/
Текст
БИБЛИОТЕКА
КОНСТРУКТОРА
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
КОНСТРУКЦИИ
ИЗДЕЛИЯ
БИБЛИОТЕКА КОНСТРУКТОРА
Основана в 1968 году
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
КОНСТРУКЦИИ
ИЗДЕЛИЯ
СПРАВОЧНИК
Издание второе,
переработанное и дополненное
Под общей редакцией
Ю. Д. Амирова
Москва
Машиностроение
1990
ББК 34.42я2
Т38
УДК 658.512.26 (035)
Авторы: канд. техн, наук Ю. Д. Амиров, канд. техн,
наук Т. К. Алферова, д-р техн, наук П. Н. Волков, канд. техн,
наук В. Ф. Гаранин, д-р техн, наук В. И. Ершои, канд. техн,
наук В. Н. Мымрии, канд. техн, наук А. Ф. Нестеров, канд. техн,
наук А. И. Николаенко, д-р техн, наук В. В. Пайлов, канд. техн,
наук В. X. Поста йогов, В. П. Рыхунои, д-р техн, наук Л. А. Хиоро-
стухии, канд. техн, наук В. С. Хухорев, Г. А. Японский.
Рецензенты: канд. техн, наук А. С. Черничкин, ннж.
И. В. Калинин.
Технологичность конструкции изделия: Спра-
Т38 вочник/Ю-»Д7Т4миров, Т. К. Алферова, П. Н. Вол-
ков ]и^у1од общ. ред. Ю. Д. Амирова. — 2-е изд.,
пбрершх*и доп.\—М.: Машиностроение, 1990.—'
768 с.: йл'.^«И^-ка конструктора). '
ISBN 5-2JJ-01121-1 '
Изложены сведения о методических основах обеспечения
и -оценки технологичности конструкций изделий, требования
к производственной, эксплуатационной и ремонтной технологич-
ности конструкций изделий, а также данные о технологичности
конструкции основных видов изделий (деталей, сборочных еди-
ниц) н их конструктивных элементов.
Второе издание (1-е изд. 1985 г.) дополнено материалами,
отражающими вопросы обеспечения технологичности изделия
применительно к различным прогрессивным формам организации
производственных процессов, примерами расчета показателей
обеспечения н оценки технологичности изделия, выбора раци-
ональной конструкции при его разработке.
Для инженеров-конструкторов н технологов машиностро-
ения, может быть полезен студентам вузов.
2702000000-211 „„
Т ~038(01Т-90 2,,~80 ББК 34Л2я2
ISBN 5-217-01121-1 © Издательство «Машиностроение»,
1985
© Ю. Д. Амиров, Т. К. Алферова,
П. Н. Волков и др., 1990,
с изменениями -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие (Ю. Д. Амиров).................................. 6
Перечень общетехиических стандартов, применяемых при обес-
печении технологичности конструкций изделий................. 9
Часть I. Обеспечение и оценка технологичности
конструкции изделия................................ 12
Глава 1. Технологичность конструкции изделия. Основные
сведения (Ю. Д. Амиров, Г. А. Яновский) .... 12
Технологичность конструкции изделия (ТКИ) 12
Организация и экономика обеспечения ТКИ 22
Общие требования к ТКИ............... 47
Моделирование процесса обеспечения ТКИ 60
Глава 2. Оценка технологичности конструкции изделия
(Ю. Д. Амиров, Г. А. Яновский)........................... 77
Виды оценки ТКИ.............................. 77
Показатели ТКИ: классификация, номенкла-
тура н особенности расчета................... 81
Базовые показатели ТКИ....................... 99
Многофакторный анализ ТКИ.................... ПО
Функционально-стоимостной анализ (ФСА) и
обеспечение ТКИ ............................ 113
Глава 3. Основные показатели технологичности конструк-
ции изделия (Г. А. Яновский, А. И. Николаенко)
Общие положения............................. 127
Трудоемкость изделия....................... 127
Материалоемкость изделия . ................. 129
Энергоемкость изделия ...................... 196
Технологическая себестоимость изделия . . ,. 200
Глава 4. Обеспечение технологичности конструкции изде-
лия при различных формах организации произ-
водственных процессов (Ю. Д. Амиров, Г. А. Янов-
ский) ................... . 203
Основы совершенствования условий произ-
водства .................................... 203
Обеспечение ТКИ при типизации производ-
ственных процессов.......................... 224
Обеспечение ТКИ при организации группо-
вого производства........................... 248
Обеспечение ТКИ при организации поточ-
ного производства ......................... 262
!•
4
ОГЛАВЛЕНИЕ
Обеспечение ТКИ при внедрении станков
с ЧПУ и гибких автоматизированных уча-
стков (ГАУ)................................. 273
Глава 5. Технологический контроль конструкторской до-
кументации (А. И. Николаенко) ........ 286
Содержание и последовательность проведе-
ния технологического контроля и его связь
с нормоконтролем............................ 286
Метод балансов, балансовые таблицы. . . . 307
Учет замечаний, выявленных при технологи-
ческом контроле............................. 311
Глава 6. Обеспечение технологичности конструкции из-
делия в автоматизированных системах (В. В. Пав-
лов) ...................................................... 317
Автоматизированные системы. Общие сведения 317
Типовые математические модели объектов про-
ектирования в САПР ......................... 324
Моделирование процесса создания изделия 340
Особенности обеспечения ТКИ в САПР на
различных этапах разработки изделия. . . . 355
ТКИ в условиях функционирования автома-
тизированной производственной системы. . . 364
Разработка рекомендаций по совершенство-
ванию систем производства, эксплуатации и
ремонта .................................... 373
Часть II. Технологичность конструкций дета-
лей, соединений и сборочных единиц 379
Глава 7. Технологичность конструкции детали (В. И. Ер-
шов, В. Ф. Гаранин, А. И. Николаенко, В. Н. Мы-
мрин, В. X. Постановов, Л. А. Хворостухин) 379
Металлические детали, получаемые литьем 379
Металлические детали, получаемые листовой
штамповкой........................... 404
Металлические детали,...........получаемые....объем-
ной штамповкой 443
Металлические детали, получаемые ковкой 448
Металлические детали, подвергаемые упроч-
нению ...................................... 472
Детали, обрабатываемые резанием.......... 485
Детали, обрабатываемые электрофизическими
н электрохимическими способами.............. 511
Детали, получаемые из пластмасс............. 522
Глава 8. Технологичность конструкции соединения
(А. Ф. Нестеров, В. С. Хухорев)................ 548
Сварные соединения.......................... 548
Паяные соединения .......................... 582
Клееные соединения.......................... 593
ОГЛАВЛЕНИЬ
5
Клепаные соединения ........................ 599
Резьбовые соединения........................ 618
Комбинированные соединения с клеевой про-
слойкой .................................... 625
Прочие соединения .......................... 630
Глава 9. Технологичность конструкции сборочной единицы
(В. В. Павлов, Г, А. Яновский)................. 640
Описание сборочных единнцн процессов сборки 640
Технологичность конструкции изделия при
сборке ..................................... 672
Технологичность конструкции изделия при
монтаже..................................... 684
Технологичность конструкции изделия при
контроле и испытании ...................... 688
Глава 10. Эксплуатационная и ремонтная технологичность
конструкции изделия (/7. Н. Волков, Т. К. Алфе-
рова, В. П. Рыкунов)....................................... 691
Общие положения............................. 691
Общие технологические требования к кон-
струкциям отдельных составных частей из-
делий ...................................... 719
ТКИ при различных процессах эксплуатации
и ремонта .................................. 723
Испытания на эксплуатационную и ремонтную
ТКИ......................................... 745
Оценка эксплуатационной и ремонтной ТКИ 748
Список литературы.......................................... 763
Предметный указатель..................................... 764
ПРЕДИСЛОВИЕ
Разработка нового изделия — сложная конструктор-
ская задача, связанная не только с достижением требуе-
мого технического уровня этого изделия, но и с прида-
нием его конструкции таких свойств, которые обеспечи-
вают максимально возможное снижение затрат труда,
материалов и энергии на его разработку, изготовление,
техническое обслуживание и ремонт. Решение этой за-
дачи определяется деловым творческим содружеством со-
здателей новой техники — конструкторов и технологов—
и их взаимодействием на этапах разработки конструкции
изделия с его изготовителями и потребителями. Перво-
степенная роль в обеспечении технологичности конструк-
ции изделия принадлежит конструктору, который должен
руководствоваться соображениями как технической, так
и экономической целесообразности проектируемой кон-
струкции, уметь использовать такие инженерные решения,
которые обеспечивают достижение необходимых техниче-
ских показателей изделия при рациональных затратах
ресурсов, выделяемых на его создание и применение.
Справочник призван помочь конструктору решать
эту задачу в повседневной практической деятельности
в тесном сотрудничестве с технологами и потребителями
новой техники.
При подготовке второго издания справочника исполь-
зованы накопленные за последние годы в промышленности
результаты широкого применения общесоюзных стандар-
тов и нормативных документов по проблеме технологич-
ности, разработки и внедрения Единой системы техноло-
гической подготовки производства (ЕСТПП) изделий ма-
шиностроения, приборостроения и средств автоматизации
и прежде всего опыт обеспечения Технологичности кон-
струкций изделий передовыми в этом отношении пред-
приятиями и организациями страны.
Опыт использования справочника, впервые изданного
в 1985 г., подтвердил его актуальность и в то же время
показал, что на современном этапе развития машиио-
ПРЕДИСЛОВИЕ
7
строения необходимо дополнить содержание справочника
такими данными, которые учитывают возросшие требова-
ния к качеству изделий и организационно-техническому
уровню производства. Поэтому в новой редакции спра-
вочника впервые отражены вопросы обеспечения техно-
логичности конструкции изделия применительно к раз-
личным прогрессивным формам организации производ-
ственных процессов и условиям функционирования авто-
матизированных систем научно-технического и производ-
ственного назначения, включены разнообразные примеры
расчета показателей обеспечения и оценки технологич-
ности конструкции изделия, выбора технологически ра-
циональных конструктивных решений при его разработке.
Более полно и комплексно изложены данные, необходи-
мые как для обеспечения высокого уровня технологич-
ности конструкции изделия при его разработке и произ-
водстве, так и для поддержания этого уровня при эксплуа-
тации и ремонте.
В первой части справочника приведены основные
сведения о технологичности конструкции изделия, мето-
дические основы ее обеспечения и оценки, состав и осо-
бенности расчета основных показателей, порядок проведе-
ния технологического контроля конструкторской доку-
ментации. Впервые введены:
параграф «Функционально-стоимостной анализ (ФСА)
и обеспечение технологичности конструкции изделия
(ТКИ)», раскрывающий сущность и взаимосвязь этих
двух важнейших направлений инженерной деятельности;
гл. 4 «Обеспечение технологичности конструкции изде-
лия при различных формах организации производствен-
ных процессов», в которой рассмотрены основы совершен-
ствования условий производства и обеспечения ТКИ при
типизации технологических процессов, организации груп-
пового и поточного производства;
гл. 6 «Обеспечение технологичности конструкции изде-
лия в автоматизированных системах», посвященная обе-
спечению ТКИ в условиях функционирования САПР и
автоматизированных производственных систем, отработке
конструкции изделия на технологичность о применением
ЭВМ и др.
В остальные главы настоящего издания справочника
включены разнообразные примеры обеспечения ТКИ,
8
ПРЕДИСЛОВИЕ
примеры выбора, расчета и оценки показателей техноло-
гичности.
Во второй части справочника, носящей преимуще-
ственно прикладной, иллюстративный характер, изло-
жены данные о технологичности конструкций основных
видов изделий (деталей, сборочных единиц) и их конструк-
тивных элементов (соединений), рассмотрены подходы к
обеспечению технологичности типовых конструкций, кото-
рые могут быть применены в различных отраслях маши-
ностроения.
Несмотря на сохранение наименований глав, приня-
тых для первого издания справочника, в их содержание
внесены существенные дополнения и изменения. Особое
внимание уделено обеспечению ТКИ при использовании
современных видов ресурсосберегающих технологий и
систем автоматизированного проектирования. Заметно
расширена гл. 7 «Технологичность конструкции детали»,
существенно обновлены гл. 8 «Технологичность конструк-
ции соединения» и гл. 9 «Технологичность конструкции
сборочной единицы».
С учетом многочисленных пожеланий расширена также
гл. 10, в которой более полно рассмотрены особенности
обеспечения эксплуатационной и ремонтной технологич-
ности конструкции изделия.
Авторы выражают признательность всем специалистам
и организациям, которые в своих письмах, публикациях
и выступлениях высказали ценные пожелания по совер-
шенствованию первого издания справочника, позволив-
шие подготовить настоящую редакцию справочника.
ПЕРЕЧЕНЬ ОБЩЕТЕХНИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ,
ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ОБЕСПЕЧЕНИИ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ
(ПО СОСТОЯНИЮ НА 01.01.90 г.)
