Определение рационального способа формования изделия из пластмассы
Выбор способа формования может быть как однозначным (прессовые, литьевые, выдувные, штамповочные изделия), так и многофакторным, когда в принципе правомерно применение сразу нескольких технологических способов изготовления. Каждый из основных способов имеет свои возможности для регулирования кристаллизационной и ориентационной структуры, остаточных напряжений и монолитности ПМ, от которых зависит возможность обеспечить уровень эксплуатационных свойств пластмассовых изделий.
Сравнение технико-экономических показателей способно обеспечить не менее убедительное обоснование выбора рационального способа переработки ПМ (табл. 3.3, 3.4).
Таблица 3.3
Средняя трудоемкость (в человеко-часах) изготовления 1 тизделий из пластмасс различными способами
Способ изготовления изделия | Трудоемкость, чел./ч |
Прессование | |
Литье под давлением | |
Вакуум- и пневмоформование | |
Выдувное формование | |
Экструзия: | |
труб | |
листов |
Таблица 3.4
Нормы расхода энергоресурсов в различных процессах переработки пластмасс на 1 т готовой продукции
Наименование энергоресурсов | Экструзия | Литье под давлением | Прессование | ||
пленки | трубы | выдувные изделия | |||
Электроэнергия, кВт∙ ч/т | 700-850 | 1000-1500 | 850-950 | 2000-3000 | 2600-4000 |
Вода оборотная, м3/т | 20-25 | 50-60 | 45-55 | 90-100 | |
Тепловая энергия, Гкал/т | 2-3 | 2-3 | 2-3 | 2-3 | 3-4 |
Сжатый воздух, м3/т | 300-800 | 300-800 | 300-800 | 200-700 | 500-800 |
Оценивая условия труда по степени автоматизации и механизации различных способов переработки пластмасс, можно представить следующую очередность убывания этих возможностей на современном оборудовании: литье под давлением, экструзия, выдувание, центробежное формование, прессование со спеканием и механическое резание.
Обобщим результаты решения задач, стоящих перед проектантом на этапе № 2 проектирования ЕТП.
Аналитическая оценка технологических способов изготовления изделий из ПМ (АП и пластмасс) иногда не позволяет выявить очевидного преимущества какого-либо из них перед другими, поскольку по одним показателям явным превосходством может обладать один способ, но по другим — совершенно иной. Для выхода из подобной ситуации существуют специальные методики экспертной оценки рассматриваемых способов, общей для которых является необходимость критериальной (с помощью условных коэффициентов) оценки сравниваемых показателей.
В простейшем варианте экспертной оценки коэффициенты, отражающие с точки зрения проектанта ТП уровень того или иного показателя, просто суммируются для каждого технологического способа отдельно по формуле
К∑ = К1 + К2 + К3 + … + Кm
или с учетом приоритетности (долевой значимости) каждого из показателей по формуле
К∑ = К1n1 + К2 n2 + К3 n3 + … + Кmnm,
где n1, n2 и т. д. — поправочные коэффициенты, в сумме равные единице и по отдельности выражающиедолевую значимость сравнительных показателей, например n1 = 0,4, n2 = 0,1, n3= 0,3, n4 = 0,2.
Более наглядным вариантом методики экспертной оценки анализируемых технологических способов переработки ПМ в заготовки и готовые изделия является табличная систематизация оценок, выражаемых проектантом ТП в виде условных баллов (табл. 3.5).
Таблица 3.5
Оценка технологических способов изготовления изделий
из пластмасс по 10-балльной системе
(1 – низший балл, 10 – высший балл)
Сравниваемые показатели | Возможные способы изготовления изделия | ||||
литье под давлением | прессование со спеканием | экструзия | центробежное формование | механическое резание | |
Прямое (без последующей доработки) обеспечение конфигурации изделия | |||||
Достигаемые характеристики качества: | |||||
плотность,ρ, кг/м3 | - | ||||
прочность, σ, МПа | - | ||||
модуль упругости,Е, ГПа | - | ||||
ударная вязкость,ак, кДж/м2 | - | ||||
Технико-экономические характеристики: | |||||
Трудоемкость,Ти, чел.-ч | |||||
производительность П, шт/ч | |||||
энергоемкостьЭ, кВт • ч/т | |||||
расходный коэффициент Кр | |||||
степень сложности средств технического обеспечения Ссто | |||||
Условия труда: | |||||
группа вредности по СНиП 2.09.04-87 | |||||
доля ручного труда | |||||
Конкретное положение на данном предприятии: | |||||
состояние технического оснащения | |||||
опыт освоения способа | |||||
Итого |
Принцип оценки технологических способов в произвольно выбранной балльной системе идентичен для всех показателей. Например, оценивая возможности способа непосредственно воспроизводить заданную конфигурацию изделия, высший балл выставляют в тех случаях, когда для этого нет необходимости предусматривать какую-либо дополнительную технологическую операцию ‒ токарную обработку, фрезерование, сверление, вытяжку, гнутье и т. п. Чем больше доля дополнительной доработки формы изделия, тем ниже оценочный балл.
В результате суммирования баллов по каждому возможному способу производства изделия выявляется наиболее весомый показатель, а вместе с ним и возможность для окончательного принятия решения. При этом необходимо иметь в виду, что сумма баллов не всегда может быть главным аргументом для этого. Например, в рассмотренном примере прессование и экструзия получили практически одинаковое число баллов, но они существенно отличаются по способности обеспечивать выполнение ТТ к физико-механическим свойствам заданного объекта производства и потому не могут считаться равнозначными. Кроме того, например в условиях единичного производства, обычно не располагающего высокотехнологичными видами СТО, самым рациональным способом изготовления изделия может оказаться механическая обработка заготовки из ПМ. Отсюда проистекает необходимость всестороннего анализа обстоятельств, влияющих на выбор оптимального способа изготовления заготовок и готовых изделий.
