ТЕХНОЛОГІЧНІСТЬ КОНСТРУКЦІЇ ВИРОБІВ МАШИНОБУДУВАННЯ

Досконалість конструкції вироби характеризується його відповідністю сучасному рівню техніки, економічністю та зручністю в експлуатації, а також тим, якою мірою враховані можливості використання найбільш економічних і продуктивних технологічних методів його виготовлення з урахуванням умов виробництва. Конструкцію виробу, в якій ці можливості повністю враховані, називають технологічною.

Технологічність конструкції виробів (ТКИ) - поняття комплексне, так як розглядати ізольовано заготівельний процес, процес обробки, збирання і контролю, випробування і експлуатації не можна, тобто поняття технологічності конструкції машин поширюється не тільки на виготовлення, але і на їх експлуатацію.

Виріб відпрацьовується на технологічність в процесі його конструювання, а не виготовлення. Технологічність конструкції оцінюється якісно і кількісно.

Якісна оцінка базується на порівняльному аналізі можливості застосування прогресивних процесів виготовлення при прийнятої і пропонованої конструкції вироби.

При якісній оцінці ТКИ використовують технологічні рекомендації, які оформляються у вигляді нормативно-технічних документів. Такі рекомендації, як правило, ілюструються прикладами і поясненнями по типу "краще - гірше", "рекомендується - не рекомендується", "технологічно - НЕ технологічно".

Якісна оцінка технологічності не визначає кількісні відмінності варіантів конструкції друг від друга і від нормативного (базового) варіанта, прийнятого за еталон при порівнянні, а встановлює лише варіант, який більшою мірою відповідає вимогам технологічних процесів виготовлення. При цьому якісна оцінка технологічності конструкції виробу дозволяє визначити елементи конструкції деталі або складальної одиниці, що вимагають зміни.

приклад 1.4

Якісна оцінка технологічності конструкції деталей наочно представлена рис. 1.7: зліва наведені приклади нетехнологічних конструкцій, праворуч - аналогічні конструкції, але більш технологічні.

Висвердлювання отвори з боку похилій або криволінійної поверхні (див. Рис. 1.7, а) ускладнюється тим, що свердло може зламатися через значну радіального навантаження. Без канавки для виходу шліфувального круга (див. Рис. 1.7, б) перехід від циліндричної до торцевої поверхні вийде з заокругленням внаслідок зносу абразивного інструменту. Для відділення стружки від заготовки при долбленії паза в отворі втулки (див. Рис. 1.7, в) необхідно радіальний отвір в кінці паза (або кільцева виточення) для виходу різця. Наскрізне ступеневу отвір обробляється простіше, ніж два глухих отвори з протилежних сторін втулки (див. Рис. 1.7, г).

Приклади нетехнологічних і технологічних конструкцій деталей

Мал. 1.7. Приклади нетехнологічних і технологічних конструкцій деталей

Кількісні методи оцінки технологічності дозволяють оцінити, наскільки один варіант відрізняється від іншого, і встановити, наскільки прийнятий варіант відповідає еталонному, взятому за базу порівняння. Ці методи передбачають застосування показників технологічності, що дозволяють визначити значення цих величин.

Відповідно до Держстандарту 14.201-83 "ЕСТПП. Забезпечення технологічності конструкції виробів" рекомендують 11 показників ТКИ (табл. 1.1).

1. Трудомісткість виготовлення виробу (технологічна) - кількість праці, виражене в часі, необхідного для виготовлення одного виробу:

(1.5)

де - технологічна трудомісткість виготовлення виробу; - штучно-калькуляційний час виконання операції; - число операцій, необхідних для виготовлення виробу.

2. Питома матеріаломісткість вироби - показник, що характеризує витрата матеріалу, необхідний для отримання одиниці корисного ефекту від використання виробу за призначенням. Металоємність виготовлення виробу (загальна металоємність) - витрата матеріалу, необхідного для виробництва та технічної експлуатації виробу.

Поняття "загальною металоємності" об'єднує "конструктивну металоємність" і "технологічну металоємність". Під терміном "конструктивна металоємність" розуміють чисту масу одиниці виробу. Під терміном "технологічна металоємність" розуміють різницю між масою металу за нормами витрат на виріб і чистої масою вироби, тобто масу відходів при виготовленні вироби.

