: Technologia

- nauka o technikach, metodach wytwarzania lub przetwarzania.

Proces - zmiany jakościowe (np. kłoda, która została przecięta). W zakres technologii wchodzą procesy:

Proces produkcyjny (w wyniku którego następują zmiany jakościowe), jest połączeniem procesów naturalnych i innych procesów potrzebnych do wywoływania określonych i zamierzonych zmian w surowcach oraz materiałach wyjściowych. Te zmiany jakościowe mogą być częściowe lub całkowite. Proces produkcyjny może być różny (od początku do końca produkcji lub możemy go dzielić). Wyróżniamy proces częściowy - gdy przywieziemy np. sosnę i ją potniemy na tarcicę, która zostanie elementem wyjściowym dla innych produktów.

Procesy produkcyjne:

• procesy podstawowe (główne)

• procesy pomocnicze

• procesy uboczne

Procesy podstawowe są to takie procesy, które uruchamia się w celu otrzymania zamierzonego półfabrykatu lub gotowego produktu. Procesy główne decydują o tzw. przynależności branżowej.

Proces pomocniczy - coś co wspomaga inne procesy, są powoływane (organizowane) w celu obsługi procesu głównego (podstawowego) np. proces wytwarzania pary do produkcji sklejki.

Procesy uboczne - powołuje się w celu lepszego wykorzystania powierzchni produkcyjnej maszyn i urządzeń a także materiałów.

Składniki procesu produkcyjnego:

wszystkie procesy przebiegają w czasie i przestrzeni (czas i przestrzeń a także ruch są to podstawowe właściwości procesu).

Przestrzeń - obszar na którym mają te procesy następować (w praktyce jest to hala produkcyjna)

Czas:

1. parametr technologiczny

2. czynnik organizacyjny

Aby skleić dwie deseczki nakładamy klej i czekamy aż zwiąże - parametr technologiczny.

Proces ciągły i przerywany - jeżeli się coś się tworzy można proces przerwać i za chwilę wznowić (proces przerywany). Ale przy produkcji papieru przygotowanie trwa kilka dni i nie można w trakcie produkcji zrobić przerwy. Tak jak nie wygasza się pieca do odlewów i wówczas są to procesy ciągłe.

Aby proces zaistniał musi być ruch narzędzia lub obrabianego materiału albo jedno i drugie. Ruch jest czynnikiem, który sprawia że mogą następować zmiany w materiale.

Proces produkcyjny to obszar na którym znajdują się procesy

• 
  
  
  
  
  
  technologiczny

• składowania

• transportu Proces technologiczny to część procesu produkcyjnego, w którym następują zmiany jakościowe, potrzebny jest ruch, środki techniczne. Aby mogły zaistnieć zmiany jakościowe musi zaistnieć czynność (urządzenia techniczne i ruch).

Praktycznym wyrazem czasu są procesy składowania (magazyn składowania wyrobów gotowych itp. - elementy muszą być w spoczynku po zakończonej obróbce).

Procesy transportu np. między jednym, a drugim stanowiskiem lub między zakładami.

Temat: Opracowywanie procesów technologicznych.

Aby opracować proces technologiczny potrzebny jest projekt konstrukcyjny danego wyrobu.

1. Przeprowadzić analizę konstrukcji - zapoznać się z wyrobem. Należy uwzględnić:

• materiały

• jakie elementy z jakich materiałów

• jakie wymagania obróbki

• jakie wymiary

• jakie odchyłki

2. Wybór metody produkcji.

Należy wytworzyć produkt tak jak wyobrażał go sobie projektant i opisał to w rysunkach i wymaganiach. Najlepiej osiągnąć cel przy optymalnym zakładzie finansowym.