Система разработки и постановки продукции
на производство (СРПП)
СРПП. Общие положения ГОСТ 15.000—82
СРПП. Продукция производственно-технического ГОСТ 15.001—88
назначения
СРПП. Создание изделий, собираемых на месте ГОСТ 15.005—86
эксплуатации
Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП)
ЕСТПП. Термины и определения основны: по- ГОСТ 14.004—83
нятий (СТ СЭВ 2521—80)
ЕСТПП. Общие правила обеспечения техноло- ГОСТ 14.201—83
гнчностн конструкций изделий
ЕСТПП. Технологичность конструкций изделий. ГОСТ 14.205—83
Термины и определения (СТ СЭВ 2063—79)
ЕСТПП. Нормирование расхода материалов. ГОСТ 14.322—83
Основные положения
Технологический контроль конструкторской до- ГОСТ 14.206—73
кумеитацнн
Единая система конструкторской документации
ЕСКД. Виды изделий
ЕСКД. Виды и комплектность конструкторских
документов
ЕСКД. Стадии разработки
ЕСКД. Нормоконтроль
ЕСКД. Групповые и базовые конструкторские
документы
ЕСКД. Техническое предложение
ЕСКД. Эскизный проект
ЕСКД. Технический'проект
ЕСКД. Нанесение размеров и предельных от-
клонений
ЕСКД. Указание на чертежах допусков форм
и расположения поверхностей
ЕСКД. Обозначение шероховатости поверхно-
стей
ЕСКД. Нанесение на чертежах обозначений
покрытий, термической и других видов обра-
ботки
(ЕСКД)
ГОСТ 2.101—68
(СТ СЭВ 364—76)
ГОСТ 2.102—68
(СТ СЭВ 4768—84)
ГОСТ 2.103—68
(СТ СЭВ 208—75)
ГОСТ 2.111—68
ГОСТ 2.113—75
(СТ СЭВ 1179—78)
ГОСТ 2.118—73
ГОСТ 2.119—73
ГОСТ 2.120—73
ГОСТ 2.307—68
(СТ СЭВ 1976—79)
ГОСТ 2.308—79
(СТ СЭВ 368—76)
ГОСТ 2.309—73
(СТ СЭВ 1632—79)
ГОСТ 2.310—68
(СТ СЭВ 367—76)
10
ПЕРЕЧЕНЬ СТАНДАРТОВ
ЕСКД. Условные изображения и обозначения
швов сварных соединений
ЕСКД. Условные изображения и обозначения
Ж>емных соединений
. Внесение изменений
ЕСКД. Правила внесения изменений при авто-
матизированном проектировании
ЕСКД. Правила внесения изменений в кон-
структорские документы по журналу изменений
ЕСКД. Внесение изменений в эксплуатацион-
ную и ремонтную документацию
ЕСКД. Схема деления изделия на составные
части
ГОСТ 2.312—72
ГОСТ 2.313—82
(СТ СЭВ 138—81)
ГОСТ 2.503—74
(СТ СЭВ 1631—79)
ГОСТ 2.505—82
(СТ СЭВ 4405—83)
ГОСТ 2.506—84
ГОСТ 2.603—68
ГОСТ 2.711—82
Система технического обслуживания и ремонта техники
(СТОИРТ)
СТОИРТ. Термины и определения ГОСТ 18322—78
(СТ СЭВ 5151—85)
СТОИРТ. Основные положения ГОСТ 28.001—83
СТОИРТ. Показатели для оценки ремонтопри- ГОСТ 21623—76
годности. Термины и определения СТОИР автомобильной техники. Показатели ГОСТ 20334—81
эксплуатационной технологичности и ремонто-
пригодности СТОИР автомобильной техники. Требования к эксплуатационной технологичности и ремон- топригодности изделий СТОИР автомобильной техники. Методы опре- ГОСТ 21624—81
ГОСТ 21758—81
деления показателей эксплуатационной техно- логичности и ремонтопригодности при испы-
таниях
СТОИРТ. Обеспечение ремонтопригодности при разработке изделий Эксплуатация и ремонт техники. Термины и ГОСТ 23660—79
гост 25866—83
определения
Единая система допусков и посадок и основные нормы
взаимозаменяемости (ЕСДП и ОН В)
ЕСДП. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений ГОСТ 25346—82 (СТ СЭВ 145—75)
ЕСДП. Поля допусков и рекомендуемые по- ГОСТ 25347—82
садки ЕСДП. Ряды допусков, основных отклонений (СТ СЭВ 144—75)
и поля допусков для размеров свыше 3150 мм ГОСТ 25348—82 (СТ СЭВ 177—75)
ЕСДП. Поля допусков деталей из пластмасс ГОСТ 25349—82 (СТ СЭВ 179—75)
Основные нормы взаимозаменяемости. Предель- ГОСТ 25670-83
ные отклонения размеров с неуказанными до- пусками (СТ СЭВ 302—76)
rfPFMIFb ГТАНДАРТОВ
11
Основные нормы взаимозаменяемости. Допу-
ски размеров свыше 10 000 до 40000 мм
Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски
формы н расположения поверхностей. Основ-
ные термины и определения
Основные нормы взаимозаменяемости. Нормаль-
ные углы и допуски углов
Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски
расположения осей отверстий для крепежных
деталей
Основные нормы взаимозаменяемости. Допуски
формы и расположения поверхностей. Чнсло-
ные. значения
Основные нормы взаимозаменяемости. Неука-
занные допуски формы н расположения поверх-
ностей
Основные нормы взаимозаменяемости. Система
допусков и посадок для конических соединений
Общие правила и нормы по машиностроению
Шероховатость поверхности. Параметры и ха-
рактеристики
Шероховатость поверхности. Термины н опре-
деления
Базирование и базы в машиностроении. Тер-
мины и определения
Предпочтительные числа и ряды предпочти-
тельных чисел
Нормальные линейные размеры
ГОСТ 26179—84
(СТ СЭВ 3960—83)
ГОСТ 24642—81
(СТ СЭВ 301—76)
ГОСТ 8908—81
(СТ СЭВ 178—75)
ГОСТ 14140—81
(СТ СЭВ 637—77)
ГОСТ 24643—81
(СТ СЭВ 636—77)
ГОСТ 25069—81
(СТ СЭВ 1911—79)
ГОСТ 25307—82
(СТ СЭВ 1780—79)
ГОСТ 2789—73
(СТ СЭВ 638—77)
ГОСТ 25142—82
(СТ СЭВ 1156—78)
ГОСТ 21495—76
ГОСТ 8032—84
(СТ СЭВ 3961—83)
ГОСТ 6636—69
(СТ СЭВ 514—77)
ЧАСТЬ 1
ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ОЦЕНКА
ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ конструкции
ИЗДЕЛИЯ
Глава 1
технологичность конструкции изделия.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ (ТКИ)
Общие сведения. Изделие, как и любой продукт труда,
предназначенный для удовлетворения определенных по*
требностей, обладает свойствами \ образующими его ка-
чество.
Конструктор, придавая конструкции изделия в про-
цессе ее разработки необходимые свойства, выражающие
полезность изделия, придает ей и такие конструктивные
свойства, которые предопределяют уровень затрат ресур-
сов на создание, изготовление, техническое обслуживание
и ремонт изделия.
Совокупность свойств изделия, определяющих при-
способленность его конструкции к достижению опти-
мальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации
для заданных показателей качества, объема выпуска и
условий выполнения работ, представляет собой техноло-
гичность конструкции изделия (ТКИ).
ТКИ выражает не функциональные свойства изделия,
а его конструктивные особенности. Конструкцию изделия
характеризуют в общем случае состав и взаимное располо-
жение его составных частей, схема устройства изделия
в целом, форма и расположение поверхностей деталей и
соединений, их состояние, размеры, материалы и инфор-
мационная выразительность. Поэтому для изделия сле-
дует применять термин «технологичность конструкции
изделия».
* Здесь под свойством понимается объективная способность изделия
проявлять в определенной степени свое качество по отношению к дру-
гим объектам, с которыми оно вступает во взаимодействие.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
13
Свойства изделия, характеризующие его качество.
Качество изделия наряду с технологичностью конструкции
характеризуется в общем случае также его функциональ-
ностью (способностью изделия реализовывать основную
функцию для достижения заданного технического эффекта),
надежностью, эргономичностью, эстетичностью, экономич-
ностью, безопасностью и экологичностью.
Перечисленные грани качества изделия обусловлены
в значительной мере его конструктивным исполнением, ко-
торое, в свою очередь, определяет технологичность кон-
тру к ци и изделия в целом.
Связь технологичности с другими свойствами кон-
струкции изделия реализуется' в сферах ее проявления
в форме разрешения противоречий между активными эле-
ментами технологического процесса — человеком и ис-
пользуемыми им орудиями труда, с одной стороны, и
противодействующим элементом — предметом труда (из-
делием, его моделью или заготовкой), с другой.
Следует различать три вида противодействий изделия,
его модели или заготовки активным элементам процессов
изготовления, эксплуатации и ремонта: субстантные, обус-
ловленные материально-вещественным содержанием изде-
лия; структурные, вызванные особенностями конструк-
тивной формы его исполнения; функциональные, связан-
ные с разнообразием условий выполнения работ при
придании изделию определенной формы или содержания
в процессах изготовления, а также при поддержании или
восстановлении его качества в процессах эксплуатации
или ремонта.
Субстантные противодействия изделия прежде всего
проявляются в элементарных сопротивлениях: его веса —
различным перемещениям; свойств его материала — реза-
нию или давлению; его массы, через инерционные силы, —
выполнению некоторых механических и сборочных работ
и т. п.
Структурные противодействия изделия активным эле-
ментам процессов изготовления, эксплуатации и ремонта
обусловлены сложностью конструкции и ее элементов,
расположением и доступностью для обработки, жестко-
стью конструкции, числом составных частей и т. п.
Функциональные противодействия изделия условиям
выполнения работ в различных сферах определяются
14
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
объемом выпуска изделий и типом производства, его ре-
гулярностью и стабильностью, а также специфическими
требованиями к конструкции изделия, соблюдение кото-
рых вызвано необходимостью придания изделию опре-
деленных свойств эстетичности и эргономичности и соблю-
дения требований техники безопасности, производствен-
ной санитарии и охраны окружающей среды.
При анализе процессов разработки конструкции изде-
лия учитывается их взаимосвязь со сферами проявления
ее свойств, включая научные исследования и разработки
новых процессов, технологических методов и средств,
процессы производства, эксплуатации и. ремонта изделия
(рис. 1).
ТКИ и функциональность изделия. Показатели назна-
чения (технического эффекта) характеризуют соответ-
ствие изделия условиям реализации его основных функ-
ций. Их соотношение с затратами всех видов ресурсов
определяет эффективность создаваемой и эксплуатируе-
мой техники. В ряде случаев способность изделия выпол-
нять свои основные функции непосредственно опреде-
ляется его конструктивным исполнением. Это накладывает
существенное ограничение на выбор технологически ра-
Научныг исследования
ц ризрабдтки новик
процессов итехноло-
г— гичгских мгтодов-
выдвижение требований
по совершенствеванит
технологических мепнздов
Внедрение новых методов
и средств, изгоняв пения
Технологические
процессы
изготовления
изделия
Расширение воз-
можностей созда-
телей конструкции
Поиск долее совершен- ,
ных технических
решении
Требования постоянного
совершенствования конструкции
Внедрение новых методов
эксплуатации и ремонта
Разработки
конструкции
изделия
Выдвижение тревований со-
вершенствования техноло-
гии эксплуатации и
ремонта
Ограничение воз-
можностей созда-
телей конструкции
Поиск рациональных
методов изготовления
УвовлепЛорение требованиям
улучшения качества изделий
Наследование техноло-
-~~~| гических признаков
Процессы
эксплуатации
U ремонта изделия
Сбор и обработка информа-
ции о качестве (в тон числе
технологичности канструк-
ции) машины
Рис. 1. Структура взаимосвязи процессов разработки конструкции
изделия со сферами проявления ее свойств
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
15
циональных инженерных решений, принимаемых по кои*
струкции изделия в период его разработки. Но и в этих
случаях возможна многовариантность решений, а следова*
тельно, и выбор наиболее рационального из них.
ТКИ и надежность изделия. Требования к надежности
(безотказности, долговечности, ремонтопригодности и со*
храняемости) направлены на обеспечение выполнения
изделием заданных функций в эксплуатации путем сохра-
нения во времени и в установленных пределах значений
всех параметров, характеризующих способность выпол-
нять эти функции в определенных режимах и условиях
применения, технического обслуживания, ремонта, хра-
нения и транспортирования. Реализация этих требований
в конструкции изделия влечет за собой трудовые, мате-
риальные и энергетические затраты на производство изде-
лия, поддержание и восстановление его работоспособности
в процессе технического обслуживания и ремонта и по-
этому должна сопровождаться мероприятиями по обеспе-
чению ТКИ.
Следует также учитывать непосредственную связь по-
казателей надежности с показателями ТКИ. Например,
коэффициент нормирования надежности зависит от за-
трат на планово-профилактические работы за срок службы
изделия, общая величина затрат связана с числом отказов
изделия в процессе его функционирования и т. п.
ТКИ и эргономичность изделия. Эргономические свой-
ства конструкции изделия аналогично свойствам, образу-
ющим ТКИ, проявляются как при производстве, так
и при эксплуатации изделия в результате функциониро-
вания сложной арготической системы вида человек —
предмет труда или человек — изделие.
При проектировании изделий также учитывается не-
обходимость взаимосвязанного выполнения мероприятий
по приданию конструкции изделия свойств эргономич-
ности и технологичности.
ТКИ и эстетичность изделия. Художественно-кон-
структорское решение формы исполнения изделия органи-
чески связано с обеспечением ТКИ, поиском оптимального
(по уровню затрат) сочетания рациональных в эстетиче-
ском отношении конструктивных форм изделия и техноло-
гически рационального конструктивного исполнения изде-
лия и его составных частей.
