Технологичность конструкций изделий

Под технологичностью конструкции изделия (ТКИ) понимается совокуп­ность свойств конструкции, которые обеспечивают изготовление, ремонт, техни­ческое обслуживание изделия с наименьшими затратами при заданном качестве и принятых условиях изготовления, техобслуживания и ремонта (ГОСТ 14 201-83).

Отработка изделия на ТКИ представляет собой одну из наиболее сложных функций технологической подготовки производства. Обязательность отработки на ТКИ на всех стадиях их создания устанавливается государственными стан­дартами.

Термины и определения ТКИ установлены ГОСТ 14.201-83 и ГОСТ 14.205-83.

Различают технологичность:

1) производственную;

2) эксплуатационную;

3) при техническом обслуживании;

4) ремонтную;

5) заготовки;

6) детали;

7) сборочной единицы;

8) по процессу изготовления;

9) по форме поверхности;

10) по размерам;

11) по материалам.

ТКИ - это комплекс требований, содержащий 22 показателя, характери­зующих технологическую рациональность конструктивных решений. Их можно разделить на две группы качественные и количественные характеристики.

К качественным показателям относятся:

- взаимозаменяемость узлов и деталей;

- регулируемость конструкции;

- контролепригодность;

- инструментальная доступность.

К количественным показателям относятся:

а) основные — трудоемкость изделия, технологическая себестоимость, уро­вень технологичности по трудоемкости, уровень по себестоимости;

б) дополнительные - относительные трудоемкости видов работ, коэффици­ент взаимозаменяемости, материалоемкость, энергоемкость, коэффициенты уни­фикации, стандартизации, точности, шероховатости и т.д.

Количественные показатели применяют в четырех случаях:

1) для сравнительной оценки вариантов конструкции;

2) для определения уровня технологичности;

3) для накопления статистических данных с целью последующего опреде­ления базовых показателей;

4) для построения математических моделей с целью прогнозирования тех­нического развития конструкции изделий.

Требования к технологичности конструкции изделий должны быть тесно увязаны с технологическими возможностями предприятия -изготовителя, кото­рые зависят от типа производства,

Технологичность конструкции изделия, подвергаемого сборке, определяет­ся следующими требованиями:

— габаритные размеры изделия по возможности должны быть минималь­ны;

—изделие должно быть расчленено на составные части (узлы), допускаю­щие независимую сборку, контроль и испытания;

— унификацией составных частей изделия, т.е. сокращением номенклату­ры деталей и узлов, входяших в состав изделия;

— применением стандартных или нормализованных составных частей из­делия. Стандартизация предусматривает регламентацию конструктивных форм, параметров и норм качества изделий в масштабе государства. Нормализация - создание рядов сокращенной номенклатуры стандартных объектов в рамках от­раслей производства или отдельных предприятий;

— разъемные соединения должны обеспечивать:

а) инструментальную доступность;

б) взаимозаменяемость соединительных элементов:

в) перпендикулярность плоскостей разъемов главной базовой оси симмет­рии сборочной единицы;

— удобством установки изделия при сборке;

— удобством контроля изделия без применения специальных контрольных средств;

— возможностью применения средств механизации при сборке;

— преемственностью конструкции изделия.

Технологичность конструкции деталей, подвергаемых обработке резани­ем, определяется:

1. Технологическими свойствами материала детали:

а) коэффициентом обрабатываемости резанием

где V₆₀ - скорость резания при стойкости инструмента Т = 60 мин и опреде­ленных условиях резания;

V_Э60 - то же для эталонного материала

В качестве эталонного материала выбрана сталь 45 (σ_в = 650МПа, НВ ≤ 179).

Коэффициенты обрабатываемости материалов приведется в специальной литературе [3,4].

Качественные характеристики обрабатываемости приведены в таблице 1.2;

б) обеспечением шероховатости обработанных поверхностей. В большин­стве случаев вязкие, пластичные материалы дают после обработки резанием по­вышенную шероховатость и наоборот. В связи с этим необходимо учитывать следующее:

— в деталях из углеродистых сталей с содержанием углерода до 0,3% не рекомендуется назначать R_a = 6,3 мкм;

— среднеуглеродистые стали (С = (0,35 - 0,50)%) лучше обрабатывать по­сле улучшения до HRС_Э = 25...30;

— высокоуглеродистые стали (У10, У12) лучше обрабатывать в отожжен­ном состоянии;

— алюминиевые сплавы дают высокое качество поверхности после закал­ки и старения;

в) способностью подвергаться упрочняющей термообработке: прокаливаемостью; склонностью к трещинообразованию; склонностью к возникновению внутренних напряжений, ведущих к потере формы деталей.