Na wybór metody ma wpływ:

• wielkość produkcji (ile tych wyrobów chcę wytworzyć w wyniku tego procesu - jak wielkie jest zamówienie)

• różnorodność produkcji

• właściwości konstrukcyjne, użytkowe danego produktu (wysokie, średnie, przeciętne )

• wymagania jakościowe

• możliwość nabycia narzędzi i urządzeń produkcyjnych

Rodzaje metod produkcyjnych:

• jednostkowa

• seryjna

• masowa

Metoda jednostkowa - np. w meblarstwie zamówienie na 50 egzemplarzy, ale jeden samolot, czy statek jest też produkcją jednostkową.

Metoda seryjna - jest jakaś seria, określona liczba produktów (w danych warunkach optymalna liczba - obliczana przez ekonomistów). Wynika z możliwości produkcyjnych i magazynowych, oraz z możliwości sprzedaży i kosztów obsługi branżowej. Wielkość serii zależy od powyższych czynników. Nie należy produkować do magazynu.

Metoda masowa - nie ma zastosowania w normalnych warunkach. Występuje w warunkach incydentalnych (np. stan wojenny) tzn. te same mundury, broń, amunicja...

Ustalenie procesów technologicznych:

• ta część procesu produkcji w wyniku, której występują zmiany jakościowe.

Inna def. Proces technologiczny jest to szereg operacji i czynności technologicznych odpowiednio dobranych i logicznie ustawionych. Aby wykonać przedmiot potrzebne są operacje i czynności.

droga

o operacja

o o o o o Procesy technologiczne dzielimy na 3 grupy:

1. proces liniowy

2. proces dezintegracyjny

3. proces integracyjny

Ad. 1.Proces liniowy

Wprowadzamy 1 element i w wyniku jednej lub kilku operacji otrzymujemy produkt finalny. Może być w linii prostej lub łamanej, w zależności od pomieszczenia.

Ad. 2.Proces dezintegracyjny

O O O O O O O O O Z jednego materiału wyprodukowano kilka asortymentów za pomocą operacji.

Ad. 3.Proces integracyjny

Wprowadzono kilka materiałów i w wyniku łączenia otrzymujemy produkt finalny

O O

O O O O

O O

Procesy technologiczne liniowe dezintegracyjne i integracyjne składają się z:

Operacji technologicznych i czynności technologicznych.

Def. Operacja technologiczna jest częścią składową procesu technologicznego, który jest wykonywany na określonym przedmiocie, bez przerwy na jednym stanowisku. Operacja to zabieg w wyniku, którego następują zmiany jakościowe (wykonanie rowka, zukosowanie krawędzi). Czynność jest towarzyszem. W wyniku czynności przedmiot może zmienić miejsce. Operacja składa się z czynności. Czynność nie wywołuje zmian jakości . Wszystkie prace związane z transportem, porządkiem i konserwacją nazywamy czynnościami technologicznymi.

Zasady ustalania operacji.

Każda operacja jako część procesu technologicznego wiąże się z kosztami dlatego też trzeba dążyć do optymalizacji procesu.

1. Przy produkcji jednostkowej i drobno seryjnej dąży do ustalenia jak najmniejszej liczby operacji i jak najszerszego zakresu. To znaczy dąży do stworzenia jak najmniejszej liczby stanowisk i jak największego zakresu operacji na jednym stanowisku pracy, co pociąga za sobą potrzebę zatrudnienia pracowników wysoko wykwalifikowanych.

2. W produkcji masowej i wielko seryjnej należy dążyć do jak największego uproszczenia operacji, a tym samym do zawężenia zakresu. Gdy jest wąski zakres zwiększamy ilość stanowisk pracy. Przy takiej organizacji osiągamy dużą wydajność. Istnieje tu możliwość zatrudnienia pracowników nie wykwalifikowanych.

3. W produkcji średnio seryjnej należy szukać rozwiązań pośrednich.

4. Zakres każdej operacji powinien być taki by po jej wykonaniu element, materiał maniał zdecydowanie inną postać.

5. Kolejność operacji powinna być taka by jak najdłużej w procesie technologicznym utrzymywać materiał nie dzielony.

6. Dla elementów technologicznie nie dzielonych trzeba organizować operacje w tej samej kolejności tak by można było łączyć odcinkami dwie trzy linie w jedną:

7.W produkcji maszynowej i wielkoseryjnej należy tak ustawić zakres operacji aby ich czas wykonywania był możliwie jednakowy, albo zbliżony.

