Учебник по Технологии

В системе ЕСТПП рекомендован к применению единый технологический классификатор – как бы логическое продолжение конструкторского классификатора. Ныне разработана единая кон- структорско-технологическая классификация деталей, которая основана на независимой классификации деталей по нескольким признакам, использующим конструктивно-технологические характеристики, совместно определяющие их технологическое подобие. Разработана 14-значная структура технологического кода с закреплением определенной позиции и определенного числа знаков за каждым признаком общности.

Код состоит из двух частей: постоянной и переменной. Постоянная часть формируется на основных признаках технологической классификации и состоит из шести знаков. В качестве основных признаков приняты: размерная характеристика (XXX), группа материала (XX) и вид детали по ТП (Х), определяющий код (номер) переменной части общего технологического кода. Переменная часть является в свою очередь кодом классификационных группировок признаков общности применительно к виду детали по ТП и состоит из восьми знаков. Например, для обработки резанием: вид исходной заготовки (XX), квалитет точности размеров наружных поверхностей (X), квалитет точности размеров внутренних поверхностей (X), класс шероховатости наружних поверхностей (X), характеристика элементов зубчатых зацеплений (Х), характеристика термической обработки (X), характеристика массы (Х).

В соответствии с классификационными группировками признака «Вид детали по ТП» имеется семь разделов, в которых представлена технологическая классификация семи видов деталей: 1) литых; 2) изготовленных ковкой и горячей штамповкой; 3) изготовленных холодной штамповкой; 4) обработка резанием; 5) термическая обработка; 6) с покрытием; 7) изготовляемых переработкой полимерных материалов. Номера видов деталей с 1 до 7 соответствуют последней цифре постоянной части технологического кода.

Таким образом, конструкторско-технологическая характеристика деталей имеет вид:

XXX XXX	ХХХХХХ. ХХХХХХХХ
Код классификационных	Технологический код
группировок конструкторских	детали
признаков (классы 40, 50)

101

При обозначении чертежа добавляют индекс разработчика и порядковый номер детали.

Приведенная структура является универсальной.

Технологическая классификация играет важную роль при группировании деталей для разработки типовых ТП, выбора оборудования, специализации производства, анализа производственной структуры и т.д., а также при решении задач подготовки производства с применением ЭВМ.

2.9. Анализ и расчет технологичности конструкции изделия

2.9.1. Основные показатели технологичности

Основными показателями РЭС являются уровень комплексной миниатюризации и уровень технологичности. Под технологичностью конструкции следует понимать совокупность свойств изделий, позволяющих оптимально использовать средства, материалы и время при технической подготовке производства, изготовления, эксплуатации и ремонте, по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения. Технологичность – это свойство изделия, обеспечивающее наиболее быстрые и экономичные подготовку производства и выпуск этого изделия.

Анализ технологичности – это технологический контроль конструкторской разработки нового изделия. В процессе подготовки производства должна обеспечиваться максимальная технологичность конструкции деталей, узлов и изделия в целом применительно к конкретным условиям и масштабам производства.

Технологичность не следует путать с конструктивностью.

Конструктивность детали – это такое ее конструктивное оформление, которое при минимальных затратах на материал обеспечивает выполнение деталью ее назначения в объекте на протяжении расчетного срока службы.

Конструктивность узла – такое его конструктивное оформление, которое, будучи выполнено по наиболее простой кинематической или электрической схеме и притом из наименьшего количества конструктивно оформленных деталей, обеспечивает выполнение

102

узлом его функций. В противоположность технологичности конструктивность почти не зависит от размеров выпуска. Конструкция изделия, разработанного применительно к условиям индивидуального производства, обычно оказывается нетехнологичной при переходе к серийному и тем более массовому производству.

Технологичность конструкции во многом определяется:

∙снижением трудоемкости механообработки;

∙применением микросхем, микросборок, применением пластмасс с использованием прогрессивных методов формообразования;

∙экономией металлов;

∙использованием базовых несущих конструкций;

∙повышением уровня унификации и стандартизации;

∙обеспечением автоматизации и механизации операций контроля и настройки печатных плат и узлов.

