Уменьшение номенклатуры объектов производства

Сокращение номенклатуры объектов про­изводства на основе рационального выбора их типажа повышает серийность выпуска, расши­ряет возможности механизации и автоматизации производства и внедрения прогрессивных методов изготовления с соответствующим увеличением производительности, уменьше­нием стоимости продукции и повышением ее качества. Устраняется распыливание средств на выпуск машин малыми сериями, облег­чаются эксплуатация, ремонт и снабжение за­пасными частями, создаются предпосылки централизованного и рентабельного изгото­вления запасных частей.

Задача сокращения номенклатуры и числа объектов производства решается следующими основными способами: созданием параметрических рядов машин с рационально выбранными интервала­ми между каждой из них; увеличением универсальности машин, т. е. расширением круга выполняемых ими операций; заложением в конструкцию резервов развития и последовательным использова­нием этих резервов по мере роста потребно­стей народного хозяйства.

Все способы можно сочетать как один с дру­гим, так и со способами унификации. Напри­мер, возможно параллельное создание унифи­цированных и параметрических рядов порш­невых двигателей; унифицированные ряды состоят из двигателей с одинаковыми цилиндрами, но с различным их числом и рас­положением; параметрические ряды– из двигателей с тем же числом и расположе­нием цилиндров, но с другим диаметром по­следних.

Параметрические ряды

Параметрическими называют ряды машин одинакового назначения с регламентиро­ванными конструкцией показателями и града­циями показателей. Во многих случаях целе­сообразно положить в основу ряда единый тип машины, получая необходимые градации изменением ее размеров при сохранении гео­метрического подобия модификаций ряда. Та­кие ряды называют размерно-подобными или просто размерными.

В других случаях целесообразно установить для каждой градации свой тип машин со свои­ми размерами. Такие ряды называют типоразмерными.

Примером могут служить судовые двигатели. При малых мощностях целесообразно применять четы­рехтактные двигатели внутреннего сгорания; при средних и больших мощностях – двухтактные, обла­дающие при равной мощности меньшими габарита­ми и массой, или газотурбинные, способные к еще большей концентрации мощности.

В смешанных рядах одни модификации ряда делают однотипными и геометрически подобными, другие создают на основе иных типов.

Применение разных типов (случай типоразмерных и смешанных рядов) не снижает эф­фективности метода параметрических рядов, так как экономический эффект параметриче­ских рядов обусловлен сокращением числа мо­делей. Технологическим выигрышем является централизованное, а следовательно, произво­дительное изготовление машин, обусловлен­ное увеличением масштаба выпуска каждой модели.

Метод параметрических рядов дает наи­больший эффект в случае машин массового применения, имеющих большой диапазон из­менения показателей.

Главное значение при проектировании пара­метрических рядов имеет правильный выбор типа машин, числа членов ряда и интервалов между ними. При решении этих вопросов не­обходимо учитывать степень применяемости различных членов ряда, вероятные в эксплуа­тации режимы работы, степень гибкости и приспособляемости машин данного класса (возможность варьирования эксплуатационных показателей), возможности их модифицирова­ния, способность образовывать дополнитель­ные производственные машины.

В диапазоне наиболее часто применяемых параметров целесообразно увеличивать число членов ряда; в диапазоне редко применяе­мых – расширять интервалы между членами ряда.

Одним из главных условий реализации эко­номического эффекта параметрических рядов является длительность их применения. Поэто­му при проектировании параметрического ря­да следует учитывать современное состояние и перспективы развития машинопотребляющих отраслей народного хозяйства.

Размерно-подобные ряды

Показатели размерно-подобных машин за­висят от геометрических размеров машины и от параметров рабочих процессов.

Для сохранения полного подобия машин различных размеров необходимо соблюсти, во-первых, геометрическое подобие, а во-вторых, подобие рабочего процесса, т. е. обеспечить одинаковость па­раметров энергетической и силовой напряжен­ности машин в целом и их деталей.

Следует отметить, что строгое соблюдение геоме­трического подобия в области малых значений неосуществимо по условиям изготовления. Минимальные сечения деталей ограничены условия­ми обеспечения достаточной жесткости при изгото­влении (сопротивляемость силам резания), монтаже и транспортировании. Поэтому многие детали ма­лых машин ряда приходится делать более массив­ными, чем того требуют условия геометрического подобия.

Размерно-подобные ряды надо строить на основе главных характеристик (мощности, производительности и т. д.), а не геометриче­ских параметров, так как в силу внутренних законов подобия главные характеристики рас­полагаются по закономерности, отличной от закономерности изменения геометрических ха­рактеристик.

