Методы оценки технологичности конструкции, виды показателей технологичности

Оценка технологичности изделия может быть качественной и количественной.

Качественная оценка технологичности конструкции осуществляется экспертным путем опытными специалистами.

Необходимость количественной оценки технологичности конструкции изделий, а также номенклатура показателей и методика их определения устанавливаются в зависимости от вида изделия, типа производства и стадии разработки конструкторской документации отраслевыми стандартами или стандартами предприятия. Количество показателей должно быть минимальным, но достаточным для оценки технологичности.

Показатели технологичности делятся на основные и дополнительные.

К основным показателям для всех видов изделий относятся:

- трудоемкость изготовления изделия и уровень технологичности по трудоемкости;

- технологическая себестоимость и уровень технологичности по себестоимости.

К дополнительным показателям технологичности конструкции относятся:

-относительная удельная трудоемкость определенного вида работ;

- относительная и удельная себестоимость;

- показатели унификации конструкции;

- показатели унификации применяемых технологических процессов;

- показатели расхода материала;

- технические показатели обработки и т.д.

Методика расчета основных показателей технологичности конструкции дана в методических рекомендациях ЦНИИН МАШа МР 22-81. «Расчет основных показателей технологичности конструкцию».

Выполнение работ по определению показателя технологичности конструкции изделия включает в себя следующие этапы:

- определение показателя технологичности каждой детали;

- определение технологичности каждой сборочной единицы;

- определение показателя технологичности структуры изделия;

- определение показателя технологичности конструкции изделия в целом.

Отработка конструкции изделия на технологичность проводится на основании установленных требований к технологичности конструкции деталей и сборочных единиц по технологическим направлениям. Эта работа выполняется организацией-разработчиком изделия совместно с представителями предприятия изготовителя. Ответственными исполнителями отработки конструкции изделия на технологичность являются разработчики конструкторской документации.

Показатели технологичности по количеству признаков делятся на:

-частные, характеризующие только один признак технологичности конструкции изделия; - комплексные, характеризующие два или больше признаков.

Комплексный показатель может обобщать группы частных показателей и характеризовать один из видов технологичности конструкции изделия в целом. Уровень технологичности конструкции изделия - Ку определяется отношением достигнутого комплексного показателя технологичности Кти к значению базового комплексного показателя Кб: Ку=Кти/Кб

Технологические пути достижения заданной точности: методы достижения заданной точности, понятие экономической и достижимой точности. Факторы, влияющие на точность изготовления деталей.

Точность понятие комплексное. Точность изделия вида деталь определяется от точности заготовки этой детали. А также от технологических факторов которые имеются при выполнении обработки данной детали. Точность сборочной единицы в которую будет входить эта деталь зависит от технических факторов присутствующих на сборочной операции а также от точности детали входящую в сборочную единицу а также и данная деталь.

Каждому методу обработки соответствует определенная точность параметров которые обеспечиваются этим методом.

Существует понятие достижимой и экономической точности.

Достижимая точность обеспечивается при нормальных условиях выполнения технологического процесса.

Достижимая точность метода обеспечивается при высоких затратах на реализацию технологического процесса.

При проектировании изделий конструктор нормирует точность параметров изделия. При этом он ориентируется на определенные методы изготовления этого изделия которые являются современными и экономичными при заданном годовом объеме выпуске изделия.

Это позволяет конструктору провести отработку созданной конструкции на технологичность. Нормируя точность изделия должен ориентироваться на экономическую точность метода.

Конструктор не должен необоснованно завысить точность параметров поскольку это приводит к высокой себестоимости детали.

Технолог разрабатывает технологический процесс изготовления этого изделия из возможных вариантов технологических процессов выбирает тот который будет наиболее экономичным. При обязательном обеспечении требовании рабочего чертежа.

Для придания поверхностям деталей специальных свойств могут применяться различные технологические методы. Широкие возможности и целесообразность применения этих методов сейчас определяются не только условиями обеспечения высокой производительности, но и создания поверхностей с оптимальной несущей способностью.

Если поверхность детали подвергается действию повышенных температур, агрессивных сред, то большое значение приобретают и другие физико-химические характеристики поверхностного слоя. В этом случае надо воздействовать и на эти характеристики поверхностного слоя, изменяя их в благоприятном направлении, для чего следует изменить химический состав поверхностного слоя или создать на поверхности защитные металлические или неметаллические слои.

Специальные методы обеспечивают в основном оптимальную микрогеометрию поверхности. Вибрационное обкатывание в отличие от распространенных методов обработки поверхностей имеет две особенности: во-первых, микрорельеф создается не процессом резания, а за счет вдавливания, что существенно влияет ил форму неровностей; во-вторых, рисунок микрорельефа регламентируется, т. е. процесс формирования геометрических характеристик поверхности становится управляемым по двум показателям.

При вибрационном обкатывании на поверхности деталей создается регулярная заданной формы система канавок, позволяющая оптимизировать ряд весьма важных параметров.

Применение вибрационного обкатывания позволяет резко сократить время приработки трущихся пар, их износоустойчивость и контактную жесткость, существенно повысить герметичность и износоустойчивость уплотнении, тем самым повысить показатели надежности и срок службы машин. В результате контактная жесткость повышается в 2—3 раза, а износоустойчивость — в 4 раза. Применение инструментов из алмазов и эльбора также позволяет создавать поверхности с оптимальной микрогеометрией.

