Обеспечение технологичности

Технологичность обеспечивается конструктивными, технологическими и эксплуатационными мероприятиями.

Конструктивные мероприятия: простота компоновочной схемы сборочных единиц и изделия в целом; членение изделия на самостоятельные сборочные единицы, допускающие независимую сборку, контроль и испытания; выбор простейших геометрических форм деталей; рациональный выбор материала; обоснованный выбор баз, системы простановки размеров, допусков и шероховатости поверхностей деталей; обеспечение беспригоночной сборки, а при необходимости - взаимозаменяемости; унификация материалов, сборочных единиц и других элементов конструкции.

Технологические мероприятия: сокращение сроков подготовки производства; использование современных высокопроизводительных процессов; сокращение расходов материалов; применение рациональных методов контроля; обеспечение точности изготовления, рациональной организации производственного процесса; сокращение номенклатуры специальной оснастки.

Эксплуатационные мероприятия: обеспечение простоты обслуживания и ремонта; сокращение расхода запасных частей; обеспечение надежности и долговечности изделия.

Работы по обеспечению технологичности конструкций деталей выполняют в следующем порядке (общий случай): выявляют конструктивные элементы, влияющие на качество выполнения изделием рабочих функций в условиях эксплуатации, отрабатывают конструкцию детали на технологичность по главным конструктивным элементам и на технологичность по остальным конструктивным элементам, сопоставляя их с факторами будущего технологического процесса с целью выявить те элементы конструкции, которые оказывают наиболее сильное влияние на технологию изготовления изделия (в данном случае детали), в особенности на трудоемкость и себестоимость процесса.

Отработка конструкции на технологичность должна быть составной частью разработки конструкции изделия, начиная с момента разработки технического задания, и сопровождать все стадии разработки конструкторской документации и изготовления опытных образцов и серий изделий.

Технологический контроль в общем виде проводится по трем разделам: форма, размеры, допуски. Естественно, что каждый, из разделов связан с рядом параметров. Например, форма детали, как правило, определяет преимущественную технологию ее изготовления. Установленная форма нередко позволяет выполнить деталь только одним конкретным методом. Форма связана одновременно и с материалом детали: трудно изготовить сложную деталь, подвергающуюся закалке из обычной углеродистой стали, необходимо применить легированную сталь. Простановка размеров и допусков, если они не диктуются требованиями конструкции, связана с методом изготовления, шероховатостью поверхности, покрытиями и т. п. Поэтому каждый из указанных разделов должен рассматриваться во взаимосвязи.

Следует стремиться к упрощению формы детали независимо от способа ее изготовления. В одних случаях, например, при литье по выплавляемым моделям сложность формы не является определяющим фактором, но при обработке резанием сложность формы иногда исключает возможность получения требуемой детали.

Во всех случаях при простановке размеров следует руководствоваться правилом, согласно которому в чертеже проставляют размеры от технологических и конструкторских баз, вполне удовлетворяющих конструктора и технолога, указывают допуски, максимально возможные при заданных требованиях к сборке и к работе детали, сборочной единицы и изделия в целом. Различные конструктивные решения при одних и тех же требованиях к качеству сборки позволяют значительно увеличить допуски на неточность изготовления деталей за счет уменьшения количества вза-имосвязанных размеров, частичным изменением конструкции сборочной единицы.

Повышение точности удорожает производство, так как требуются более точное оборудование, сложная дорогостоящая оснастка и рабочие высокой квалификации. Кроме того, необоснованное назначение допусков на неточность изготовления деталей вызывает необходимость в пригоночных работах при сборке, которые должны быть сведены до минимума, а при крупносерийном и массовом производствах – исключены совсем. При технологической отработке конструкций деталей рекомендуется особое внимание обращать на следующие основные технические направления.

При использовании отливок:

- правильность выбора способа литья и возможность использования применяемых марок чугунов, сталей и других сплавов;

- правильность конструктивного решения по форме деталей с точки зрения упрощения разъемов и возможности отливки с минимальным количеством стержней;

- правильность выбора толщин стенок, соотношения толщин или площадей сечений близлежащих участков и достаточности радиусов переходов между сопрягаемыми стенками и ребрами;

- направление и достаточность формовочных уклонов;

- требуемая точность и шероховатость поверхностей, не подвергаемых последующим обработкам и соответствующих выбранному методу литья;

- выполнение особых требований к конструкции, связанных с изготовлением деталей (методами литья в кокиль, под давлением, в оболочковые формы и по выплавляемым моделям и др.);

- наличие указаний о допускаемых дефектах поверхности.

