4. Анализ технологичности конструкции детали

Технологичность – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объеме выпуска и условиях выполнения работ.

Каждая деталь должна изготовляться с минимальными трудовы­ми и материальными затратами. Эти затраты можно сократить в зна­чительной степени правильным выбором варианта технологического процесса, его оснащения, механизации и автоматизации, примене­ния оптимальных режимов обработки и правильной подготовки про­изводства. На трудоемкость изготовления детали оказывают особое влияние ее конструкция и технические требования на изготовление.

Производственная технологичность конструкции детали – это степень ее соответствия требованиям наиболее производительного и экономичного изготовления. Чем меньше трудоемкость и себестоимость изготовления, тем более технологичной является конструкция детали.

При отработке на технологичность конструкции детали необхо­димо производить оценку в процессе ее конструирования.

Требования к технологичности конструкции детали следующие:

• конструкция детали должна состоять из стандартных и унифи­цированных конструктивных элементов или быть стандартной в целом;

• детали должны изготовляться из стандартных и унифициро­ванных заготовок или заготовок, полученных рациональным способом;

• размеры и поверхности детали должны иметь соответственно оптимальные степень точности и шероховатость;

• физико-химические и механические свойства материала, жест­кость детали, ее форма и размеры должны соответствовать тре­бованиям технологии изготовления, желательно наличие удобных базирующих поверхностей, обеспечивающих возможность совмещения и постоянства баз;

• показатели базовой поверхности (точность, шероховатость) де­тали должны обеспечивать точность установки, обработки и контроля;

• конструкция детали должна обеспечивать возможность приме­нения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления;

• конструкция детали должна предусматривать возможность свободного подвода и вывода режущего инструмента при обработке, удобство контроля точностных параметров изделия;

• соответствие формы дна отверстия форме конца стандартного инструмента для его обработки (сверла, зенкера, развертки).

При оценке технологичности конструкции детали необходимо:

• рассчитать показатели технологичности конструкции;

• разработать рекомендации по улучшению показателей техно­логичности;

• обеспечить технологичность конструкции детали путем внесе­ния изменений.

Оценку технологичности конструкции детали производят по ка­чественным и количественным показателям.

Качественная оценка технологичности конструкции детали опи­сывается словами «хорошо – плохо», «допустимо недопустимо», «рекомендуется – не рекомендуется» и т. д., а количественная оценка характеризуется показателями техно­логичности и проводится по усмотрению разработчика.

К основным показателям количественной оценки относятся суммарная трудоемкость (сумма штучного времени по всем операциям ТП) и технологическая себестоимость изготовления детали, материалоемкость и энергоемкость изделия.

Для количественной оценки технологичности конструкции дета­ли применяют следующие коэффициенты:

• коэффициент унификации конструктивных элементов детали

где – число унифицированных элементов детали, шт.; – об­щее число конструктивных элементов детали, шт.

• коэффициент использования материала

где – масса детали по чертежу, кг; – масса материала заготовки с неизбежными технологическими потерями, кг.

• коэффициент точности обработки детали

где – число размеров необоснованной степени точности обра­ботки;

– общее число размеров, подлежащих обработке.

• коэффициент шероховатости поверхностей детали

где – число поверхностей детали необоснованной шероховатос­ти, шт.; – общее число поверхностей детали, подлежащих обра­ботке, шт.

Конструктивная и технологическая преемственность является од­ним из главных принципов наиболее целесообразной подготовки производства. Применение этого принципа позволяет максимально использовать все лучшее, что создано в процессе научно-исследова­тельских, опытно-конструкторских и технологических разработок, освоено в производственных условиях и всесторонне проверено в эк­сплуатации.

Отработка конструкции изделия на технологичность должна обеспечивать решение следующих основных задач: снижение трудо­емкости и себестоимости изготовления, снижение расхода материала и топливно-энергетических ресурсов.