8.W produkcji masowej i wielkoseryjnej należy tak organizować technologie by minimalizować prace ręczne i zastępować je maszynami lub automatami - głównie chodzi o urządzenia odbiorczo-podawcze.

Linie odbiorcze.

-Linia- zespół stanowisk mechanicznych i ręcznych, ustawionych w pewnej linii. Liczba linii odbiorczych winna być taka ile w wyrobie jest niepowtarzalnych elementów.

Liczba linii powinna być jak najmniejsza na ile pozwalają na to warunki technologiczne.

-Stanowiska robocze przyporządkowane do danej linii muszą być pełnie wykorzystane. W linii należy unikać stanowisk równoległych.

Temat: Rytmiczność produkcji.

Rytmiczność produkcji oznacza powtarzalne regularne w różnych odstępach czasu wykonywanie pewnych rozmiarów produkcji.

Rytmiczność R=
gdzie: R- rytm produkcji

T- czas globalny brany do obliczeń np. 8h

p- ilość produkcji .

Czas mierzony jednostkami kalendarzowymi . Ilość produkcji mogą to być fizyczne jednostki, sztuki, kilogramy, wartościowe w pieniądzach.

Rytm obliczamy dla stanowiska pracy, zespołu stanowisk, działu, całej linii, całego przedsiębiorstwa.

Utrzymanie rytmiczności zależy od:

• organizacji produkcji

• ciągłego doskonalenia konstrukcji i technologii

• pełnej unifikacji i normalizacji produkcji

• usprawnienia gospodarki remontowej

• gospodarki materiałowej i zabezpieczenia materiałowego

• ciągłego ulepszania i korygowania podziału zadań pracy

• sprawnego planowania.

Zdolność produkcyjna

Zdolność produkcyjna określa liczbę jednostek produkcji jaką powinien wykonać dany zakład. Stopień wykorzystania zdolności produkcyjnej określa się stosunkiem zadania produkcyjnego do zdolności produkcyjnej.

S_z=
gdzie: Z- zadanie ; p- zdolność

Zadanie produkcyjne obliczamy:

Z=
gdzie: p- ramowy program produkcji ; t- czas produkcji

Temat: Gospodarka materiałami i wydajność materiału.

Materiały dzielimy na dwie grupy:

Materiał podstawowy i materiał pomocniczy.

• Materiał podstawowy - to taki który wchodzi w skład produktu i stanowi zasadniczą substancję produktu i nie zmienia właściwości produktu.

• Materiał pomocniczy - to taki, który zużywa się w czasie produkcji oddając produktowi swoje właściwości.

Do rozliczenia materiałowego służy normowanie materiałowe (inaczej ile i w jakim czasie).

Normy zużycia materiału - są to prace zmierzające do wyznaczenia stosunku ilościowego między rozmiarami produkcji a rozmiarami zużycia materiałowego.

Na każdy produkt oblicza się normę jednostkową zużycia.

Jednostkowa norma zużycia - określa górną najbardziej prawdopodobną normę zużycia niezbędną w danych warunkach technicznych i organizacyjnych.

Jednostkowa granica zużycia zależy od trzech czynników:

• ilości wytworzonych wyrobów

• rodzaju wyrobu (materiałochłonność)

• techniki wytwarzania

Zużycie jednostkowe składa się z trzech elementów:

Z_j= N_t + S_tu + S_tn

Z_j - jest to ta ilość materiału, która pozostaje w wyrobie po zakończeniu procesu obróbczego

N_t - norma teoretyczna

S_tu - straty techniczne uzasadnione , wynikają z naddatku na obróbkę ( naddatki zależą od rodzaju materiału, rodzaju obróbki, wymagań technologicznych i od wymiarów netto)

S_tn - straty techniczne nieuzasadnione ( charakteryzuje nie gospodarność materiałową)

Cel normowania zużycia:

-racjonalne zużycie(rozumowe zużycie),

-norma zużycia stanowi instrument kontroli zużycia i gospodarki materiałowej,

-norma zużycia stanowi podstawę planowania zaopatrzenia gospodarki materiałowej,

-kalkulacja wyrobu(składniki kosztów).

