 |
Анализ технологичности конструкции детали
|
|
|
|
Взаимосвязь конструкции изделия с технологией его производства обусловила одну из наиболее сложных функций технологической подготовки производства – отработку конструкции изделия на технологичность. Недостаточно полное и четкое выполнение этой функции является причиной неоправданных затрат труда, средств, материалов и времени. Поэтому обязательность отработки конструкции изделия на технологичность устанавливается стандартами ЕСТПП [78].
Совершенство конструкции машины характеризуется её соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобством в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов её изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства. Конструкция машины, в которой эти возможности полностью учтены, называют технологичной.
Таким образом, технологичность конструкции изделий (ТКИ) – это совокупность таких свойств конструкции изделия, которые определяют ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.
Отсюда следует, что ТКИ – понятие относительное. Технологичность одного и того же изделия в зависимости от типа производства, конкретных производственных условий может быть различной.
ТКИ – понятие комплексное. Её нельзя рассматривать изолированно, без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов обработки, сборки и контроля, ремонта и эксплуатации.
Основная задача обеспечения ТКИ заключается в достижении оптимальных трудовых, материальных и топливно-энергетических затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, технологическое и техническое обслуживание, ремонт при обеспечении прочих заданных показателей качества изделия в принятых условиях проведения работ.
|
|
|
Главными факторами, определяющими требования к ТКИ, являются:
- вид изделия, степень его надежности и сложности, условия изготовления, ремонта и технического обслуживания, показатели качества;
- тип производства;
- условия производства, в том числе наличие опыта и прогрессивных методов изготовления аналогичных изделий, оборудования, оснастки и т.д.
Вид изделия определяет главные конструкторско-технологические признаки, обусловливающие характерные требования к технологичности конструкции.
Улучшением технологичности конструкции можно увеличить выпуск продукции при тех же средствах производства. Трудоемкость машин нередко удается сократить на 15-25% и более, а себестоимость их изготовления уменьшить на 5-10%.
Вот почему выполнению этого раздела курсового и дипломного проекта уделяется столь пристальное внимание.
Обычно в качестве задания на курсовое или дипломное проектирование студенту выдается рабочий чертёж детали заводской разработки, в котором в основном проработаны все вопросы, связанные с технологическими особенностями изготовления данной детали. Однако при глубоком анализе практически любого чертежа можно выявить нетехнологичные элементы конструкции детали и внести в неё рациональные изменения.
Методически вопросом отработки детали на ТКИ надлежит заниматься на протяжении всего курсового или дипломного проектирования, так как ряд соображений по поводу улучшения ТКИ возникает в процессе работы над проектированием заготовки, разработки технологического процесса механической обработки детали, проектировании установочно-зажимных приспособлений и пр. Тем не менее, основная работа по этому разделу выполняется в начальный период курсового проектирования. Окончательно же оформлять этот раздел рекомендуется на финишном этапе выполнения курсового проекта.
|
|
|
На начальном этапе отработки изделия на технологичность целесообразно выполнение следующих действий:
1. На основании изучения конструкции детали, её служебного назначения, технических требований на её изготовление, определения типа производства сделать анализ возможности упрощения конструкции детали или её отдельных элементов.
2. Для деталей подвергающихся термической обработке рассмотреть возможность введения новых конструктивных элементов, уменьшающих её коробление в результате температурного воздействия.
3. С целью оптимизации выбора рационального метода получения заготовки исследовать возможность замены марки материала детали и т.д.
4. Нормализовать и унифицировать элементы детали для унификации режущего и мерительного инструмента.
Оценка технологичности конструкции изделия может быть двух видов – качественной и количественной.
Показатели технологичности назначаются руководителем проекта в зависимости от новизны конструкции, её сложности, вида и условий производства.
Если студент не вносит в конструкцию изделия существенных изменений, то её технологичность достаточно оценить следующими показателями:
- трудоёмкостью изготовления изделия;
- технологической себестоимостью;
- материалоёмкостью;
- коэффициентом использования материала;
- коэффициентом применяемости материала;
- коэффициентом сборности и др.
Если студент в конструкцию изделия вносит существенные изменения, помимо указанных показателей можно использовать следующие:
- удельная трудоёмкость;
- удельная технологическая себестоимость;
- удельная материалоёмкость и др.
В этом разделе проекта необходимо оценить конструкцию или различные варианты конструкции на технологичность по качественным или количественным показателям.
