какая конструкция считается технологичной

Электронное учебное пособие по курсу «Техническая механика»

Тема 4. Технологичность конструкции детали

Технологичность – это совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ.

Изделие считается технологичным, если:

Эти требования удовлетворяются при следующих условиях:

Реальный уровень технологичности всегда является компромиссом между желаемым и действительным уровнем технологичности, поэтому задача обеспечения технологичности изделия может быть решена лишь при условии максимального приближения предлагаемых конструкторских и технологических решений к нормам и принципам, действующим в серийном производстве, к наличной технической и технологической базе предприятия и экономически оправданного перевооружения. Любое изделие при проектировании, изготовлении и эксплуатации отрабатывается на технологичность.

Технологичность – понятие относительное. Технологичность одного и того же изделия в зависимости от типа производства и конкретных производственных условий может быть различной. Основная задача обеспечения технологичности заключается в достижении оптимальных трудовых, материальных и энергетических затрат на проектирование, подготовку производства, изготовление, монтаж вне предприятия-изготовителя, технологическое и техническое обслуживание и ремонт при обеспечении всех заданных показателей качества изделия в принятых условиях проведения работ. Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичности.

Производственная технологичность заключается в сокращении средств и времени на конструкторскую подготовку производства и процессы изготовления изделия.

Эксплуатационная технологичность заключается в сокращении средств и времени на подготовку к использованию изделия по назначению, технологическое и техническое обслуживание, текущий ремонт, утилизацию.

Ремонтная технологичность заключается в сокращении средств и времени на все виды ремонта.

Оценка конструкции изделия на технологичность направлена на:

Отработка конструкции на технологичность

Технологичность конструкции одного и того же изделия может быть различной для разных заводов и даже цехов в пределах одного предприятия, так как последние имеют различные производственные возможности (например, парк станков и технологической оснастки, а также другие специфические показатели). Поэтому, ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ следует рассматривать во взаимосвязи всех этапов изготовления изделий : проектирование, подготовка производства, изготовление, сборка и контроль.

При технологическом контроле чертежей необходимо стремятся к следующему:

Выполнение этих и многих других требований по обеспечению технологичности детали должен проверить технолог при технологическом контроле конструкторской документации. В результате улучшения технологичности конструкции может быть получено снижение себестоимости и трудоемкости выполнения процессов механообработки.

В общем случае, анализ детали на технологичность проводится в следующем порядке:

При анализе технологичности желательно производить ее оценку как с точки зрения изделия в целом, так и с точки зрения например механической обработки.

А) для изделия в целом целесообразно, чтобы :

Б) для стадии механической обработки целесообразно:

Вопросы и задания для самоконтроля

Источник

Технологичность конструкции: требования к технологической конструкции деталей, показатели и анализ

Технологичность конструкции – комплексное понятие, которое включает оценку трудоемкости изготовления изделия, коэффициент использования материала, себестоимость и другие параметры. Контроль проектной документации на оптимальность этих параметров является одним из элементов технической подготовки производства. Для каждой технологии изготовления существуют свои критерии оценки, которые регламентируются государственными стандартами изготовления данного вида продукции и другой нормативно-технической документацией.

Общее понятие

Вам будет интересно: «Пояс» — это повод для размышлений: определяйте значение слова по контексту

Под технологичностью конструкции изделия понимают комплекс его свойств, которые способствуют достижению минимальных затрат труда, материалов, средств и других показателей при производстве, ремонте и эксплуатации. Основные определения, касающиеся этого понятия, установлены в ГОСТ 14.205-83. Технологичность прорабатывается на самых ранних этапах жизненного цикла продукции – на стадии получения технического предложения, создания эскизного проекта и разработки конструкторской документации.

В практическом плане технологичность обеспечивается определением наиболее рациональной конструкции деталей и узлов, сортамента и марок применяемых материалов, контролируемых размеров и их предельных отклонений, шероховатости поверхностей, требований к термической и другим видам обработки. В то же время все эти критерии должны способствовать получению продукции с высокими потребительскими свойствами и эксплуатационными характеристиками.

При оценке технологичности конструкции в производстве используют качественные и количественные параметры: удобство изготовления, соответствие техническим возможностям (имеющимся технологиям и оборудованию, квалификации персонала), низкую себестоимость изделия. Технологичность является относительным показателем и зависит также от типа производства (единичное, серийное или массовое).