3.3. Анализ и отработка производственной технологичности конструкции изделия
(ЭТАП № 3)
Проектирование ТП должно начинаться после отработки конструкции объекта производства на технологичность, первоначально осуществляемой на проектно-конструкторском этапе и завершаемой при технологической подготовке производства (ТПП). Лишь в специально обоснованных случаях совершенствование технологичности конструкции изделия (ТКИ) может быть продолжено и в период его изготовления. Объясняется такая необходимость тем, что отработка ТКИ по определению способствует повышению уровня технико-экономических показателей проектируемого ТП, поскольку технологичность конструкции изделия ‒ это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных качества, объема выпуска и условий выполнения работ.
Согласно ГОСТ 14.201‒ 83 обеспечение ТКИ предусматривает взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат, сокращение времени на производство, в том числе и на монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт. Следовательно, в широком понимании ТКИпризвано снижать перечисленные затраты не только при производстве, но ипри эксплуатации и ремонте изделий, что предопределяет классификацию ТКИ по соответствующим видам и разновидностям.
Классификация ТКИ по методам воздействия на технологическую рациональность и преемственность конструкции изделия объясняется тем, что направленные изменения этих конструктивно-технологических признаков изделия наиболее существенно влияют на снижение трудо-, материало- и хроноемкости во всех сферах существования изделия. Последовательный анализ этих признаков, представляющих собой две стороны одного понятия, называемого ТКИ, позволяет всесторонне рассмотреть конструкцию изделия с позиции технологических интересов.
Технологическая рациональность конструкции изделия ‒ совокупность свойств изделия, выражающих его технологичность с точки зрения соответствия принятых конструктивных решений условиям производства и эксплуатации.
Условия производства и эксплуатации определяются возможностями эффективного использования трудовых и материальных ресурсов, исходя из принятых норм и нормативов, с учетом перспективы технического перевооружения этих сфер в течение всего планируемого периода выпуска и применения изделия в соответствии с данными прогнозов совершенствования конструкции изделия и конструкционных материалов, методов и средств изготовления, технического обслуживания и ремонта техники.
Технологическая рациональность конструкции изделия является динамической характеристикой, поскольку ее уровень непрерывно меняется соответственно изменяющимся методам и средствам изготовления, технического обслуживания и ремонта в результате последовательного внедрения достижений, накопленных на уровне данного предприятия, данной отрасли, всей промышленности, а также на уровне мирового индустриального развития.
Преемственность конструкции изделия представляет собой совокупность тех свойств изделия, которые выражают технологичность его конструкции с точки зрения единства повторяемости и изменяемости принятых в ней инженерных решений. При этом различают конструктивную и технологическую преемственность изделия.
Конструктивная преемственность изделия предполагает единство повторяемости составных частей в данном исполнении изделия или рассматриваемом множестве его исполнений и применяемости в них новых составных частей, обусловленных новизной требований к изделию или множеству его исполнений по их функциональному назначению, условиям производства или эксплуатации.
Технологическая преемственность конструкции изделия — это единство повторяемости и изменяемости технологических методов выполнения, поддержания и восстановления элементов конструкции изделия, учитываемых при его конструировании.
Показатели оценки ТКИ приведены в типовом перечне показателей технологичности (ГОСТ 14.201‒83), из которых необходимо выбирать минимальное, но достаточное их число для оценки технологичности конкретного изделия. При этом перечень выбранных показателей должен быть единым для конструктора и для технолога.
Выбор показателей оценки ТКИ ‒ сложная инженерная задача, поэтому ее решение согласно ГОСТ 14.202‒73 регламентировано правилами выбора, которые различают качественную и количественную оценки.
Качественная оценка характеризует ТКИ обобщенно на основании опыта исполнителя («хорошо ‒ плохо», «допустимо ‒ недопустимо» и т. д.) и предпочтительна при проектировании конструкции изделия. Качественная оценка предшествует количественной и предопределяет ее целесообразность.
Количественная оценка ТКИ характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции на основании расчетных данных и особенно необходима при отработке ТКИ на подготовительной стадии проектирования ТП.
Выбор базовых показателей технологичности конструкции, относительно которых в результате отработки ТКИ будет определяться уровень достигаемой технологичности, является исходным действием при количественной оценке ТКИ. Номенклатуру базовых показателей выбирают с учетом их экономической значимости, методики их определения и опытно-статистических (или расчетных) данных. При этом допускается также дополнительное сравнение вариантов или результатов отработки ТКИ по показателям, не числящимся в составе базовых, но влияющим на технологичность данного изделия.
В соответствии с целью и задачами проектирования ТП ниже рассматриваются объекты для анализа и отработки ТКИ в производственной области (табл. 3.6).
Таблица 3.6
Задачи этапа № 3
Задачи | Основные документы, необходимые для решения задач |
Анализ и отработка преемственности конструкции изделия | Рабочий чертеж изделия Технические требования к изделию |
Анализ и отработка технологической рацио-нальности конструкции изделия | Базовые показатели ТКИ ГОСТ 14.201-83, ГОСТ 14.202-73, ГОСТ 14.203-73, ГОСТ 14.204-73 |
Оформление замечаний и предложений | Паспорт ПМ |
Дата добавления: 2022-04-12; просмотров: 178;