16
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Придание конструкции изделия эстетически и техноло-
гически рациональных форм — двуединая задача процесса
конструирования. Мероприятия по обеспечению ТКИ
в данном случае проводятся в объеме, продиктованном не-
обходимостью придания конструкции изделия эстетиче-
ских свойств.
ТКИ и экономичность изделия. Под экономичностью
изделия следует понимать способность изделия выполнять
заданные функции при использовании выделенных для ег.о
функционирования материальных, энергетических и дру-
гих ресурсов в объемах, соответствующих установленным
для этой цели нормам. В состав этих ресурсов не вклю-
чаются оперативные затраты на техническое обслужива-
ние и ремонт изделия, характеризующие эксплуатацион-
ную технологичность его конструкции. В этом состоит
существенное отличие экономичности изделия от эксплуа-
тационной ТКИ. Однако ресурсы, затрачиваемые в первом
и втором случаях, входят в сумму общих эксплуатацион-
ных затрат на функционирование изделия и поддержание
его в работоспособном состоянии, что важно учитывать
при расчете обобщенного показателя качества изделия.
В то же время для качественной характеристики ТКИ
не следует применять термин «экономичность конструкции
изделия», поскольку экономичность является общей ха-
рактеристикой функционирующего изделия.
ТКИ и безопасность изделия. Техника, разрабатывае-
мая человеком, находится с ним в постоянном взаимо-
действии, поэтому наряду с удовлетворением его потреб-
ностей по рассмотренным выше свойствам она должна
быть безопасной при изготовлении, транспортировании,
хранении, монтаже, подготовке к функционированию,
техническом обслуживании, ремонте и утилизации, т. е.
во всех сферах, в которых проявляется и ТКИ. Придавая
конструкции изделия свойства, составляющие ее техноло-
гичность, необходимо учитывать, что конструкция является'
одновременно носителем свойств безопасности изделия.
ТКИ и экологичность изделия. Уровень вредных воз-
действий техники на окружающую среду, возникающих
при ее производстве, эксплуатации и ремонте, зависит от
принимаемых при разработке конструкции изделия инже-
нерных решений по используемым для его изготовления,
функционирования и восстановления рабочим материа-
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
17
лам, способам их переработки, применению в конструк-
ции защитных устройств и т. п. Эти решения непосред-
ственно воздействуют на затраты ресурсов во всех обла-
стях проявления ТКИ, поэтому обеспечение ТКИ и устой-
чивости экологической системы, во взаимодействии с ко-
торой изделие должно проявлять свои свойства, следует
также рассматривать как комплексную задачу создания
изделия высокого качества.
Ко многим видам изделий предъявляют требования
к их транспортабельности. Транспортабельность изделия
характеризует его приспособленность к перемещению
в пространстве, не сопровождающемуся использованием
изделия, а также к подготовительным и заключительным
операциям, связанным с транспортированием изделия
в сферах его производства, эксплуатации и ремонта.
Факторы, определяющие транспортабельность изделия
(масса и объем изделия, его габаритные размеры, режимы
перемещения, восприимчивость к внешним воздействиям),
существенно влияют на размеры затрат труда, материалов
и энергии при заданных условиях выполнения работ во
всех сферах проявления ТКИ. Поэтому обеспечение транс-
портабельности изделия следует рассматривать как со-
ставную часть работ по обеспечению ТКИ.
Учет технологических требований к конструкции изде-
лия. Взаимосвязь ТКИ с другими свойствами, характери-
зующими качество изделия, отражаег единство противо-
речивых сторон в изделии как продукте труда, обуслов-
ленных противоречиями между активными элементами про-
изводства, эксплуатации и ремонта и противодействующим
элементом — изделием. Эти внутренние противоречия вы-
ступают источником непрерывного развития и совершен-
ствования конструкции изделия, учитываются при' его
проектировании и разрушатся (минимизируются) реали-
зацией конкурентного равновесия между техническими
требованиями к качеству изделия и технологическими
требованиями к условиям его эксплуатации и ремонта
в условиях оптимальности по Парето. Такая оптимизация
является обязательной при определении базовых показа-
телей тки.
Общая классификация ТКИ. Классификация ТКИ по
методу воздействия на конструкцию изделия, области
проявления ТКИ и-виду, затрат „приведв
ц^на рис. 2.
18
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ НО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
^\-/азпейиЛ№сяя
Рис. 2. Классификация ТКИ на виды и разновидности
Виды ТКИ по методу воздействия на конструкцию
изделия выражают ее техническую сущность, т. е. те
существенные черты конструкции изделия, воздействуя
на которые разработчик разрешает противоречия между
активными элементами технологического процесса и из-
делием.
Технологическая рациональность и преемственность
конструкции изделия — две грани одного и того же
комплекса свойств, образующих ТКИ. Различие между
ними состоит в том, что конструкция изделия рассматри-
вается в разных ракурсах.
технологичность конструкции изделия -
19
Технологическая рациональность конструкции изде-
лия представляет собой совокупность тех свойств изделия,
которые выражают технологичность его конструкции
с точки зрения соответствия принятых конструктивных
решений условиям производства, эксплуатации и ре-
монта.
Уровень технологической рациональности конструк-
ции изделия регулируется посредством целесообразного
(по условиям производства, эксплуатации и ремонта)
выбора состава конструктивных элементов и материалов,
схем соединения составных частей изделия и т. п.
Технологическая рациональность характеризует воз-
можность изготовления и эксплуатации данного изделия
или группы его исполнений при использовании имеющихся
в распоряжении производителя и потребителя продукции
трудовых, материальных и других видов ресурсов.
Всякое изделие, рассматриваемое как объект произ-
водства, эксплуатации и ремонта, должно быть техноло-
гически рационально по своему составу и конструктив-
ному исполнению. Исключение составляют содержащиеся
в отдельных изобретениях технические решения, которые
на данном этапе развития производства по технико-эконо-
мическим соображениям не могут быть воплощены в об-
разцы новой техники при применении имеющихся техниче-
ских средств и материалов (научно-техническая револю-
ция резко сокращает сроки освоения в производстве
подобных технических решений).
Изделие может рассматриваться как технологически
рациональное только в конкретных условиях подготовки
производства, изготовления, технического обслуживания
и ремонта. Следовательно, для обеспечения требуемого
уровня технологичности конструкции изделия эти усло-
вия должны быть сформулированы к началу его разра-
ботки с достаточной степенью точности.
Условия производства и эксплуатации высоко дина-
мичны, поэтому технологическая рациональность кон-
струкции изделия должна рассматриваться и оцениваться
применительно к определенной ограниченной зоне изме-
нения этих условий.
Уровень технологической рациональности конструк-
ции изделия непрерывно менятся соответственно изменя-
ющимся условиям и средствам производства, эксплуата-
20
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ции и ремота. Эта особенность обусловливает необхо-
димость применения методов количественной оценки тех-
нологической рациональности конструкции как по абсо-
лютным значениям соответствующих показателей, так
и по отношению значений этих показателей к оптималь-
ным значениям базовых (исходных, плановых) показате-
лей, установленным для данных условий производства,
эксплуатации и ремонта и корректируемым по мере изме-
нения этих условий.
Преемственность конструкции изделия представляет
собой совокупность тех свойств изделия, которые выра-
жают технологичность его конструкции с точки зрения
единства повторяемости и изменяемости принятых в ней
инженерных решений. Эти свойства, в частности, характе-
ризуют:
единство повторяемости составных частей в данном
исполнении изделия или рассматриваемом множестве его
исполнений и применяемости в них новых составных ча-
стей, обусловленных новизной требований к изделию
или множеству его исполнений по их функциональному
назначению, условиям производства или эксплуатации
(конструктивная преемственность изделия);
единство повторяемости и изменяемости технологиче-
ских методов выполнения, поддержания и восстановления
элементов конструкции изделия, учитываемых при его
конструировании (технологическая преемственность кон-
струкции изделия).
Преемственность конструкции изделия становится
одним из главных принципов наиболее целесообразной
технической подготовки производства. Использование
этого принципа позволяет обеспечить преемственность
технологических процессов и средств технологического
оснащения, наилучшим образом организовать процесс
конструкторского и технологического проектирования,
максимально использовать все лучшее, что создано ранее
в процессах научно-исследовательских, опытно-конструк-
торских и опытно-техпологических разработок, освоено
в производственных условиях и всесторонне проверено
в условиях эксплуатации и ремонта.
В этом смысле преемственность конструкции изделия
равнозначна ее технологической рациональности, по-
скольку характеризует многократную применяемость
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
21
таких решений, которые обеспечены в сферах произвол*
ства, эксплуатации и ремонта соответствующими мате-
риалами и орудиями труда. Тем самым преемственность
конструкции, как и ее технологическая рациональность,
предопределяет возможность разработки и освоения но-
вой техники.
Виды ТКИ по области ее проявления определяются
основными сферами общественного производства, в кото-
рых проявляется качество изделия. Они характеризуют
приспособленность конструкции изделия к сокращению
затрат ресурсов и времени: на техническую подготовку
производства, процессы изготовления, сборки и монтажа
изделия вне предприятия-изготовителя (производственная
ТКИ); на техническое обслуживание, текущий ремонт,
хранение и транспортирование, диагностирование и ути-
лизацию изделия (эксплуатационная ТКИ); на все виды
ремонта, кроме текущего (ремонтная ТКИ).
Виды ТКИ по производимым затратам выражают ее
экономическую сущность, которая проявляется в одной
или нескольких конкретных областях. Как виды ТКИ
трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость изделия
представляют собой свойства его конструкции, определя-
Уис. 3. Схема связей работ по обеспечению 1КИ
22
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ющие соответствующие затраты ресурсов (труда, материа*
лов и энергии) при производстве, эксплуатации и ремонте
для заданных показателей качества изделия, объема
его выпуска и условий выполнения работ. Одновременно
с этим трудоемкость, материалоемкость и энергоемкость
выступают как количественные характеристики указанных
свойств, являясь показателями ТКИ (см. гл. 2).
Хроноемкость изделия как вид ТКИ охватывает сово-
купность свойств конструкции, характеризуемых затра-
тами ресурсов в единицах времени.
Взаимосвязь видов ТКИ. Отработка конструкции изде-
лия на технологичность осуществляется непосредственным
воздействием на ее техническую сущность путем прида-
ния конструкции комплекса свойств, обеспечивающих ее
технологическую рациональность и преемственность. След-
ствием этого воздействия является изменение трудоем-
кости, материалоемкости, энергоемкости или других воз-
можных видов ресурсоемкое™ изделия (рис. 3). Эти виды
ТКИ, в свою очередь, проявляются в одной или несколь-
ких конкретных областях, образуя разновидности ТКИ
по области проявления. Конструктор, придавая конструк-
ции изделия технологическую рациональность и преемст-
венность в процессе отработки ее на технологичность, дол-
жен учитывать одновременно возможные области прояв-
ления ТКИ, влияние принимаемых им инженерных ре-
шений на снижение ресурсоемкое™ и повышение уровня
ТКИ по каждой области ее проявления с учетом резуль-
татов совершенствования условий выполнения работ при
производстве, эксплуатации и ремонте изделия.
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
Термины и определения основных понятий при обес-
печении ТКИ. Б области обеспечения ТКИ для организа-
ционных мероприятий, количественной оценки и показа-
телей ТКИ установлены следующие термины.
Термины в области организации работ:
обеспечение ТКИ — функция подготовки производ-
ства, включающая комплекс взаимосвязанных мероприя-
тий по управлению процессом обеспечения технологич-
ности и совершенствованию условий выполнения работ при
производстве, эксплуатации и ремонте изделия;
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
23
отработка конструкции изделия на технологичность —
часть работ по обеспечению ТКИ, направленная на дости*
жение заданного уровня технологичности и выполняемая
на всех стадиях разработки изделия;
технологический контроль конструкторской докумен-
тации (КД) — контроль КД, при котором проверяется
соответствие конструкции изделия требованиям техноло-
гичности.
Термины в области количественной оценки ТКИ:
показатель ТКИ — количественная характеристика
технологичности конструкции изделия (Q);
базовый показатель ТКИ — показатель, принятый за
исходный при оценке технологичности (Q6);
частный показатель ТКИ — показатель технологич-
ности, характеризующий одно из входящих в нее свойств
(9);
комплексный показатель ТКИ — показатель техноло-
гичности, характеризующий несколько входящих в нее
частных или комплексных свойств (QE = qt, .... qN\,
уровень ТКИ — показатель, выражаемый отношением
значения показателя данного изделия к значению соответ-
ствующего базового показателя ТКИ.
Общие показатели ТКИ:
материалоемкость изделия — воплощенные в кон-
струкции затраты материальных ресурсов, необходимых
для производства, эксплуатации и ремонта изделия;
металлоемкость изделия — воплощенные в конструк-
ции затраты металла, необходимого для производства,
эксплуатации и ремонта изделия;
энергоемкость изделия — воплощенные в конструк-
ции затраты топливно-энергетических ресурсов, необхо-
димых для производства, эксплуатации и ремонта изделия;
удельная материалоемкость изделия—отношение ма-
териалоемкости изделия к номинальному значению основ-
ного параметра или полезному эффекту, получаемому
при использовании изделия по назначению.