При качественном анализе ТКИ необходимо определить:
1. Обеспечивается ли нормализация и унификация деталей и сборочных единиц, а также элементов конструкции детали (резьб, шлицев, шпонок, модулей зубьев и т.п.), позволяющих уменьшить число операций, переходов, оснастки, оборудования.
|
|
|
2. Достаточно ли ограничена номенклатура применяемых материалов (для сборочных единиц).
3. Обеспечено ли членение изделия на сборочные единицы с возможностью применения производственных процессов сборки, контроля испытания.
4. Возможно ли использование методов получения заготовок, обеспечивающих получение ряда поверхностей, не требующих дальнейшей обработки или требующих обработки с малыми припусками.
5. Могут ли основные конструкторские базы использоваться как измерительные и технологические, что снижает погрешность базирования и трудоёмкость механической обработки.
6. Позволяет ли простановка размеров на чертежах деталей производить обработку по принципу автоматического получения размеров на настроенных станках, автоматах и полуавтоматах.
7. Позволяет ли конструкция детали применять наиболее совершенные и производительные методы механической обработки на многорезцовых, агрегатных и многопозиционных станках фасонным и многолезвийным инструментом и т.д.
8. Обеспечены ли обработка напроход, условия для врезания и выхода режущего инструмента, доступ ко всем элементам изделия для обработки и измерения, есть ли возможность замены глухих отверстий сквозными и пр.
Анализ технологичности конструкции по качественным показателям сводится в таблицу 2.3.
Таблица 2.3
Оценка качественных показателей
технологичности конструкции изделия
| №№ п/п | Наименование показателей | Степень соответствия данному показателю |
Для количественного анализа ТКИ рекомендуется все поверхности детали пронумеровать. Нумерацию производить по часовой стрелке арабскими цифрами в окружностях на выносных линиях. Это позволит упростить и ускорить процесс проведения анализа, а также идентифицировать обозначение обрабатываемых поверхностей в технологической документации.
Количественную оценку технологичности конструкции изделия рекомендуется производить по следующим показателям.
|
|
|
1. По трудоёмкости изготовления
,
где ТИ и ТБИ – соответственно достигнутая и базовая трудоёмкость изготовления изделия.
2. По технологической себестоимости
,
где СТ и СБТ - соответственно достигнутая и базовая технологическая себестоимость изделия.
Чем меньше коэффициенты КУТ и КУС, тем технологичнее конструкция детали.
Следует иметь в виду, что в расчет принимается снижение трудоёмкости изготовления и себестоимости детали, обусловленные только изменением конструкции детали и заготовки, материала и метода получения. Изменения значений трудоёмкости и себестоимости детали, полученные в результате усовершенствования технологического процесса изготовления, при расчете не учитываются.
3. По коэффициенту унификации конструктивных элементов
,
где ОУЭ – число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов – резьба, отверстия, галтели, фаски и т.п.;
ОЭ - общее число типоразмеров конструктивных элементов в изделии.
По ЕСТПП для технологичных изделий КУЭ должен быть
КУЭ ≥ 0,65.
По коэффициенту точности обработки
где АCР – средний коэффициент точности обработки;
А – квалитет точности обработки;
ni – число размеров соответствующего квалитета.
Чем больше КТО, тем технологичнее конструкция. При КТО ≤ 0,8 изделие относится к весьма точным.
4. По коэффициенту шероховатости
 |
,
где БСР – средняя величина коэффициента приведения;
Б – величина коэффициента приведения;
niШ - число поверхностей соответствующего параметра шероховатости и его величины.
Величина коэффициента приведения выбирается из таблицы 2.4. Чем больше коэффициент шероховатости КШ, тем технологичнее конструкция. При КШ ≤ 0,16 изделие относится к весьма сложным.
5. По коэффициенту использования материала
,
где МД – масса детали, кг;
ММ – масса материала, израсходованного на изготовление детали, кг. При этом
ММ = МЗ + МОЗ,
где МЗ - масса заготовки, кг;
МОЗ – масса отходов при получении заготовки, кг.
Коэффициент использования материала должен быть
КИМ ≥ 0,64.
Таблица 2.4
Переводная таблица
| Параметр шероховатости Ra | Коэффициент приведения Б |
| 12,5 6,3 3,2 1,6 0,8 0,4 0,2 0,1 0,05 0,025 0,012 0,006 |
6. По коэффициенту использования заготовки
.
Коэффициент использования заготовки должен быть
КЗ ≥ 0,7.
