Механический цех

или Механический цех инженерная мастерская — это помещение, здание или компания, где выполняется механическая обработка — форма субтрактивного производства. В механическом цехе машинисты используют станки и режущие инструменты для изготовления деталей, обычно из металла или пластика (но иногда и из других материалов, таких как стекло или дерево ). Механический цех может быть малым предприятием (например, мастерской ) или частью завода , будь то инструментальный цех или производственная зона для производства . Конструкция здания, планировка и оборудование различаются и зависят от конкретного магазина; например, пол в одном магазине может быть бетонным или даже утрамбованным, а в другом магазине полы могут быть асфальтовыми. Магазин может быть оборудован кондиционером или нет; но в других магазинах может возникнуть необходимость поддерживать контролируемый климат. Каждый цех имеет свои собственные инструменты и оборудование, которые отличаются от других цехов количеством, возможностями и специализацией.

Произведенные детали могут быть конечным продуктом завода для продажи клиентам в машиностроительной , автомобильной , авиационной промышленности или других отраслях. Это может включать в себя частую обработку индивидуальных компонентов. В других случаях компании в этих областях имеют собственные механические цеха.

Производство может состоять из резки , формовки, сверления , отделки и других процессов , часто связанных с металлообработкой . Станки обычно включают токарные станки по металлу , фрезерные станки , обрабатывающие центры, многозадачные станки, сверлильные станки или шлифовальные станки , многие из которых управляются с помощью компьютерного числового управления (ЧПУ). Другие процессы, такие как термообработка , гальваника или покраска деталей до или после механической обработки, часто выполняются на отдельном предприятии.

Механический цех может содержать некоторое сырье (например, пруток для механической обработки) и запас готовых деталей. Эти предметы часто хранятся на складе . Контроль и отслеживаемость материалов обычно зависят от руководства компании и обслуживаемых отраслей, стандартной сертификации предприятия и управления.

Механический цех может быть капиталоемким бизнесом, поскольку покупка оборудования может потребовать крупных инвестиций . Механический цех также может быть трудоемким , особенно если он специализируется на ремонте оборудования на основе производственного процесса , но механическая обработка производства (как серийное, так и массовое производство ) гораздо более автоматизирована, чем это было до разработки ЧПУ, программируемой логики. управление (ПЛК), микрокомпьютеры и робототехника . Ему больше не нужны массы рабочих , хотя рабочие места оставшиеся , как правило, требуют высокого таланта и квалификации . Обучение и опыт работы в механическом цехе могут быть скудными, но ценными.

Методология, такая как практика 5S , уровень соблюдения техники безопасности и использование персоналом средств индивидуальной защиты , а также частота технического обслуживания машин и степень строгости ведения домашнего хозяйства в магазине, могут сильно различаться. из одного магазина в другой.

История

До 19 века

Первые механические мастерские начали появляться в 19 веке, когда промышленная революция уже давно шла . До промышленной революции детали и инструменты производились в небольших масштабах в мастерских местных деревень и городов, часто для местного рынка. Первые машины, сделавшие возможной промышленную революцию, также были разработаны в аналогичных мастерских .

Производственные машины на первых заводах строились на месте, где каждая деталь по-прежнему изготавливалась индивидуально по размеру. Через некоторое время на этих заводах открылись собственные мастерские, где ремонтировались или модифицировались части существующего оборудования. В те времена текстильная промышленность была доминирующей отраслью, и эти отрасли начали развивать собственные станки.

19 век

Дальнейшее развитие в начале 19 века в Англии , Германии и Шотландии станков и более дешевых методов производства стали, таких как бессемеровская сталь , спровоцировало Вторую промышленную революцию , кульминацией которой стала ранняя электрификация заводов, массовое производство и поточная линия. . Механический цех возник, как выразился Бургхардт, «местом, где металлические детали разрезаются до требуемых размеров и собираются вместе, образуя механические узлы или машины, машины, созданные таким образом для использования прямо или косвенно в производстве предметов первой необходимости и предметов роскоши. цивилизация». ^[1]

Рост механических цехов и их специфические производственные и организационные проблемы побудили первых пионеров управления цехами , чьи теории стали известны как научный менеджмент . Одной из первых публикаций в этой области был Гораций Люсьен Арнольд , который в 1896 году написал первую серию статей на тему «Современная экономика механических цехов». ^[2] Эта работа простиралась от технологии производства, методов производства и планировки завода до хронометража, планирования производства и управления механическим цехом. Последует серия публикаций по этим темам. В 1899 году Джошуа Роуз опубликовал книгу «Современная практика механического цеха», в которой рассказывается о работе, конструкции и принципах работы цехового оборудования, паровых двигателей и электрических машин.