Производственные (ремонтные)1 показатели ТКИ:
трудоемкость изделия в изготовлении (ремонте) —
воплощенные в конструкции суммарные затраты труда
1 Все виды ремонта, кроме текущего.
24
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
на выполнение технологических процессов изготовления
(ремонта) изделия;
удельная трудоемкость изделия в изготовлении (ре-
монте) — отношение трудоемкости изделия в изготовлении
(ремонте) к номинальному значению основного параметра
или к полезному эффекту, получаемому при использова-
нии изделия по назначению;
технологическая себестоимость изделия в изготовлении
(ремонте) — воплощенные в конструкции суммарные за-
траты средств на осуществление технологических процес-
сов изготовления (ремонта) изделия;
коэффициент применяемости материала — отношение
нормы расхода данного материала к сумме норм расхода
всех материалов на изготовление (ремонт) изделия.
Эксплуатационные показатели ТКИ:
средняя оперативная трудоемкость изделия в техниче-
ском обслуживании (текущем ремонте) данного вида —
математическое ожидание оперативной трудоемкости из-
делия в техническом обслуживании (текущем ремонте)
данного вида за определенные периоды эксплуатации или
наработку;
средняя оперативная продолжительность технического
обслуживания (текущего ремонта) данного вида — мате-
матическое ожидание продолжительности технического
обслуживания (текущего ремонта) данного вида за опре-
деленные периоды эксплуатации или наработку.
Цели и задачи обеспечения ТКИ. Цель обеспечения
ТКИ заключается в придании конструкции изделия та-
кого комплекса свойств, при котором достигаются опти-
мальные значения затрат всех видов ресурсов при произ-
водстве, эксплуатации и ремонте изделия для заданных
показателей качества, объема выпуска и условий выпол-
нения работ.
Целевая функция управления процессом разработки
изделия по заданным показателям ТКИ должна обеспе-
чивать возможность экстремального управления
Y (Q, Q6)->extr, (1)
где Q, Qt> — значения соответственно достигнутого на
данном этапе разработки и базового показателя ТКИ;
S — область допустимого изменения показателя ТКИ.
ОРГАНИЗАЦИЯ II ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
2S
Рис. 4. Блок-схема системы
управления разработкой изде-
лия по заданным Qa и до-
стигнутым Q показателям
тки
Принципиальная блок-схема системы управления про-
цессом разработки изделия в соответствии с целевой
функцией (1) приведена на рис. 4. Орган управления
разработкой конструкции оказывает управляющее воздей-
ствие U на разработку по результатам получения инфор-
мации о базовых У9б и достигнутых Yq показателях ТКИ.
Обеспечение ТКИ заключается в таком воздействии
на множество параметров конструкции X = (хь ...» хм),
которое приводит к достижению экстремальной цели при
соблюдении сформулированных ограничений вида gt (Х)=
= 0 и Л, (X) > 0:
Q(X)->extr; (2)
xgs
sJgi(X) = 0, i = lT/;
'|fy(X)>o, / = ТГ7,
где функции Q, g и h определяются исходя из конструк-
тивных особенностей изделия, а также разнообразных
производственных, эксплуатационных и ремонтных фак-
торов, влияющих на значения показателей ТКИ.
Ограничения ’ определяются с учетом принятых на
предприятии или отрасли предельных норм и требований
к числовым характеристикам ТКИ, установленных в стан-
дартах или других документах.
Достижение экстремальной цели (2) связано с решением
следующих основных задач обеспечения ТКИ:
прогнозирование, установление и применение базовых
показателей ТКИ для данного вида изделий;
основные сведения по технологичности
отработка конструкции изделия на технологичность
при технической подготовке производства и, в обоснован*
иых случаях, при изготовлении изделия;
совершенствование условий выполнения работ при
производстве, эксплуатации и ремонте;
количественная оценка ТКИ;
технологический контроль конструкторской докумен-
тации;
подготовка и внесение в конструкторскую документа-
цию изменений, обеспечивающих достижение базовых
показателей ТКИ, в соответствии с результатами техноло-
гического контроля.
Повышение уровня ТКИ является одним из главных
направлений повышения эффективности промышленного
производства при незначительных дополнительных затра-
тах на его осуществление.
Обеспечение ТКИ направлено на экономию всех видов
ресурсов (трудовых, материальных, энергетических, фи-
нансовых и времени) на всех стадиях жизненного цикла
изделия. Основные мероприятия, способствующие эконо-
мии ресурсов на различных стадиях, приведены в табл. 1.
Обеспечение ТКИ является составной частью работ по
проектированию и принятию решений по совершенство-
ванию конструкции изделия, технологии его производ-
ства, эксплуатации и ремонта (рис. 5).
Рис. 5. Контуры приня-
тия решений при обеспе-
чении ТКИ:
I — по конструкции изде-
лия; i — по совершен-
ствованию технологии про-
изводства изделия; 3 — по
совершенствованию эксплуа-
тации и ремонта
1. Мероприятия по обеспечению ТКИ
Объект воздействия Разработка
Предмет труда Систематизация и стан- дартизация (унифика- ция, типизация н др.) исходных конструктив- ных решений
Средства труда Применение техниче- ских средств механиза- ции н автоматизации инженерно-технических работ
Человек (разработчик, Взаимодействие разра-
производитель или по- ботчнка конструкции
требитель) изделия с производите- лем н потребителем. Повышение квалифи- кации разработчика в области ТКИ
Организация труда Специализация опытно- конструкторских работ
Результат труда Каталогизация резуль- татов инженерно-тех- нических работ
Производство Эксплуатация и ремонт
Применение рациональных заготовок Сокращение номенклатуры быстросменных и запасных частей
Унификация, агрегатиро- вание и стандартизация средств технологического оснащения производствен- ных процессов. Внедрение прогрессивных технологи- ческих методов изготовле- ния Взаимодействие производи- теля с разработчиком н потребителем. Повышение квалификации производи- теля в области ТКИ Унификация, агрегатирова- ние и стандартизация средств технологического оснащения процессов, а также внедре- ние прогрессивных техноло- гических методов техниче- ского обслуживания и ре- монта Взаимодействие потребителя с разработчиком и про- изводителем. Повышение квалификации потребителя в области ТКИ
Применение групповой и поточной форм организа- ции труда Корректировка базовых по- казателей производствен- ной ТКИ с учетом данных прогиознрованн я Применение рациональных форм организации техниче- ского обслуживания и ре- монта изделия Корректировка базовых по- казателей эксплуатационной ТКИ с учетом данных прог- нозирования
ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
28
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Главные факторы, определяющие требования к обес-
печению ТКИ. Главными факторами, влияющими на
обеспечение ТКИ, являются: вид изделия, его конструк-
тивная сложность, новизна конструкции изделия, харак-
теристика исходных материалов, стадия разработки.
Вид изделия определяет исходные конструктивные и
технологические признаки, обусловливающие основные
требования к обеспечению ТКИ. К этим признакам, на-
пример, относятся*, способ изготовления или сборки изде-
лия, условия комплектации изделия, группирование изде-
лий по общим конструктивным признакам, полнота и
завершенность конструктивного исполнения, тип произ-
водства.
Состав и структура изделия, в соответствии с кото-,
рыми выполняют конструкторскую документацию, яв-
ляются основными признаками деления изделий на виды
в сферах проектирования и производства. По этим при-
знакам все многообразие разрабатываемых и производимых
изделий (от простых деталей до сложнейших техничес-
ких систем) может быть разделено в соответствии о
ГОСТ 2.101—68 на четыре вида: детали, сборочные еди-
ницы, комплексы и комплекты. В зависимости от наличия
или отсутствия составных частей эти изделия могут быть
отнесены к специфицированным (сборочные единицы, ком-
плексы, комплекты) или неспецифицированным. (детали).
Деталь — изделие, изготовленное из материала одной
марки без применения сборочных операций или с исполь-
зованием местных соединительных операций (сварки,
Пайки, склеивания и т. п.).
Сборочная единица — изделие, составные части кото-
рого подлежат соединению между собой на предприятии-
изготовителе сборочными операциями. К сборочным еди-
ницам может быть отнесено большинство разрабатывае-
мых и выпускаемых изделий, а также входящих в них
составных частей. В отдельных случаях сборочные еди-
ницы перед отправкой потребителю монтируют укруп-
ненно или демонтируют по условиям транспортирования
или иным соображениям и затем подвергают монтажу
вне предприятия-изготовителя.
Комплекс — изделие,состоящее из нескольких спе-
цифицированных изделий взаимосвязанного назначения,
не соединяемых на предприятии-изготовителе сборочными
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
29
операциями. Такие изделия, как правило, монтируют
непосредственно на месте эксплуатации.
Комплект — несколько изделий общего функциональ-
ного назначения вспомогательного характера, не соеди-
няемых на предприятии-изготовителе сборочными опе-
рациями.
При организации опытно-конструкторских работ часто
классифицируют изделия по условиям их комплектации.
К комплектующим относят изделия (детали), предназна-
ченные для сборки другого изделия в качестве его состав-
ных частей. При этом широко используют термины «по-
купное изделие» и «кооперированное изделие».
Покупными являются изделия (составные части), по-
лучаемые предприятием в готовом виде по конструктор-
ской документации предприятия-поставщика.
К кооперированным относят изделия (составные ча-
сти), получаемые предприятием в готовом виде по его
конструкторской документации.
На изделия, обладающие общими конструктивными
признаками, выпускают групповые конструкторские до-
кументы, содержащие данные о двух и более изделиях.
По признаку общности конструктивных исполнений раз-
личают:
изделие однотипного исполнения — изделие, не взаи-
мозаменяемое с другими изделиями, обладающими об-
щими с ним конструктивными признаками, и оформлен-
ное общим основным групповым конструкторским доку-
ментом;
изделие основного исполнения — однотипное изделие
первого исполнения, условно принятого за основное;
изделие неосновного исполнения — однотипное изде-
лие любого исполнения, за исключением основного.
На различных стадиях разработки конструкторской
документации и освоения производства изделий, уста-
новленных ГОСТ 2.103—68, используют несколько по-
нятий видов изделий, образованных по признаку полноты
и завершенности конструктивного исполнения:
макет — изделие, воспроизводящее разрабатываемое
изделие или его составные части в объеме, необходимом
для проверки принципов их работы при создании экспе-
риментального образца, выполнении проектной или рабо-
чей документации;
30
основные сведения по технологичности
экспериментальный образец изделия — изделие,'изго-
товленное при проведении научно-исследовательских работ
для проверки основных технических решений, параме-*
тров и характеристик, подлежащих использованию при
разработке изделия;
модель изделия — изделие, воспроизводящее разра*
батываемое изделие полностью в другом масштабе или
частично (упрощенно) в любом масштабе для иллюстра-
ции внешнего вида изделия и взаимосвязи его составных
частей либо для проверки принципа работы изделия на
стадиях его разработки;
опытный образец изделия — изделие, изготовленное
по вновь разработанной рабочей конструкторской доку-
ментации для проверки его соответствия техническому
заданию, последующей необходимой корректировки доку-
ментации и подготовки технологического процесса изго-
товления основных составных частей изделия (в отдельных
случаях для этой цели изготовляют опытную партию
изделий);
изделие установочной серии — изделие, изготовлен-
ное по документации, уточненной по результатам изготов-
ления и испытания опытного образца или опытной партии
для контроля его соответствия техническому заданию, про-
верки технологического процесса изготовления изделия и
последующей необходимой корректировки документации;
изделие головной серии — изделие, изготовленное по
документации, уточненной по результатам изготовления
и испытания установочной серии, для контроля соответ-
ствия его техническому заданию и принятия решения
о дальнейшем выпуске изделий в серийном (массовом)
производстве.
В зависимости от типа производства, определяемого
объемом, регулярностью повторения и непрерывностью
выпуска изделий, стабильностью номенклатуры изделий,
специализацией рабочих мест, соответствующей техноло-
гической оснащенностью и методами организации произ-
водства, различают:
изделие единичного производства, изготавливаемое
в условиях единичного производства в количестве одной
или нескольких штук (изделие, изготовленное единожды
без каких-либо предпосылок дальнейшего изготовления,
называют изделием разового изготовления);
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
31
изделие серийного производства, изготавливаемое в ус-
лрвиях серийного производства периодически повторяющи-
мися сериями по единой конструкторской документации;
изделие массового производства, изготавливаемое не-
прерывно в условиях массового производства по единой
конструкторской документации.
В соответствии с ГОСТ 2.101—68 существуют два
вида изделий различной сферы потребления (по отноше-
нию к производителю):
изделие основного производства, предназначенное для
поставки предприятием-изготовителем потребителю;
изделие вспомогательного производства, предназна-
ченное для собственных нужд предприятия, изготовля-
ющего его.
Одно и то же изделие может быть изделием как основ-
ного, так и вспомогательного производства. Между изде-
лиями этих двух видов существенных различий нет,
поскольку порядок формирования конструкторской доку-
ментации на них, стадии (последовательность) их раз-
работки и освоения по существу являются одинаковыми,
и по мере развития специализации и кооперирования
в промышленности и организации централизованного изго-
товления грани между ними исчезают. Поэтому порядок
организации опытно-конструкторских работ и отработки
конструкций на технологичность является, по сути, еди-
ным для изделий основного и вспомогательного произ-
водств.
Конструктивная сложность изделия — стносительная
характеристика его состава и структурного исполгения,
определяющая дополнительные конструктивные признаки
и соответствующие требования к обеспечению техьологи-
ческой рациональности конструкции изделия.