Основными задачами для обеспечения технологичности конструкции изделия являются:

Вам будет интересно: Как образуется Present Continuous: правила и примеры

При разработке конструкторской документации технологичность конструкции деталей и узлов должна оценивать технологическая служба предприятия. При этом учитываются следующие критерии:

Классификация критериев оценки

Количественные показатели технологичности конструкции разделяют на следующие группы:

Анализ технологичности входит в систему оценки качества изделий, которая интегрирует несколько групп показателей. В практике машиностроительных предприятий чаще всего определяют критерии, указанные на схеме ниже.

Относительные количественные характеристики

Наиболее удобны относительные показатели технологичности конструкции изделия, которые имеют вид К=k1/k2. Среди наиболее значимых конструктивных и технологических характеристик можно выделить следующие:

Вам будет интересно: Фразовый глагол set: перевод и примеры

Эти показатели применяются как для анализа технологичности конструкции деталей, так и применительно к сборочным единицам.

Количественные оценки в абсолютном выражении

Среди абсолютных показателей технологичности выделяют следующие:

Качественные показатели технологичности конструкции

Качественная оценка проводится визуальной проверкой конструктивных и технологических параметров. Ее проводят перед количественным анализом. При этом определяют выполнение следующих условий:

Методика оценки

Отработка конструкции на технологичность производится в следующем порядке:

Номенклатура оцениваемых показателей должна быть минимальной для снижения трудоемкости подготовки производства, но достаточной для оценки и усовершенствования изделия.

Типичные задачи

К характерным решениям, принимаемым при оценке технологичности конструкций, относят:

Влияние вида производства

Технологичность – это не абсолютный показатель. Например, штампованные заготовки являются более технологичными в условиях массового производства (снижают общую трудоемкость), а при единичном изготовлении изделия – наоборот, так как это связано с высокой себестоимостью кузнечной оснастки и оборудования.

В единичном производстве технологичными могут оказаться методы изготовления заготовок, которые сопряжены с большей трудоемкостью и расходом материала (к примеру, газовая резка из листового металла), но с меньшими затратами на оснастку и оборудование. Конечная себестоимость изделий будет ниже. Приведенный пример наглядно показывает, что при оценке технологичности необходимо учитывать тип и условия производства.

Эксплуатационная технологичность

При анализе технологичности конструкции, являющейся объектом эксплуатации, проводят оценку следующих критериев:

Все эти параметры влияют на себестоимость эксплуатации объекта техники и его потребительские свойства.

Технологичность литых и кованых заготовок

При оценке технологичности заготовок, выполненных методом литья, проверяют соответствие чертежа отливки следующим основным требованиям:

Технологичность конструкции штамповок должна удовлетворять таким требованиям, как:

При невозможности соблюдения этих условий рекомендуется использовать сварную конструкцию из нескольких деталей.

Сборочные узлы

Общими требованиями к технологичности сборочных единиц являются:

В качестве количественных характеристик чаще всего рассчитывают трудоемкость и себестоимость изготовления, степень унификации, стандартизации и механизации.

Сварные соединения

Технологичность сварных конструкций определяется такими параметрами, как:

Источник

Какая конструкция считается технологичной

Вводная часть, 18-21

6. ИЗДАНИЕ (февраль 2009 г.) с Изменением N 1, утвержденным в августе 1988 г. (ИУС 12-88)

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке и технике термины и определения основных понятий по технологичности конструкции изделий машиностроения и приборостроения.

Термины, установленные настоящим стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, учебниках, учебных пособиях, технической и справочной литературе. В остальных случаях применение этих терминов рекомендуется.

Настоящий стандарт соответствует CT СЭВ 2063-79 в части пп.1, 3-6, 8-12.

Настоящий стандарт должен применяться совместно с ГОСТ 21623 и ГОСТ 27782.

Для отдельных стандартизованных терминов приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

Установленные определения можно, при необходимости, изменить по форме изложения, не допуская нарушений границ понятий.

Допускается применение отраслевых терминов, не установленных настоящим стандартом, отражающих специфические особенности продукции отрасли.

В приложении приведены пояснения к ряду терминов.

В стандарте приведен алфавитный указатель содержащихся в нем терминов.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1. Технологичность конструкции изделия

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

2. Обеспечение технологичности конструкции изделия

Функция подготовки производства, включающая комплекс взаимосвязанных мероприятий по управлению технологичностью и совершенствованию условий выполнения работ при производстве, техническом обслуживании и ремонте изделий

3. Отработка конструкции изделия на технологичность

Часть работ по обеспечению технологичности, направленная на достижение заданного уровня технологичности и выполняемая на всех этапах разработки изделия

4. Технологический контроль конструкторской документации

Контроль конструкторской документации, при котором проверяется соответствие конструкции изделия требованиям технологичности

