Оценка технологичности конструкции изделия

Технологичностью конструкции изделия называют совокупность свойств изделия, определяющих возможность достижения минимальных затрат средств, труда, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с однотипными конструкциями того же назначения при заданном уровне качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.

Оценки технологичности конструкции могут быть количественными и качественными. Количественные показатели (материалоёмкость, трудоёмкость, себестоимость и т. д.) установлены в единой системе технологической подготовки производства (ЕСТПП) и предусматривают наличие изделия – аналога. При выполнении курсовой работы получить информацию об изделии аналоге практически не возможно. Поэтому в работе технологичность изделия необходимо оценить качественно. Оценку производить, руководствуясь общими принципами технологичности сборочных единиц, справочной литературой и личным опытом, если он есть. При этом необходимо обращать внимание на следующие показатели:

· изделия, состоящие из большого числа деталей и сборочных единиц, должны строиться по блочному принципу и расчленяться на рациональное число самостоятельных узлов с целью обеспечения возможности их параллельной сборки, автономного контроля, испытания, замены и т. д., при этом наиболее целесообразны узлы, состоящие из 4 – 12 деталей;

· изделия должны состоять из максимально возможного числа стандартных и унифицированных составных частей, а также составных частей, уже освоенных в производстве;

· компоновка изделия должна исключать необходимость проведения промежуточной разборки и повторной сборки его составных частей;

· конструкция изделия не должна иметь многозвенных размерных цепей (наиболее целесообразное число звеньев менее пяти), а точность собираемых деталей должна обеспечивать сборку по методу полной взаимозаменяемости с целью исключения необходимости выполнения пригоночных работ. При невозможности или экономической нецелесообразности сборки с полной взаимозаменяемостью следует применять другие методы сборки (с учётом снижения производительности труда в следующем порядке: с неполной взаимозаменяемостью, групповой взаимозаменяемостью, регулированием, пригонкой);

· число деталей в изделии должно быть минимальным с максимальным использованием простых форм деталей. Сокращение числа деталей можно обеспечить за счёт упрощения конструкции изделия, а также за счёт объединения нескольких деталей в один компонент с использованием технологических методов (вальцевание, гибки, штамповки, сварки и др.). При этом следует избегать применения деталей малой жёсткости и деталей из легкодеформируемых материалов, чтобы исключить их деформацию при сборке;

· число типов сопрягаемых поверхностей и применяемых видов соединений деталей в изделии должно быть минимальным, при этом следует избегать применения соединений, которые трудно осуществить автоматически (шпоночные, шплинтовые, с пружинами и др.);

· конструкция изделия должна обеспечивать свободный доступ рабочих органов, сборочных инструментов и средств контроля к соответствующим местам соединения деталей и контроля;

· изделия должны обеспечивать удобство контроля качества сборки на всех этапах сборочного процесса с применением наиболее простых и эффективных способов и средств автоматического контроля;

· конструкция изделия должна обеспечивать сборку при минимальном числе направлений сборки. Необходимо стремиться к обеспечению одного направления сборки (предпочтительно сверху вниз по вертикали), что в максимальной степени упрощает сборочное оборудование;

· конструкция изделия должна предусматривать возможность соединения составных частей простейшими движениями (предпочтительно обеспечить присоединение каждой составной части посредством одного поступательного движения), что позволяет применять наиболее простое сборочное оборудование;

· детали, сопрягаемые в осевом направлении, должны иметь конструктивные элементы (фаски, проточки), облегчающие самоустановку и самоцентрирование поверхностей (фаски, проточки желательны на валу – проще выполнить);

· в конструкции изделия должны быть предусмотрены технологические базы, обеспечивающие необходимую точность относительного положения составных частей при сборке;

· плоскости разъёмов изделия следует располагать перпендикулярно к главной базовой оси симметрии изделия;

· в конструкции изделия должна быть предусмотрена базовая составная часть (деталь, сборочная единица), являющаяся основой для установки остальных составных частей изделия. Для обеспечения устойчивости и необходимой точности установки базовая составная часть должна быть наибольшей по габаритам, не деформирующейся под действием сборочных усилий, иметь развитые базовые опорные поверхности; её конструкция должна предусматривать возможность совмещения конструкторских, технологических и измерительных баз;

