Анализ технологичности изделий

Технологичность конструкции изделия — это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных качества, объема выпуска и условий выполнения работы.

При отработке конструкции изделия на технологичность каждое изделие следует рассматривать как объект проектирования, производства и эксплуатации.

Правила обеспечения технологичности конструкции изделий регламентируется ГОСТом 14.201 — 83 и методическими рекомендациями МР186 — 85.

Этими документами установлены основные задачи отработки изделия на технологичность, последовательность их решения, систему показателей технологичности конструкции и стадии их определения. Технологичность изделия характеризуется:

— соответствием конструкции изделия современному уровню техники;

— экономичностью и удобствами в эксплуатации и при ремонте;

— в какой мере учтены возможности использовать наиболее экономичные и производительные технологические методы изготовления применительно к заданному выпуску и условиям производства.

Таким образом, технологичная конструкция изделия должна удовлетворять требованиям изготовления, эксплуатации, ремонта.

Нельзя технологичность конструкции рассматривать изолированно без взаимной связи и учета условий выполнения заготовительных процессов, процессов механической обработки, сборки и контроля.

В соответствии с нормами отработка конструкции на технологичность должна начинаться уже с составления технического задания на проектирование нового изделия. Эта работа продолжается на стадиях разработки эскизного и технического проектов. На стадии разработки рабочей документации проводится технологический контроль конструкторской документации на все детали, за исключением документации на стандартные крепежные изделия и покупные детали.

Технологичность — это комплекс требований и показателей, содержащий 22 показателя, характеризующие технологическую рациональность конструктивных решений в зависимости от вида изделий и стадии разработки конструкторской документации. Например, трудоемкость изготовления изделия; удельная материалоемкость изделия; коэффициент использования материала и т. д.

Численные показатели технологичности определяются в четырех случаях.

1.Для сравнительной оценки вариантов конструкции в процессе проектирования изделия.

2.Для определения уровня технологичности конструкции изделия.

3.Для накопления статистических данных по изделиям-представителям в целях последующего использования при определении базовых показателей и в процессе разработки изделия.

4.Для построения математических моделей с целью прогнозирования технического развития конструкции изделий.

Основные численные показатели технологичности: Ти — трудоемкость изготовления изделия; Кут — уровень технологичности конструкции по трудоемкости изделия;

Ст — технологическая себестоимость изделия;

Ку — уровень технологичности конструкции по себестоимости (технологической).

Требования к технологичности конструкции обусловливается технологической оснащенностью производства, которая зависит от объема выпуска и типа производства. Если тип производства, принятый при конструкторской отработке на технологичность, не соответствует расчетному для заданного объема выпуска, то технолог должен корректировать отдельные конструкторские решения.

Технологичность конструкций деталей, изготавливаемых резанием, зависит от технологичности формы детали; рационального выбора заготовки, в том числе ее материала; наличия удобных и надежных баз для установки заготовок.

Технологичность форм детали оценивается с учетом особенностей выбранного технологического метода обработки, конкретных условий и типов производства, технологических возможностей и особенностей оборудования [12, 13].

Наиболее употребительные общие рекомендации по технологичности конструктивных форм деталей следующие:

— конструкция детали должна состоять из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;

— детали должны изготовляться из стандартных или унифицированных заготовок;

— размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные точность и шероховатость;

(примечание: оптимальные точность и шероховатость поверхности экономически и конструктивно обоснованные)

— физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, ее форма и размеры должны соответствовать требованиям технологии изготовления (включая процессы упрочения, коррозийной защиты и пр.), хранения и транспортирования;

— показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) детали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;

— заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом заданного объема выпуска и типа производства;

— метод изготовления должен обеспечивать возможность одновременного изготовления нескольких деталей;

— сопряжения поверхностей деталей различных классов точности и чистоты должны соответствовать применяемым методам и средствам обработки;

— конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления;

— детали, получаемые на станках токарной группы, должны иметь максимальное число поверхностей вращения и минимальное число изменений диаметра сечения;

— в зависимости от отношения длины к диаметру валы закрепляются при обработке в патроне (l: d ≤ 5) или в центрах (l: d ≤ 10) или в центрах с люнетом (l: d > 10... 12);

— применение высокопроизводительных многорезцовых станков наиболее рационально при обработке валов, у которых длины ступеней кратны, а диаметры уменьшаются в одном направлении;

— конические переходы между ступенями вала и фаски следует назначать под обработку с учетом стандартных токарных проходных резцов с главным уклоном в плане j, равным 30, 45, 60 и 90°;