Универсализация машин

Универсализация преследует цели расшире­ния функций машин, увеличения диапазона выполняемых ими операций, расширения но­менклатуры обрабатываемых деталей. Она увеличивает приспособляемость машин к тре­бованиям производства и повышает коэффициент их использования. Главное экономиче­ское значение универсализации заключается в том, что она позволяет сократить число объектов производства. Одна универсальная машина заменяет несколько специализирован­ных, выполняющих отдельные операции.

Расширить функции и области применения машин можно следующими способами: введе­нием дополнительных рабочих органов, при­данием сменного оборудования, внедрением регулирования с целью увеличения номенкла­туры обрабатываемых изделий, регулирова­нием главных показателей (частоты вращения, мощности, производительности).

Универсализации хорошо поддаются многие сельскохозяйственные машины. Придавая ба­зовой машине вспомогательное навесное или прицепное оборудование, можно создать мно­гофункциональную машину с увеличенным се­зоном использования.

Важно определить целесообразную степень универсализации. Универсальные машины, рассчитанные на слишком большую номенкла­туру изделий или диапазон операций, сложны по конструкции, громоздки и неудобны в об­служивании. Иногда целесообразнее создавать ряд машин, каждая из которых имеет умерен­ную степень универсализации. В целом ряд охватывает всю необходимую номенклатуру. В других случаях универсальные машины можно дополнить двумя-тремя специализиро­ванными машинами, предназначенными для изделий, резко отличающихся по габаритам или конфигурации от основного типа изделий.

Ряды предпочтительных чисел

Основой стандартизации являются ряды чи­сел, подчиняющихся определенным законо­мерностям. В арифметических рядах каждый член образуется прибавлением к предыду­щему члену постоянного числа (разность про­грессии) х.

Пример арифметического ряда размеров при x=5: 10; 15; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 55; 60; 65; 70;..., 100.

Арифметические ряды отличаются относи­тельной неравномерностью. Их верхние обла­сти больше насыщены градациями размеров, а нижние – меньше. Отношение каждого чле­на ряда к предыдущему имеет большое значе­ние для первых членов ряда и резко умень­шается в верхних областях ряда.

Неравномерность можно отчасти исправить изменением величины x для различных обла­стей ряда. Пример такого ряда размеров: 10; 12,5; 15; 17,5; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 60; 70; 80; 90; 100 с более равномерной градацией размеров.

В рядах, построенных по принципу геоме­трической прогрессии, каждый член ряда полу­чается умножением предыдущего члена на по­стоянную величину j (знаменатель прогрес­сии).

Основные ряды. ГОСТ 8032-84 устанавли­вает пять рядов предпочтительных чисел со знаменателем прогрессии . Степени n корня приняты равными 5, 10, 20, 40 и 80. Эти числавместе с буквой R составляют обозначение рядов: R5, R10, R20, R40 и R80.

Основные ряды предпочтительных чисел в диапазоне размеров 1-10:

R5: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10.

R10: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10.

R20: 1; 1,12; 1,25; 1,4; 1,6; 1,8; 2; 2,24; 2,5; 2,8; 3,15; 3,55; 4; 4,5; 5; 5,6; 6,3; 7,1; 8; 9; 10.

R40: 1; 1,06; 1,12; 1,18; 1,25; 1,32; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2; 2,12; 2,24; 2,36; 2,5; 2,65; 2,8; 3; 3,15; 3,35; 3,55; 3,75; 4; 4,25; 4,5; 4,75; 5; 5,3; 5,6; 6; 6,3; 6,7; 7,1; 7,5; 8; 8,5; 9; 9,5; 10.

R80: 1; 1,03; 1,06; 1,08; 1,12; 1,15; 1,18; 1,2; 1,25; 1,28; 1,36; 1,4 и т. д.

Численные значения членов всех рядов ок­руглены с погрешностью не более ± 1 %. Каждый более низкий ряд получается изъя­тием членов через один из ближайшего более высокого ряда

Производные ряды. Из основных рядов мож­но получить геометрические ряды для любого диапазона чисел, т. е. с любым значением на­чального и конечного членов. В соответствии с основным законом образования геометриче­ских прогрессий производные ряды получают умножением первого члена нового ряда на числа любого из основного ряда (R5, R10 и т. д.) вплоть до получения значения, ко­торое, в свою очередь, умножают на числа того же основного ряда и т. д.

Ряды R20, R10, R5 можно получить отбором из ряда R40всех членов с порядковыми номе­рами, кратными соответственно 2, 4, 8. Отбором из ряда R40членов с порядковыми номерами, кратны­ми 3, 6, 9, также можно получить новый производный ряд. Образование производных рядов возможно и другими способами. При возведении членов геометрической прогрессии в любую степень получают новую прогрессию, но с иным зна­менателем.

Таким образом, если линейные размеры ря­да деталей образуют геометрическую прогрес­сию, то значения сечений, объемов, массы, моментов сопротивления и моментов инерции сечений также образуют геометрические про­грессии, но с иными знаменателями и иными первыми и последними членами.

