Отработка конструкции на технологичность

Технологичным называется изделие, отвечающее современному уровню развития техники и технологии, а также требованиям экономичности и удобству эксплуатации. При этом, с позиций изготовления и сборки должны быть использованы наиболее экономичные и производительные методы, которые одновременно не нарушают требуемых показателей качества и точности.

ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ - трудоемкость, себестоимость, материалоемкость.

Дополнительными показателями является - степень унификации и стандартизации, взаимозаменяемость элементов конструкции и т.д.

Показатели технологичности (всего 11 шт.) и другие необходимые сведения приведены в ГОСТ 14.201-83.

Технологичность конструкции одного и того же изделия может быть различной для разных заводов и даже цехов в пределах одного предприятия, так как последние имеют различные производственные возможности (например, парк станков и технологической оснастки, а также другие специфические показатели).

Поэтому, ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ следует рассматривать во взаимосвязи всех этапов изготовления изделий: проектирование, подготовка производства, изготовление, сборка и контроль.

Технологическим контролем называется инженерная проверка конструкторской документации на соответствие требованиям технологичности.

Взаимная увязка и согласование конструкторской и технологической документации необходимы и обязательны, так как конструкторская документация не регламентирует методы и способы изготовления. Это задача технологов.

Содержание конструкторской документации, в значительной степени обуславливает выбор и применение методов обработки, оборудования и т.д.

Разработчик должен учитывать технологические требования в конструкторской документации на всех стадиях проектирования изделия, т.е. до начала разработки ТП. Проверка учета конструктором этих требований в полном объеме и составляет главную задачу технологического контроля.

Сущность технологического контроля на всех этапах разработки рабочей КД сводится к сравнению (сопоставлению) контролируемого конструкторского решения с решением, принятым за эталон.

При технологическом контроле чертежей необходимо стремятся к следующему:

1) уменьшать размеры обрабатываемых поверхностей, что снижает трудоемкость изготовления; применять многоинструментальную обработку, многолезвийные инструменты и повышенные режимы резания;

3) обеспечить удобный подвод и отвод режущих инструментов для уменьшения вспомогательного времени;

4) унифицировать или свести к минимуму типоразмеры пазов, канавок, переходных поверхностей (например, галтелей, фасок на цилиндрических поверхностях) и отверстий для сокращения номенклатуры режущих инструментов;

5) обеспечить надежное и удобное базирование заготовки с возможностью совмещения технологических и измерительных баз.

Выполнение этих и многих других требований по обеспечению технологичности детали должен проверить технолог при технологическом контроле конструкторской документации.

В результате улучшения технологичности конструкции может быть получено снижение себестоимости и трудоемкости выполнения процессов механообработки.

В общем случае, анализ детали на технологичность проводится в следующем порядке:

1.Проверить достаточность проекций, правильность постановки размеров.

2.Определить технологическую увязку размеров, оговоренных допусками, и шероховатостью, чтобы не допустить применения дополнительных технологических операций для получения высокой точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей.

3.Проанализировать возможность выбора рационального метода получения заготовки и ее конфигурации, допускающего возможность использования в конструкции детали необработанных поверхностей и минимальных припусков на обработку, что позволит уменьшить количество операций, переходов и используемого оборудования.

4.Определить, насколько правильно проставлены размеры, обеспечивающие возможность совмещения технологических и измерительных баз.

5.Установить возможность применения многоинструментальной обработки, применения многолезвийных инструментов и высокопроизводительных режимов резания, а также удобство осуществления многоместной обработки заготовок.

Примечание: При анализе технологичности желательно производить ее оценку как с точки зрения изделия в целом, так и с точки зрения например механической обработки.

А) для изделия в целом целесообразно, чтобы:

1. Количество звеньев (отдельных деталей) было наименьшим, так как в этом случае, как правило, снижается трудоемкость сборки.

2. Исходные заготовки были максимально приближены по форме и размерам к готовой детали, так как в этом случае уменьшается обьем механообработки (например: литье под давлением, в кокиль, штамповка,...).

3.Простановка размеров на чертежах должна быть выполнена с учетом особенностей механообработки и сборки (в зависимости от метода обеспечения точности, с учетом правил базирования и т.п.).

4.Конфигурация отдельных деталей должна быть максимально упрощена, поля допусков расширены и требования шероховатости максимально снижены (но без нарушения эксплуатационных характеристик изделия).