Конструктивная сложность изделия существенно
влияет на следующие факторы:
интенсивность-нарастания информации о разрабаты-
ваемом объекте (по мере перехода к новым стадиям раз-
работки), необходимой для последующего освоения его
в производстве и эксплуатации, и, в конечном счете, на
сроки технической подготовки производства;
условия комплектации изделий, организацию и за-
траты труда в процессах изготовления, технического
обслуживания и ремонта.
32
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО 1ЕХНОЛОГИЧИОСТМ
Сложность конструкции изделия часто выражают чис-'
лом образующих изделие составных частей или конструк-
тивных элементов. Для определения коэффициента кон-
структивной Сложности изделия используют зависимость
ксл = м/мв,
где М, Ма — число составных частей (элементов) в испол-
нении соответственно разрабатываемого образца и ана-
лога. Если Ма равно предельно допустимому числу
составных частей (элементов), 0 < Ксл 1.
Сложность конструкции существенно влияет на ре-
сурсоемкость изделия, поэтому она часто учитывается
при расчетах трудоемкости разрабатываемого изделия
по данным аналога.
Пример. Определить трудоемкость нового изделия,
коэффициент сложности которого Кс„ = 0,5, при условии
сохранения характера зависимости трудоемкости от числа
составных частей изделия, полученной на основании ста-
тистических данных, вида Т = М\ где X = 2. Трудоем-
кость аналога Та = 500 нормо-ч.
Используя исходные зависимости: Та = Ма; Т = м\
находим
Т/Та = (М/Ма/ = Кел-
Следовательно,
Т = ТаКсЛ = 500 • 0,52 = 125 нормо-ч.
На конструктивную сложность изделия можно воз-
действовать методами агрегирования его составных ча-
стей и блочно-модульного построения структуры испол-
нения изделия.
Эти методы упрощают проектирование изделия и
отработку его конструкции на технологичность, улучшают
условия его изготовления на основе специализации и
кооперирования, облегчают процессы монтажа, техниче-
ского обслуживания и ремонта.
Новизна конструкции изделия определяет дополни-
тельные конструктивные признаки, обусловливающие тре-
бования к обеспечению преемственности конструкции
изделия.
Новизна конструкции изделия существенно влияет на
выбор рационального состава стадий и этапов техниче-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
33
ской подготовки производства, обязательных для их про-
хождения при создании и освоении изделия, а также на
возможность сокращения номенклатуры составных ча-
стей изделия и необходимых для их изготовления и ре-
монта средств технологического оснащения, развития
специализации основного и ремонтного производства,
снижения расхода материалов на запасные части и т. п.
Являясь абсолютной характеристикой изделия, но-
визна его конструкции может быть выражена относи-
тельным показателем
Кн = Мк/М,
где Мн — число новых составных частей (элементов) в ис-
полнении разрабатываемого образца изделия; 0 Кн < 1.
На новизну конструкции изделия можно воздейство-
вать методами унификации его составных частей (эле-
ментов), типизации структурных компоновок, группового
или базового проектирования и т. п.
Эффективность этих методов проявляется на всех
стадиях жизненного цикла изделия в сокращении сроков
проектирования и освоения новой техники, повышении
гибкости и мобильности производства, сокращении всех
видов ресурсов, расходуемых на изготовление, техниче-
ское обслуживание и ремонт изделия.
Характеристика исходных материалов, выбираемых
для изготовления изделий, является основным фактором,
определяющим требования к обеспечению технологиче-
ской рациональности и преемственности конструктивных
элементов изделий.
От характеристики исходных материалов существенно
зависят выбор рациональных технологических методов
и высокопроизводительных средств технологического осна-
щения процессов изготовления, технического обслужива-
ния и ремонта, рациональное сокращение сортамента и
марок используемых материалов и необходимых для их
обработки видов средств технологического оснащения,
возможность применения прогрессивных технологических
процессов и операций.
Для упорядочения сортамента и марок исходных ма-
териалов могут быть использованы ограничительные пе-
речни, регламентирующие те из них, которые могут быть
применены в данном изделии. Этому же способствует уни-
2 П/n Амиопня
34
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
фикация сортамента и марок материалов, проводимая
непосредственно в процессе проектирования изделия.
Стадия разработки играет существенную роль в опре-
делении требований к обеспечению ТКИ, поскольку для
каждой стадии характерны своеобразная целевая уста-
новка, отличные от других стадий глубина конструктор-
ской проработки технических решений и степень укруп-
нения их технико-экономических оценок.
Разработка изделия — сложный, многоступенчатый
процесс, для которого характерны три четко выраженные
фазы:
первая фаза (разработка технического задания) —
процесс установления исходных требований и формирова-
ния предварительных (возможных и желательных) очер-
таний объекта разработки;
вторая фаза (разработка проектной конструкторской
документации) — процесс последовательно углубляемой
технико-экономической проработки инженерных решений,
осуществляемый исходя из данных технического задания,
результатов научно-исследовательских работ и практи-
ческого опыта;
третья фаза (разработка рабочей конструкторской
документации) — процесс материального воплощения ре-
зультатов инженерного поиска, систематизации опытно-
промышленных данных и сопоставления их с техническим
заданием, внесения необходимых уточнений в докумен-
тацию.
Ко второй фазе в зависимости от новизны и сложности
конструкции изделия могут быть отнесены:
многократное (многовариантное) моделирование объ-
екта в документации, сопоставление и анализ различных
моделей, основанных на сочетании различных по новизне,
сложности и другим признакам составных элементов, и
выделение оптимального варианта (разработка техниче-
ского предложения);
проработка и изучение основных составляющих эле-
ментов оптимального варианта модели объекта и прин-
ципов их взаимодействия (разработка эскизного проекта);
всесторонняя проработка модели объекта, всех ее
элементов и их взаимосвязей, позволяющая получить
полное представление об устройстве и принципе работы
объекта и принять окончательные технические решения
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
35
по исходным материалам, составу и структуре изделия
(разработка технического проекта).
Система обеспечения ТКИ должна предусматривать
возможность принятия решений как по конструкции
изделия, так и по условиям его производства, эксплуата-
ции и ремонта уже на ранних стадиях проектирования.
Конструктор не может перейти от одного этапа конструи-
рования к другому, не обеспечив требований ТКИ. Однако
обеспечение конструктивной и технологической преем-
ственности облегчает задачу создания конструкции, так
как упорядочивает состав этапов и сокращает сроки
подготовки производства.
Преемственность конструкции изделия неизбежно вле-
чет за собой преемственность методов и средств производ-
ства. Это позволяет пересмотреть структуру традицион-
ного цикла подготовки производства: проектирование
изделия — разработка технологических процессов — про-
ектирование и изготовление средств технологического
оснащения и представить его в виде задач, решаемых во
взаимосвязи практически параллельно, максимально ис-
пользуя все ценное, что накоплено в конструкции изде-
лий, технологии их изготовления и средствах производ-
ства (рис. 6).
Содержание и последовательность работ по обеспече-
нию ТКИ. В состав работ по обеспечению ТКИ входят
разнообразные мероприятия по достижению технологиче-
ской рациональности и оптимальной преемственности
конструкции изделия, преимущественно направленные на
следующие цели:
снижение трудоемкости и технологической себестои-
мости изделия в изготовлении и монтаже вне предприятия-
изготовителя;
снижение трудоемкости, технологической себестоимо-
сти изделия в эксплуатации и ремонте и продолжитель-
ности технического обслуживания и ремонта изделия;
снижение материалоемкости и энергоемкости изделия,
прежде всего их важнейших составляющих — расхода
металла и топливно-энергетических ресурсов при изго-
товлении, монтаже вне предприятия-изготовителя, тех-
ническом обслуживании и ремонте.
Комплекс работ по снижению трудоемкости и техноло-
гической себестоимости изделия в изготовлении и мон-
2*
3ft
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Рис. в. Блок-схема технической подготовки производства и эксплуата-
ции нового изделия:
ОКТ — отработка конструкции изделия ва технологичность; СТМ — со-
вершенствование технологических методов изготовления, эксплуатации и
ремонта; ССО — совершенствование средств технологического оснащения
(ТО); КД— конструкторская документация; ТД — технологическая доку-
ментация
таже вне предприятия-изготовителя в общем случае
включает:
повышение серийности выпуска изделия и его состав-
ных частей на основе их стандартизации, унификации
и обеспечения конструктивного подобия;
ограничение номенклатуры составных частей, кон-
структивных элементов и применяемых материалов;
применение в разрабатываемых конструкциях освоен-
ных в производстве конструктивных решений, соответ-
ствующих современным требованиям;
разработку конструктивных решений, позволяющих
применить высокопроизводительные и малоотходные техно-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
37
логические методы, основанные на типизации процессов
и прогрессивных формах их организации, а также стан*
дартпые средства технологического оснащения, обеспечи-
вающие оптимальный уровень механизации и автомати-
зации труда в производстве;
использование конструктивных решений, позволяющих
снизить затраты на обеспечение доступа к составным
частям, установки и съема составных частей изделия;
использование конструктивных решений, обеспечива-
ющих возможность транспортирования изделия в собран-
ном виде или в виде законченных составных частей, не
требующих при монтаже разборки для расконсервации,
контроля, а также операций по подгонке;
использование -конструктивных решений, облегчаю-
щих и упрощающих условия изготовления и монтажа вне
предприятия-изготовителя, для ограничения требований
к квалификации изготовителей и монтажников.
Комплекс работ по снижению трудоемкости, технологи-
ческой себестоимости изделия в эксплуатации и ремонте
и продолжительности технического обслуживания и ре-
монта изделия в общем случае включает:
использование конструктивных решений, позволяю-
щих снизить затраты на подготовку к работе по назначе-
нию, технический контроль, техническое диагностирова-
ние и транспортирование изделия;
применение конструктивных решений, уменьшающих
затраты ресурсов на обеспечение доступа к составным
частям, замену составных частей изделия такими же ча-
стями при сохранении установленного качества изделия
в целом, установку и съем составных частей изделия, вос-
становление геометрических характеристик и качества
поверхности детали;
повышение уровня унификации и стандартизации со-
ставных частей изделия;
ограничение чйсла сменяемых составных частей изде-
лия, номенклатуры материалов, инструмента, вспомога-
тельного оборудования и приспособлений;
использование конструктивных решений, облегчаю-
щих и упрощающих условия технического обслуживания
и ремонта для ограничения требований к квалификации
персонала, - осуществляющего техническое обслуживание
и ремонт.
38
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Комплекс работ по снижению материалоемкости и
энергоемкости изделия в общем случае включает:
применение рациональных сортаментов и марок ма-
териалов, рациональных способов получения заготовок,
методов и режимов упрочнения деталей;
разработку и применение прогрессивных конструктив-
ных решений, позволяющих повысить ресурс изделия и
использовать малоотходные и безотходные технологиче-
ские процессы;
разработку рациональной компоновки изделия, обеспе-
чивающей сокращение расхода материала и энергии при
монтаже вне предприятия-изготовителя;
внедрение обоснованных запасов прочности металло-
конструкций, типовых методов расчетов и испытаний
изделия.
Опытно-конструкторская разработка нового изделия
представляет собой сложный, многоступенчатый процесс,
включающий:
формулирование цели (разработка технического зада-
ния);
информационное моделирование изделия* (разработка
технического предложения, эскизного и технического
проектов, а также рабочей конструкторской документа-
ции для изготовления опытного образца или опытной
партии изделий);
изготовление и экспериментальное исследование на-
турных образцов изделия в период освоения его произ-
водства (разработка рабочей конструкторской докумен-
тации для изготовления изделий установочной и головной
или контрольной серии установившегося серийного или
массового производства).
Техническое задание является важнейшим исходным
документом, определяющим целенаправленность и ра-
циональную последовательность проектирования изделия.
В процессе разработки технического задания на основе
анализа и сопоставления данных практического опыта
и результатов научно-исследовательских работ с потреб-
ностями народного хозяйства формируются предваритель-
ные (возможные и желательные) Качественные характе-
ристики изделия.
В общем случае в техническом задании согласно
ГОСТ 15.001—73 указывают требования к составу и кон-
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
39
Рис. 7. Основное содержание работ но обеспечению ТКИ на стадиях
разработки проектной конструкторской документации
структивному устройству изделия, к показателям его
качества, составным частям, сырью, исходным и эксплуа-
тационным материалам, к стадиям и этапам разработки
и т. д. В частности, в разделе «Технические требования»
определяются требования к производственной и эксплуа-
тационной технологичности, позволяющие достигать за-
данные значения показателей качества изделия в условиях
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Рис. 8. Основное содержание работ по обеспечению ТКИ на стадии разработки рабочей конструкторской до-
кументации
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
42
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
его изготовления и эксплуатации при минимальных за-
тратах средств и времени на выполнение работ и высокой
производительности труда, а также требования к исполь-
зованию унифицированных и стандартизованных деталей
и сборочных единиц.
В состав работ по обеспечению ТКИ при разработке
технического задания на изделие входят:
сбор информации о технологичности конструкций изде-
лий-аналогов;
выбор номенклатуры и расчет значений базовых пока-
зателей технологичности;
установление требований к технологичности разраба-
тываемой конструкции изделия.
Основное содержание работ по обеспечению ТКИ
на стадиях разработки проектной и рабочей конструктор-
ской документации приведено на рис. 7 и 8.