20 век

В 1903 году « Цикопедия современной магазинной практики» была опубликована под руководством Говарда Монро Рэймонда в качестве главного редактора, и в том же году Фредерик Уинслоу Тейлор опубликовал свою книгу «Управление магазином»; доклад, прочитанный перед Американским обществом инженеров-механиков. Нью-Йорк. Тейлор начал свою карьеру в качестве рабочего в механическом цехе на сталелитейном заводе Мидвейл в 1878 году и прошел путь до мастера механического цеха, директора по исследованиям и, наконец, главного инженера завода. В качестве независимого инженера-консультанта одним из его первых крупных заданий в 1898 году на Bethlehem Steel было решение дорогостоящей проблемы с производительностью механического цеха.

В 1906 году Оскар Э. Перриго опубликовал популярную книгу «Современный механический цех, строительство оборудования и управление механическими цехами». Первая часть «Современного механического цеха» Перриго (1906 г.) была сосредоточена на физической конструкции здания и представляла модель механического цеха. С помощью этой модели механического цеха Перриго исследовал, как можно организовать пространство на фабрике. ^[3] В его дни это не было редкостью. Многие промышленные инженеры , такие как Александр Гамильтон Чёрч , Дж. Слейтер Льюис , Хьюго Димер и др., опубликовали планы создания какого-то нового промышленного комплекса.

Эти работы, среди прочего, сформировались в движении научного менеджмента , о котором Тейлор в 1911 году написал свои знаменитые «Принципы научного менеджмента» , основополагающий текст современной организации и теории принятия решений , значительная часть которого посвящена организации механических цехов. ^[4] Внедрение новых режущих материалов, таких как быстрорежущая сталь , и лучшая организация производства за счет внедрения новых научных методов управления , таких как доски планирования (см. Изображение), значительно повысили производительность и эффективность механических цехов. В течение 20-го века они еще больше увеличились по мере дальнейшего развития технологий.

В начале 20 века мощность станков все еще обеспечивалась механическим ремнем , который приводился в движение центральным паровым двигателем. В течение 20-го века электродвигатели стали обеспечивать питание станков.

По мере того как материалы и химические вещества, в том числе смазочно-охлаждающая жидкость, становятся все более сложными, постепенно росло осознание их воздействия на окружающую среду. Параллельно с признанием повсеместной реальности несчастных случаев и потенциальных производственных травм сортировка металлолома для переработки и утилизация мусора развивались в области, связанной с окружающей средой, безопасностью и здоровьем. В регулируемых механических цехах это превратится в постоянную практику, поддерживаемую дисциплиной, известной как EHS (окружающая среда, здоровье и безопасность) или с аналогичным названием, например HQSE, которая будет включать обеспечение качества .

Во второй половине 20-го века автоматизация началась с автоматизации с числовым программным управлением (ЧПУ) и компьютерного числового управления (ЧПУ).

Цифровые инструменты для контроля качества и контроля становятся широко доступными, а использование лазеров для точных измерений становится более распространенным в крупных магазинах, которые могут себе позволить такое оборудование.

Дальнейшая интеграция информационных технологий в станки привела к началу компьютерно-интегрированного производства . Проектирование производства и производство стали интегрированы в CAD/CAM , а контроль производства стал интегрирован в планирование ресурсов предприятия .

21 век

В конце 20-го века внедрение промышленных роботов еще больше увеличило автоматизацию производства. Типичные области применения роботов включают сварку, покраску, сборку, сборку и размещение (например, упаковку, паллетирование и SMT), проверку продукции и испытания. В результате этого внедрения механический цех также «был модернизирован настолько, что в эксплуатацию и управление машинами были внедрены робототехника и электронное управление. ^[5] Однако для небольших механических цехов наличие роботов является скорее исключением.