· конструкция изделия должна позволить проводить сборку без изменения положения базовой составной части;

· конструкция изделия должна обеспечить устранение подгоночных работ, доработки и доводки деталей в процессе сборки, индивидуальной регулировки их взаимного расположения;

· для разборки изделия при его обслуживании и ремонте необходимо предусмотреть применение простых инструментов, съёмников и других не сложных приспособлений, а также резьбовые отверстия для отжимных винтов;

· каждая составная часть изделия должна иметь минимальное число поверхностей и мест сопряжения с другими частями изделия;

· изделие и его составные части должны иметь поверхности для надёжного захвата их с помощью захватных устройств промышленных роботов и манипуляторов;

· не следует объединять в один узел уникальные составные части изделия с унифицированными, а также составные части с разными характеристиками износа (быстро изнашиваемые узлы следует выделять в отдельную группу);

· конструктивное оформление элементов коммуникаций (электрических, пневматических, гидравлических и др.) должно допускать их автономное испытание и контроль без последующей повторной комплексной проверки;

· изделие и его составные части должны обладать устойчивостью и способностью к складированию;

· конструкция изделия должна предусматривать возможность использования при сборке наиболее эффективных способов и средств сборки.

Пример 5. Оценить технологичность конструкции асинхронного двигателя (Приложения 1,2,3).

Конструкция двигателя позволяет расчленить её на самостоятельные узлы с целью обеспечения возможности их параллельной сборки, автономного контроля, испытания, замены: статор (поз. 1), ротор (поз. 2), коробка выводов (поз. 3), кожух (поз. 4). При этом каждый из узлов содержит не более 12 составных частей.

Из стандартных составных частей в двигателе только метизы (болты, винты, шайбы, заклёпки) и подшипники. В случае выпуска серии могут быть унифицированы подшипниковые щиты, крышка коробки выводов, кожух.

В конструкции двигателя исключена необходимость проведения промежуточной разборки и повторной сборки его составных частей.

Конструкция двигателя позволяет выполнить общую сборку по методу полной взаимозаменяемости.

Конструкция двигателя обеспечивает свободный доступ сборочных инструментов к соответствующим местам соединения деталей.

Конструкция двигателя позволяет выполнить сборку вдоль главной оси симметрии и сверху.

Плоскости разъёмов подшипниковых щитов со станиной двигателя расположены перпендикулярно к главной базовой оси симметрии, что упрощает ориентирование при сборке.

В конструкции двигателя есть базовая деталь (станина), являющаяся основой для установки остальных составных частей. Для обеспечения устойчивости и необходимой точности установки станина наибольшая по габаритам деталь, не деформирующаяся под действием сборочных усилий, имеет развитые базовые опорные поверхности и позволяет проводить сборку в основном без изменения её положения.

Для разборки двигателя при его обслуживании и ремонте предусмотрены в зоне болтов, крепящих подшипниковые щиты к станине, зазоры, позволяющие отжать щит с помощью отвертки или монтажки.

Применение резьбовых соединений для фиксации щитов на станине снижает технологичность конструкции, но обеспечивает возможность разборки двигателя, например, для ремонта.

В двигателе не технологично крепление вентилятора пластиной поз. 9, так как все переходы можно выполнить только вручную.

Пример 6. Оценить технологичность конструкции ротора асинхронного двигателя (Приложения 4,5,6).

Ротор асинхронного двигателя – сборочная единица, состоящая из небольшого числа составных частей: сборочная единица ротор без вала поз. 1, деталь вал поз. 2 и может быть несколько (по надобности) деталей шайб балансировочных поз. 3.

Для сборки ротора применены технологичные виды соединений Неподвижность ротора без вала на валу обеспечивает прессовая посадка. Балансировочная шайба фиксируется на бонке между вентиляционными лопатками расклёпыванием бонки.

Конструкция ротора обеспечивает свободный доступ рабочих органов оборудования и сборочных инструментов к соответствующим местам соединения деталей.