7. По удельному весу применения прогрессивных высокоэффективных методов обработки
,
где QЭМ - количество эффективных методов обработки, применяемых при изготовлении изделия;
QМ - общее количество методов, применяемых при изготовлении изделия.
|
|
|
Эффективными методами обработки можно считать все методы, обеспечивающие улучшение качества, повышение производительности и снижение себестоимости, относительно широко распространенные на базовом производстве.
Коэффициент применения прогрессивных высокоэффективных методов обработки должен быть
КВМ ≥ 0,45.
8.
 |
По коэффициенту применения типовых технологических процессов
где QТТП – число применяемых типовых технологических процессов изготовления, контроля, испытаний;
QТП - общее число применяемых технологических процессов.
Коэффициент применения типовых технологических процессов должен быть
КТП ≥ 0,80.
9. По коэффициенту применения автоматического и полуавтоматического оборудования
,
где QАВ.ОБ. – количество автоматического и полуавтоматического оборудования в технологическом процессе изготовления детали;
QОБ. – общее количество оборудования, используемого в технологическом процессе изготовления детали.
Коэффициент применения автоматического и полуавтоматического оборудования должен быть
КАВ.ОБ,. ≥ 0,62.
10. По коэффициенту применения агрегатного оборудования для крупносерийного и массового производства
,
где QАГ.ОБ. – количество агрегатного оборудования, применяемого в технологическом процессе изготовления детали;
QОБ. - общее количество оборудования в технологическом процессе изготовления детали.
Коэффициент применения агрегатного оборудования должен быть
КАГ.ОБ,. ≥ 0,38.
11. По коэффициенту применения станков с ЧПУ
,
где QПУ – количество оборудования с ЧПУ, применяемого в технологическом процессе изготовления детали;
QОБ. – общее количество оборудования, применяемого в технологическом процессе изготовления детали.
Коэффициент применения станков с ЧПУ должен быть равен
КПУ. = 0,28.
Анализ технологичности конструкции изделия по количественным показателям сводится в таблицу 2.5.
Таблица 2.5
Оценка количественных показателей
технологичности конструкции изделия
| №№ п/п | Наименование показателей | Расчетная формула | 1-й вариант | 2-й вариант | 3-й вариант |
Рассмотрим на конкретном примере отработку на технологичность детали по количественным и ряду качественных показателей [109].
Рис. 2.1
На рис.2.1 представлен фрагмент чертежа детали, на примере которой будет проведена отработка детали на технологичность конструкции.
Таблица 2.6
| №№ п/п | №№ поверхностей | Идентичные поверхности | Квалитет точности | Параметр шероховатости Ra | Коэффициент приведения | Примечания |
| 7, 8 | - - - - - - | 3,2 1,6 6,3 - 6,3 - 6,3 | - - | не обр. не обр. 2 фаски |
1. Определяем коэффициент унификации конструктивных элементов
.
По рекомендации ЕСТПП КУЭ ≥ 0,65.
2. Определяем коэффициент точности обработки
Из таблицы 2.6 определяем
0,91 > 0,5.
Таким образом, изделие относится к средней точности.
3. Определяем коэффициент шероховатости
 |
,
Из таблицы 2.6 определяем
;
0,22 > 0,16.
Изделие относится к средней сложности.
Полученные результаты сводятся в таблицы 2.7 и 2.8.
Таблица 2.7
Оценка качественных показателей
технологичности конструкции детали
| №№ п/п | Наименование показателя | Степень соответствия данному показателю |
| Методы получения заготовок, обеспечивающие получение поверхностей, не требующих дальнейшей обработки или требующих обработки с малыми припусками | Используется | |
| Использование основных конструкторских баз в качестве измерительных и технологических | Да | |
| Позволяет ли простановка размеров на чертеже детали производить обработку по принципу автоматического получения размеров | Нет | |
| Позволяет ли конструкция детали применение наиболее совершенных и производительных методов механической обработки | Да | |
| Обеспечена ли обработка напроход, условия врезания и выхода режущего инструмента | Да |
Таблица 2.8
| №№ п/п | Наименование коэффициента | Формула расчета | Показатель | |
| расчетный | нормальный | |||
| Коэффициент унификации элементов |
| 0,25 | 0,65 | |
| Коэффициент точности обработки |
| 0,91 | 0,5 | |
| Коэффициент шероховатости |
| 0,22 | 0,16 |
Анализ технологичности конструкции детали показал:
1. Изделие относится к средней точности.
2. По коэффициентам количественной оценки технологичности конструкции изделие относится к технологичным.
|
|
|