Нормальные линейные размеры. На базе ос­новных рядов разработаны ряды нормальных линейных размеров (ГОСТ 6636-69) с не­сколько большим округлением чисел по срав­нению с основными. В отличие от основных ряды нормальных размеров обозначают бук­вой а:

Ra5: 0,1; 0,16; 0,25; 0,4; 0,63; 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3; 10; 16; 25; 40; 63; 100.

Ra10: 0,1; 0,12; 0,16; 0,2; 0,25; 0,32; 0,4; 0,5; 0,63; 0,8; 1; 1,2; 1,6; 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 80; 100.

Ra20: 0,1; 0,11; 0,12; 0,14; 0,16; 0,18; 0,2; 0,22; 0,25; 0,28; 0,32; 0,36; 0,4; 0,45; 0,5; 0,56; 0,63; 0,71; 0,8; 0,9; 1 и т. д. с повышением цифр на один порядок.

Ra40: 0,1; 0,105; 0,11; 0,115; 0,12; 0,13; 0,14; 0,15; 0,16; 0,17; 0,18; 0,19; 0,2; 0,21; 0,22; 0,24; 0,25; 0,26; 0,28; 0,3; 0,32; 0,34; 0,36; 0,38: 0,4; 0,42; 0,45; 0,48; 0,5; 0,53; 0,56; 0,6; 0,63; 0,67; 0,71; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1; 1,05; 1,1; 1,15; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5 и т. д.

ГОСТ 6636-69 охватывает линейные раз­меры в интервале 0,001–20000 мм.

Применение стандартных линейных разме­ров целесообразно для поверхностей, подвер­гаемых точной механической обработке, осо­бенно для посадочных поверхностей, что спо­собствует стандартизации режущего, кон­трольного и мерительного инструмента и об­легчает настройку станков.

Главный экономический выигрыш получает­ся при сокращении числа членов рядов, т. е. при применении в каждом отдельном случае наиболее низкого ряда, обеспечивающего нужный диапазон размеров и, следовательно, сокращение номенклатуры инструмента.

Меньшее значение имеют нормальные раз­меры для поверхностей, не нуждающихся в точной координации.

На основании нормальных линейных разме­ров устанавливают ряды диаметров проволо­ки, прутков, толщины листового проката, ли­нейных размеров сечений фасонного проката.

Применять стандартные ряды для осевых размеров и для размеров необрабатываемых поверхностей (литье, штамповка) нерациональ­но. В этих случаях даже частичная стандарти­зация размеров, не давая никаких реальных преимуществ, только усложняет процесс про­ектирования и изготовления деталей.

Риды предпочтительных чисел при конструи­ровании. Значение рядов предпочтительных чисел для конструирования не следует пере­оценивать. Некоторые конструкторы считают необходимым применять ряды предпочти­тельных чисел для стандартизации и для всех областей конструирования. Это неверно.

Ряды предпочтительных чисел целесообраз­но использовать в случаях, когда требуется со­здавать ряд градаций какого-либо параметра с равномерной насыщенностью градаций во всех частях ряда (например, передаточных отношений в коробках передач и подач метал­лорежущих станков).

Однако равномерное распределение градаций не всегда является наиболее рациональным. Правильнее при нормировании технических параметров исходить из плотности распределения применяемости данного параметра.

В качестве примера можно рассмотреть применяемость модулей зубьев в общем машино­строении. В частности, 90% всех применяемых колес имеют модуль в пределах m=1…5 мм. Максимум применяемости приходится на колеса с модулем 2…3 мм. В данном случае целесообразно увеличить число градаций в области наибольшей применяемо­сти и сократить число градаций для редко приме­няемых модулей. В других отраслях машинострое­ния (приборостроение, тяжелое машиностроение) соотношения могут быть иными. В каждой отрасли можно установить плотность распределения приме­няемости и соответственно выбрать градации стан­дартных модулей. Такой же дифференцированный подход в сущности необходим и для других норми­руемых в машиностроении параметров (размеры по­садочных диаметров, резьб и др.).

Ряды предпочтительных чисел неприменимы для создания унифицированных рядов машин с повторяющимися рабочими органами. Пара­метры унифицированных рядов скла­дываются по другим законам, зависящим от реальных возможностей сочетания унифициро­ванных органов и условий технической приме­няемости членов ряда, и не могут уложиться в геометрическую прогрессию.

Параметрические ряды необходимо строить с учетом применяемости различных категорий машин, степени их гибкости и т. д. Формальное применение геометрических про­грессий может привести к большим ошибкам. Параметры стандартных элементов следует выбирать не на основе априорных закономерностей, а исхо­дя из конкретных условий их применяемости.