При использовании ковки и штамповки:

- наличие, направленность и достаточность уклонов и радиусов переходов в зависимости от намечаемых методов изготовления;

- правильность соотношения толщин взаимосопрягаемых стенок, выступов и ребер или площадей сечений близлежащих участков;

- правильность назначения марок материалов, видов термической обработки, требуемых твердостей и других механических характеристик, степеней точности и шероховатости необрабатываемых поверхностей;

- выполнение особых требований к конструкторскому оформлению деталей в зависимости от намечаемых технологических методов получения заготовок;

- возможность использования для изготовления массовых деталей параметрического проката или фасонных профилей;

При использовании листовой штамповки:

- правильность выбранных форм детали с точки зрения рациональности раскроя, снижения отходов металла, унификации размеров (радиусы гибки и обрезки, размеры фасок и отверстий и др.), определяющих возможность использования универсальной оснастки;

- возможность использования гнутых и фасонных профилей проката;

- наличие и достаточность радиусов переходов в местах сгибов;

- правильность назначения марок материалов в зависимости от конструктивной формы детали, например, для деталей, получаемых методом высадки, вытяжки, гибки;

- правильность расстановки линейных размеров;

- возможность выполнения заданных требований по точности изготовления экономичными методами.

При использовании обработки резанием:

- возможность соблюдения единства баз для обработки и измерений;

- правильность линейных размеров и допусков на них в зависимости от предполагаемых способов обработки;

-правильность взаиморасположения обрабатываемых поверхностей (отверстий, внутренних канавок, выточек и т. п.) с точки зрения доступности подхода и уменьшения вылета и габаритных размеров инструмента;

- правильность назначения требуемых точности и шероховатости обработки поверхностей с целью обеспечения качества поверхности детали;

- возможность использования наиболее простой, универсальной оснастки;

- применение материала, по возможности, более легкообрабатываемого и без сливной стружки.

При использовании сварки:

- правильность выбора материала деталей, входящих в сварную конструкцию;

- возможность выполнения без дополнительных обработок задаваемых допусков на линейные и угловые размеры и правильность простановки размеров;

- соответствие линейных размеров, допусков и технических требований на изготовление деталей, входящих в сварные единицы, линейным размерам, допускам и техническим требованиям на сварные конструкции;

- правильность размещения сварных швов и сварочных точек с точки зрения устранения излишних короблений, концентрации напряжений, а также доступности подхода к месту сварки;

- правильность выбора метода сварки и соответствующих материалов;

- соответствие выбранных типов сварных соединений условиям и характеру действующих на них нагрузок; возможность выполнения сварки на автоматах и полуавтоматах, контактных машинах.

При использовании термообработки:

:- соответствие марок материалов заданным требованиям по твердости и другим механическим свойствам после термической обработки и правильности установленных пределов разброса по ним;

- возможность замены недостаточно экономичных методов термической обработки более экономичными (например, замена цементации поверхностной закалкой с нагревом токами высокой частоты и т. п.);

- наличие, при необходимости, указаний о размерах и твердости переходных зон;

- правильность конструктивного оформления деталей (формы и соотношение толщины стенок, наличие радиусов переходов, отсутствие подрезов и т. п.).

При использовании покрытий:

- правильность назначения видов, толщин, количества слоев покрытий и цветов покрытия;

- правильность конструктивных форм и габаритных размеров деталей и сборочных единиц с тем, чтобы устранить места скопления краски, острые углы и переходы, способствующие неравномерности слоя покрытия и т.п.;

- возможность использования различных видов покрытий, применяемых на предприятии.

В помощь студентам для ведения анализа качественной оценки технологичности конструкций и внесения корректив в чертежи деталей приведем пример (рис.1).

В зависимости от типа производства одна и та же конструкция может выполняться в разных вариантах с выбором наиболее экономичной заготовки в данных, конкретных условиях

Однако в условиях мелкосерийного производства может оказаться, что литая конструкция детали будет менее экономичной, чем, например, сварная. При единичном типе производства, когда нужно изготовить всего несколько деталей, наиболее рациональной может стать конструкция, показанная на рис. 1.1,в), вырезанная непосредственно из полосовой или толстолистовой стали.

Номенклатуру показателей технологичности конструкции выбирают в зависимости от вида изделия, специфики и сложности конструкции, объема выпуска, типа производства и стадии разработки конструктивной документации. Номенклатуру показателей технологичности конструкции устанавливают с учетом экономической эффективности показателей, методики их определения и опытно-статистических (или расчетных) данных.

Отработка конструкций изделий на технологичность – весьма сложный процесс, поэтому идеальным в данной области является специалист, одинаково сильный и как технолог, и как конструктор.

Как видно из вышеизложенного, технологичность конструкции изделия является сугубо относительным понятием. Его следует рассматривать исключительно применительно к конкретному производству, его условиям и возможностям. Одно и то же изделие может быть технологичным для одного предприятия и совершенно не технологичным для другого. Отсюда следует вывод, что количественная оценка технологичности может быть сделана только для конкретного изделия и конкретного предприятия. Никаких общих количественных показателей технологичности не может быть, а в ряде случаев они оказываются просто нелепыми. Например, один из распространенных показателей технологичности – отношение количества ранее используемых деталей к общему количеству деталей нового изделия, причем, чем выше этот показатель, тем лучше считается технологичность. Однако, с точки зрения здравого смысла это абсурд, потому что новые изделия со ста процентным составом старых деталей не может быть новым или, по меньшей мере, от него не следует ожидать существенного улучшения функциональных свойств. В связи с этим представляется целесообразным просто рассмотреть в качестве примера несколько конструкций деталей и качественно оценить их технологичность для конкретно заданных условий производства.