ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ (СЕМИНАР)

Технологичность конструкции изделия

Понятие обеспечения технологичности конструкции изделия охватывает подготовку производства, предусматривающего взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Сведения об уровне технологичности конструкции используются в процессе оптимизации конструктивных решений на стадии разработки конструкторской документации, при принятии решения о производстве изделия, анализе технологической подготовки производства, разработке мероприятий по повышению уровня технологичности конструкции изделия и эффективности его производства и эксплуатации.

Обеспечение технологичности конструкции изделия наряду с отработкой самой конструкции включает ее количественную оценку. Этот показатель рассчитывается с помощью базовых (исходных) данных. К числу основных показателей, характеризующих технологичность конструкции изделий, можно отнести трудоемкость изготовления изделия, его удельную материалоемкость, технологическую себестоимость, трудоемкость, стоимость и продолжительность технического обслуживания, степень унификации конструкции.

При оценке технологичности конструкции следует пользоваться минимальным, недостаточным количеством показателей. Точность количественной оценки технологичности конструкции изделий, а также перечень показателей и методика их определения устанавливаются в зависимости от вида изделия и степени отработки его конструкции и типа производства.

При проведении отработки конструкции изделия на технологичность следует иметь в виду, что в этом случае играет роль вид изделия, степень его новизны и сложности, условия изготовления, технического обслуживания и ремонта, перспективность и объем его выпуска.

Испытание конструкции изделия на технологичность должно обеспечить решение следующих основных задач:

• снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделия;

• снижение трудоемкости и стоимости технического обслуживания изделия;

• снижение важнейших составляющих общей материалоемкости изделия – расхода металла и топливно-энергетических ресурсов при изготовлении, а также монтаже вне предприятия-изготовителя и ремонте.

Работы по снижению трудоемкости и себестоимости изготовления изделия и его монтажа сопровождаются повышением серийности изделия посредством стандартизации и унификации, ограничения номенклатуры составных частей конструктивных элементов и используемых материалов, применения высокопроизводительных и малоотходных технологических решений, использования стандартных средств технологического оснащения, обеспечивающих оптимальный уровень механизации и автоматизации производственных процессов.

Снижение трудоемкости, стоимости и продолжительности технического обслуживания и ремонта предполагает использование конструктивных решений, позволяющих снизить затраты на проведение подготовки к использованию изделия, а также облегчающих и упрощающих условия технического обслуживания, ремонта и транспортировки.

В свою очередь комплекс работ по снижению материалоемкости изделия включает:

• применение рациональных сортаментов и марок материалов, рациональных способов получения заготовок, методов и режимов упрочнения деталей;

• разработку и применение прогрессивных конструктивных решений, позволяющих повысить ресурс изделия и использовать малоотходные и безотходные технологические процессы;

• разработку рациональной компоновки изделия, обеспечивающей сокращение расхода материала.

В ходе выполнения технологической подготовки производства различают два вида технологичности конструкции изделия – производственную и эксплуатационную.

Производственная технологичность конструкции проявляется в сокращении затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства, а также длительности производственного цикла.

Эксплуатационная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделия.

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

Качественная оценка характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя. Качественная сравнительная оценка вариантов конструкции допустима на всех стадиях проектирования, когда осуществляется выбор лучшего конструктивного решения и не требуется определение степени различия технологичности сравниваемых вариантов. Качественная оценка при сравнении вариантов конструкции в процессе проектирования изделия предшествует количественной и определяет ее целесообразность.

Количественная оценка технологичности конструкции изделия выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции. Количественная оценка рациональна только в зависимости от признаков, которые существенно влияют на технологичность рассматриваемой конструкции.

Оценка технологичности конструкций деталей, изготавливаемых

методами обработки резанием.

Обеспечение технологичности конструкции изделия является одной из основных функций Единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП) [1]. Анализ технологичности в машиностроении производится как для изделий в целом [2], так и для отдельных деталей.

В соответствии с ГОСТ 14.204-73 различают качественную и количественную оценки технологичности. Принципы качественной оценки технологичности конструкции деталей, получаемых обработкой резанием, изложены в соответствующей литературе [3].