Важнейшими факторами, определяющими технологичность, являются:

∙количество деталей в конструкции и их распределение по конструктивному назначению;

∙конструктивные формы деталей;

∙количество применяемых марок и типоразмеров материалов, их расход на изделие и использование;

∙рациональное расчленение изделия на сборочные единицы.

Все указанные факторы непосредственно влияют на объем работ по ТПП, на длительность цикла подготовки производства, на размеры затрат по ее осуществлению. Поэтому каждая новая конструкция должна обладать определенными показателями, характеризующими ее соответствие прогрессивным направлениям в технологии и организации производства.

Наиболее наглядно показатели технологичности можно проиллюстрировать на основе критериев технологичности Бородачева, которые являются мерами повышения уровня технологичности. Всего предусматривается шесть показателей технологичности Бородачева:

1)общее число деталей в изделии (чем больше общее число деталей в изделии, тем ниже технологичность);

2)число наименований деталей (чем больше общее число наименований деталей в изделии, тем ниже технологичность);

103

3)удельный вес стандартных, нормализованных и ранее освоенных в производстве деталей (чем больше общее число наименований деталей в изделии, тем выше технологичность);

4)распределение деталей по классам точности (чем выше класс точности обработки деталей в изделии, тем ниже технологичность);

5)распределение деталей по видам обработки (чем больше прогрессивных видов обработки, тем выше технологичность);

6)показатели сборки:

а) удельный вес деталей, предварительно собираемых в сборочные единицы (чем больше удельный вес деталей, предварительно собираемых в сборочные единицы, тем выше технологичность);

б) удельный вес деталей, требующих подгонки и регулировки в процессе сборки (чем больше удельный вес деталей, требующих подгонки и регулировки в процессе сборки, тем ниже технологичность).

Технологичность как экономический показатель конструкции изделия имеет значение для всех без исключения стадий ТП, вплоть до упаковки готовой продукции. Каждый ТП обладает специфическими особенностями, которые должны быть учтены конструктором при его совместной работе с технологом, чтобы при минимальных материальных и трудовых затратах спроектировать отвечающую своему назначению продукцию.

Изделие, как и любой продукт труда, предназначенный для удовлетворения определенных потребностей, обладает свойствами, образующими его качество. Под свойством понимается объективная способность изделия проявлять в определенной степени свое качество по отношению к другим объектам, с которыми оно вступает во взаимодействие.

Конструктор, придавая конструкции изделия в процессе ее разработки необходимые свойства, выражающие полезность изделия, придает ей и такие конструктивные свойства, которые предопределяют уровень затрат ресурсов на создание, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Совокупность свойств изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ, представляет

собой технологичность конструкции изделия (ТКИ).

104

ТКИ выражает не функциональные свойства изделия, а его конструктивные особенности. Конструкцию изделия характеризуют в общем случае состав и взаимное расположение его составных частей, схема устройства изделия в целом, форма и расположение поверхностей деталей и соединений, их состояние, размеры, материалы и информационная выразительность. Поэтому для изделия следует применять термин «технологичность конструкции изделия».

Таким образом, под технологичностью изделия (конструкции) понимают совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технологической подготовке производства (ТПП), изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта.

Рассмотрим свойства изделия, характеризующие его качество. Качество изделия наряду с технологичностью конструкции характеризуется в общем случае также его функциональностью (способностью изделия реализовывать основную функцию для достижения заданного технического эффекта), надежностью, эргономичностью, эстетичностью, экономичностью, безопасностью и экологичностью.

Перечисленные грани качества изделия обусловлены в значительной мере его конструктивным исполнением, которое в свою очередь определяет технологичность конструкции изделия в целом.

Связь технологичности с другими свойствами конструкции изделия реализуется в сферах ее проявления в форме разрешения противоречий между активными элементами технологического процесса – человеком и используемыми им орудиями труда, с одной стороны, и противодействующим элементом – предметом труда (изделием, его моделью или заготовкой) – с другой.

