Качественная оценка технологичности

 

При оценивании технологичности изделий качественный анализ проводят для выявления наиболее рациональных форм заготовок, размеров, материалов, сборочных единиц и их распределения в изделии, обеспечивающей применение современных методов изготовления, организации производства, упрочнения поверхности деталей, ремонта, сборки и регулирования.

При качественном оценивании технологичности следует иметь в виду, что технологичность конструкций должна характеризовать все изделие в целом. Улучшение технологичности отдельно взятых деталей или сборочных единиц без взаимной связи с требованиями технологичности всего изделия может вызвать ухудшение технологичности всей конструкции.

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя и допускается на всех стадиях проектирования как предварительная. Она начинается с анализа применяемого материала и далее учитывать обрабатываемость, стоимость, возможность получения, а также его замены более легким, прочным материалом или с повышенными физико-механическими свойствами.

С целью обеспечения возможности обработки резанием производительными методами к деталям предъявляют следующие основные требования: достаточная жесткость деталей и наличие хороших установочных баз и мест крепления для осуществления обработки; доступность ко всем элементам детали при обработке и измерении; возможность обработки с применением нормализованного инструмента и оснастки; равномерный и по возможности безударный съем заготовки с обрабатываемых поверхностей; упрощение форм фасонных поверхностей, обрабатываемых резанием, сокращение числа обрабатываемых поверхностей; максимальное снижение ручных и доделочных работ.

Обрабатываемые поверхности должны быть простыми (плоскими, цилиндрическими, конусными, винтовыми), так как точность и стабильность обработки детали в значительной степени определяются простотой конструктивных форм. Чем сложнее форма детали, тем вероятнее появления в ней деформации под влиянием температурных воздействий. В деталях сложной формы следует по возможности соблюдать постоянную толщину стенок в любом сечении.

Неравные толщины стенок детали и различные утолщения часто приводят к возникновению больших внутренних напряжений, ведущих к короблению и трещинам. У симметричных деталей легче избегать внутренних напряжений, поэтому и деформация их меньше. Рекомендуется избегать резких переходов одной поверхности конструкции в другую, желательно использовать плавные переходы линий. Необходимо учитывать возможные конструктивные и технологические концентраторы напряжений, которые могут резко снижать прочность и долговечность изделий.

Концентратором напряжения может быть, например, шпоночная канавка на валике. Практика показывает, что шпоночная канавка снижает предел выносливости термически обработанной хромоникелевой стали до 65%, а среднеуглеродистой нормализованной стали – до 75%. Напряжения, вызванные шпоночными канавками, можно уменьшить накатыванием вала роликами, дробеструйной обработкой.

Положительным фактором является наличие большого количества поверхностей детали, не требующих обработки резанием.

Анализ простановки размеров связан с определением размерных связей между конструкторскими, технологическими и измерительными базами и возможностью их совмещения.

При анализе точности и шероховатости следует помнить, что чрезмерные требования к точности размеров и шероховатости поверхностей ведут к увеличению трудоемкости и перерасходу средств на изготовление деталей. Поэтому размеры должны иметь более широкие поля допусков, а сами поверхности – большую шероховатость.

Технологичность заготовок характеризуется возможностью ее получения по форме с максимальным приближением к форме и размерам готовой детали при условии обеспечения технологичности при ее дальнейшей механической обработке.

Для того, чтобы конструкция изделия была признана технологичной необходимо обеспечить ее простое и экономичное изготовление. Повышение технологичности конструкции изделия предусматривает проведение комплекса различных мероприятий, в числе которых необходимо отметить следующие:

1. Уменьшение общего количества звеньев в кинематической схеме машины. Уменьшение трудоемкости при этом достигается не только за счет сокращения числа ее деталей и упрощения сборки, но также благодаря снижению требований к точности деталей, входящих в расчетные размерные цены машины и к точности обработки присоединительных поверхностей этих деталей.

2. Создание конфигурации деталей и подбор их материалов, позволяющих применение наиболее совершенных исходных заготовок, сокращающих объем механической обработки (точное и кокильное литье, объемная штамповка, ЭШП и т.д.).

Упрощение конфигурации деталей позволит также унифицировать режущий инструмент и создать условия для более благоприятной его работы, позволит применять наиболее совершенные и производительные методы механической обработки (обработка многорезцовым, фасонным и многолезвийным инструментом, накатывание и вихревое нарезание резьбы).

3. Использование простановки размеров в чертежах деталей, обеспечивающей возможность выполнения обработки по принципу автоматического получения размеров на настроенных станках, автоматах и полуавтоматах и совмещение конструкторских и технологических баз.

4. Проведение нормализации и унификации деталей и стандартных единиц выпускаемых изделий, являющихся предпосылками типизации технологических процессов, унификации режущего и мерительного инструмента, а также внедрения групповой обработки.

5. Выполнение требований «азбуки конструирования» – обработанные поверхности на деталях надо четко разграничивать от необработанных. Должны быть обеспечены условия для врезания и выхода режущего инструмента, следует обеспечить доступ ко всем элементам детали для обработки и измерения, соответствие формы и размеров поверхностей стандартному инструменту и т.п.

6. Создание конструкции изделия, позволяющей проведение операционной сборки по принципам полной или неполной взаимозаменяемости, что является одним из основных условий организации поточной сборки.

Осуществление указанных мероприятий представляет собою сложную задачу, решение которой требует глубокого анализа конструкции изделия и технологии производства.

Вследствие того, что проведение отдельных из перечисленных мероприятий может противоречить остальным (стремление к созданию конструкции, состоящей из минимального количества взаимозаменяемых деталей, может пойти вразрез с принципом конструирования наиболее простых деталей, имеющих предельно широкие допуски), окончательное решение вопроса о наиболее технологичной конструкции изделия должно применяться с учетом общей экономичности изделия в целом для завода.

При этом должны приниматься во внимание и организационные вопросы, связанные с изготовлением рассматриваемой конструкции изделия, которые могут способствовать выпуску или затруднить его (вопросы межцеховой или межзаводской кооперации, загрузки определенных видов оборудования, возможности пополнения станочного парка, получения определенных исходных заготовок и т.д.).

Из сказанного следует, что понятие технологичности конструкции по существу не может быть абсолютным, что оно меняется вместе с развитием производства и технологии и для разных типов производства и даже для различных по характеру и уровню технологии предприятий, принадлежащих к одному типу производства, это понятие неодинаково. Так, например на предприятиях единичного производства, применяющих станки с ЧПУ, требования к технологичности конструкции отличаются от требований, предъявляемых к таким же деталям, обрабатываемых на универсальных станках.

Оценивая технологичность составной части изделия, необходимо предусмотреть: сборку конструкции из заранее подготовленных деталей, узлов и механизмов; сборочные базы, обеспечивающие требуемое положение деталей, узлов и механизмов; простоту и удобство сборки; доступность к местам монтажа и применение высокопроизводительных методов сборки; минимальную обработку резанием и пригонку «по месту»; функциональную взаимозаменяемость сборочных единиц и входящих в них деталей; легкость и удобство разборки при ремонте.

С развитием технологии производства требования к технологичности конструкции изменяются, поэтому само представление о технологичности со временем также претерпевает изменения.