Анализ технологичности конструкции деталей машин

Оценка технологичности конструкции детали может быть двух видов: качественной и количественной.

Качественная оценка технологичности детали. Основные задачи, решаемые при анализе технологичности конструкции обрабаты­ваемой детали, сводятся к возможности уменьшения трудоемкости и металлоемкости, возможности обработки детали высокопроиз­водительными методами. Таким образом, улучшение технологич­ности конструкции позволяет снизить себестоимость ее изготов­ления без ущерба для служебного назначения.

Анализ технологичности целесообразно проводить в определен­ной последовательности:

• на основании изучения условий работы узла изделия, а также учитывая тип производства, проанализировать возможность упрощения конструкции детали, замены сваркой, армирован­ной или сборной конструкцией, а также возможность и целесо­образность замены материала;

• установить возможность применения высокопроизводительных методов обработки;

• проанализировать конструктивные элементы детали в техноло­гическом отношении, используя при этом рекомендации по технологичности в справочной литературе. Выявить труднодо­ступные для обработки места;

• определить возможность совмещения технологических и изме­рительных баз при выдерживании размеров, оговоренных до­пусками, необходимость дополнительных технологических операций для получения заданной точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей;

• определить возможность непосредственного измерения задан­ных на чертеже размеров;

• определить поверхности, которые могут быть использованы при базировании; возможность введения искусственных баз;

• определить необходимость дополнительных технологических операций, вызванных специфическими требованиями (напри­-

мер, допустимым отклонением в массе детали), и возможность изменения этих требований;

• проанализировать возможность выбора рационального метода получения заготовки, учитывая экономические факторы;

• предусмотреть в конструкциях деталей, подвергающихся тер­мической обработке, конструктивных элементов, уменьша­ющих коробление деталей в процессе нагрева и охлаждения, и определить, правильно ли выбраны материалы с учетом тер­мической обработки. Например, для валов указывают:

а) можно ли обрабатывать поверхности проходными резцами;

б) убывают ли к концам диаметральные размеры шеек вала;

в) можно ли уменьшить диаметры больших фланцев или буртов или исключить их вообще и как это повлияет на коэффициент использования металла;

г) можно ли заменить закрытые шпоночные канавки открыты­ми, которые обрабатываются гораздо производительнее дисковы­ми фрезами;

д) имеют ли поперечные канавки форму и размеры, пригодные для обработки на гидрокопировальных станках;

е) допускает ли жесткость вала получение высокой точности обработки (жесткость вала считается недостаточной, если для по­лучения точности 6—9 квалитетов соотношение его длины L к диаметру D_cp не выше 10—12; для валов, изготовляемых по более низким квалитетам, это отношение может быть равно 15; при мно­горезцовой обработке это отношение следует уменьшить до 10).

Технология обработки гладких валов в значительной степени отличается от технологии изготовления ступенчатых валов просто­той и экономичностью, поэтому необходимо проанализировать возможность замены ступенчатого вала гладким.

Количественная оценка технологичности детали. Уровень техно­логичности конструкции детали определяется на основании коли­чественных показателей. С этой целью необходимо выбрать основ­ные и вспомогательные показатели технологичности. В качестве основных показателей технологичности рекомендуются абсолютная трудоемкость изготовление детали — Т_а и технологическая себестои­мость детали — С i, а также их уровни Кут и Кус соответственно.

В качестве дополнительных рекомендуются следующие техни­ческие показатели:

• масса детали — М;

• коэффициент использования материала — К_им;

• коэффициент точности обработки КТ;

• коэффициент шероховатости поверхности — К_ш;

• коэффициент унификации элементов конструкции Ку

где М_i — масса элементарного объема детали;

 

 где М₃ — масса заготовки для детали;

где А_ср — средний квалитет точности элементарных основных (вы­полняющих эксплуатационные функции) поверхностей детали;

где Б_ср — среднее значение параметра шероховатости элементар­ных основных поверхностей детали;

где N_y — число унифицированных конструктивных элементов де­тали; N — число конструктивных элементов детали.

Затем рассчитывают уровни технологичности.

Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изго­товления

где Т_и и Т_6и — соответственно достигнутая и базовая трудоемкость изготовления изделия.

Уровень технологичности конструкции по технологической се­бестоимости

где С_т и С_бт — соответственно достигнутая и базовая технологиче­ская себестоимость изделия.

Уровень технологичности конструкции по использованию ма­териала

где К_бим и К_им — соответственно базовый и достигнутый коэффи­циенты использования материала.

 

В расчет принимаются снижения трудоемкости и себестоимости детали, обусловленные только изменениями конструкций детали и заготовки, материала и метода получения заготовки.

Пример. В результате изменений, внесенных в чертеж детали и заготовки, последнюю получают не из сортового проката, а мето­дом штамповки на ГКМ. Поэтому стоимость ее снижается на 0,2 руб. и исключается операция чернового точения, технологиче­ская себестоимость которой равна 0,15 руб. Базовая технологиче­ская себестоимость детали, поданным завода, составляет 1,4 руб.

Достигнутая себестоимость детали

руб.

Определяем уровень технологичности конструкции по техно­логической себестоимости

ЗАГОТОВКИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

ВИДЫ ЗАГОТОВОК

Заготовка — предмет производства, из которого изменением формы и размеров, свойств материалов и шероховатости поверх­ности изготовляют деталь или неразъемную сборочную единицу (ГОСТ 3.1109-82).

Конфигурация заготовки вытекает из конструкции детали и определяется ее размерами и материалом, условиями работы дета­ли в машине с учетом статических, динамических, температурных и других нагрузок.

Конструктор назначает технические требования, предъявляе­мые к детали, часто задает метод изготовления заготовки для опре­деленного вида производств. В настоящее время число этих мето­дов для каждого вида производства (литья, обработки давлением, прокатки, порошковой металлургии и др.) исчисляется многими десятками.

На основании рабочего чертежа детали технолог заготовитель­ного цеха совместно с технологом механического цеха разрабаты­вают исходный чертеж заготовки, который в дальнейшем исполь­зуют для разработки технологического процесса ее изготовления и при проектировании технологической оснастки (штампов, пресс-форм, моделей, форм и др.). Этот чертеж — исходный доку­мент для разработки технологического процесса механической обработки заготовки. Рабочий чертеж детали в процессе всей ра­боты остается основным и контрольным документом технологи­ческой документации. При проектировании сложных и ответствен­ных деталей в этой работе участвует конструктор изделия.

Наиболее распространенные виды заготовок в машиностро­ении:

• отливки, получаемые литьем в песчаные или металлические формы, в оболочковые формы, по выплавляемым моделям или изготовленные другими способами формовки;

• кованые или штампованные паковки;

• гнутые профили и прокат специального профиля;

• прутки из горячекатаного проката обычной или повышенной точности или из калиброванного проката;

• заготовки, получаемые комбинированным способом (литейноcварные, штампосварные и др.);

• заготовки из спеченных материалов;

• пластмассовые заготовки.

Области применения каждого вида заготовок различны и зави­сит от конструктивных форм деталей, их назначения, условий ра­боты в собранной машине, испытываемых напряжений и других факторов.