Оценка технологичности конструкции детали (в соответствии с ГОСТ 14.201-83)

Анализ технологичности конструкции детали имеет конечной целью предложение мероприятий по повышению производительности труда, снижению затрат и сокращение времени на технологическую подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия. Правила обеспечения технологичности конструкций, виды и показатели технологичности установлены.

В курсовом проекте должна быть выполнена качественная и количественная оценка технологичности конструкции (ТКИ). На их основе в заключение данного раздела пояснительной записки необходимо привести сравнение достигнутых показателей ТКИ с базовыми, сделать вывод о технологичности конструкции детали и дать рекомендации по их повышению.

3.3.1 Качественная оценка ТКИ представляет собой оценку соответствия принятых решений требованиям оптимальных технологических процессов, характеризует технологичность конструкции обобщенно и должна включать:

1) оценку стандартизации и унификации конструктивных элементов детали;

2) возможность применения стандартных или унифицированных заготовок;

3) оценку геометрических форм поверхностей детали с точки зрения их простоты и возможности применения для обработки высокопроизводительного оборудования и инструмента;

4) оценку простановки размеров в соответствии с размерными связями между конструкторскими и технологическими базами и возможностью их совмещения;

5) оценку возможности непосредственного измерения заданных на чертеже размеров;

6) оценку конструктивной и экономической обоснованности требований к точности и шероховатости поверхностей детали;

7) оценку обрабатываемости материала детали;

8) оценку соответствия механических свойств материала, жесткости детали, ее формы и размеров требованиям технологии изготовления;

9) выявление возможных базовых поверхностей, оценку их точности
и шероховатости;

10) оценку возможности применения типовых технологических процессов;

11) выявление необходимости дополнительных технологических операций, вызываемых специфическими требованиями к детали (например, балансировка).

Некоторые частные рекомендации для ряда классификационных групп деталей приведены ниже.

Для корпусных деталей определяют:

ð допускает ли конструкция обработку плоскостей на проход и что мешает такому виду обработки;

ð можно ли обрабатывать отверстия одновременно на многошпиндельных станках с учётом расстояний между осями этих отверстий;

ð позволяет ли форма отверстий растачивать их на проход с одной или двух сторон;

ð есть ли свободный доступ инструмента к обрабатываемым поверхностям;

ð нужна ли подрезка торцов ступиц с внутренних сторон отливки и можно ли её устранить;

ð есть ли глухие отверстия и можно ли заменить их сквозными;

ð имеются ли обрабатываемые плоскости, расположенные под тупыми и острыми углами, и можно ли заменить их плоскостями, расположенными параллельно или перпендикулярно друг к другу;

ð имеются ли отверстия, расположенные не под прямым углом к плоскости входа и выхода, и возможно ли изменение этих элементов;

ð достаточна ли жёсткость детали, не ограничит ли она режимы резания;

ð имеются ли в конструкции детали достаточные по размерам и расстоянию базовые поверхности, если нет, то каким образом следует выбрать технологические базы;

ð нет ли в конструкции внутренней резьбы большого диаметра и возможно ли заменить её другими конструктивными элементами;

ð насколько прост способ получения заготовки (отливки), правильно ли выбраны элементы конструкции, обусловливающие получение заготовки.

Для валов указывают:

ð можно ли обрабатывать поверхности проходными резцами;

ð убывают ли к концам диаметральные размеры шеек вала;

ð можно ли уменьшить диаметры больших фланцев или буртов или исключить их вообще и как это повлияет на коэффициент использования металла;

ð можно ли заменить закрытые шпоночные канавки открытыми, которые обрабатываются гораздо производительнее дисковыми фрезами;

ð имеют ли поперечные канавки форму и размеры, пригодные для обработки стандартными резцами или требуется применение специального инструмента;

ð допускает ли жесткость вала получение высокой точности обработки (жесткость вала считается недостаточной, если для получения точности 6-9 квалитетов соотношение его длины к диаметру ; для валов, изготовляемых по более низким квалитетам, это отношение может быть равно 15; при многорезцовой обработке это отношение следует уменьшить до 10).

Следует помнить, что технология обработки гладких валов в значительной мере отличается от технологии изготовлении ступенчатых валов простотой и экономичностью, поэтому необходимо проанализировать возможность замены ступенчатого вала гладким.

Зубчатые колеса - массовые детали машиностроения, поэтому вопросы технологичности приобретают для них особенно важное значение. При анализе технологичности конструкции зубчатых колес следует определить возможность высокопроизводительных методов формообразования зубчатого венца с применением пластического деформирования в горячем и холодном состоянии.