5.Конструкция деталей и изделия в целом должна быть такой, чтобы при ее механической обработке возможно было бы применять наиболее совершенные и производительные методы (например: обработку многорезцовым инструментом, фасонным, многолезвийным и т.д).

6.Издлие или его составные части (в т.ч. детали) должны быть. нормализованы и унифицированы это создает предпосылки типизации, снижает потребность в режущем и мерительном инструменте, позволяет использовать групповые методы обработки и т.д.

7.Конструкция изделия должна удовлетворять принципам полной, неполной или групповой взаимозаменяемости (для снижения трудоемкости сборки).

Б) для стадии механической обработки целесообразно:

1.Сокращать обьем механообработки, уменьшать протяженность обрабатываемых поверхностей (например, за счет использования двух резцов при обработке одной поверхности), а жесткие допуски назначать только на сопрягаемые поверхности.

2.Повышать точность исходных заготовок, и подбирать материалы с лучшей обрабатываемостью.

3.Предусматривать возможность быстрого, удобного и надежного базирования и закрепления, повышать жесткость технологической системы при обработке.

4.Предусматривать возможность удобного подвода инструмента, использовать многоместную обработку.

5.Использовать удобные базирующие поверхности.

Примечания:

Ступенчатые поверхности должны иметь (по возможности) минимальный перепад диаметров, не рекомендуется выполнять кольцевые канавки на торцах и выступы, не вписывающиеся в контур поперечного сечения детали.

Рекомендуется на переходах поверхностей предусмативать фаски, а в местах сопряжения точных поверхностей - канавки для выхода инструмента.

Отверстия – желательно выполнять сквозными. Конфигурация же глухих отверстий должна быть увязана с конструкцией применяемого инструмента.

В корпусных деталях ось отверстия желательно располагать с учётом галтели между стенкой и плоскостью (или с учётом шайбы для крепёжных отверстий).

Расстояния между отверстиями назначаться с учётом применения многошпиндельного инструмента, ось отверстия должна быть перпендикулярна к поверхностям на входе и выходе сверла.

Для одновременной обработки нескольких отверстий, расположенных на одной оси, но в разных стенках, рекомендуется последовательно уменьшать размеры отверстий на величину, превышающую припуск на обработку предшествующего перехода.

Следует избегать отверстий расположенных неперпендикулярно, с непараллельными осями, пересекающихся с внутренними полостями.

4.Порядок определения типа производства

В соответствии с ГОСТ 14.004-83 тип производства определяется исходя из программного задания, сроков его выполнения и средней трудоемкости основных технологических операций.

Тип производства необходимо определять по коэффициенту закрепления операций, который показывает отношение всех различных операций, выполняемых подразделением в течение месяца на данном оборудовании к числу рабочих мест.

По - суммарное число различных операций;

Ря - явочное число рабочих подразделения, выполняющих различные операции.

Если Кз.о. <= 1 - массовое производство;

1 <= Кз.о. <= 10 - крупносерийное производство;

10 <= Кз.о. <= 20 - среднесерийное производство;

20 <= Кз.о. <= 40 - мелкосерийное производство;

Кз.о. > 40 - единичное производство.

Порядок расчета (рекомендуемый).

1) Уточнение исходных данных для расчёта:

Nв - годовая программа выпуска изделий (предварительно заданная);

m - количество деталей данного наименования на одно изделие (необходимо знать и массу детали).

2) Скорректированная годовая программа:

b - коэффициент учёта брака и запаса на складе (принимать 2-8 %).

3) Определение состава основных операций (ориентировочно).

Например: 1.Токарно-винторезная операция; 2.Вертикально-фрезерная операция; 3.Вертикально-сверлильная операция

4) ОпределениеТшт (укрупнённым нормированием) по каждой из основных операций.

Укрупненное нормирование основных операций необходимо для установления основного и штучно-калькуляционного времени:

1.Токарно-винторезная операция:

Черновая подрезка двух торцов » 0,74 ;

черновое точение (7 проходов) 0,78 ´ 7» 5,46 ;

чистовое точение ступеней 0,68 ´ 4» 2,72 ;

чистовая подрезка торцов 0,74 ;

S 0,74+5,46+2,72+0,74» 9,66 мин.

Щтучно-калькуляционное время (суммарное): S 12,56 .

