Анализ технологичности изделий

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).

Разделяют требования к технологичности сборочной единицы и детали. Требования к технологичности сборочной единицы разбиты на три группы:

1. Требования к составу сборочной единицы.

2. Требования к конструкции соединения составных частей.

3. Требования к точности и методу сборки.

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.

Требования к технологичности формы детали

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 (ф, 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. 5.2, причем, с левой стороны рисунка представлены нетехнологичные элементы деталей.

Таблица 5.2

Примеры технологичных и нетехнологичных конструкций

Технологичность конструкции заготовок деталей должна иметь в виду не только максимальную рационализацию механической обработки, но и упрощение процессов изготовления самих заготовок.

Литые заготовки из чугуна и стали в этом отношении должны удовлетворять следующим основным требованиям:

а) толщина стенок отливки должна быть по возможности одинаковой, без резких переходов тонкостенных частей в толстостенные; выполнение этого требования необходимо для получения однородной структуры отливки и уменьшения внутренних напряжений в ней;

б) форма любой заготовки должна предусматривать простой, без затруднений разъем модели;

в) поверхности отливки, расположенные перпендикулярно к плоскости разъема модели, должны иметь конструктивные литейные уклоны для того, чтобы изготовление литейных форм и стержней и удаление моделей из форм происходило без затруднений.

Уклон в направлении выхода модели из формы обозначается на чертежах линейной величиной b или отношением этой величины к высоте (длине) h данной поверхности отливки (b:h).

Величины литейных уклонов в зависимости от высоты (длины) h принимаются: 1 : 5 при h < 25 мм; 1 : 10 и 1 : 20 при h в пределах 25...500 мм; 1 : 50 при h > 500 мм.

В заготовках, полученных методами штамповки и ковки, должно быть обозначено:

а) отсутствие резких переходов в поперечных сечениях и усиление сечений в изгибах; б) выполнение переходов от одного сечения к другому по дугам относительно больших радиусов; в) закругление острых ребер у штамповок.

Штамповки должны иметь уклон поверхностей, расположенных перпендикулярно плоскости разъема штампа, необходимый для удаления заготовки из штампа. Величины уклонов для наружных поверхностей принимаются от 1 : 10 до 1 : 7; для внутренних — от 1 : 7 до 1: 5. При повышенной точности штамповки величина уклона принимается меньшей.1

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.

Требования к технологичности сборочных единиц рассмотрены в [12, 13].

Выбор материала заготовки

Конкретные материалы по выбору рациональных способов получения заготовок приведены в справочниках.

В табл. 5.3 приведены некоторые рекомендации по выбору материала заготовки.

Таблица 5.3