Курс лекций по дисциплине МДК.01.01 «Технологические процессы изготовления деталей машин. Лекция 11 «Общие понятия о технологичности изделий»

Курс лекций по дисциплине МДК.01.01

«Технологические процессы изготовления деталей машин.

Лекция 11 «Общие понятия о технологичности изделий»

Большенство конструкции машины характеризуется ее соответствием современному уровню техники, экономичностью и удобством в эксплуатации, а также тем, в какой мере учтены возможности использования наиболее экономичных и производительных технологических методов ее изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства. Конструкцию 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, где оно изготавливается, и от конкретных производственных условий может быть различной.

ТКИ - понятие комплексное. Ее нельзя рассматривать изолированно, без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов обработки, сборки и контроля, ремонта и эксплуатации.

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 на 5-10%.

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, технического ремонта и обслуживания, показатели качества;

· тип производства;

· условия производства, в том числе наличие передового 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.

Различают четыре вида изделий:

1 - деталь;

2 - сборочная единица;

3 - комплекс;

4 - комплект.

Производство принято делить на следующие типы:

· единичное;

· серийное;

· массовое.

Виды технологичности определяются признаками, характеризующими области проявления свойств технологичности конструкции изделия.

По области проявления свойств технологичности конструкции изделия различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность.

Производственная ТКИ проявляется в сокращении затрат и времени на:

· конструкторскую подготовку производства (КПП);

· технологическую подготовку производства (ТПП);

· процессы изготовления.

Эксплуатационная ТКИ проявляется в сокращении средств и времени на:

· технологическое и техническое обслуживание;

· текущий ремонт и утилизацию.

Ремонтная технологичность заключается в сокращении средств и времени на все виды ремонта.

Оценка технологичности конструкции изделия может быть двух видов - качественной и количественной.

Отработка конструкции на технологичность производится при конструкторской подготовке производства на стадиях эскизного, технического проектов и рабочей документации, а также при технологической подготовке производства. При технологической подготовке производства разработчик технологической документации осуществляет контроль за обеспечением технологичности конструкции изделия.

Обеспечение технологичности конструкции включает:

· установление номенклатуры и значений показателей технологичности;

· отработку изделия на технологичность;

· технологический контроль конструкторской документации;

· подготовку и внесение изменений в конструкторскую документацию и конструкцию изделия, обеспечивающих заданные показатели технологичности.

В результате отработки изделия на технологичность должны быть обеспечены:

· снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделия;

· снижение трудоемкости и стоимости технического обслуживания и ремонта;

· снижение материалоемкости изделия.

Повышение технологичности конструкции изделия достигается за счет следующих мероприятий:

· повышения серийности изделий и их составных частей путем их стандартизации, унификации, группирования по конструкторским признакам;

· ограничения номенклатуры составных частей конструктивных элементов и применяемых материалов;

· применения уже освоенных производством конструктивных решений;

· применения эффективных групповых и типовых технологических процессов и стандартных средств технологического оснащения;

· применения рациональных сортаментов и марок материалов;

· разработки и применения прогрессивных конструктивных решений, позволяющих повышать точность заготовок и использовать малоотходную и безотходную технологию;

· применения прогрессивных методов упрочнения деталей;

· применения научно обоснованных запасов прочности конструкций, типовых методов расчета и испытания изделий;

· повышения контролепригодности, доступности, легкосъемности, взаимозаменяемости, сборкости и восстанавливаемости изделия;

· ограничения сменяемости при обслуживании и ремонте составных частей;

· ограничения требований к квалификации персонала, осуществляющего обслуживание и ремонт изделия.

Оценка технологичности конструкции изделия основана на трех видах показателей:

· базовые показатели технологичности, значения которых регламентированы в обязательном порядке соответствующей директивной документацией на изделие:

· показатели проектируемой конструкции, достигнутые в процессе отработки изделия на технологичность;

· показатели уровня технологичности конструкции изделия, значения которых регламентированы соответствующей директивной документацией, обусловливающей производство изделия.

Вид оценки - важный фактор, характеризующий метод сравнения вариантов конструкции и обоснованный выбор оптимального варианта конструкции.

Последовательность анализа конструкции изделия при выборе показателей технологичности представлена на схеме (см. рис. 1).

рис. 1 Последовательность анализа конструкции изделия

Отработка конструкции детали на технологичность

В этом разделе необходимо оценить конструкцию или различные варианты конструкции на технологичность по качественным или количественным показателям.

При качественном анализе технологичности конструкции 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 и оборудования.

2. Достаточно ли ограничена номенклатура применяемых материалов (для сборочных единиц),

3. Обеспечено ли членение изделия на сборочные единицы е возможностью применения производственных процессов сборки, контроля и испытания.