При сборке ротора предусмотрена дополнительная механическая обработка. Внутреннее отверстие ротора без вала калибруют прошивкой или протяжкой, так как его ось не прямолинейна из-за разнотолшинности электротехнической стали. Шейки вала под подшипники, под вентилятор и выходной конец вала шлифуют после сборки ротора, так как вал деформируется при сборке. Всё это снижает технологичность конструкции ротора, но позволяет обеспечить равномерность воздушного зазора при сборке двигателя.

Пример 7.Оценить технологичность конструкции контактора постоянного тока типа КПВ605 для экскаватора (Приложения 7,9,10).

Конструкция контактора позволяет расчленить её на функциональные узлы с целью обеспечения возможности их параллельной сборки, автономного контроля, испытания и замены: катушка (поз. 5), узел контакта (поз. 1), контакт подвижный (поз. 2), якорь (поз. 3), прижим (поз.4). При этом каждый из узлов содержит не более 8 составных частей.

Из стандартных составных частей в контакторе только метизы (болты, винты, шайбы). Для серийного производства унифицированы узлы для климатических исполнений: элементы магнитопровода, катушка, узел контактов, пружины, а также их антикоррозионные покрытия. Для модификаций контакторов по напряжению унифицированы все узлы и детали за исключением обмоточных параметров катушки.

В конструкции контактора исключена необходимость проведения промежуточной разборки и повторной сборки его составных частей.

Конструкция контактора позволяет выполнить общую сборку по методу полной взаимозаменяемости.

Конструкция контактора обеспечивает свободный доступ сборочных инструментов к соответствующим местам соединения деталей.

Конструкция контактора позволяет выполнить сборку вдоль главной оси симметрии и сверху.

В конструкции контактора есть базовая деталь (скоба), являющаяся основой для установки остальных составных частей. Для обеспечения устойчивости и необходимой точности установки скоба наибольшая по габаритам деталь, не деформирующаяся под действием сборочных усилий, имеет развитые базовые опорные поверхности и позволяет проводить сборку в основном без изменения её положения.

Применение гаек, болтов и винтов для крепления и фиксации узлов, деталей и токопроводящих шин на скобе обеспечивает возможность разборки контактора с целью подключения, настройки и ремонта.

Пример 8. Оценить технологичность конструкции сердечника с катушкой тормозной муфты механизма подъема крана (Приложения 11,12,13).

Сердечник с катушкой растормаживающего электромагнита постоянного тока – сборочная единица, состоящая из небольшого числа составных частей. Сборочные единицы: катушка поз. 1, детали: два вида изолирующих трубок для выводов электромагнита поз. 2, 3, скоба поз. 4 для крепления выводов, сердечник поз. 6, наконечники кабельные поз. 5.

При сборке сердечника с катушкой используется относительно простое оборудование: после размещения катушки в сердечнике кабельные наконечники обжимают и пропаивают, сушка компаунда осуществляется в термостате при определенной температуре. Так как время сушки компаунда превышает 2 часа, поэтому в термостат помещают специальный контейнер с 6 – 20 сердечниками залитыми компаундом. Таким образом снижается время на каждое изделие и сборка оказывается более технологичной..

Конструкция сердечника с катушками обеспечивает удобный доступ рабочих органов оборудования к соответствующим деталям и узлам в процессе сборки, поэтому данную конструкцию можно считать технологичной.

При сборке сердечника с катушкой предусмотрена дополнительная механическая обработка. Полюса сердечника шлифуют после сборки, так как электромагниты постоянного тока с форсировкой чувствительны к величине остаточного воздушного зазора после срабатывания. Кроме того, добавляется дополнительная операция контроля качества механической обработки. Всё это снижает технологичность конструкции сердечника с катушкой, но позволяет обеспечить стабильность тяговых характеристик электромагнита, а значит повышает качество и надежность всего устройства.

Рекомендуемая литература: [1, с. 23–25], [10, с. 24–67], [16, с. 456–464], [32, с. 532–535], [33, с. 23–26], [43, с. 12–17, 79–87, 575–582, 588–593, 595–599, 614–618, 621–625, 630–639, 644–647, 672–676, 683–691].

Контрольные вопросы:

1. Дать определение технологичности конструкции изделий.

2. Основные требования технологичности конструкции соединений: сварных, паяных, клееных, клёпаных, резьбовых.

3. Требования к технологичности конструкции сборочных единиц.