5. Производственная технологичность конструкции изделия

Технологичность конструкции изделия при технологической подготовке производства, изготовлении, а также монтаже вне предприятия-изготовителя

6. Эксплуатационная технологичность конструкции изделия

Технологичность конструкции изделия при подготовке его к использованию по назначению, техническом обслуживании, текущем ремонте и утилизации

7. Ремонтная технологичность конструкции изделия

Технологичность конструкции изделия при всех видах ремонта, кроме текущего

8. Показатель технологичности конструкции изделия

Количественная характеристика технологичности

9. Базовый показатель технологичности конструкции изделия

Базовый показатель технологичности

Показатель, принятый за исходный при оценке технологичности

10. Частный показатель технологичности конструкции изделия

Частный показатель технологичности

Показатель технологичности, характеризующий одно из входящих в нее свойств

11. Комплексный показатель технологичности конструкции изделия

Комплексный показатель технологичности

Показатель технологичности, характеризующий несколько входящих в нее частных или комплексных свойств

12. Уровень технологичности конструкции изделия

Показатель технологичности, выражаемый отношением значения показателя технологичности данного изделия к назначению соответствующего базового показателя технологичности

13. Трудоемкость изготовления изделия

Суммарные затраты труда на выполнение технологических процессов изготовления изделия

14. Удельная трудоемкость изготовления изделия

Отношение трудоемкости изготовления изделия к величине его полезного эффекта или к номинальному значению основного параметра

15. Средняя оперативная трудоемкость технического обслуживания (ремонта) данного вида

16. Технологическая себестоимость изделия

Часть себестоимости изделия, определяемая суммой затрат на осуществление технологических процессов изготовления изделия

17. Средняя оперативная продолжительность технического обслуживания (ремонта) данного вида

18. Материалоемкость изделия

19. Удельная материалоемкость изделия

20. Коэффициент применяемости материала

21. Металлоемкость изделия

22. Энергоемкость изделия

Расход топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на выполнение технологических процессов изготовления, технического обслуживания и ремонта изделия, обусловленных его конструкцией.

Примечание. При включении ресурсосберегающих показателей в НТД, как правило, нормируют энергоемкость изделия в изготовлении. При наличии нормативов или статистических данных по расходу ТЭР на техническое обслуживание и ремонт изделия нормируют показатель энергоемкости изделия в целом

(Измененная редакция, Изм. N 1).

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Контроль конструкторской документации технологический

Коэффициент применяемости материала

Источник

Технологичность конструкции

Технологичность конструкции – совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимизации затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовления, эксплуатации и ремонта конструкции изделия того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта.

Технологичность – свойство конструкции, заложенное в ней при проектировании и позволяющее получать изделие с заданным уровнем качественных характеристик высокими технико-экономическими показателями в производстве и эксплуатации. Технологичность и ее показатели характеризуют эффективность конструктивных и технологических решений при проектировании ЛА с точки зрения обеспечения высокой производительности труда и рационального расхода материала при его изготовлении.

Технологичность самолета в соответствии с областью ее проявления можно подразделить на два вида: на производственную и эксплуатационную (рис.5.2). Производственная технологичность проявляется в сокращении затрат времени и средств на конструкторскую и технологическую подготовку производства, затрат на производство, контроль и испытания самолета. Эксплуатационная технологичность самолета проявляется в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и его ремонт.

Рис.5.2. Структурные составляющие технологичности конструкции машины

Требования к технологичности деталей, узлов, агрегатов самолета могут различаться в зависимости от полуфабрикатов и применяемых методов обработки деталей, в зависимости от видов соединения узлов и агрегатов и др. Весьма резко могут отличаться требования к технологичности конструкции изделий, изготовляемых массовым или единичным образом. Безусловно, изделие, изготовляемое массовым порядком, должно быть с технологической точки зрения отработано более тщательно.

Оценка технологичности конструкции может осуществляться как качественным, так и количественным способом. Качественная оценка носит несколько общий характер («хорошо», «плохо»), однако многолетний опыт авиационной промышленности дает возможность сформулировать ряд требований к конструкции, которые трудно выразить количественно; как правило, это сравнительная оценка.

При проектировании нового самолета находится прототип, изготовление которого уже выявило детали, узлы, агрегаты, элементы систем, не согласующиеся с требованиями производства, вызывающие большие затраты труда и времени без особых на то оснований. На основе опыта производства отдельные варианты конструкции можно совершенно исключать из обсуждения как неприемлемые, другие варианты можно принять без проверки, а там, где есть сомнения, необходимо привлечь количественные расчеты показателей технологичности.