Таким чином, загальна металоємність вироби складається з суми конструктивної і технологічної металоємності:

(1.6)

Таблиця 1.1

Рекомендований перелік показників технологічності конструкції виробів по ГОСТу 14.201 83

№ п / п

показник

види вироби

деталь

складальна

одиниця

комплекс

комплект

1

Трудомісткість виготовлення виробу

+

+

+

+

2

Питома матеріаломісткість вироби (питома металоємність, питома енергоємність і ін.)

+

+

3

Технологічна собівартість вироби

+

+

+

+

4

Середня оперативна трудомісткість технічного обслуговування (ремонту) даного виду

0

+

+

5

Середня оперативна вартість технічного обслуговування (ремонту) даного виду

0

+

+

6

Середня оперативна тривалість технічного обслуговування (ремонту) даного виду

0

0

0

0

7

Питома трудомісткість виготовлення виробу

-

+

+

-

8

Трудоем кістка мot 1тажа

-

+

+

9

Коефіцієнт застосованості матеріалу

-

+

0

0

10

Коефіцієнт уніфікації конструктивних елементів

+

0

0

0

11

коефіцієнт сборности

+

+

Примітка. Знак <* + *> означає обов'язкове визначення значення показника точними методами; знак "- * означає, що для даного виду виробів не визначається значення показника; знак" О "означає, що не обов'язково визначення показника і загальному випадку.

Тоді питома металоємність виробу визначається виразом:

(1.7)

де - питома металоємність вироби; X - основний параметр вироби (передана потужність, вантажопідйомність, крутний момент, пропускна здатність і т.д.).

  • 3. Технологічна собівартість вироби - сума витрат на виробництво вироби з тим видатковими статтями, які відрізняються за своєю величиною при різних варіантах технологічного процесу (докладніше див. Гл. 7).
  • 4. Середня оперативна трудомісткість технічного обслуговування (ремонту) даного виду

(1.8)

де , люд.-год - середня оперативна трудомісткість технічного обслуговування; N - число виконавців даного виду технічного обслуговування;

до - число операцій даного виду технічного обслуговування; - оперативне час, що витрачається f -м виконавцем на виконання / -й операції:

(1.9)

де т - число вимірювань.

5. Середня оперативна вартість технічного обслуговування (ремонту) даного виду:

(1.10)

де , люд.-руб. - середня оперативна вартість технічного обслуговування; N - число виконавців даного виду технічного обслуговування; до - число операцій даного виду технічного обслуговування; - оперативна вартість виконання / -Й операції:

(1.11)

де т - число операцій.

6. Середня оперативна тривалість технічного обслуговування (ремонту) даного виду:

(1.12)

де , люд.-год - середня оперативна тривалість технічного обслуговування; N - число виконавців даного виду технічного обслуговування; k - число операцій даного виду технічного обслуговування; - оперативна тривалість виконання / -й операції:

(1.13)

де т - число операцій.

7. Питома трудомісткість виготовлення виробу - відношення трудомісткості виготовлення виробу до величини його корисного ефекту або до номінального значення основного параметра:

(1.14)

де - питома трудомісткість виготовлення виробу; - технологічна трудомісткість виготовлення виробу:

(1.15)

де - трудомісткість операції механічної обробки виробу;

  • - трудомісткість операцій монтажу вироби.
  • 8. Трудомісткість монтажу - кількість праці, виражене в часі, необхідного для монтажу одного виробу:

(1.16)

де - трудомісткість монтажу; - штучно-калькуляційний час виконання операцій монтажу; п - число операцій монтажу.

9. Коефіцієнт застосованості матеріалу - відношення норми витрати даного матеріалу до суми норм витрати всіх матеріалів на виріб:

(1.17)

де - коефіцієнт застосовності матеріалу; - норми витрати даного матеріалу на виріб; - сума норм витрати всіх матеріалів на виріб.

10. Коефіцієнт уніфікації конструктивних елементів показує відношення числа уніфікованих конструктивних елементів виробу до загальної кількості конструктивних елементів:

(1.18)

де , - коефіцієнт уніфікації конструктивних елементів; - число уніфікованих типорозмірів конструктивних елементів; N - загальне число типорозмірів конструктивних елементів.

11. Коефіцієнт сборности показує відношення трудомісткості операцій складання до сумарної трудомісткості складальних, прігоночних і регулювальних операцій:

(1.19)

де - коефіцієнт сборности; - трудомісткість операцій складання; - трудомісткість операцій пригону; - труднощі операцій регулювання.