2.Вертикально-фрезерная операция;

Фрезерование квадрата и паза 2,77´4» 11,08 ; 14,68 .

3.Вертикально-сверлильная операция:

Сверление 4 отверстий 1,27 ´ 4 = 5,08 ; 6,6 .

5) Расчетное число (количество) станков для выполнения каждой из основных операций:

;

где Т_штi – штучное время обработки детали на данной операции, мин;

F_др – действительный годовой фонд времени работы оборудования, F_др @2000 ч.

h_зн – нормативный коэффициент загрузки оборудования (h_зн = 0,8).

	1 смена	2 смены
МРС 1-30 категорий ремонтной сложности
Свыше 30 категории ремонтной сложности
Автоматизированные линии
Поточные линии
Рабочие места без оборудования (верстаки)

- нормативный коэффициент загрузки оборудования (зависит от типа производства) - (предварительно принимают 0,75 - 0,8).

6) Дробное количество станков округляют до большего (заносят в таблицу) и затем определяют фактический коэффициент загрузки оборудования:

,

Р - принятое число рабочих мест.

7) Расчётные данные заносят в таблицу:

№ п/п	Наименование операции	Тшт., мин		Р		Q
	Токарно-винторезная
	Вертикально-фрезерная
	Вертикально-сверлильная
				=		=

Нормативные коэффициенты загрузки оборудования [

= 0,8... 0,9 (мелкосерийное производство);

= 0,75... 0,85 (серийное производство);

= 0,65... 0,75 (крупносерийное и массовое).

8) Если выше нормативного, то следует увеличить количество станков;

если ниже нормативного, тогда - анализируют возможность дозагрузки.

В графу «Q» записать скорректированное значение:

Q = /

Отношение , взятое по таблице и есть коэффициент зарепления операций.

Далее принимается решение о форме организации ТП: групповая или поточная.

Целесообразность поточного производства устанавливают сравнением заданного суточного выпуска изделий и расчётной суточной производительности поточной линии при двухсменной работе и её загрузке не ниже 60%.

На этапе предварительного анализа исходных данных тип производства может быть ориентировочно определен с помощью таблиц.

Зависимость типа производства от объёма выпуска (шт.) и массы детали:

Таблица.

Масса детали, кг	Тип производства
Единичн.	Мелкосер.	Среднесер.	Крупносер.	Массовый
1,0		10-2000	1500-100000	75000-200000	Св.200000
1-2,5		10-1000	1000-50000	50000-100000	Св.100000
2,5-5		10-500	500-35000	35000-75000	Св.75000
5-10		10-300	300-25000	25000-50000	Св.50000
		10-200	200-10000	10000-25000	Св.25000

Значения коэффициентов загрузки оборудования

Таблица

Тип производства	Мех.обработка	Сборка
Единичный	0,01	0,02
Мелкосерийный	0,06-0,01	0,06-0,02
Среднесерийный	0,2-0,06	0,3-0,07
Крупносерийный	0,8-0,2	0,85-0,3
массовое	0,85-0,96	0,90-0,98

 

Ориентировочная (годовая) программа выпуска деталей (шт.) при различных типах производства [ ]

Таблица

Макс.масса обраб.детали Кг	Среднемесячный выпуск изделий, шт.
Единичн.	Мелкосер.	Среднесер.	Крупносер.	Массовый
До 200	До 1000	1000-5000	5000-10000	10000-100000	Св.100000
До 2000	До 20	20-500	500-1000	1000-5000	Св.5000
До 3000	До 5	5-100	100-300	300-1000	Св.1000
Св.3000	До 3	3-10	10-50	-	-

В серийном и массовом производстве возможно дополнительно установить такт или ритм R выпуска продукции.

Такт выпуска - интервал времени, через который периодически производится выпуск деталей (изделий) определенного наименования, типоразмера и исполнения.

, мин/шт.

где, - действительный (годовой) фонд работы оборудования с учетом простоев (при односменной работе ),

– годовая программа выпуска, шт.

Ритм выпуска - количество деталей (изделий) определенного наименования, типоразмера и исполнения, выпускаемых в единицу времени.

шт./мин

В общем случае, при проектировании ТП желательно добиваться такого построения операций, чтобы их продолжительность была равна или кратна такту выпуска, так как в этом случае возможна поточная форма организации работ.