Следует различать три вида противодействий изделия, его модели или заготовки активным элементам процессов изготовления, эксплуатации и ремонта: субстантные, обусловленные материаль- но-вещественным содержанием изделия; структурные, вызванные особенностями конструктивной формы его исполнения; функциональные, связанные с разнообразием условий выполнения работ при придании изделию определенной формы или содержания в процессах изготовления, а также при поддержании или восстановлении его качества в процессах эксплуатации или ремонта.

Субстантные противодействия изделия прежде всего проявляются в элементарных сопротивлениях: его веса – различным пе-

105

ремещениям; свойств его материала – резанию или давлению; его массы, через инерционные силы – выполнению некоторых механических и сборочных работ и т.п.

Структурные противодействия изделия активным элементам процессов изготовления, эксплуатации и ремонта обусловлены сложностью конструкции и ее элементов, расположением и доступностью для обработки, жесткостью конструкции, числом составных частей и т.п.

Функциональные противодействия изделия условиям выполнения работ в различных сферах определяются объемом выпуска изделий и типом производства, его регулярностью и стабильностью, а также специфическими требованиями к конструкции изделия, соблюдение которых вызвано необходимостью придания изделию определенных свойств эстетичности и эргономичности и соблюдения требований техники безопасности, производственной санитарии и охраны окружающей среды.

При анализе процессов разработки конструкции изделия учитывается их взаимосвязь со сферами проявления ее свойств, включая научные исследования и разработки новых процессов, технологических методов и средств, процессы производства, эксплуатации и ремонта изделия (рис. 13).

		Выдвижение требований
		по совершенствованию
	Научные исследования	технологических методов			Технологические
	и разработки новых	Внедрение новых методов			процессы
	процессов и				изготовления
		и средствизготовления
	технологических методов				изделия
	Расписание				Ограничение
	возможностей				возможностей
					создателей
	создателей конструкций
					конструкций
			Разработка
	Поиск более совершенных				Поиск рациональных
			конструкции
	технических решений				методовизготовления
			изделия
	Требование постоянного		Удовлетворение требования
	совершенствования конструкции		улучшения качества изделий
	Внедрение новых методов				Наследование техно-
	эксплуатации и ремонта		Процессы		логических требований
	Выдвижение требований		эксплуатации	Сбор и обработка информации
			и ремонта
	совершенствования технологии			о качестве (в том числе техноло-
			изделия
	эксплуатации и ремонта			гичности конструкции) машины

Рис. 13. Структура взаимосвязи процессов разработки конструкции изделия со сферами проявления ее свойств

106

Определим взаимозависимость технологичности с основными характеристиками конструкции.

ТКИ и функциональность изделия. Показатели назначения

(технического эффекта) характеризуют соответствие изделия условиям реализации его основных функций. Их соотношение с затратами всех видов ресурсов определяет эффективность создаваемой и эксплуатируемой техники. В ряде случаев способность изделия выполнять свои основные функции непосредственно определяется его конструктивным исполнением. Это накладывает существенное ограничение на выбор технологически рациональных инженерных решений, принимаемых по конструкции изделия в период его разработки. Но и в этих случаях возможна многовариантность решений, а следовательно, и выбор наиболее рационального из них.

ТКИ и надежность изделия. Требования к надежности (безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости) направлены на обеспечение выполнения изделием заданных функций в эксплуатации путем сохранения во времени и в установленных пределах значений всех параметров, характеризующих способность выполнять эти функции в определенных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Реализация этих требований в конструкции изделия влечет за собой трудовые, материальные и энергетические затраты на производство изделия, поддержание и восстановление его работоспособности в процессе технического обслуживания и ремонта и поэтому должна сопровождаться мероприятиями по обеспечению ТКИ.