Додаткова оцінка може проводитися по мірі уніфікації марок матеріалів, уніфікації і нормалізації елементів вироби, коефіцієнтам середнього квалитета точності і параметрам шорсткості поверхонь деталей, можливості автоматизації їх виготовлення.

Поняття технологічності конструкції виробу є відносним і його необхідно пов'язувати з серійністю виробництва.

При конструюванні машин проектувальник повинен враховувати можливість побудови високопродуктивних технологічних процесів загальної і вузлової зборки. Конструкція машини повинна допускати можливість її збірки з попередньо зібраних вузлів. Це дозволяє здійснювати паралельно складання кількох вузлів, а, отже, скоротити терміни складання машини.

Необхідно прагнути до використання стандартних, нормалізованих і уніфікованих деталей і вузлів, забезпечити можливість зручного і вільного підведення високопродуктивних механізованих інструментів до місць з'єднання деталей і передбачити легкість захоплення їх вантажопідйомними пристроями для транспортування і установки.

Для розбирання машини при її обслуговуванні та ремонті необхідно передбачити отвори для віджимних гвинтів, які вигідно відрізняються знімачі, отвори для вибивачів, римболти як литі виступи для захоплення і підйому важких деталей і т.д.

При конструюванні деталей машин їх конфігурація повинна бути простою, що обумовлює можливість застосування високопродуктивних технологічних методів, і передбачати зручну надійну базу для установки і закріплення в процесі їх обробки.

У тих випадках, коли така база не забезпечується, повинні бути передбачені спеціальні елементи (припливи, бобишки, отвори) для базування і закріплення заготовки. При необхідності ці елементи можуть бути видалені після обробки.

Матеріали, задані точність і шорсткість поверхонь деталі повинні бути строго обгрунтовані її службовим призначенням.

Стандартизація та уніфікація деталей і їх елементів сприяють зменшенню трудомісткості процесів виробництва і зниження собівартості деталей в зв'язку зі збільшенням серійності і уніфікацією верстатних налагоджень.

Собівартість виробництва заготовок також значною мірою визначається їх технологічністю.

Ковані заготовки повинні мати просту симетричну форму, без пересічних циліндричних і призматичних елементів, а також бобишек і виступів на основних поверхнях поковки.

Геометрична форма штампованих заготовок повинна забезпечувати можливість її вільного вилучення з штампа. Бічні поверхні заготовки повинні мати штампувальні ухили. Переходи від однієї поверхні до іншої повинні здійснюватися з закругленнями.

Конфігурація виливки повинна забезпечувати можливість безперешкодного вилучення моделі з форми і стрижневих ящиків. З цією метою необхідно призначати формувальні ухили для вертикальних поверхонь виливки.

Відповідальні поверхні заготовок повинні займати в формі нижнє положення.

Технологічність заготовок може бути підвищена застосуванням зварних конструкцій, що дозволяє отримати складну заготовку з простих елементів, які виконуються гарячої або листовим штампуванням, різкою прокату і т.д. При заміні сталевих виливків штампозварні їх маса іноді знижується на 20-30%, і зменшується обсяг подальшої обробки різанням на 30-50%.

Технологічність конструкцій деталей значною мірою визначається можливістю їх механічної обробки. Для цього необхідно витримувати такі умови:

  • 1) ступінчасті поверхні повинні мати мінімальний перепад діаметрів;
  • 2) доцільні наскрізні отвори, а не глухі;
  • 3) відстані між отворами краще призначати з урахуванням можливості застосування багатошпиндельних свердлильних головок;
  • 4) щоб уникнути поломки свердел при свердлінні поверхні на вході і виході інструменту повинні бути перпендикулярні осі отворів;
  • 5) розміри отворів повинні відповідати нормалям на свердла, зенкери і розгортки;
  • 6) різьблення повинні бути нормалізованими;
  • 7) конфігурація плоскій поверхні повинна передбачати можливість її обробки на прохід;
  • 8) глибина і ширина пазів вибираються відповідно до нормалями на фрези;
  • 9) розміри зубів зубчастих коліс повинні відповідати нормалям на модульні фрези.

Природно, ці умови дотримуються, якщо вони не знижують якість деталей.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >