4. Подготовка производства в процессе конструирования изделий

Практика машиностроения показывает, что анализ мероприятий, связанных с постановкой создаваемого изделия на производство, начинается с момента зарождения самой идеи о необходимости располагать таким изделием, так как уже тогда появляется мысль о том, во что может обойтись такая разработка.

Как уже упоминалось, все мероприятия имеют либо организационный, либо технологический характер. К технологическим мероприятия относятся, который связаны непосредственно с искусством изготовления. Существенную долю таких мероприятий способен проанализировав и реализовать подготовленный инженер, разрабатывающий конструкцию изделия. Для этого конструктор должен знать технологические возможности существующих методов обработки конструкционных материалов, а также возможности существующего оборудования, применяемого для обработки. Кроме того, конструктор должен умело применять свои знания при конструировании изделий. При наилучшем соответствии конструкции её назначению надо предопределять минимальный уровень затрат на изготовление конструируемой детали. В одних случаях это достигается применением простых геометрических форм деталей , что делает доступной обработку резанием при помощи стандартного лезвийного инструмента; в других случаях - формированием условий, при которых неизбежно сложные и трудно доступные поверхности не требуют дополнительной обработки резанием и т.д. Поэтому будущие затраты, связанные с подготовкой производства к изготовлению как отдельно взятой каждой детали, так и изделия в целом завися от квалификации и практических навыков конструктора.

В процессе конструкторской разработки изделия решается значительное количество задач, связанных с будущей постановкой изделия на производство. Специфика этих задач охватывается обобщающим термином «технологичность конструкции». Смысловая нагрузка этого термина экономическая, так как , проверяя конструкцию на технологичность, решают задачу о том, как проще, дешевле и быстрее изготовить изделие с заданной надежностью на период его срока службы - ресурса.

Отработка конструкции на технологичность ведет к снижению трудоемкости и себестоимости изготовления изделий. Особенно важное значение этот вариант технологической подготовки производства приобретает для деталей подвергаемых обработке резанием, так как обработка резанием в машиностроении составляет около 65% от всего объема работ по изготовлению деталей.

4.1. Технологичность конструкции изделий.

В соответствии с ГОСТ 14.205-83 «Технологичность конструкции изделий (ТКИ), термины и определения» ТКИ характеризуют как «совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ». Обеспечение ТКИ - функция подготовки производства, предусматривающая взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе и монтаж вне предприятия- изготовителя, техническое обслуживание и ремонт изделия.

В общем случае конструкцию изделия характеризует структура 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. Отработка конструкции изделия на технологичность осуществляется непосредственным воздействием на ее техническую сущность путем придания конструкции такого комплекса свойств, который обеспечивает ее технологическую рациональность и преемственность.

Технологическая рациональность конструкции изделия представляет собой совокупность тех конструктивных решений, которые наиболее легко и экономично будут реализованы в условиях производства, удобны для эксплуатации и ремонта при целесообразном выборе состава необходимых инструментов и материалов, схем соединения составных частей изделия и т.п.

Преемственность конструкции изделия представляет собой совокупность тех свойств изделия, которые представляют собой единство повторяемости и изменяемости принятых в ней инженерных решений, что позволяет обеспечить преемственность технологических процессов и средств технологического оснащения, наилучшим способом организовать процесс конструкторского и технологического проектирования, максимально использовать все лучшее, что создано ранее в процессах научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытно-технологических разработок, освоено в производственных условиях.

Все изделия в соответствии с ГОСТ 2.101-68 разделены на четыре вида элементов: детали, сборочные единицы, комплексы и комплекты. При этом базовым элементом всех изделий являются детали. Деталь - изделие, изготовленное из материала одной марки без применения сборочных операций или с использованием местных соединительных операций (сварки, пайки, склеивания и т.п.). В зависимости от принадлежности различают детали взаимосвязанные и самостоятельные. Взаимосвязанными считают детали, являющиеся составными частями других изделий, самостоятельными - детали, не входящие в состав других изделий (например, гаечный ключ, сверло, фреза и др.).

Конструкцию детали следует отрабатывать на технологичность комплексно, учитывая зависимости от технологичности исходной заготовки для этой детали, от каждого вида обработки в технологическом процессе изготовления, от технологичности сборочной единицы, в которую эта деталь входит как составная часть.

Деталь считается технологичной, если состоит из стандартных и унифицированных конструктивных элементов или является в целом стандартной. Состав конструктивных элементов выбирают с учетом ограничительных перечней, стандартов и картотек применяемости. Формы и габариты детали, основные и вспомогательные базы и их сочетания, схемы простановки размеров, конструктивные элементы, материалы, покрытия, требования к упрочнению должны максимально соответствовать принятым для типовой конструкции детали. Конструкция деталей должна допускать возможность применять стандартные или унифицированные заготовки. В свою очередь заготовки должны быть получены рациональным способом с учетом заданного объема выпуска и типа производства. При выборе метода изготовления заготовок следует исходить из возможности одновременного изготовления нескольких деталей. Конструкция детали должна обеспечивать возможность применения типовых и стандартных технологических процессов ее изготовления и ремонта. Физико-химические и механические свойства материала, жесткость детали, ее форму и размеры надо выбирать с учетом требований технологии изготовления и ремонта (включая процессы упрочнения, коррозионной защиты и др.), хранения и транспортирования. Наличие качественных взаимосвязей между свойствами материалов и распространенными методами их обработки представлено в табл. 1. Замена одного технологического способа изготовления детали на другой осуществляется только на основе сопоставительного расчета и технико-экономического анализа сравниваемых вариантов.

На технологичность конструкции детали, подвергаемой обработке резанием, влияют как технические факторы (обрабатываемость материала, выбор баз и размерных связей, форма и размеры детали, требования точности и шероховатости обрабатываемых поверхностей), так и организационные факторы (серийность производства и т.п.).

Общими требованиями к конструкции всех существующих классов деталей, обрабатываемых резанием, являются:

1) максимально использовать унифицированные элементы формы деталей (резьбы, канавки, выточки, диаметры, модули, размеры шлицев, шпоночных пазов и т.д.); при отсутствии норм на подобные элементы (например, радиусов выхода в шпоночных пазах, фрезеруемых дисковой фрезой) их размеры следует назначать в соответствии с размерами применяемого стандартного инструмента;

2) конструкция детали должна иметь взаимные расположения обрабатываемых поверхностей обеспечивающее свободный подвод и отвод режущего инструмента;

3) при назначении параметров шероховатости обрабатываемой поверхности и точности изготовления учитывать, что прямой зависимости между полем допуска и параметрами шероховатости нет, однако примерные соотношения между ними могут быть установлены на основании табл. 2.

Рекомендации табл. 2 приведены для случая, когда отклонения формы и расположения поверхностей допускаются в пределах поля допуска размера и особо не оговариваются. Для случаев, когда допуски на отклонения от геометрической формы оговариваются особо, данные табл. 2 следует корректировать. Если эти допуски составляют 50% и более допуска на размер, параметры шероховатости, приведенные в табл. 2, следует уменьшить. Во всех случаях необходимо рекомендации табл. 2 соотносить с характеристиками обрабатываемости материала изделия.

Таблица 1