Электрофизические и Электрохимические методы обработки позволяют изменить в нужном направлении физико-механические и химические свойства поверхностного слоя деталей дли повышения износостойкости, твердости, коррозионной стойкости, жаростойкое «и и т.д. Эти процессы осуществляются практически без силового воздействия, обеспечивая минимальную шероховатость поверхности с округленными вершинами неровностей, тем самым увеличивается опорная поверхность.

Методы упрочняющей обработки поверхностей в основном предназначаются для улучшения физико-механических свойств поверхностного слоя: повышается твердость поверхностного слоя, а нем возникают деформационное упрочнение и остаточные напряжения сжатия или растяжения, При упрочняющей обработке участков концентрации напряжений (галтелей и др.) влияние этих напряжений прочность детали уменьшается.

Значение остаточных напряжений, глубина и степень деформационного упрочнения, а также получаемая шероховатость поверхностного слоя зависят от материала обрабатываемой детали, выбранного метода упрочнения и его технологических параметров. Дробеструйное деформационное упрочнение наибольшее распространение получило для упрочнения рабочих поверхностей деталей сложной формы, в результате чего в слое создаются значительные сжимающие напряжения, повышается твердость поверхностного слоя и устраняются дефекты предшествующей механической обработки в виде рисок и надрывов, шероховатость грубообработанных (исходных) поверхностей уменьшается, а чистосбработанных увеличивается.

Недостатком дробеструйной обработки является невозможность получения шероховатости поверхности (R_a) на мягких материалах меньше 10—5 мкм. Она эффективна для деталей, работающих при температуре не выше 400 °С, так как более высокие температуры приводят к явлениям рекристаллизации, устраняющей эффект упрочнения.

Чеканка применяется для упрочнения галтелей ступенчатых валов, сварных швов, зубчатых колес и других деталей машин.

Обкатывание роликами и шариками применяют для отделки и упрочнения деталей в тех случаях, когда одновременно с повышением усталостной прочности деталей нужно сохранить или уменьшить шероховатость поверхности. Создание методом обкатывания в поверхностном слое значительных и легко регулируемых остаточных напряжений сжатия приводит к увеличению предела выносливости деталей.

Обработка стальными щетками —- эффективный метод упрочнения детали на глубину 0,04—0,06 мм. При обработке щетками средней жесткости высотные параметры исходной шероховатости уменьшаются в 2—4 раза.

Гидроабразивная обработка повышает эксплуатационные свойства деталей машин созданием оптимальной микрогеометрии поверхности и сжимающих остаточных напряжений в тонком поверхностном слое. Однако малая глубина наклепа и трудности определения толщины удаляемого при гидроабразивной обработке слоя являются недостатками метода при массовом производстве.

Выглаживание алмазным инструментом применяют для обработки сталей, цветных металлов и сплавов. Важным преимуществом является более благоприятная форма рельефа.

Электромеханическая обработка основана на сочетании термического и силового воздействия на поверхностный слой детали и применяется для обработки сталей и чугуна.

Химико-термическая обработка состоит из насыщения поверхностного слоя детали различными химическими элементами иего термической обработки. При данной обработке изменяется не только строение, но и химический состав поверхностного слоя, что позволяет более эффективно управлять качеством поверхности.

Цементация— насыщение поверхностного слоя углеродом — наиболее распространенный вид обработки для деталей из малоуглеродистых сталей, содержащих до 0,3 % углерода.

Актирование — насыщение поверхностного слоя деталей азотом с целью повышения твердости, износостойкости, предела выносливости и коррозионной стойкости. Износостойкость азотированных деталей значительно выше износостойкости цементированных.

Цианирование и нитроцеметация - одновременное насыщение поверхности азотом и углеродом. Более высокая износостойкость и выше предел выносливости деталей, чем при цементации.

Борирование — насыщение поверхности бором, применяется с целью увеличе­ния износостойкости и повышения твердости поверхности, которая у борированных деталей не снижаемся до температуры 900—950 °С.

Наплавка и напыление металлов с заданными свойствами применяются с целью повышения твердости, износоустойчивости, коррозионной стойкости обычных конструкционных материалов. При наплавке в поверхностном слое создаются, как правило, растягивающие остаточные напряжения и предел выносливости деталей может быть снижен,

Электроискровое легирование — процесс перенесения материала на обрабатываемую поверхность искровым электрическим разрядом. С момента появления этот способ привлек внимание технологов в связи со следующими специфическими особенностями.

Технологические методы повышения коррозионной стойкости поверхностей могут быть классифицированы по трем направлениям.

1. Легирование материалов — добавление в сплавы специальных элементов, благодаря чему получают коррозионно-стойкие материалы. Так, легирование стали хромом (около 13 %) резко повышает ее электрохимический потенциал, на поверхности образуется тонкая защитная пленка окислов. В результате этого стали, в зависимости от состава, становятся кислоупорными, коррозионно-стойкими, жаростойкими.

2. Выбор специальных сплавов и условий их термической и механической обработки, при которых не требуется дополнительной защиты от коррозии.

3. Нанесение на поверхности различных покрытий (металлических и неметаллических) является наиболее распространенным направлением и включает большую группу методов защиты поверхностей от воздействия коррозионной среды.