Следует также учитывать непосредственную связь показателей надежности с показателями ТКИ. Например, коэффициент нормирования надежности зависит от затрат на планово-профилактические работы за срок службы изделия, общая величина затрат связана с числом отказов изделия в процессе его функционирования и т.п.

ТКИ и эргономичность изделия. Эргономические свойства конструкции изделия аналогично свойствам, образующим ТКИ, проявляются как при производстве, так и при эксплуатации изделия в результате функционирования сложной эрготической системы вида «человек – предмет труда» или «человек – изделие».

При проектировании изделий также учитывается необходимость взаимосвязанного выполнения мероприятий по приданию конструкции изделия свойств эргономичности и технологичности.

107

ТКИ и эстетичность изделия. Художественно-конструктор- ское решение формы исполнения изделия органически связано с обеспечением ТКИ, поиском оптимального (подуровня затрат) сочетания рациональных в эстетическом отношении конструктивных форм изделия и технологически рационального конструктивного исполнения изделия и его составных частей.

Придание конструкции изделия эстетически и технологически рациональных форм – двуединая задача процесса конструирования. Мероприятия по обеспечению ТКИ в данном случае проводятся в объеме, продиктованном необходимостью придания конструкции изделия эстетических свойств.

ТКИ и экономичность изделия. Под экономичностью изде-

лия следует понимать способность изделия выполнять заданные функции при использовании выделенных для его функционирования материальных, энергетических и других ресурсов в объемах, соответствующих установленным для этой цели нормам. В состав этих ресурсов не включаются оперативные затраты на техническое обслуживание и ремонт изделия, характеризующие эксплуатационную технологичность его конструкции. В этом состоит существенное отличие экономичности изделия от эксплуатационной ТКИ. Однако ресурсы, затрачиваемые в первом и втором случаях, входят в сумму общих эксплуатационных затрат на функционирование изделия и поддержание его в работоспособном состоянии, что важно учитывать при расчете обобщенного показателя качества изделия.

В то же время для качественной характеристики ТКИ не следует применять термин «экономичность конструкции изделия», поскольку экономичность является общей характеристикой функционирующего изделия.

ТКИ и безопасность изделия. Техника, разрабатываемая человеком, находится с ним в постоянном взаимодействии, поэтому наряду с удовлетворением его потребностей по рассмотренным выше свойствам она должна быть безопасной при изготовлении, транспортировании, хранении, монтаже, подготовке к функционированию, техническом обслуживании, ремонте и утилизации, т.е. во всех сферах, в которых проявляется ТКИ. Придавая конструкции изделия свойства, составляющие ее технологичность, необходимо учитывать, что конструкция является одновременно носителем свойств безопасности изделия.

108

ТКИ и экологичность изделия. Уровень вредных воздействий техники на окружающую среду, возникающих при ее производстве, эксплуатации и ремонте, зависит от принимаемых при разработке конструкции изделия инженерных решений по используемым для его изготовления, функционирования и восстановления рабочим материалам, способам их переработки, применению в конструкции защитных устройств и т.п. Эти решения непосредственно воздействуют на затраты ресурсов во всех областях проявления ТКИ, поэтому обеспечение ТКИ и устойчивости экологической системы, во взаимодействии с которой изделие должно проявлять свои свойства, следует также рассматривать как комплексную задачу создания изделия высокого качества.

Ко многим видам изделий предъявляются требования по транспортабельности. Транспортабельность изделия характеризует его приспособленность к перемещению в пространстве, не сопровождающемуся использованием изделия, а также к подготовительным и заключительным операциям, связанным с транспортированием изделия в сферах его производства, эксплуатации и ремонта. Факторы, определяющие транспортабельность изделия (масса и объем изделия, его габаритные размеры, режимы, перемещения, восприимчивость к внешним воздействиям), существенно влияют на размеры затрат труда, материалов и энергии при заданных условиях выполнения работ во всех сферах проявления ТКИ. Поэтому обеспечение транспортабельности изделия следует рассматривать как составную часть работ по обеспечению ТКИ.

Учет технологических требований к конструкции изделия.