Темы механического цеха

Машины

Машина , — это инструмент состоящий из одной или нескольких частей, использующий энергию для выполнения намеченного действия. Машины обычно приводятся в действие механическими, химическими, термическими или электрическими средствами и часто моторизованы . Исторически сложилось так, что электроинструменту также требовались движущиеся части, чтобы его можно было классифицировать как машину. Однако появление электроники привело к разработке электроинструментов без движущихся частей, которые считаются машинами. ^[6]

Обработка

Механическая обработка — это любой из различных процессов, в которых кусок сырья разрезается до желаемой конечной формы и размера с помощью контролируемого процесса удаления материала. Многие процессы, имеющие общую тему — контролируемое удаление материала, сегодня известны под общим названием субтрактивное производство, в отличие от процессов контролируемого добавления материала, которые известны как аддитивное производство. Конкретно то, что подразумевает «контролируемая» часть определения, может варьироваться, но почти всегда оно подразумевает использование станков (помимо просто электроинструментов и ручных инструментов).

Хотя не все механические цеха могут иметь фрезерный центр с ЧПУ , обычно у них может быть доступ к ручному фрезерному станку.

Станки

Станок — это машина для формования или механической обработки металла или других твердых материалов, обычно путем резки, растачивания, шлифования , сдвига или других форм деформации. В станках используется какой-то инструмент, который выполняет резку или формование. Все станки используют те или иные средства фиксации заготовки и обеспечивают управляемое движение частей станка. Таким образом, относительное движение между заготовкой и режущим инструментом контролируется или ограничивается станком, по крайней мере, в некоторой степени, а не происходит полностью «от руки» или «от руки».

Режущие инструменты

Профессиональное управление запасами режущего инструмента происходит преимущественно на крупных предприятиях. Небольшие механические мастерские могут иметь более ограниченный ассортимент концевых фрез, шпоночных фрез, пластин и других режущих инструментов. Выбор сложности конструкции режущего инструмента, включая материал и отделку, обычно зависит от работы и цены режущего инструмента. В некоторых случаях стоимость инструментов, изготовленных на заказ, может быть непомерно высокой для небольшого магазина.

В зависимости от отрасли и требований работы режущий инструмент можно использовать только для обработки определенного типа материала, то есть режущий инструмент не может контактировать с другой заготовкой, изготовленной из другого химического состава .

Не все механические цеха оснащены фрезерными станками и не все механические цеха предназначены для выполнения фрезерных работ.

Уборка номеров

Некоторые механические цеха организованы лучше, чем другие, а некоторые места содержатся в чистоте, чем другие предприятия. В некоторых случаях подметают цех за несколько минут до окончания каждой смены, а в других случаях нет никакого графика или распорядка, или цикл подметания и уборки более расслабленный.

Что касается машин, то в некоторых местах уход и техническое обслуживание оборудования имеют первостепенное значение, а стружка (широко известная как стружка), образующаяся после обработки деталей, удаляется ежедневно, а затем машина продувается воздухом и начисто протирается. ; в то время как в других механических цехах стружка остается в станках до тех пор, пока не возникнет абсолютная необходимость ее удалить; второй случай нежелателен.

Переработка

Остатки или остатки использованных материалов, таких как алюминий, сталь и масло, среди прочего, могут быть собраны и переработаны, а обычно их можно продать. Однако не все механические цеха практикуют переработку отходов , и не во всех есть персонал, который занимается принуждением к разделению и хранению материалов отдельно. В более крупных и организованных предприятиях такая ответственность может быть делегирована отделу охраны труда, техники безопасности, окружающей среды и качества (HSEQ).

Инспекция

См . категорию: Измерительные приборы для металлообработки.

Обеспечение качества , контроль качества и инспекция — это термины, которые обычно используются как взаимозаменяемые. факторов . Достигаемая точность и прецизионность зависят от нескольких определяющих Поскольку не все машины имеют одинаковый уровень надежности и способности обеспечивать предсказуемые конечные результаты в пределах определенных допусков , и не все производственные процессы достигают одинакового диапазона точности, механическая мастерская в этом случае ограничена своей собственной надежностью в достижении желаемых результатов. Впоследствии, при условии строгости, заявленной заказчиком, механическому цеху может потребоваться пройти проверку и валидацию даже до выдачи и подтверждения заказа.

В механическом цехе может быть выделена специальная зона для измерения и проверки деталей с целью подтверждения соответствия, в то время как другие цеха полагаются только на проверки, проводимые машинистами и изготовителями. Например, в одних цехах гранитная калиброванная плита может использоваться разными цехами, а в других цехах токарные станки, фрезерные станки и т. д. могут иметь свою, а могут и не иметь ее вовсе.