К дополнительным показателям технологичности относится целый ряд частных и комплексных, абсолютных и относительных показателей, оценивающих конструкцию, как с экономической, так и с технической стороны.

С общих позиций технологичность конструкции изделия может быть выражена показателями, которые характеризуют: а) технологическую рациональность конструктивных решений; б) преемственность конструкции или пригодность к использованию (применяемость) в составе других изделий.

В соответствии с ГОСТ 14.201−83 приняты следующие показатели технологичности, в зависимости от вида изделия и стадии разработки конструкторской документации.

1.Показатели, характеризующие технологическую рациональность конструктивных решений:

1)трудоёмкость изготовления изделия, где и ожидаемая трудоёмкость изготовления проектируемого изделия и базового показателя;

2)удельная материалоёмкость изделия;

3)коэффициент использования материалагде масса изделия, сумма масс заготовок;

4)технологическая себестоимость изделиягде и ожидаемая технологическая себестоимость проектируемого изделия и себестоимость базового показателя;

5)коэффициент применения типовых технологических процессов где число типовых технологических процессов, общее число технологических процессов;

6)удельная трудоёмкость изготовления изделиягде параметр изделия. Для ЛА, например, наиболее употребительным параметром является масса самолёта, ракеты, планера, агрегата (в зависимости от того, к чему относится и ). Тогда будет выражать трудовые затраты на единицу массы конструкции (ч/кгс);

7)относительная трудоёмкость процесса изготовления по видам работ (литейные, штамповочные, сборочные и др.) где трудоёмкость данного вида технологических процессов изготовления деталей или сборки. Этот показатель характеризует долевое участие различных видов работ в изготовлении летательного аппарата (самолёта, вертолёта, ракеты и т.п.);

8)коэффициент точности обработкигде средний класс точности обработки; и т.д.

2.Показатели, характеризующие преемственность конструкции:

1)коэффициент стандартизации конструкции изделия;

2)коэффициент унификации изделия;

3)коэффициент унификации конструктивных элементов;

Эти три коэффициента могут быть определены по следующим зависимостям раздельно по сборочным единицам, деталям и в целом по изделию:

(сборочные единицы);

(детали);

(изделия),

где количество унифицированных и стандартных сборочных единиц соответственно, общее количество сборочных единиц, и число унифицированных и стандартных деталей, общее число деталей;

4)коэффициент повторяемостигде количество наименований составных частей конструкции, общее количество составных частей конструкции.

Перечисленные показатели являются общемашиностроительными. Кроме них в самолётостроении и ракетостроении применяются специфичные показатели технологичности. Среди них:

− коэффициент панелированиягде сумма площадей панелей, выделенных в отдельные сборочные единицы, площадь поверхности планера (корпуса ЛА);

− коэффициент прессовой клёпкигде количество заклёпок, расклёпывание которых возможно на специальных клёпальных прессах, общее количество заклёпок на планере (корпусе ЛА).

При отработке технологичности бортовых систем применяются:

− коэффициент панелирования бортовых систем

где число блоков и агрегатов, монтируемых предварительно на панелях, общее число блоков (агрегатов);

− коэффициент монтажа коммуникаций в агрегатах где число коммуникаций, проходящих через агрегат и имеющих конструктивные разъёмы, общее число коммуникаций.

Расчёт показателей технологичности производят по отраслевым методикам. Номенклатура показателей технологичности для однотипных изделий с учётом их конструктивных особенностей устанавливается отраслевыми стандартами. Количество показателей (комплексных и частных) должно быть минимальным, но достаточным для оценки технологичности конструкции изделия.

Отдельные частные показатели технологичности могут быть сведены в комплексные показатели, которые характеризуют не отдельные признаки технологичности, а определенную группу признаков. При расчете комплексных показателей учитывается различие экономической эффективности частных показателей: , где комплексный показатель технологичности; коэффициент экономической эквивалентности (весомости) частного i-го показателя, они назначаются исходя из статистики или экспертами; частный показатель технологичности. Обычно принимают

Несмотря на относительную стройность системы показателей технологичности конструкции, определение их количественных значений для самолетов представляет большие трудности.

Общие технологические требования к конструкции самолетов. Это: простота форм поверхности агрегатов; рациональное членение конструкции самолетов; возможно более широкое применение в конструкции стандартных узлов и деталей; унификация элементов конструкции; возможно большая конструктивная преемственность; максимальное использование в конструкции материалов с хорошими технологическими свойствами; ограничение количества применяемых марок материала и их унификация; отсутствие чрезмерно высоких требований к точности размеров и чистоте обработки поверхностей элементов конструкции; наличие достаточных подходов к местам соединений, обеспечивающих удобство их выполнения; ориентация конструкции на определенный метод сборки; модульный принцип создания новых узлов и агрегатов, обладающих функциональной взаимозаменяемостью; учет производственных мощностей и т.д.