Взаимосвязь ТКИ с другими свойствами, характеризующими качество изделия, отражает единство противоречивых сторон в изделии как продукте труда, обусловленных противоречиями между активными элементами производства, эксплуатации и ремонта и противодействующим элементом – изделием. Эти внутренние противоречия выступают источником непрерывного развития и совершенствования конструкции изделия, учитываются при его проектировании и разрушаются (минимизируются) реализацией конкурентного равновесия между техническими требованиями к качеству изделия и технологическими требованиями к условиям его эксплуатации и ремонта в условиях оптимальности по Парето. Такая оптимизация является обязательной при определении базовых показателей ТКИ.

109

2.9.2. Общая классификация технологичности конструкции изделия

Классификация ТКИ по методу воздействия на конструкцию изделия, области проявления ТКИ и виду затрат приведена на рис. 14.

	п	р	и
				и
	п	р	о
э
к
с
п	п
л
у	р
а	и
т
а
ц
и

			т	в	е
		с
	д
во
з

ть

ос

ьн

ал

он

х

ци

ра

ы

рн

ту

ук

тр

ов

ь

с

нт

т

ме

с

ле

о

о

э

н

ь

г

л

о

а

н

н

я

р

о

у

и

и

т

н

ц

к

е

а

у

р

н

р

л

т

о

с

п

с

и

я

а

ск

е

ч

ть

и

ог

с

л

о

о

н

н

ь

и

х

ал

е

н

и

т

о

ц

и

к

ц

у

а

р

я

р

т

с

и

н

л

ко

е

зд

и

приме
ст	няемост	ь
	ру
	кту
	рных
элеме
	нт
	ов

пр
	еем
к			ств
					е	н
о							но
	нст			р
	и							ст	ь
		з		укц			и
		д	ел
							и
				ия

	тр
	у	оем			по методам
	ко	д		-
	с				воздействия
и	з	т	ь
	д
	ел
		ия

п

о

в

т

с

о

р

т

я

р

е

у

м

к

э

т

о

с

л

у

т

е

р

ь

м

н

е

ы

н

х

т

о

в

и

е

р

к

в

п

о

т

-

о

г

з

д

и

а

о

о

п

р

в

п

т

с

д

о

в

ри

-

п

ов

т

го

я

из

и

-

ни

д

а

е

л

он

вн

з е

и

и в

р

с

пр

от

аже

п

монт

рп

ер

ми

о

н т е

ериа-

мат

ь

емкост

п

я

з

издели

о

а

в

т

и

д

р

а

а

м

т

-

о

г

ь

р

е

т

н

с

э

я

о

к

и

м

л

е

е

д

з

и

о-

н

ь

я

о

т

с

ел

и

хр

м

ко

е

д

з

и

-

и

м

и

н

х

о

-

ж

и

е

к

т

с

у

и

и

е

л

н

р

ч

с

а

б

в

п

о

ТКИ

при	текущемремонте

а

с

т

и

н

и

я

л

б

н

е

о

е

о

м

п

и

п

р

-

уа

л

сп

ая

к

э

н

он

и

ац

т

х

тт р

ир а п

ран

он ер

всни

апи

нои

ир

-и

и

вне

рия-

предп

тия

я

при

а

з

н

а

т

ме

н

э

не

о

ле

м

ен

м

тов

е

р

пр

в

о

и

сста

л

но

е

ни

в

-

и

м

п

д

о

р

н

и

е

т

м

а

о

ж

н

е

т

,

а

ж

п

е

р

л и

и

у

з

т

а

т

ц и

д

и -

иип

ра р

и

г

и

о

н

в

о

а

нс

-

и

и

- виды

- разновидности

Рис. 14. Классификация ТКИ на виды и разновидности

Виды ТКИ по методу воздействия на конструкцию изделия

выражают ее техническую сущность, т.е. те существенные черты конструкции изделия, воздействуя на которые, разработчик разрешает противоречия между активными элементами технологического процесса и изделием.

110