Калибровка

Соблюдаемые стандарты, обслуживаемая отрасль, контроль качества и, главным образом, тип практики в механическом цехе будут обозначать использование прецизионных инструментов контроля и точность применяемых метрологических измерений. Это означает, что не во всех механических цехах реализуется периодическая поверка измерительных приборов. Не во всех механических мастерских есть измерительные инструменты одного и того же типа, хотя часто можно встретить микрометры , штангенциркули , гранитные пластины и другие.

Частота и точность калибровки метрологических приборов могут различаться, и может потребоваться найм услуг специализированной третьей стороны. Кроме того, в некоторых случаях поддержание всех приборов, имеющихся в магазине, в калибровке может быть требованием, чтобы не выйти из строя.

Макет

Расположение и ориентация машин имеют важное значение. Предпочтительно заранее продумать расположение оборудования; Вероятно, не так тщательно, как при планировании завода , при определении первоначальной компоновки завода учитываются близость машин, типы машин, на которых принимается и хранится сырье, а также другие факторы, включая вентиляцию. механический цех. Схема маршрутизации и ежедневные операции могут диктовать необходимость реорганизации.

Рентабельность обычно является решающим фактором в плане максимизации производства и, следовательно, эффективного согласования машин; однако необходимо учитывать и другие критические факторы, такие как профилактическое обслуживание оборудования и безопасность на рабочем месте. Например, предоставить техническому специалисту место для маневра позади обрабатывающего центра для проверки соединений и не размещать станок там, где он может заблокировать запасной выход.

Помещения для хранения и ящики для инструментов

В некоторых магазинах есть клетки или комнаты, предназначенные для хранения определенных инструментов или расходных материалов; например, комната может быть отведена только для сварочных принадлежностей, бензобаков и т. д.; или где хранятся средства для уборки или другие расходные материалы, такие как шлифовальные диски. В зависимости от размера предприятия, управления и контроля эти зоны могут быть ограничены и заперты, или они могут быть укомплектованы сотрудником, например, дежурным по инструментальному ящику; в других случаях складские помещения или клетки доступны для всего персонала. Однако не во всех магазинах есть ящик для инструментов или кладовая, и во многих случаях достаточно большого шкафа.

Ручные инструменты

Кроме того, способ хранения ручных инструментов и их доступность для производителя или операторов зависит от того, как функционирует или управляется цех. Во многих случаях обычные ручные инструменты находятся на видном месте в рабочей зоне и доступны каждому. Во многих случаях работникам не нужно предоставлять свои собственные инструменты, поскольку ежедневные инструменты доступны и предоставляются, но во многих других случаях рабочие приносят на свое рабочее место свои собственные инструменты и ящики для инструментов.

Безопасность

Безопасность – это вопрос, который необходимо соблюдать и обеспечивать ежедневно и постоянно; однако магазин может отличаться от других магазинов по строгости и тщательности, когда дело касается фактической практики, реализуемой политики и общей серьезности, подтвержденной персоналом и руководством. В попытке стандартизировать некоторые общие руководящие принципы в Соединенных Штатах Управление по охране труда ( OSHA ) выпускает дидактические материалы и обеспечивает соблюдение мер предосторожности с целью предотвращения несчастных случаев.

В механическом цехе обычно существует множество известных методов безопасной работы с машинами. Некоторые из распространенных практик включают в себя:

Носите соответствующие средства индивидуальной защиты ( СИЗ ), например, защитные очки .
Носите соответствующую одежду и обувь – например, туфли со стальным носком и короткими рукавами – при работе с машинами, имеющими вращательные механизмы, такими как токарный станок .
Не носите украшения, в том числе кольца.
Не носите безудержно длинные волосы.
Ознакомьтесь с руководствами по эксплуатации и техническому обслуживанию машин.
Блокировка тег-аут ( ЛОТО ).
Правильное использование огнетушителя ; типы пожаров и регулярные проверки.
Эргономика . Резиновые коврики для поддержки на рабочих местах.
Пути эвакуации должны быть свободны от препятствий, а запасные выходы не должны быть заблокированы.
Другой.

Меры предосторожности в механическом цехе направлены на предотвращение травм и трагедий, например, на исключение возможности смертельного вреда рабочему, запутавшегося в токарном станке.