При информационном моделировании изделия на каж-
дой стадии разработки конструкторской документации
показатели технологичности конструкции объекта раз-
работки сопоставляются с базовыми показателями тех-
нологичности, установленными в техническом задании.
В случае рассогласования этих показателей конструктор
назначает основные изменения, которые можно без ущерба
для других показателей качества изделия внести в раз-
рабатываемую конструкцию, и корректирует принятые
ранее конструктивные решения до полного устранения
рассогласования. Успешному решению этой задачи спо-
собствует технологический контроль конструкторской до-
кументации (см. гл. -5).
После приемки опытного образца (опытной партии)
изделия и выдачи разрешения на его освоение осуществ-
ляются планомерное технологическое оснащение произ-
водства, проверка качества изделия, в том числе техно-
логичности его конструкции, и сопоставление его пока-
зателей с показателями, регламентированными техниче-
скими условиями, а в случае рассогласования этих пока-
зателей — внесение в конструкцию изделия необходимых
изменений и корректировка документации на него.
При обеспечении ТКИ значение решаемых задач на
разных стадиях разработки конструкции различно. Наи-
большее значение имеют конструктивные решения на
ранних стадиях, когда определяются основные конструк-
2. Методы я приемы, используемые пря отработке конструкция наделяя на технологичность
Метод (ирием)
Краткая характеристика
Рекомендации
ио применению
Обео Параметрическая опти- мизация объектов произ- водства Блочно-модульиое по- строение систем и уст- ройств Агрегатирование состав- ных частей Оптимизационный метод выбора н назначения конструктивных элемен- тов деталей и материалов гечение технологической рациональности ко Упорядочение номенклатуры однотипных объектов производства, сходных по функ- циональному назначению, путем уста- новления рациональных параметрических н тнпоразмерных рядов изделий Выделение функционально законченной части системы или устройства с образова- нием блока-модуля, т. е. части изделия, представляющей собой совокупность функционально объединенных элементов Объединение взаимосвязанных составных частей изделия в более крупную состав- ную часть — агрегат для применения как неделимого целого Выбор нанлучшнх вариантов конструк- тивных элементов и материалов из мно- жества возможных с использованием современных математических средств, включая математическое и динамическое программирование, оптимальное управ- ление, векторный анализ. Выбор метода оптимизации зависит от вида целевой функции н характера ограничений нструкции изделия Применение метода позволяет упорядо- чить номенклатуру объектов производства на исходных этапах становления новых видов техники и заранее исключить возможность появления неоправданного множества этих объектов в будущем Наиболее эффективен при монтаже вне предприятия-изготовителя и необходимо- сти частой смены модулей как составных частей целого в процессе эксплуатации Метод является основой развития специа- лизации производства составных частей и внедрения высокопроизводительных аг- регатных методов ремонта Целесообразные области применения: вы- бор физико-химических и механических свойств материалов и видов исходных заготовок; установление точности разме- ров н шероховатости поверхностей; выбор формы н расположения поверхностей де- талей н видов соединений их с сопря- гаемыми деталями; выбор методов изго- товления, в том числе сборки
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
Продолжение табл. 2
Метод (прием) Краткая характеристика Рекомендации по применению
Размерный анализ Фун кционально-стон- мостнон анализ Экономико-математиче- ское моделирование Типизация конструкции изделия Совокупность приемов расчленения объ- екта на элементарные поверхности и на связи между ними Минимизация затрат для обеспечения основных функций изделия Описание объектов (процессов) посред- ством экономических моделей с приме- нением математических средств Обеспечение конструктивной преемственн Создание типового образца изделия для множества его исполнений, обеспечива- ющего применение при их разработке унифицированных составных частей и связей между ними Применение метода целесообразно при' простановке размеров и их предельных отклонений при условии учета оптималь- ности затрат на изготовление и взаимо- заменяемости составных частей конструк- ции при сборке, монтаже, техническом обслуживании н ремонте Применим независимо от типа производ- ства. Наибольший эффект дает иа ранних стадиях проектирования конструкции из- делия Применение целесообразно при устано- влении взаимосвязи основных функцио- нальных, конструктивных и технологиче- ских характеристик изделия, влияющих на затраты труда, материалов и энергии при изготовлении, техническом обслужи- вании н ремонте, с эффективностью про- ектируемой техники в народном хозяйстве ости изделия Наиболее эффективен при многократной повторяемости конструктивных схем н компоновок изделия и его составных частей
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Метод (прием) Краткая характеристика
Унификация составных частей изделия, кон- структивных элементов н материалов Сокращение разнообразия перечислен- ных объектов при сохранении (или уве- личении) разнообразия сфер (объектов), в которых они применяются
Взаимозаменяемость со- ставных частей Придание составным частям изделия спо- собности взаимной замены в данном изделии или группе изделий
Заимствование Выбор составных частей или конструк- тивных элементов изделия н материалов из числа существующих для применения в разрабатываемой конструкции
Снмплнфикация Ограничение или простое сокращение числа типоразмеров выпускаемых изде- лий н их составных частей однотипного исполнения, номенклатуры конструктив- ных элементов, сортамента н марок применяемых материалов
Продолжение табл. 2
Рекомендации
по применению
Применяется на всех стадиях создания
конструкции изделия н подготовки его
производства в том случае, если в сфере
производства и эксплуатации повышает
производительность труда и качество ра-
боты, снижает себестоимость продукции
н производимых работ при техническом
обслуживании н ремонте
Наиболее эффективен для составных ча-
стей изделия, часто сменяемых в про-
цессе их эксплуатации н ремонта
Целесообразен при наличии освоенного
производства составных частей, конструк-
тивных элементов и материалов
Применим в случаях, когда технически
и экономически целесообразно уменьше-
ние числа принятых конструктивных ре-
шений и материалов
ОРГАНИЗАЦИЯ И ЭКОНОМИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
О1
Продолжение табл. 2
Метод (прием)
Краткая характеристика
Рекомендации
по применению
Обеспечение технологической преемственности конструкции изделия
Типизация технологи- ческих процессов произ- водства, эксплуатации и ремонта изделия Систематизация, анализ и синтез возмож- ных технологических решений с целью разработки технологических процессов, оптимальных для данных условий про- изводства, технического обслуживания н ремонта Применяется при любом типе производ- ства. Целесообразен при единстве техно- логической последовательности и общ- ности элементов процесса
Унификация техноло- гических операций Сокращение разнообразия операций, обеспечивающее изготовление или ремонт группы изделий различной конфигура- ции на специализированных рабочих местах в условиях групповой обработки Применяется в целях резкого повышения загрузки средств технологического осна- щения
Стандартизация средств технологического осна- щения Совокупность приемов унификации, аг- регатирования и взаимозаменяемости средств технологического оснащения, обеспечивающих многократное исполь- зование стандартных компонентов н на этой основе минимизацию затрат на разработку и производство специальных средств оснащения Наиболее эффективен в единичном н мелкосерийном производствах, а также при создании гибких автоматизированных производственных систем
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТКИ
47
Рис. 9. Схема примерного распределения объема и эффективности работ
по обеспечению ТКИ на стадиях проектирования изделия
тивные и технологические признаки изделия, характе-
ризующие технологичность его конструкции. Статисти-
ческие данные, имеющиеся в машиностроении, позволяют
наглядно представить распределение объема и эффектив-
ности работ по обеспечению ТКИ на стадиях разработки
изделия (рис. 9).
Методы и приемы отработки конструкции изделия
на технологичность. Отработку конструкции изделия на
технологичность при выполнении опытно-конструкторских
работ целесообразно проводить на основе комплексного
использования специальных методов и приемов конструи-
рования, обеспечивающих технологическую рациональ-
ность и преемственность конструкции изделия. Краткая
характеристика наиболее распространенных методов и
приемов, используемых при отработке конструкции изде-
лия на технологичность, и общие рекомендации по их
применению приведены в табл. 2.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТКИ
Ниже изложены общие требования к членению кон-
струкции изделия на составные части, обеспечению тех-
нологичности конструкций деталей, соединений и сбороч-
ных единиц, носящие универсальный характер. Разно
48
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
образные примеры обеспечения ТКИ с учетом видов
обработки и сборки приведены в части II справочника.
Членение конструкции изделия на составные части.
В зависимости от наличия или отсутствия составных
частей изделия подразделяют на два вида:
неспецифицированные- (детали) — не имеющие состав-
ных частей;
специфицированные (сборочные единицы, комплексы,
комплекты) — состоящие из двух или более составных
частей.
Составной частью данного изделия может быть изде-
лие любого вида: деталь, сборочная единица, комплекс
и комплект. Виды изделий по ГОСТ 2.101—68 и возмож-
ность вхождения в них составных частей перечисленных
видов иллюстрирует рис. 10.
Выбор технически рациональной структурной схемы
изделия является одной из главных задач конструктора
на исходных этапах проектирования.
В общем случае при формировании структурной схемы
изделия исходят из принципов функциональной и техно-
логической завершенности его составных частей.
Принцип функциональной завершенности составной
части изделия заключается в том, что каждая составная
часть должна представлять собой функционально закон-
ченное образование, для которого характерны единство
реализуемой им главной функции (например, для дви-
гателя— преобразование вида энергии, для редуктора —
преобразование крутящего момента и т. п.) и способность
выполнять эту функцию отдельно от изделия.
Рис. 10, Виды изделий и их структура по ГОСТ 2.101—68
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТКИ
49
Принцип технологической завершенности составной
части изделия состоит в относительной самостоятельности
технологических операций ее разработки, изготовления,
монтажа, испытаний, ремонта и др. (например, для ре-
дуктора — возможность независимой сборки, регулировки
и обкатки и т. п.). При этом технологическая рациональ-
ность членения изделия на составные части применительно
к производственным условиям должна, как правило, быть
оптимизирована по критериям эффективности процессов
изготовления (минимальная трудоемкость изделия в изго-
товлении, минимальная длительность процесса общей
сборки изделия и т. п.).
Во многих случаях функционально завершенная со-
ставная часть изделия является одновременно технологи-
чески завершенной, однако технологически завершенными
могут быть и составные части, для которых не характерна
их функциональная законченность. Эго обстоятельство
важно учитывать при обеспечении технологической ра-
циональности конструкции изделия и его составных ча-
стей (например, при членении изделия или его составной
части на технологически рациональныеблоки,секции и др.).
При членении изделия на составные части учитывается
также возможность обеспечения их конструктивной и тех-
нологической преемственности на основе классификации
и систематизации, унификации и модульного построения,
базового метода проектирования и других прогрессивных
методов конструирования.
Соблюдение принципа технологической завершенности
благотворно влияет на эффективность труда разработчи-
ков, изготовителей и потребителей продукции, создает
предпосылки для развития специализации процессов про-
ектирования и производства составных частей изделия,
рациональной организации технического обслуживания,
внедрения агрегатного метода ремонта.
Членение конструкции изделия на составные части
при обеспечении ТКИ включает следующие этапы работ:
установление технологической рациональности укруп-
ненной структурной схемы изделия и набора его составных
частей, выявленных в результате функционального (функ-
ционально-экономического) анализа;
определение окончательного технологически рацио-
нального набора составных частей путем дальнейшего
60
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Рис. 11. Структурная схе-
ма условного изделия.
Обозначения:
прямоугольник — сборочная
единица; кружок •— деталь
деления (разукрупнения) изделия на составные части или
их агрегирования и полной декомпозиции изделия по всем
ступеням членения (уровням иерархии);
оценка возможности и целесообразности установления
единообразия на множестве элементов конструкции изде-
лия, разработка и реализация предложений по унифика-
ции однородных составных частей;
оценка возможности и целесообразности использова-
ния в качестве заимствованных составных частей тех
изделий, которые ранее освоены в производстве и соответ-
ствуют требованиям к конечному изделию.
В необходимых случаях формируют варианты членения
конструкции изделия на составные части, проводят их
сравнение и выбор наилучшего варианта.
Результатом членения является структурная схема
изделия, определяющая число и состав ступеней вхожде-
ния в него составных частей. Пример структурной схемы
условного изделия с указанием ступеней вхождения его
составных частей приведен на рис. 11.
Расчет применяемости деталей и сборочных единиц
в сложном по своей структуре изделии с многоступенча-
тым вхождением составных частей проводят для получе-
ния информации о количественном составе изделия и
использования этой информации при разработке новых
изделий, проведении работ по унификации составных
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТКИ
61
частей, составлении сводных документов при технологи-
ческой подготовке производства. Исходным докумен-
том для расчета является спецификация изделия по
ГОСТ 2.113—75 и ГОСТ 2.108—68.
В состав информации, получаемой в результате расчета
количественного состава входящих в изделие составных
частей, включают:
обозначение изделия;
«куда входит» (обозначение сборочной единицы или
изделия);
«что входит» (обозначение сборочной единицы или де-
тали);
число на сборочную единицу или изделие.
Расчет производится на электронно-вычислительных
или счетно-перфорационных машинах по алгоритму
N
п=1
где Mltan — число деталей или сборочных единиц f-ro
обозначения в изделии; mlt\ — число деталей или сбороч-
ных единиц первой ступени вхождения в изделие (нулевая
ступень вхождения); т\1г — число деталей или сборочных
единиц второй ступени вхождения в сборочной единице
первой ступени вхождения; т*""1 — число деталей и-й
ступени вхождения в сборочной единице (п — 1)-й сту-
пени вхождения; N — число ступеней вхождения (1,
2....N).