. (5.1)

Здесь полезная платная нагрузка; крейсерская скорость; ресурс; затраты на создание опытного ВС; затраты на создание серийного ВС; затраты на эксплуатацию. Таким образом, снижая затраты на производство при улучшении технологичности конструкции, полученный эффект надо рассматривать с точки зрения, какой ценой он достигается. Так, например, увеличение массы самолета на 1 кг приводит к увеличению затрат при эксплуатации от 1000 до 1500 дол. В этой связи необходимо кроме снижения себестоимости изготовления ВС повышать весовую эффективность и ресурс конструкции.

Современный ЛА состоит из нескольких сотен тысяч деталей, узлов и агрегатов, поэтому большое значение имеет рациональное членение его конструкции. С увеличением степени членения конструкции снижаются затраты на ее производство, уменьшаются габаритные размеры полуфабрикатов, оснастки, оборудования. Основной тенденцией является повышение монолитности конструкции. При повышении монолитности конструкции снижается масса планера и улучшаются аэродинамические характеристики. Новое поколение дальних и среднемагистральных пассажирских самолетов Ил-96-300, Ту-204-200, тяжелых и средних транспортных самолетов Ан-124, Ан-70 в своих конструкциях имеют панели длиной до 30 м. Повышение размеров полуфабрикатов потребовало создания соответствующих производственных мощностей в металлургической промышленности, крупногабаритных портальных станков, а также методов формообразования, термообработки и сборки.

Организация производственного процесса является одним из факторов повышения уровня производительности труда и снижения себестоимости продукции. Целью организации производственного процесса является достижение максимально возможной ритмичности, управляемости и специализации рабочих мест. В ракетостроении и в авиастроении широкое применение получили две формы организации и специализации производственных участков: технологическая специализация (цехи токарные, фрезерные, сварочные); предметно подетальная специализация (цехи арматуры, шасси, гидроаппаратуры).

В аэрокосмической промышленности из-за невысокой серийности производства предпочтение отдается технологии и организации группового производства и гибким производственным ячейкам. Совместное применение технологии групповой обработки и компьютеризации позволяет создавать компьютеризированные интегрированные производства, что является основой комплексной автоматизации производства. Понятие «производственная интеграция» предполагает интеграцию как в области информационного обеспечения (создание сквозных систем САD/САМ), так и материального производства (заготовки, детали, узлы, приспособления, инструмент и др.).

Создание современной локальной промышленной вычислительной сети и компьютеризированного интегрированного производства в аэрокосмической промыш­ленности требует интеграции и применения систем машинной графики, математического моделирования технологических процессов и формирования экспертных систем с элементами искусственного интеллекта. В отрасли действует несколько десятков подобных систем. Это позволяет в два-три раза повысить уровень автоматизации основного производства и сократить время и затраты на технологическую подготовку производства.

Рис.5.3. Система обеспечения качества аэродинамических поверхностей

В последние десятилетия появились так называемые интегральные аэродинамические схемы истребителей, где в создании подъемной силы участвуют не только традиционно несущие агрегаты, такие, как крыло и горизонтальное оперение, но и фюзеляж. Это значительно усложнило аэродинамические поверхности, поставило принципиально новые задачи в производстве истребителей. Проблема обеспечения аэродинамического качества современных ЛА является приоритетной. В интегрированной системе обеспечения качества ЛА в целом одним из важнейших является блок технологического обеспечения. К наиболее ответственным составляющим этого блока относится система технологического обеспечения качества аэродинамической поверхности, целью которой является повышение качественных характеристик аэродинамических поверхностей самолета: точности обводов и взаимной увязки форм и размеров при одновременном снижении производственных затрат (рис.5.3).

По каждому этапу работ определены те, самые существенные, проблемы, решение которых обеспечивает наиболее высокий ожидаемый эффект при создании аэродинамических поверхностей и связанных с ними.

Контрольные вопросы

1. Какие группы показателей качества используют при анализе качества изделия?

2. На какие показатели качества влияет технология?

3. С помощью каких показателей оценивается качество продукции?

4. В каких областях проявляется технологичность самолета?

5. Как проявляется производственная технологичность?

6. На какие группы разделяются количественные показатели технологичности.

7. Какие показатели являются основными?

8. Перечислите общие технологические требования к конструкции самолета.

9. Дайте определению показателю эффективности самолета.

Источник