— поверхности отверстий также должны соответствовать по форме стандартному инструменту, например, глухие отверстия следует проектировать с коническим дном, образуемым режущей кромкой сверла. Отверстия должны соответствовать по размерам стандартным сверлам (ГОСТ 885 — 77), не следует предусматривать сквозные отверстия с отношением длины к диаметру более 10, так как требуются специальные сверла;

— глубина глухих отверстий не должна превышать шести диаметров; для глухих отверстий, подвергаемых чистовой обработке, следует указать ее длину, так как по всей длине трудно достичь шероховатости;

— глубина резьбы в глухих отверстиях должна быть согласована с размерами рабочей части метчика, не рекомендуется назначать резьбы длиной более трех диаметров, так как при этом затрудняется свинчиваемость деталей;

— детали, изготавливаемые на протяжных станках, должны иметь равномерную жесткость подлине и достаточную прочность;

— при обработке на станках с ЧПУ к конструкции изготавливаемых деталей предъявляют менее жесткие требования (например, сложные, фасонные, контурные и объемные поверхности можно получить без особых трудностей).

Конкретные примеры конструкторских решений представлены в табл. 2, причем, с левой стороны рисунка представлены нетехнологичные элементы деталей.

Таблица 4.1 Примеры технологичных и нетехнологичных конструкций

Основные технологические требования

Конструкция

Преимущества технологичной конструкции

нетехнологичная

технологичная

Обрабатываемые плоскости не должны быть сплошными

1. Уменьшение расхода шлифовальных кругов 2. Повышение точности и снижения шероховатости обработки 3. Снижение трудоемкости

Обрабатываемые плоскости следует располагать на одном уровне

1. Возможность обработки за один ход производительными методами - торцовым фрезерованием, плоским шлифованием и протягиванием 2. Возможность обработки нескольких заготовок одновременно 3. Упрощение контроля

Обрабатываемые плоскости должны быть открытыми. Узкие и длинные поверхности должны быть расположены так, чтобы их можно было обрабатывать вдоль плоскости

1. Возможность обработки торцовым фрезерованием 2. Повышение производительности и точности обработки

Закрытые плоскости должны иметь переходную поверхность, соответствующую размерам и виду инструмента

1. Снижение трудоемкости 2. Применение производительных методов обработки и нормализованного режущего инструмента

Обрабатываемые плоскости не должны располагаться в углублениях

1. Применение производительных методов обработки 2. Снижение трудоемкости

В ступенчатых отверстиях наиболее точную ступень следует делать сквозной

1. Снижение трудоемкости обработки 2. Повышение точности обработки и стойкости инструмента 3. Упрощение конструкции инструмента

Шлицевые отверстия должны быть непрерывными

1. Предохранение инструмента от поломок и повышение его стойкости 2.Снижение трудоемкости обработки отверстия

Следует избегать глухих шлицевых отверстий

Возможность обработки отверстия производительным методом-протягиванием

Следует избегать глубоких шлицевых отверстий

1. Упрощение конструкции инструмента и повышение его стойкости 2. Упрощение процесса обработки

В отверстиях не должно быть обрабатываемых выточек

1. Снижение трудоемкости 2. Возможно применение производительных методов обработки

Для сокращения длины обрабатываемого отверстия следует обеспечить условия для наилучшего направления инструмента

1. Повышение точности обработки 2. Увеличение жесткости инструмента 3. Повышение производительности

Возможность нормального входа и выхода режущего инструмента

1. Предохранение инструмента от поломок 2. Повышение точности сверления 3. Повышение производительности

Отверстия должны быть расположены так, чтобы можно было работать инструментом нормальной длины

1. Применение нормализованного инструмента и более полное его использование 2. Повышение точности обработки

Глухие отверстия с резьбой должны иметь канавки для выхода инструмента или в них должен быть предусмотрен сбег резьбы

Улучшение качества резьбы 2. Улучшение условий 3. Снижение трудоемкости

Конструкция отверстия с резьбой должна давать возможность работать резьбовым инструментом на проход

1. Повышение производительности 2. Улучшение условий работы инструмента 3. Применение инструмента, обладающего лучшими режущими свойствами

Следует избегать наклонного расположения оси отверстия

1. Упрощение конструкции приспособления 2. Возможность одновременно обрабатывать другие отверстия при параллельном расположении осей 3. Снижение трудоемкости обработки отверстий

Следует избегать закрытых пазов, обрабатываемых концевыми фрезами

1. Применение более производительного инструмента 2. Улучшение условий работы инструмента и особенно его врезания 3. Снижение трудоемкости обработки

Следует избегать закрытых гнезд и несквозных пазов

1. Сокращение числа рабочих ходов 2. Упрощение конструкции режущего инструмента 3. Снижение трудоемкости обработки