Postacie i metody norm:

-postać norm

norma indywidualna-wyliczona na każdy wyrób oddzielnie,

normy grupowe(zespołowe)-wyliczona na komplet wyrobów czy też serią wyrobów,

-metody norm

statystyczna-bardzo niebezpieczna, jest tam gdzie występują wyroby trudno mierzalne, najlepiej przeprowadzać co miesiąc remanent,

techniczna-polega na tym, że wyliczamy normę netto, dodaje naddatek na obróbkę i wyliczam masę brutto, najczęściej liczymy normę netto i obliczamy wskaźniki wydajności materiału. Zabezpiecza ta norma racjonalną gospodarkę materiałową.

Temat: Wydajność pracy i urządzeń.

Wydajność maszyn i stanowisk mechanicznych.

Wydajność jest to ważny miernik przy mierzeniu efektów pracy, jest ona funkcją czasu pracy. Ten czas musimy odpowiednio uporządkować aby móc go zmierzyć.

• Czas pracy, fizjologii i czas na odpoczynek nazywamy czasem normowym.

• Czas przeznaczony na pracę, wykonywanie danej operacji nazywamy czasem wykonywania ( czas wykonywania operacji ) = t_w.

• Czas potrzebny na zmianę narzędzi, przygotowanie stanowiska do pracy, zapoznanie się z rysunkami i instrukcjami, przygotowanie materiałów na dane stanowisko, uporządkowania stanowiska po pracy nazywamy czasem przygotowawczo - zakończeniowym.

• Czas potrzebny na konserwację obrabiarki, przegląd jej to czas obsługi = t_o

• - czas główny (t_g) tj. czas którym zajmuje się sama operacja np. frezowanie.?

• Czas pomocniczy to czas niezbędny do podjęcia elementu, położenia go na płycie obrabiarki i rozpoczęcia czasu głównego.

• 
  czas wykonania jest częścią ogólnego czasu pracy T_w T

stosunek:

-współczynnik wykorzystania czasu roboczego

-współczynnik wykorzystania czasu maszynowego

-wydajność stanowiska maszynowego

-wydajność stanowiska roboczego

ilość stanowisk

z-ilość zadania wykorzystanego na dane stanowisko

A-wydajność

Parzenie i suszenie drewna

Parzenie drewna-hydrotermiczna i plastyczna obróbka drewna.

Cel parzenia:

-otrzymujemy efekt uplastycznienia drewna,

• parzenie prowadzi do zmniejszenia higroskopijności drewna-jest bardziej stabilne, ograniczamy pękanie, paczenie ,

• następuje zmiana barwy,

• drewno się dezynfekuje.

Technologia parzenia: termometr

drewno

rury grzewcze woda

Proces parzenia składa się z trzech elementów:

-podnoszenie temperatury,

-parzenie czyli przetrzymywanie drewna w stałej temp.,

-schładzanie drewna.

Proces parzenia powinien przebiegać w warunkach podwyższonego ciśnienia ok.1atmosfery, a wilgotność powietrza wewnątrz 100% wyżej, temp. podwyższamy stopniowo do ok.100^oC ale nie szybciej jak 1-2^oC/h , czas parzenia jest równy i zależy od:

-gatunku drewna,

-grubości drewna,

-ciśnienia wewnątrz tego autoklawu.