Количественно технологичность конструкции оценивается по комплексному показателю, определяемому как совокупность значений частных показателей технологичности с учетом коэффициентов их весомости, т.е.

				(1)
	где:	KT	- комплексный показатель технологичности;
		Кi	- частный показатель технологичности;
			- ккоэффициент весомости частного показателя;
		n	- количество частных показателей технологичности.

Настоящее пособие основано на методиках определения технологичности деталей в радиотехнической промышленности [4] и в отраслях приборостроения, средств автоматизации и систем управления [5]. Определение частных показателей технологичности деталей (табл. 2) производится на основе поэлементного анализа конструкции деталей с учетом принятого способа их изготовления и вида материала [9].

Таблица 2.

Нормативные значения коэффициентов технологичности

	Наименование частного показателя технологичности	Обозначение	Весовые коэффициенты
1.	Показатель обрабатываемости материала	Ком	0.8
2.	Показатель сложности конструкции детали	Ксл	0.7
3.	Коэффициент точности и шероховатости поверхностей детали	Кпов	0.6
4.	Показатель унификации конструктивных элементов	Куэ	0.7
5.	Показатель использования материала	Ким	1.0

Номенклатура частных показателей технологичности и соответствующие весовые коэффициенты для деталей, получаемых методами резания приведены в табл. 2.

Комплексный показатель технологичности KT должен быть больше или равен гак называемому нормативному показателю технологичности [K] (табл.3).

Таблица 3.

Нормативные значения комплексных показателей

технологичности [К]

Тела вращения		Прочие детали
Прецизионные	Не прецизионные	Прецизионные	Не прецизионные
0.70	0.75	0.60	0.65

Практическое применение расчетных коэффициентов технологичности возможно по двум основным направлениям.

1. При разработке нового изделия коэффициенты КТ основных деталей должны превышать т.н. базовые значения, которые задаются в руководящих указаниях по конструированию (РУК) и формируются по результатам расчетов коэффициентов технологичности деталей-аналогов, характерных для технологического оснащения данного предприятия в конкретной отрасли промышленности.

2. При внесении изменений в конструкцию детали, находящейся в производстве, расчетный коэффициент технологичности KТ для детали измененной конструкции должен превышать нормативные значения, аналогичные указанным в табл.2.

1. Показатель обрабатываемости материала Ком

Принято считать, что материал обладает хорошей обрабатываемостью, если при резании этого материала износ инструмента, силы резания и шероховатость обработанной поверхности малы.

Количественная оценка обрабатываемости затруднена вследствие неоднозначности понятия.

Существует понятийный аппарат, связанный со стандартной стойкостью инструмента, равной, например, 60 минутам. Соответствующая скорость резания обозначается V₆₀ [6].

Наиболее широко распространена шкала, основанная на принятии в качестве эталонного материала стали 45, для которой введем обозначение V_60эт .Тогда обрабатываемость любого материала может быть численно выражена через так называемый коэффициент относительной обрабатываемости K_V:

KV =

( 2 )

Обрабатываемость основных групп сталей можно определить по графикам, приведенным на рис. 1, а также из табл. 4 [7].

Рис. 1 Значение коэффициентов относительной обрабатываемости для сталей различных марок

Таблица 4.

Классификация трудно обрабатываемых сталей и сплавов по обрабатываемости резанием.

