Механический цех или 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 числового программного 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 оставшиеся рабочие места, 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.
Первые механические мастерские начали появляться в 19 веке, когда уже давно шла промышленная революция . 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.
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 изучения времени, 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.
В 1903 году была опубликована «Цикопедия современной магазинной практики» 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 более сложными, постепенно росло осознание их воздействия на окружающую среду. Параллельно с признанием повсеместной реальности несчастных случаев и потенциальных профессиональных 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 позволить себе 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 .
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 до такой степени, что в работу и управление машинами были внедрены робототехника и электронное управление. [5] Однако для небольших механических цехов наличие роботов является скорее исключением. .
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]
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.
Станок — это машина для придания формы 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 полностью «от руки» или «от руки».
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 выполняемой 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.
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.
Остатки или остатки использованных материалов, таких как алюминий, сталь и масло, среди прочего, можно собирать и перерабатывать, а обычно их можно продавать. 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).
Обеспечение качества , контроль качества и инспекция — это термины, которые обычно используются как взаимозаменяемые. Достигаемая точность и прецизионность зависят от нескольких определяющих факторов . 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 вообще.
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 найти 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, откалиброванными, может быть требованием, чтобы не выйти из строя.
Расположение и ориентация машин имеют важное значение. Предпочтительно заранее продумать расположение оборудования; Вероятно, не так тщательно, как при планировании предприятия , 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.
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.
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 – это вопрос, который необходимо соблюдать и обеспечивать ежедневно и постоянно; однако магазин может отличаться от других магазинов строгостью и тщательностью, когда дело касается фактической практики, реализуемой политики и общей серьезности, подтвержденной персоналом и руководством. В целях стандартизации некоторых общих руководящих принципов 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:
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.
СМИ, связанные с механическими цехами, на Викискладе?