Drewno należy parzyć w stanie okrągłym lub przetarte(deski ,pale ,łaty).Czas parzenia ok.18h na 1cm grubości materiału np. dla bali bukowych o grubości 50-60 mm, czas powinien wynosić:

-czas podnoszenia temp.40h,

-czas parzenia w 100°C -31h,

-czas schładzania 41h.

Suszenie-wyprowadzamy wodę z drewna, drewno parzone jest 6-cio krotnie droższe niż suszone.

Cel suszenia:

-zwiększenie wytrzymałości, trwałości,

-zmniejszenie ciężaru,

-zmniejszenie stopnia zmiany formy i wymiarów gotowych do robót,

-ochrona przed pękaniem i niszczeniem, działaniem grzybów i owadów,

-przyspieszenie jakości skrawania, sklejania i wykańczania

-polepszenie właściwości rezonansowych cieplnych i elektrycznych.

Warunki suszenia:

• stworzenie warunków klimatycznych pozwalających na obniżenie wilgoci z drewna czyli wyprowadzenie wody z drewna,

• odpowiednie warunki do przemieszczenia się wody czy wilgoci w drewnie,

Czynnikami powodującymi przemieszczanie się wody (hydromechanika)są:

• dyfuzja-czyli proces przemieszczania się cząstek danej substancji dążącej do wyrównania potencjału chemicznego i stężenia,

• termodyfuzja-dyfuzja przyspieszona wskutek przemieszczenia temperatury,

• osmoza-czyli samorzutne przenikanie cząstek cieczy i gazu przez błony półprzepuszczalne czyli ściany komórek naczyń.

Metody suszenia:

• naturalne-w warunkach klimatu naturalnego,

• sztucznie-w suszarniach.

Suszenie naturalne polega na tym, że na danym terenie gdzie chcemy użytkować drewno musi on być suchy np. przez wysypanie piaskiem, żużlem, betonem. Na

słupkach betonowych kładziemy belkę w odpowiednim przekroju żeby odległość od ziemi wynosiła ok.50 cm, rozstaw belki 2-3 m, na belce kładziemy tarcice, stosujemy przekładki o przekroju 25/30 mm, powinny być one wykonane ze zdrowego drewna, i impregnowane żeby nie roznosiły grzybów, ostatecznie tak przygotowany materiał powinien być zadaszony.

_zadaszenie

_{przekładki deski}

_bloczki

_podłoże

_{30 cm 2 - 3 m}

Tak przygotowane drewno powinno przez jeden sezon leżakować.

Wady i zalety tej metody.

zalety:

• wykorzystujemy energię słoneczną,

• woda wychodzi z drewna w powolnym czasie-nie ma następstw w postaci pękania, paczenia,

• w czasie następuje relaksacja czyli zanik naprężeń wewnętrznych(sorpcyjnych i wzrostowych).

wady:

• zajmuje ogromny teren,

• długi czas suszenia czyli koszty związane z zamrażaniem kapitału.

Metody sztuczne:

• metoda stykowa-polegająca na wykorzystaniu zjawiska wymiany ciepła między suszonym materiałem a źródłem ciepła w wyniku przewodzenia czyli na bezpośrednim zetknięciu się tego drewna z tym źródłem, stosowana do materiałów cienkościennych,

• metoda konwekcyjna-naturalny ruch ciepła od źródła ogrzewania w kierunku schładzania,

metoda suszenia z wymuszonym obiegiem czyli wentylatory wdmuchują gorące powietrze,

• metoda kondensacyjna-jest to wymuszony obiekt powietrza gorącego, to powietrze przechodzi przez stos drewna i pochłania wodę z drewna, mokre powietrze jest zabierane przez odpowiednie dysze i przeprowadzane przez agregator kondensacyjny który oddziela powietrze od wody, woda spływa a powietrze jest dalej doprowadzane do urządzeń i ogrzewane do 100%, stany ciepła wynoszą wtedy ok.10%.

Temat: Obróbka mechaniczna.