Марки сталей и сплавов	Термическая обработка			Скорость резания [м/мин] при обработке инструментом:							Коэффи­циент KV
				из твердого сплава				из быстрорежущей стали
1	2			3				4			5
1. Теплостойкие хромистые, хромоникелевые и хромомолибденовые стали перлитного, мартенсито- перлитного и мартенситного классов.
34ХН3М 34ХНМ3Ф	Отжиг			250 - 300				50 - 70			1
20Х3МВФ	Закалка и отпуск			120 - 150				20 - 30			0.5
15ХМ5 15Х6СЮ	Отжиг			200 - 250				45 - 60			0.9
Коррозионно-стойкие хромистые и сложнолегированные стали ферритного, мартенсито-ферритного и мартенситного классов
12Х13	Закалка и отпуск			180 - 220				35 - 40			0.7
25Х13Н2	Отжиг			200 - 250				45 - 60			0.9
1		2			3				4			5
11Х11Н2ВМФ 1Х12Н2ВМФ	Закалка и отпуск			170 - 200				30 - 40			0.65
20Х13 30Х13	Закалка и отпуск			80 - 100				15 - 20			0.3
40Х13	Отжиг			120 - 150				25 - 30			0.5
09Х16Н46	Закалка и отпуск			130 - 160				28 - 38			0.55
МХ17Н2 20Х17Н2	Закалка и отпуск			120 - 150				25 - 35			0.5
95Х18	Закалка и отпуск							_______			0.12
3. Коррозионно-стойкие, кисло-стойкие, жаростойкие хромоникелевые стали аустенитно-ферритного и мартенситного классов.
12Х18Н10Т 10Х23Н18 20Х23Н18 12Х21Н5Т 09Х15Н9Ю			Аустенизация			120 - 150 140 - 180 110 - 130				25 - 35 30 - 40 20 - 30			0.5 0.6 0.45
07Х16Н6			Нормализа­ция и отпуск			120 - 150				25 - 35			0.5
Жаропрочные, жаростойкие, кислотостойкие хромоникелевые, хромоникеле­марганцевистые сложнолегированные стали аустенитного и аустенитно- -фер­ритного классов.
10Х11Н23Т3МР			Аустенизация и старение			50 - 60				122 - 20			0.23
45Х14Н14В2М			Аустенизация и старение			100 - 120				20 - 28			0.40
08Х15Н24В4ТР			Старение										0.30
15Х18Н21С4ТЮР			Аустенизация			50 - 60				12 - 20			0.23
12Х25Н16Т7АР			Аустенизация и старение			80 - 100				15 - 25			0.30
Жаропрочные деформируемые сплавы на железоникелевой и никелевой основах.
30НХТЮ ХН38ВТ ХН38ТЮР			Аустенизация и старение			40 - 50				8 - 12			0.16
ХН35ВТЮ			Аустенизация			22 - 28				8 - 12			0.12
ХН56МТЮ			Аустенизация			20 - 25				6 - 10			0.1
ХН70ВМТЮ			Аустенизация и старение			20- 25				6 - 10			0.1
ХН62МКВЮ ХН60МТВЮ ХН82ТЮМВ			Аустенизация и старение			18 - 20				5 - 10			0.08
Окалиностойкие и жаропрочные литейные сплавы на никелевой и хромовой основах
ВЖ36-12 АНВ-300 ЖС6-К			Аустенизация и старение				18 - 20		__________				0.05
ЖС3-ДК
ХН67ВМТЮЛ
ВХ4-Л			Отжиг				20 - 25		6 - 10				0.1
1		2			3				4			5
7. Сплавы на титановой основе
ВТ1 ВТ3 ВТ4, ВТ5 ВТ6 ВТ14, ВТ22 ВТ15	Отжиг			100 - 150 50 - 70 70 - 100 60 - 80 50 - 75				30 - 40 18 - 25 25 - 35 20 - 30 20 - 28			0.50 0.28 0.40 0.32 0.30
8. Высокопрочные стали
А. Легированные стали
28Х3СНВЧ 30Х2ГСН2ВМ	Закалка и отпуск			40 - 65				5 - 10			0.22
33Х3СНМВФА 38Х3СНМВФА	Закалка и отпуск			40 - 50				4 - 5			0.18
42Ч2ГСНМ 38Н5МСФА 43Х3СНМВФА	Закалка			28 - 38 25 - 35 10 - 30				2 - 3 1 - 2 --------			0.14 0.13 0.12
Б. Дисперсионно - твердеющие стали
Н18К9М5Т	Закалка			100 - 120				20 - 30			0.5

Коэффициент обрабатываемости материала К_ом определяется но диаграмме, приведенной на рис.2, где по оси абсцисс отложен коэффициент Кv. Для удобства пользования диаграммой на оси абсцисс приведены значения коэффициентов для наиболее характерных, широко распространенных при изготовлении деталей материалов.

Рис.2 Зависимость показателя обрабатываемости материала Kом от

коэффициента относительной обрабатываемости Kv