Многие машины имеют меры безопасности как встроенные части конструкции; например, оператор должен нажать две кнопки, которые находятся в стороне, чтобы нажатие или удар сработали, и, таким образом, не защемить руки оператора.

См. также

Ссылки

^ Генри Д. Бургхардт (1919). Работа на станке. п. 4
^ Арнольд, Гораций Л. «Современная экономика механических цехов». в журнале Engineering Magazine 11. 1896 г.: Часть I , Часть II , Часть III , Часть IV , Часть V и Часть VI.
^ Анна Вемер Анджеевски (2008). Строительная мощь: архитектура и наблюдение в викторианской Америке. п. 77
^ Фредерик Уинслоу Тейлор. Научный менеджмент. Рутледж, 1 июня 1911 г. 2004 г.; В этой работе термин «механический цех» упоминается в книге 31 раз.
^ Рекс Миллер, Марк Ричард Миллер (2004). Инструменты и операции AudelMachine Shop. п. 389
^ Словарь американского наследия , второе издание для колледжа. Компания Хоутон Миффлин, 1985 г.

Дальнейшее чтение

Барнуэлл, Джордж У. Новая энциклопедия практики механического цеха; руководство по принципам и практике работы механического цеха. (1941).
Калверт, Монте А. Инженер-механик в Америке, 1830-1910: Конфликт профессиональных культур. Балтимор, Мэриленд: Johns Hopkins Press, 1967.
Ван Девентер, Джон Герберт . Справочник по управлению механическим цехом . Книжная компания McGraw-Hill, Incorporated, 1915 год.
Джеймс А. Харви. Коммерческие тайны механического цеха: Руководство по практике механического цеха. Industrial Press Inc., 1 января. 2005.
Рекс Миллер, Марк Ричард Миллер. Основы механического цеха Audel. 5-е изд. Джон Уайли и сыновья, 30 янв. 2004.
Оскар Э. Перриго . Строительство, оборудование и управление современным механическим цехом . 1905 год
Раймонд, Говард Монро , изд. Циклопедия современной магазинной практики. 06.06.1903. Том, 1 ; Том. 2 ; Том. 3 ; Том. 4
Мольтрехт, Карл Ганс (1981), Практика механического цеха, Том 1 (2-е изд.) , Нью-Йорк: Industrial Press, 1981.
Мольтрехт, Карл Ганс (1981), Практика механического цеха, Том 2 (2-е изд.) , Нью-Йорк: Industrial Press, 1981.
Мольтрехт, Карл Ганс (1981), Обработка для любителей: начало работы», Норуолк, Коннектикут: Industrial Press, 2015.
Джошуа Роуз . Современная практика механического цеха: работа, конструкция и принципы цехового оборудования, паровых двигателей и электрических машин , Том 1, Scribner's, 1887; 3-е изд. 1899 г.
Рой, Дональд. « Ограничение квот и «золотые кирпичи» в механическом цехе ». Американский социологический журнал (1952): 427–442.
Рой, Дональд. « Эффективность и «исправность»: неформальные межгрупповые отношения в сдельной механической мастерской ». Американский журнал социологии (1954): 255–266.
Гарольд Клиффорд Таун. Технология механического цеха. Лонгманс, Грин, 1951 год.
Альберт М. Вагенер, Харлан Р. Артур (1941). Механический цех: теория и практика.

Внешние ссылки

СМИ, связанные с механическими цехами, на Викискладе?

[1] Генри Д. Бургхардт (1919). Работа на станке. п. 4

[2] Арнольд, Гораций Л. «Современная экономика механических цехов». в журнале Engineering Magazine 11. 1896 г.: Часть I , Часть II , Часть III , Часть IV , Часть V и Часть VI.

[AVA_2008-3] Анна Вемер Анджеевски (2008). Строительная мощь: архитектура и наблюдение в викторианской Америке. п. 77

[4] Фредерик Уинслоу Тейлор. Научный менеджмент. Рутледж, 1 июня 1911 г. 2004 г.; В этой работе термин «механический цех» упоминается в книге 31 раз.

[5] Рекс Миллер, Марк Ричард Миллер (2004). Инструменты и операции AudelMachine Shop. п. 389

[AHD-6] Словарь американского наследия , второе издание для колледжа. Компания Хоутон Миффлин, 1985 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]