2. Стоимостью материала детали.

Таблица 1.2

Возможность получения шероховатости поверхности

в зависимости от обрабатываемости материала

3. Конфигурацией детали. Наиболее употребительные общие рекоменда­ции по технологичности конструктивных форм детали следующие:

а) максимальная унификация и стандартизация конструктивных элементов детали;

б) возможность применения методов получения заготовок с наименьшими затратами;

в) размеры и поверхности детали должны иметь оптимальные требования точности и шероховатости;

г) конструкция детали должна обеспечивать возможность применения ти­повых технологических процессов ее изготовления;

д) наличие конструктивных элементов, обеспечивающих нормальную ра­боту режущего инструмента (вход и выход);

е) конструкция должна обеспечить повышенную жесткость детали, что обеспечивает ее обработку на повышенных режимах;

ж) удобство установки заготовки при обработке ее поверхностей;

з) наличие конструктивных элементов, обеспечивающих автоматизацию установки заготовок на станках;

и) максимальное сокращение размеров обрабатываемых поверхностей;

к) возможность обработки наибольшего количества поверхностей с одного установа;

л) возможность одновременной обработки нескольких поверхностей;

м) возможность обработки напроход;

н) способ простановки размеров па чертеже должен учитывать особенно­сти настройки инструментов на размер;

о) технические требования, заданные конструктором, не должны преду­сматривать, по возможности, особых методов и средств контроля.

Выполнение этих рекомендаций позволяет использовать при изготовлении деталей стандартные или нормализованные средства технологического оснаще­ния, что обеспечивает снижение затрат на технологическую подготовку произ­водства.

Конкретные примеры конструкторских решений представлены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Примеры повышения технологичности конфигурации деталей

Основные технологические требования	Конструкция	Преимущества технологичной конструкции
нетехнологичная	технологичная
Обрабатываемые плос­кости не должны быть сплошными			1. Уменьшение расхода шлифовальных кругов. 2. Повышение точности и чистоты (обработки. 3. Снижение трудоемкости.
Обрабатываемые плос­кости следует распола­гать на одном уровне			1. Возможность обработки в один проход производительными методами - торцовым фрезерованием, плоским шлифованием и протягиванием. 2. Возможность обработки нескольких деталей одновременно. 3. Упрощение контроля.
Закрытые плоскости должны иметь переходную поверхность, соответ- ствуюцую размерам и виду инструмента			1. Снижение трудоемкости. 2. Применение производительных методов обработки и нормализованного режущего инструмента.
Продолжение таблицы 1.3.
Шлицевые отверстия должны быть непрерывными			1. Предохранение инструмента от поломок и повышение его стойкости. 2. Снижение трудоемкости обработки отверстия.
Следует избегать, глухих шлицевых отверстий			Возможность обработки отверстия производительным методом – протягиванием
В отверстиях не должно быть обрабатываемых выточек			1, Снижение трудоемко­сти. 2. Возможно примене­ние производительных методов обработки.
Возможность нормаль­ного входа и выхода режущего инструмента			I. Предохранение инструмента от поломок 2. Повышение точности сверления, 3. повышение производительности.
Отверстия должны быть расположены так, чтобы можно было работать инструментом нормаль­ной длины			1 . Применение нормали­зованного инструмента и более полное его использование. 2. Повышение точности обработки.
Глухие отверстия с резь­бой должны иметь ка­навки для выхода инст­румента или в них дол­жен быть предусмотрен сбег резьбы			1. Улучшение качества резьбы. 2. Улучшение условий. 3. Снижение трудоемкости.
Конструкция отверстия с резьбой должна давать возможность работать резьбовым инструментом на проход			1. Повышение производительности, 2. Улучшение условий работы инструмента 3. Применение инструмента, обладающего лучшими режущими свойствами.
Продолжение таблицы 1.3.
Следует избегать наклонного расположения оси отверстия			1. Упрощение конструкции приспособления. 2. Возможность одновременно обрабатывать другие отверстия при параллельном расположении осей. 3. Снижение трудоемкости обработки отверстий.
Следует избегать закрытых пазов, обрабатываемых концевыми фрезами			1. Применение более производительного инструмента 2. Улучшение условии работы инструмента и особенно его врезания, 3. Снижение трудоёмкости обработки

Более подробные рекомендации по повышению технологичности конст­рукций изделий приведены в специальной литературе [5, 6 и др.].