Блок-схема программы расчета количественного со-
става изделия приведена на рис. 12.
Технологичность конструкции детали. В зависимости
от принадлежности следует различать детали взаимосвя-
занные и самостоятельные. Взаимосвязанными считают
детали, являющиеся составными частями других изделий,
самостоятельными — детали, не входящие в состав дру-
гих изделий (например, гаечный ключ, сверло, фреза
и др.).
Технологичность конструкции взаимосвязанной детали
должна удовлетворять общим требованиям, предъявляе-
мым к изделию, в состав которого она входит, и частным
накопителя
СП
ьо
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТКИ S3
Рис. 12. Блок-схема программы расчета количественного состава изделия. Условные обозначения.* МОЗУ—*
математическое обеспечение запоминающего устройства; I' — куда входит (обозначение сборочной единицы,
изделия); in — что входит (обозначение детали, сборочной единицы п-й ступени вхождения); * — что входит
(обозначение детали, сборочной единицы), число на сборочную единицу; ** — куда входит (обозначение сбо-
рочной единицы, изделия), число на сборочную единицу, на изделие
требованиям, связанным непосредственно с
ее технологичностью. Технологичность кон-
струкции самостоятельной детали следует
обеспечивать на всех стадиях ее разработки,
исходя из базовых показателей технологич-
ности, указанных в техническом задании.
Конструкцию детали следует отрабаты-
вать на технологичность комплексно, учиты-
вая зависимости от технологичности исход-
ной заготовки детали, от каждого вида
обработки в технологическом процессе из-
готовления, от технологичности сборочной
единицы, в которую эта деталь входит как
составная часть.
Конструкция детали должна состоять из
стандартных и унифицированных конструк-
тивных элементов или быть в целом стан-
дартной. Состав конструктивных элементов
выбирают с учетом ограничительных переч-
ней, стандартов и картотек применяемости.
Формы и габариты детали, основные и
вспомогательные базы и их сочетания, схе-
мы простановки размеров, конструктивные
элементы, материалы, покрытия, требова-
ния к упрочнению должны максимально
соответствовать принятым для типовой кон-
струкции детали.
Для изготовления деталей следует приме-
нять стандартные или унифицированные
заготовки.
Заготовки должны быть получены рацио-
нальным способом с учетом заданного объ-
ема выпуска и типа производства. При вы-
боре метода изготовления заготовок следует
исходить из возможности одновременного
изготовления нескольких деталей.
Конструкция детали должна обеспечивать
возможность применения типовых и стан-
дартных технологических процессов ее из-
готовления и ремонта.
Физико-химические и механические свой-
ства материала, жесткость детали, ее форму
м
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
и размеры выбирают с учетом требований технологии изго-
товления и ремонта (включая процессы упрочнения, корро-
зионной защиты и др.), хранения и транспортирования.
Свойства материалов связаны с методами изготовления
двойной зависимостью: во-первых, методы, обладая опре-
деленными конструктивно-технологическими параметра-
ми /7М, обеспечивают получение определенных свойств
материала См, т. е. Пм = /Х(СМ); во-вторых, свойства
материала См для проведения процесса его преобразова-
ния требуют, чтобы свойствообразующие методы обладали
соответствующими энергетическими параметрами Ем, т. е.
Ем = fi (£м)-
Наличие качественных взаимосвязей между свойствами
материала и распространенными методами изготовления
иллюстрирует табл. 3.
Как видно из табл. 3, между методами обработки реза-
нием и свойствами материалов существуют только энер-
гетические взаимосвязи. Отсутствует влияние свойств
материалов на процессы преобразования свойств деталей
методами, основанными на использовании тепловой энер-
гии, например, электроэрозиоиными, электронно-луче-
выми методами, светолучевой обработки.
Нередко возникает вопрос о целесообразности замены
одного технологического способа изготовления детали на
другой (например, литья на штамповку, обработки реза-
нием на изготовление прокаткой и т. п.).
Этот вопрос решается проведением сопоставительного
расчета и технико-экономического анализа сравниваемых
вариантов по одному или нескольким комплексным пока-
зателям ТКИ (например, трудоемкости, материалоемко-
сти или энергоемкости изделия в производстве, а для
отдельных видов ремонтируемых изделий — в произ-
водстве и эксплуатации).
Технологичность конструкции соединения. При вы-
боре вида соединения следует учитывать затраты труда,
материалов и энергии на образование соединения конструк-
тивных элементов и возможность использования тех ви-
дов соединений, которые ранее приняты и освоены в дан-
ных производственных условиях, обеспечены современ-
ными средствами технологического оснащения и обладают
достаточными технико-эксплуатационными характери-
стиками.
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТКМ
55
3. Взаимосвязь между свойствами материалов и методами
изготовления деталей
Свойства материалов Вза нмосвяэь, обусловленная зависимостью
пм *“ h (см) ЕИ “ (см)
Литье 1 Обработка давлением Обработка резанием Тепловое воздействие Литье 1 Обработка давлением Обработка резанием Тепловое воздействие
Первичные Химический состав (содержа- + +
ние элементов) Структурное строение: размер зерна + + + + +
характер расположения зе- + + — + + + —
рен Вторичные Механические: временное сопротивление +
предел пропорциональности + — — —
предел текучее 1 и +
относительное удлинение — —
удельная вязкость +
твердость / + - — — + —
Физические: удельный вес
температура плавления + + +
температура кристаллиза- — — — +
ции температура рекристаллиза- + +
ции теплопроводность — — — + + + —
Технологические: жидкотекучесть +
пластичность 4-
обрабатываемость резанием — + —
56
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Требования к неразъемным соединениям. Конструкция
неразъемного соединения должна разрабатываться с уче-
том ее влияния на производственную технологичность
конструкции изделия.
При выборе вида неразъемного соединения из числа
соединений, обладающих равной прочностью, стойкостью
к внешним воздействиям и т. п., следует предпочитать то
соединение, которое может быть образовано при мини-
мальных затратах ресурсов и является более рациональ-
ным технологически при выполнении операций кон-
троля.
При выборе материалов для формирования соединения
необходимо учитывать возможное изменение их физико-
механических характеристик в процессе образования со-
единений. Характеристики применяемых материалов и
формы заготовок, как правило, должны быть такими,
чтобы в результате выполнения соединительных операций
не возникала необходимость в дополнительных опера-
циях обработки и контроля.
В конструкции соединения следует исключать слож-
ную и необоснованно точную обработку сопрягаемых
поверхностей.
Требования к разъемным соединениям. Конструкция
разъемного соединения должна разрабатываться с учетом
ее влияния на производственную, эксплуатационную и
ремонтную технологичность конструкции изделия.
При выборе вида разъемного соединения из числа
соединений, обладающих равными технико-эксплуатацион-
ными характеристиками, следует применять тот вид со-
единения, который требует наименьших затрат на выпол-
нение операций монтажа и демонтажа в условиях произ-
водства, транспортирования, технического обслуживания
и ремонта.
В конструкции соединения следует использовать такие
формы конструктивных элементов и материалы, которые
позволяют формировать или расформировывать соедине-
ние посредством минимального числа операций монтажа
и демонтажа и исключать при этом необходимость после-
дующей дополнительной обработки элементов соединения
и возможность снижения его надежности в эксплуатации.
Технологичность конструкции сборочной единицы.
Конструкция сборочной единицы должна удовлетворять
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТКИ
57
требованиям изготовления, эксплуатации и ремонта наи-
более производительными и экономичными способами при
заданных условиях производства, эксплуатации и ремонта.
Технологичность конструкции сборочной единицы рас-
сматривается относительно всего изделия и его составных
частей с учетом условий сборки, испытания, монтажа вне
предприятия-изготовителя, технического обслуживания и
ремонта.
Конструкция сборочной единицы отрабатывается на
технологичность комплексно, учитывая взаимозависимость
производственной, эксплуатационной и ремонтной тех-
нологичности составных частей сборочной единицы, а
также изделия, в которое данная сборочная единица вхо-
дит как составная часть.
При обеспечении технологичности сборочных единиц
следует учитывать их функциональное различие в составе
изделия.
Сборочные единицы могут быть составной частью изде-
лия и не выполнять самостоятельных функций (например,
корпус клапана с запрессованной втулкой) либо выпол-
нять самостоятельные функции (например, редукционный
клапан насоса в отдельном корпусе; насос в отдельном
корпусе относительно двигателя и т. д.).
Уровень технологичности конструкции определяют для
всех сборочных единиц, для которых в техническом зада-
нии установлены базовые показатели технологичности.
Состав показателей технологичности, используемых
для отработки конструкции сборочной единицы и опре-
деления уровня ее технологичности, и состав базовых
показателей должны полностью совпадать.
Требования к составу сборочной единицы. Сборочная
единица должна расчленяться на рациональное число
составных частей с учетом принципа агрегирования, а ее
конструкция компоноваться из стандартных и унифици-
рованных частей-и исключать необходимость применения
сложного технологического оснащения.
Виды используемых соединений, их конструктивное
оформление и месторасположение выбирают с учетом
требований механизации и автоматизации сборочных
работ.
В конструкции сборочной единицы и ее составных
частей, имеющих массу более 16 кг, необходимо наличие
SB
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
конструктивных элементов для удобного захвата грузо-
подъемными средствами, используемыми в процессе сборки,
разборки и транспортирования.
В конструкции сборочной единицы предусматривается
базовая составная часть, которая является основой для
расположения остальных составных частей изделия. Форма
базовой составной части должна быть удобной для пра-
вильной установки ее на рабочем месте сборки: в стапеле,
приспособлении, на рабочем столе, сборочной площадке
и т. д.
В конструкции базовой составной части необходимо
предусматривать возможность использования конструктор-
ских баз в качестве технологических и измерительных.
Компоновка конструкции сборочной единицы должна
обеспечивать сборку изделия при неизменном базировании
составных частей и исключать их промежуточные раз-
борки и повторные сборки.
В компоновке составных частей сборочной единицы
предусматривают удобный доступ к местам, требующим
контроля, регулирования и проведения других работ,
регламентированных технологией подготовки изделия к ис-
пользованию по назначению, технического обслуживания
и ремонта.
Компоновка сборочной единицы и способы соединений
должны обеспечивать легкосъемность быстросменных со-
ставных частей.
При выборе компоновки сборочной единицы необхо-
димо предусматривать рациональное расположение таке-
лажных узлов, монтажных опор и других устройств для
обеспечения транспортабельности изделия.
Число поверхностей и мест соединений составных
частей должно быть по возможности минимальным, а ме-
ста соединений составных частей доступными для механи-
зации сборочных работ и контроля качества соединений.
Требования к точности и методу сборки. Точность
расположения составных частей должна быть обоснована
и взаимосвязана с точностью их изготовления.
Метод сборки для данного объема выпуска и типа
производства выбирают на основании расчета и анализа
размерных цепей. Расчет размерных цепей следует про-
водить, используя метод максимума—минимума или ве-
роятностный. Метод максимума—минимума применяют
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ТКИ
5»
при расчете коротких размерных цепей (с числом звеньев
менее пяти) с высокой точностью замыкающего звена или
многозвенных размерных цепей с малой точностью замы-
кающего звена.
При выборе метода сборки следует учитывать трудоем-
кость изделия в сборочных работах и затраты на изготов-
ление составных частей с точностью, необходимой для
данного метода сборки. Методы сборки располагаются по
убывающей производительности труда сборочных работ
в следующем порядке: с полной взаимозаменяемостью;
с неполной взаимозаменяемостью; с групповой взаимоза-
меняемостью; с регулированием компенсаторами; с при-
гонкой.
В конструкции необходимо предусматривать устрой-
ства, обеспечивающие заданную точность относительного
расположения составных частей (центрирующие, фикси-
рующие, компенсирующие и др.).
Пределы регулирования и параметры компенсаторов
рассчитывают на основе теории размерных цепей.
Компенсирующие, центрирующие и фиксирующие уст-
ройства должны иметь простую конструкцию и свободный
доступ для рабочего и контрольного инструментов.
Требования к конструкции при автоматизированном
процессе сборки. При разработке сборочной единицы необ-
ходимо стремиться к простоте ее конструкции, блочности
построения, возможности присоединения деталей к базо-
вой простейшим движением (по возможности вдоль одной
оси), обеспечению полной взаимозаменяемости деталей
по сопрягаемым поверхностям, выполнению точностных
требований к деталям для осуществления правильного
их базирования, возможности автоматического ориенти-
рования и загрузки деталей.
Технологичность конструкции сборочной единицы опре-
деляется возможностью узловой последовательной сборки,
технологичностью видов соединений и точностными пока-
зателями. При этом технологичность конструкции деталей
рассматривается по группам признаков, характеризу-
ющих устойчивость формы и поверхности деталей к раз-
личным воздействиям, удобство ориентирования и за-
грузки, возможность базирования и собираемость.
80
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
Процесс обеспечения ТКИ представляет собой совокуп-
ность взаимосвязанных действий по последовательному
формированию и преобразованию конструкции изделия
вплоть до достижения планируемых показателей в соответ-
ствии с установленной целевой функцией с учетом при-
нятых ограничений.
Для его формализованного представления и реализа-
ции могут быть использованы различные виды моделей.
Выбор вида модели зависит прежде всего от ее назначе-
ния и используемых средств отображения и реализации
процесса обеспечения ТКИ.