4. Возможно ли использование методов получения заготовок, обеспечивающих получение ряда поверхностей, не требующих дальнейшей обработки или требующих обработки с малыми припусками, что позволяет сократить объем и трудоемкость механической обработки.

5. Могут ли основные конструкторские базы использоваться как измерительные и технологические, что снижает погрешность базирования и трудоемкость изготовления.

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 на проход, условия для врезания и выхода режущего инструмента, доступ ко всем элементам изделия для обработки и измерения, есть ли возможность замены глухих отверстий сквозными и т.д.

Анализ технологичности конструкции по качественным показателям сводится в таблицу (табл. 1 приложения).

Для количественного анализа технологичности конструкции изделия рекомендуется все поверхности детали пронумеровать. Нумерацию производить арабскими цифрами на .выносных линиях в окружностях по часовой стрелке. 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 трудоемкости изготовления

 ,

где  и  - соответственно достигнутая и базовая трудоемкость изготовления детали;

2) по технологической себестоимости

 ,

где  и  - соответственно достигнутая и базовая технологическая себестоимость детали;

Чем меньше коэффициенты  и  , тем технологичнее конструкция детали.

Следует иметь в виду, что в расчет принимается снижение трудоемкости изготовления и себестоимости детали, обусловленные только изменением конструкции детали и заготовки, материала и метода получения. Изменения значений трудоемкости изготовления и себестоимости детали, полученные в результате усовершенствования технологического процесса изготовления, при расчете не учитываются;

3) коэффициенту унификации конструктивных элементов

 ,

где  - число унифицированных конструктивных элементов и размеров (в случае, если размер не является характеристикой одной конкретной поверхности или одна поверхность характеризуется несколькими размерами) конструктивных элементов – резьбы, отверстия, галтели, фаски и т.п.

 - число конструктивных элементов и размеров в изделии.

В соответствии с ЕСТПП деталь считается технологичной по данному показателю, при  ;

4) коэффициенту точности обработки

 ,

 ,

где  - средний квалитет точности обработки;

А – квалитет точности обработки;

 - число размеров соответствующего квалитета.

Чем больше  , тем технологичнее конструкция детали. При  , изделие относится к весьма точным;

5) коэффициенту шероховатости

 ,

 ,

где  - средняя величина коэффициента приведения,

Б – величина коэффициента приведения,

 - число поверхностей соответствующего параметра шероховатости.

Величина коэффициента приведения выбирается из таблицы (см. табл. 3 приложения).

Чем больше  , тем технологичнее конструкция. При  изделие относится к весьма сложным;

6) коэффициенту использования материала

 ,

где  - масса детали, кг;

 - масса материала, израсходованного на изготовление детали, кг;

 ,

где  - масса заготовки, кг;

 - масса отходов при получении заготовки, кг.

В соответствии с ЕСТПП деталь считается технологичной по данному показателю, при  ;

7) коэффициенту использования заготовки

 ,

В соответствии с ЕСТПП деталь считается технологичной по данному показателю, при  ;

8) удельному весу применения прогрессивных высокоэффективных методов обработки

 ,

где  - количество эффективных методов обработки, применяемых при изготовлении детали;

 - общее количество методов, применяемых при изготовлении детали.

Эффективными методами обработки можно считать все методы, обеспечивающие улучшение качества, повышение производительности и снижение себестоимости, относительно широко распространенные на данном производстве.

В соответствии с ЕСТПП деталь считается технологичной по данному показателю, при  ;

9) коэффициенту применения типовых технологических процессов

 ,

где  - число применяемых типовых технологических процессов изготовления, контроля, испытания;

 - общее число применяемых технологических процессов.

В соответствии с ЕСТПП деталь считается технологичной по данному показателю, при  ;

10) коэффициенту применения автоматического и полуавтоматического оборудования

 ,

где  - количество автоматического и полуавтоматического оборудования, применяемого в технологическом процессе изготовления детали;

 - общее количество оборудования в технологическом процессе изготовления детали;

В соответствии с ЕСТПП деталь считается технологичной по данному показателю, при  ;

11) коэффициенту применения агрегатного оборудования для крупносерийного и массового производства

 ,

где  - количество агрегатного оборудования, применяемого в технологическом процессе изготовления детали;

В соответствии с ЕСТПП деталь считается технологичной по данному показателю, при  ;

12) коэффициенту применения станков с ЧПУ

 ,

где  - количество оборудования с ЧПУ, применяемого в технологическом процессе изготовления детали;

В соответствии с ЕСТПП деталь считается технологичной по данному показателю, при  .

Анализ технологичности детали по количественным показателям сводится в таблицу (табл. 2 приложения).

Делается вывод о технологичности детали по всем показателям и на его основе решается вопрос о целесообразности применения данной конструкции.

3