Повышение технологичности конструкции изделия предусматрива­ет проведение следующих мероприятий:

1. создание конфигурации деталей и подбор их материалов, по­зволяющих применение наиболее совершенных исходных заго­товок, сокращающих объем механической обработки;

2. важным резервом повышения производительности обработки является изменение и упрощение конфигурации деталей с це­лью унификации режущего инструмента и создания более бла­гоприятных условий его работы, а также для облегчения и уменьшения объема механической обработки;

3. простановка размеров в чертежах с учетом требований их меха­нической обработки и сборки, позволяющая выполнить обра­ботку по принципу автоматического получения размеров на настроенных станках и обеспечивать совмещение конструктор­ских, измерительных и технологических баз.

При простановке размеров на детали, имеющей как обрабо­танные, так и необработанные поверхности, особенно важно учи­тывать последовательность образования отдельных поверхностей заготовок. Черные необработанные поверхности появляются на заготовке раньше обработанных, поэтому система всех необрабо­танных поверхностей должна быть связана соответствующими размерами. При первой операции механической обработки одна из необработанных поверхностей используется в качестве черно­вой базы, и от нее проставляется размер до обрабатываемой по­верхности, которая в процессе дальнейших операций механичес­кой обработки обычно является базирующей.

При обработке остальных поверхностей выдерживаются раз­меры от первой обработанной поверхности, обычно служащей технологической базой, или в случае смены технологических баз – от одной из ранее обработанных поверхностей, используе­мых в процессе данной операции в качестве технологической базы.

Следовательно, при проектировании детали необходимо связать размерами все необработанные поверхности, затем проставить размер между одной из необработанных поверхнос­тей, используемой в качестве черновой базы, и обрабатываемой поверхностью, которая в дальнейшем будет служить технологи­ческой базой при обработке остальных поверхностей детали. Остальные размеры должны связать между собой обработан­ные поверхности.

Целесообразная последовательность операций обработки отдельных поверхностей должна учитываться не только при простановке размеров на детали, имеющей необработанные поверхности, но также должна приниматься во внимание и при проектировании деталей, участки которых значительно отлича­ются по точности и шероховатости, а следовательно, изготов­ляются различными видами обработки;

4. упрощение конфигурации отдельных деталей, предельно воз- можное расширение допусков на изготовление и снижение требований к шероховатости обрабатываемых поверхностей с целью уменьшения объема и облегчения механической обра- ботки;

5. создание конфигурации деталей, позволяющей применение наиболее совершенных и производительных методов механичес- кой обработки (многорезцовым, фасонным и многолезвийным инструментом, накатывание и вихревое нарезание резьбы);

6. проведение нормализации и унификации деталей и СЕ, являю- щихся предпосылками типизации ТП, унификации режущего и мерительного инструмента, а также внедрения групповой об- работки;

7. если в конструкции изделия предусмотрены отверстия, необходимо учитывать следующее:

– по возможности они должны быть сквозными;

– производительная обработка отверстий сверлением в значительной степени определяется нормальными условиями врезания и выхода сверла;

– соосносные отверстия будут более технологичны, если их диаметры будут уменьшаться постепенно;

– глухие отверстия с резьбой должны иметь канавки для выхода инструмента или в них должен быть предусмотрен сбег резьбы;

– следует избегать наклонного расположения осей отверстий;

8. обрабатываемые плоскости не рекомендуется делать сплошными. Обрабатываемые плоскости следует располагать на одном уровне;

9. технологичность конструкции заготовок деталей предусматривает не только максимальную рационализацию механической обработки, но и упрощение процессов изготовления самих заготовок.

Литые заготовки должны удовлетворять следующим требованиям:

а) толщина стенок отливок должна быть по возможности одинаковой, без резких переходов тонкостенных частей в толстостенные;

б) форма заготовки должна предусматривать простой, без затруд- нения разъем модели;

в) поверхности отливок, расположенные перпендикулярно плоско­сти разъема, должны иметь конструктивные литейные уклоны.

На чертежах штамповок должно быть предусмотрено:

а) отсутствие резких переходов в поперечных сечениях и усиление сечений в изгибах;

б) выполнение переходов от одного сечения к другому по дугам относительно больших размеров;

в) закругление острых ребер;

г) штамповочные уклоны.

Из вышесказанного следует, что понятие технологичности конст­рукции, по существу, не может быть абсолютным, 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 (наличие парка станков с ЧПУ), это понятие неодинаково.