1.Obróbka mechaniczna-materiał nie zmienia swoich właściwości, zmienia kształty, wymiary, stan powierzchni.

2.Obróbka hydrotermiczna-materiał nie zmienia postaci, zmienia właściwości fizyczne.

Wyróżniamy trzy rodzaje obróbki:

-cięcie-polega na przerywaniu włókien tego materiału, odpadem są cząsteczki drewna zwane trocinami, celem cięcia jest: dzielenie materiału na dwie lub więcej części, powierzchnia uzyskana w wyniku cięcia jest mechowata, chropowata czy też nierówna,

-skrawanie-polega na zdejmowaniu z obrabianego materiału cienkiej warstwy tego materiału zwanej wiórem, otrzymywane powierzchnie w rezultacie skrawania są równe, gładkie, proste.

-gładzenie-polega na obrabianiu powierzchni narzędziem wieloosrzowym w wyniku czego następuje usuwana cienka warstwa z powierzchni. Odpadem jest pył czyli bardzo drobne cząsteczki drewna a uzyskiwane powierzchnie są gładkie.

Do skrawania, cięcia i gładzenia są potrzebne narzędzia min. :

Podstawowym narzędziem jest nóż prosty-składa się on z dwóch części: kadłuba i części roboczej. Kadłub służy do zamocowania tego noża w jakimś urządzeniu, część robocza służy do fizycznego oddziaływania na materiał obrobiony.

Kształt noża prostego przypomina swoim wyglądem kształt klina.

F ^γ

D

_β

A C

_α

B

Ostrze to linia przenikania powierzchni natarcia i przyłożenia.

Odcinek AB który jest tworzony przenikaniem się dwóch powierzchni jest to tak zwane ostrze.

ABDF - jest to powierzchnia natarcia.

ABCE - jest to powierzchnia przyłożenia.

Między powierzchnią przyłożenia a powierzchnią natarcia znajduje się kąt β zwany kątem ostrza.

Kąt α - jest to kąt przyłożenia znajduje się między płaszczyzną natarcia a materiałem.

Kąt α + β jest to kąt ustawienia narzędzia w stosunku do materiału obrabianego.

Kąt γ jest to kąt natarcia znajduje się między prostą prostopadłą do płaszczyzny a płaszczyzną natarcia.

Ostrza narzędzi wykonuje się z materiałów twardych takich jak węgliki spiekane, diament co zapewnia długotrwałe użytkowanie noża.

Obróbka narzędziami trącymi:

Skrawanie-powstają wióry czyli powstaje odpad. Polega ono na tym , że w pierwszej fazie ostrze noża zagłębia się w materiał, następuje nacisk krawędzi tnącej na materiał, następnie powstaje przecinanie.

W wyniku pracy stępionym ostrzem następuje, nie przecinanie ale rozrywanie i wtedy ta powierzchnia jest mechowata a siły potrzebne do wciśnięcia takiego ostrza w materiał są bardzo duże.

Krajanie-polega na tym, że ostrze narzędzia przecina materiał i nie ma odpadów. Krajanie polega na dzieleniu materiału, ostrze się zagłębia i dzieli materiał. Przykładem krajania jest praca nożyczek.

Łupanie-odbywa się za pomocą narzędzia które ma dwie powierzchnie natarcia. Łupanie polega na tym, że w pierwszej fazie następuje przecięcie włókien materiału wskutek oddziaływania ostrza narzędzia, następnie narzędzie zagłębia się w materiał i wyłącza się z pracy ostrze a podejmują pracę powierzchnie natarcia.

Obróbka narzędziami tnącymi wymaga ruchu. Narzędzie musi być wprawione w pewien ruch tzn. może być narzędzie wprawione w ruch albo materiał obrabiany lub jedno i drugie. Najczęściej w obróbce stosowany jest zarówno ruch narzędzia jak i ruch materiału. Jeden z tych ruchów to ruch roboczy, drugi ruch posówu.

10

8

proces składowania

proces technologiczny

proces transportu

---