Конструкция зубчатого колеса должна характеризоваться следующими признаками:

ð простой формой центрального отверстия, так как ступенчатые отверстия значительно усложняют обработку;

ð простой конфигурацией наружного контура зубчатого колеса (так как наиболее технологичными являются зубчатые колеса плоской формы без выступающих ступиц);

ð ступицами, распложенными с одной стороны, так как в противном случае обработки по одной детали на зубофрезерных станках вызывает увеличение количества этих станков на 25…30%;

ð симметричным расположением перемычки между ступицей и венцом для зубчатых колес, подлежащих термической обработке как по отношению к венцу, так и по отношению к ступице. Нарушение этого условия приводит к значительным односторонним искажениям при термической обработке;

ð правильной формой и размерами канавок для выхода инструментов;

ð возможностью многорезцовой обработки в зависимости от соотношения диаметров венцов и расстояний между ними;

ð возможностью обработки зубьев червячными фрезами, а не долбяками.

Подобным образом проводится технологичности и для других деталей, имеющих аналогичные элементы конструкций. Указанные выше замечания дают представление о направлениях в анализе технологичности.

В результате качественной оценки детали (изделия) на технологичность делается вывод о том, что данный вариант конструкторского и технологического решения наиболее полно отражает или нет требования возможности применения прогрессивных технологических процессов производства детали (или сборки изделия). На основании качественной оценки технологичности конструкции разрабатываются, если это целесообразно, предложения по изменению конструкции детали (изделия).

3.3.2 Количественная оценка технологичности конструкции основана на системе показателей технологичности, которые являются критериям технологичности.

Уровень технологичности конструкции изделия К_УТ определяется как отношение достигнутого показателя технологичности К_РАСЧ к базовому значению показателя К_Б, заданного в техническом задании

.

Чем больше значение уровня технологичности конструкции детали (изделия), тем выше ее технологичность при изготовлении.

Уровень технологичности может определяться по одному или нескольким частным и комплексным показателям, принятым в качестве критериев оценки технологичности конструкции в техническом задании на изделие.

Данные об уровне технологичности конструкции должны использоваться в процессе оптимизации конструктивных решений на стадиях разработки конструкторской документации, при принятии решения о производстве изделия, анализе технологической подготовки производства, разработке мероприятий по повышению уровня технологичности конструкции изделия и эффективности его производства и эксплуатации, при государственной, отраслевой и заводской аттестации качества изделия и определении технико-экономических показателей производства, эксплуатации и ремонта изделия в порядке, установленном отраслевой нормативно-технической документацией.

Необходимость количественной оценки технологичности конструкции изделий, а также номенклатура показателей и методика их определения устанавливаются в зависимости от вида изделий, типа производства и стадии разработки конструкторской документации отраслевыми стандартами или стандартами предприятия.

Количество показателей должно быть минимальным, но достаточным для оценки технологичности.

Для количественной оценки технологичности конструкции детали
из предусмотренной номенклатуры показателей технологичности при выполнении КП рекомендуется применять следующие:

1) показатель унификации детали, который характеризуется коэффициентом унификации конструктивных элементов

где Е_ун – количество унифицированных и стандартных элементов в конструкции детали;

Е_общ – общее количество элементов детали.

К унифицированным поверхностям относятся стандартные канавки, фаски, центровочные гнезда, зубчатые, шлицевые, шпоночные поверхности; гладкие цилиндрические и плоские поверхности, если их номинальный размер принадлежит одному из рядов номинальных линейных размеров и допуск размера назначен по квалитетам.

Базовое значение показателя К_у =0, 8. Чем больше унифицирован­ных поверхностей, тем выше коэффициент унификации, следовательно, повышается технологичность детали.

2) показатель материалоемкости, который характеризуется коэффициентом использования материала

где М_д – масса детали, кг;

М_з – масса заготовки, кг.

Базовое значение показателя К_им =0, 62.

3) показатели трудоемкости, которые характеризуется следующими коэффициентами:

· коэффициентом точности обработки

,

где - средний квалитет точности;

n_i – количество поверхностей, обработанных по квалитету А_i

Базовое значение среднего квалитета точности – 14.Чем выше коэффициент точности, тем с меньшей точно­стью обрабатывается деталь, следовательно, технологичность повышается. Базовое значение показателя К_т 1.

· коэффициентом шероховатости поверхностей

где – класс шероховатости поверхности (согласно ГОСТ 2789-73);

n_i – количество поверхностей, обработанных с шероховатостью Ra_i.

Чем выше коэффициент шероховатости, тем «грубее» обрабатывается деталь, тем технологичнее конструкция. Базовое значение показателя К_ш 1.

Сравнивая фактически достигнутые показатели технологичности детали с базовыми, численное значение показателей технологичности позволяет оценить, насколько конструкция детали рациональна и приближается к идеальной.

3.3.3 Конструктивные признаки технологичности

Примеры рекомендуемого и нерекомендуемого оформления конструктивных элементов деталей приведены в [22, 28].