Виды моделей и особенности их применения. Модели
процессов обеспечения ТКИ подразделяют по их назначе-
нию на типовые и рабочие, а по используемым средствам
отображения процесса — на информационные и матема-
тические.
Типовая модель отражает взаимосвязь типовых задач
и процедур обеспечения ТКИ и разрабатывается для
множества (группы, семейства и т. п.) однотипных испол-
нений изделия определенного вида; предназначена для
разработки на ее основе рабочей модели процесса обеспе-
чения ТКИ конкретного исполнения. При разработке
типовой модели предусматривают прогрессивные проект-
ные решения по выбору методов и средств обеспечения
ТКИ, рациональные связи задач и процедур, возможность
изменения уровня автоматизации решения задач обеспе-
чения ТКИ.
Типовая модель должна содержать набор типовых
проектных решений задач обеспечения ТКИ, алгоритмов
и программ для автоматизированного решения задач и
рекомендаций по их применению при разработке рабочих
моделей процесса обеспечения ТКИ.
Рабочая модель отражает взаимосвязь всей совокуп-
ности задач и процедур, реализуемых при обеспечении
технологичности конструкции конкретного изделия в со-
ответствии с принятой целевой функцией. Рабочая модель
предназначена для организации процесса обеспечения
ТКИ в данных условиях функционирования организации—
разработчика изделия во взаимодействии с заказчиком,
изготовителем и потребителем. Она должна быть ориен-
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
81
тирована на оптимальный для этих условий уровень авто-
матизации решения задач обеспечения ТКИ.
Информационная модель отражает состав задач, ре-
шаемых в процессе обеспечения ТКИ на всех стадиях
разработки, информационные связи и последовательность
выполнения процедур, входную и выходную информацию,
виды носителей и технические характеристики информа-
ции, состав исполнителей и технических средств, исполь-
зуемых при решении задач. Данные, отражаемые в инфор-
мационной модели, детализируют в зависимости от ее
назначения (типовая или рабочая).
Математическая модель отражает процесс обеспечения
ТКИ на параметрическом уровне.
Внедрение математических моделей в процессы обеспе-
чения ТКИ связано с интенсивным развитием работ по
созданию и вводу в действие в конструкторских организа-
циях систем автоматизированного проектирования (САПР).
Применение математических моделей способствует зна-
чительному уменьшению общего потенциала информации
об изделии, так как они отражают наиболее существенные
его признаки с точностью, достаточной для достижения
оптимального уровня затрат ресурсов на производство,
эксплуатацию и ремонт изделия. Кроме того, создаются
предпосылки для широкого внедрения средств вычисли-
тельной техники в процесс обеспечения ТКИ, что умень-
шает объем нетворческого труда разработчиков, суще-
ственно меняет содержание и повышает эффективность
творческой части труда.
Информационное моделирование. Наиболее эффек-
тивным является блочно-модульный принцип построения
информационной модели процесса обеспечения ТКИ.
Модульный принцип построения информационной мо-
дели позволяет представить модель в виде набора стан-
дартных модулей, т. е. таких относительно самостоятель-
ных информационных элементов, для которых определены
правила функционирования, параметры входных и выход-
ных сигналов, способы взаимодействия со смежными
элементами. Создаются благоприятные условия для по-
стоянного совершенствования и оперативного обновления
элементов, а также применения метода автоматизирован-
ного синтеза рабочей модели из стандартных модулей на
базе типовой модели.
82
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
В зависимости от степени детализации процесса при*
меняют блок-схемы задач и блок-схемы процедур.
Блок-схема задан отражает номенклатуру задач, их
информационные связи и последовательность решения,
состав входной и выходной информации по каждой за-
даче, а также виды носителей информации, служит для
информационной увязки задач и используется для опти-
мизации состава информации, информационных связей
и последовательности решения задач, а также для по-
строения схем документооборота и сетевых моделей управ-
ления обеспечением ТКИ. Блок-схемой задач пользуются
при разработке рациональной организационной структуры
подразделений, занятых обеспечением ТКИ.
Блок-схема процедур отражает состав и последователь-
ность выполнения отдельных специализированных про-
цедур по обработке информации при решении одной или
нескольких задач, а также состав используемых техниче-
ских средств и исполнителей, участвующих в их решении.
Блок-схемой процедур пользуются при нормировании тре-
бований к методам решения задач, при выборе конкретной
номенклатуры технических средств, используемых для
сбора, хранения и обработки информации, и области их
использования, а также для определения временных пара-
метров решения отдельных задач при нормировании сете-
вых моделей управления обеспечением ТКИ.
Примеры блок-схемы задач определения базовых пока-
зателей ТКИ при разработке технического задания и за-
дач обеспечения ТКИ на стадиях разработки конструктор-
ской документации по ГОСТ 2.103—68 приведены на
рис. 13—17. При этом приняты следующие условные
обозначения:
ВО — чертеж общего вида;
ВП — ведомость покупных изделий;
ВР — ведомость расцеховки;
ГЧ — габаритный чертеж;
Д — чертеж детали;
ЖЗ — журнал замечаний;
ИЭ — инструкции по эксплуатации;
КД — конструкторская документация;
КО; СО — общее руководство по ремонту соответственно
капитальному и среднему;
КПП — конструкторская подготовка производства;
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКН
63
Рис. 13. Блок-схема задач определения базовых показателей ТКИ при
разработке технического задания:
1 — заявка ва разработку в освоение язделия; 2 — паспорт предпрвятия-
взготовятеля; 3. 4 — ГОСТ 14.201—83; 6 — отраслевая НТД по ТКИ; 6 —
КУ — карта технического уровня и качества про-
дукции;
КЭ — конструктивный элемент;
МК — маршрутная карта;
О — стадия разработки КД «Разработка рабочей до-
кументации опытного образца (опытной пар-
64
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
65
Продолжение рис. 14
Рис. 14. Блок-схема задач обеспечения ТКИ при разработке технического
предложения:
7 — альбомы типовых конструкций; 8 — стандарты иа конструкцию и pas'-
меры: 9 — стандарты на* материалы и СТО: 10 ГОСТ 14.206—73
3 О/р Амирова
вв
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ййй йййй
МОДЕЛИРОВАЛ НЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИИ ТКИ
87
Продолжение рис. 15
Рис. 15. Блок-схема задач обеспечения ТКИ при разработке эскизного
проекта
3*
68
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
из 3
♦ 1 ♦ I
гаОг
Анализ
соответствия
ICV требованиям
ХзксплуатациЛ
I и ремонта I
\ Определение
рациональной
Хвзаимозаме-
•^уняемости it i
\точностиСЧ\
I Выявление I
^^возможности 1^
_^мгимслгвованияк~,
I CV I
Определение
возможности
^^.параллельной j
\и независимой I
\ сборки СЧ I
jwj jlj
ч-^т
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
69
Продолжение рис. 16
Рис. 16. Блок-схема задач обеспечения ТКИ при разработке технического
проекта:
Л ГОСТ 16319—80; 12 — ГОСТ 16320—80; 13 — НТД на ТТП; 14 ~ НТД
ца перспективные разработки
70
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
-МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
71
шЛаииме
untioaiHoida
Снабжение
72
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
тпц
\ку
[Разраб.
\ ПР
Расчет
показателей^
I ТКИ I
Обеспечение
ТКИ
по опытному
образцу j [Совершенство-
' вание условий i
1 выполнения I
1 работ- j
Проверка
40
Проверка
во
Проверка
70
Проверка
80
Проверка
90
* Заказчик 1
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
73
тии) или изделия единичного производства
(кроме разового изготовления)»;
ОК — операционная карта;
П — стадия разработки КД «Техническое предло-
жение»;
ПИ — предварительное извещение;
ПЗ — пояснительная записка;
ПР — предложение об изменении;
ПТ — ведомость технического предложения;
С — схемы;
СБ — сборочный чертеж;
Сп — спецификация;
СТО — средства технологического оснащения;
СЧ — составная часть;
Т — стадия разработки КД «Технический проект»;
ТЗ — техническое задание (разработка технического
задания);
ТП — ведомость технического проекта;
ТПП — технологическая подготовка производства;
ТТП — типовой технологический процесс;
ТЧ — теоретический чертеж;
Э — стадия разработки КД «Эскизный проект»;
ЭЗ — экспертное заключение;
ЭП — ведомость эскизного проекта.
Индекс «а» в названии документов означает изделие^
аналог.
Математическое моделирование. Исходным этапом по-
строения математической модели является формирование
целевой функции управления процессом обеспечения ТКИ
и установление функций ограничения.
Рис. 17. Блок-схема задач обеспечения ТКИ при разработке рабочей
документации на опытный образец (опытную партию) или изделие
единичного производства (кроме разового изготовления):
15 - ГОСТ 14.201-83: /6 — ГОСТ 8032-56; 17 — ГОСТ 6636-69; 18 —
ГОСТ 8908—81: 19 — акт приемки изделия; 20—90 — обозначение проверок:
20 — на соответствие членения конструкции организационной структуре пред-
приятия при расцеховке изделия; 30 — на соответствие конструкции деталей
рациональным способам получения заготовок и их обработки; 40 — на соот-
ветствие заданной точности изготовления изделия техническим данным СТО;
50 — на применяемость нормальных рядов размеров, стандартного режущего
и измерительного инструмента; 60 — на возможность использования кон-
структорских баз в качестве технологических и их увязка; 70 — на возмож-
ность сокращения обрабатываемых поверхностей и совмещения (расчленения)
деталей; 80 — на взаимозаменяемость, удобство и быстроту регулирования
расположения СЧ; 90 — на соответствие конструкции требованиям контроле-
пригодности н ремонтопригодности изделия
74
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Изделие как объект производства, эксплуатации и ре*
монта представляет собой сложную техническую систему
(И-систему), для которой характерны определенные вну-
тренние признаки и связи с внешней средой — производ-
ственной системой (П-системой) или системами эксплуата-
ции (Э-системой) и ремонта (Р-системой).
Каждая из перечисленных систем обладает внутрен-
ними признаками: составом (И, П, Э, Р), структурой
(|И|, |П|, |Э|, |Р|) и поведением (И, Э, П, Р), т. е.
И = (и, |И|, И); П=(п, ]П|, П);
Э = (Э, |Э|, э); Р = (р, |Р|, р).
Центральной задачей при обеспечении ТКИ является
такой подбор состава и структуры И-системы, при кото-
ром достигаются наиболее целесообразные параметры
внешней среды, характеризующие ее поведение. Решение
этой задачи находится определением экстремальной цели
при обеспечении ТКИ:
производственной
2П:(И, |И|, n)->extr;
эксплуатационной
28:(И, |И|, 3)->extr;
ремонтной
Zp: (И, |И|, p)->extr.
В качестве параметров, характеризующих поведение
внешней среды (П-системы, Э-системы или Р-системы),
принимают затраты ресурсов (трудовых, материальных,
энергетических и др.) на производство, эксплуатацию
и ремонт изделия.
Параметрами, характеризующими состав и структуру
проектируемого объекта (И-системы), являются показа-
тели технологической рациональности и преемственности
его конструкции.
Математическое моделирование обеспечения ТКИ —
сложный процесс, предусматривающий разработку и ком-
плексное применение математических моделей различных
Рис. 18. Состав типовых математических моделей обеспечения ТКИ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ
7в
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
объектов, с которыми разработчик имеет дело во всех
сферах проявления ТКИ (рис. 18).
Математические модели должны описывать структуру
каждого объекта моделирования, состав его элементов
и их взаимосвязи, количественные характеристики объ*
екта. Для описания структуры моделируемого объекта
используют структурные модели, а для расчета коли-
чественных характеристик — количественные модели.
Разработка математической модели в общем случае
включает следующие этапы: отбор компонентов (элемен-
тов, количественных характеристик) объекта моделиро-
вания; установление отношений между компонентами
объекта моделирования; группирование компонентов и
отношений между ними; выбор класса типовой математи-
ческой модели; разработку рабочей математической мо-
дели.
Автоматизированное решение задач обеспечения ТКИ
на основе математических моделей включает: установле-
ние состава математических моделей; разработку мате-
матических моделей; расчет показателей и оценку ТКИ
по моделям; разработку рекомендаций по содержанию
и порядку изменения моделей с целью улучшения пока-
зателей ТКИ и повышения эффективности КПП, ТПП,
производства, эксплуатации и ремонта изделия.
При автоматизированном решении задач обеспечения
ТКИ математическое моделирование выполняется со-
гласно блок-схеме, приведенной на рис. 2, гл. 6.
Оценка ТКИ осуществляется на основе сравнения
вариантов модели изделия при разных вариантах моде-
лей КПП, ТПП, производства, эксплуатации и ремонта.
При отсутствии вариантов оценка ТКИ проводится на
основе заданных для сравнения базовых показателей.
Разработка рекомендаций по содержанию и проведению
изменения моделей включает: отбор показателей ТКИ,
подлежащих улучшению; установление отношений между
значениями показателей ТКИ и характеристиками моде-
лей; группирование свойств элементов и характеристик
моделей; разработку рекомендаций по изменению моде-
лей.
На основе разработанных рекомендаций осуществляют
корректировку моделей.
Глава 2
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
ВИДЫ ОЦЕНКИ ТКИ
Под оценкой ТКИ подразумевается комплекс взаимо-
связанных мероприятий, включающих последовательное
выявление ТКИ в целом или отдельных рассматриваемых
ее свойств, сопоставление выявленных свойств данного
изделия со свойствами изделия, конструкция которого
принята в качестве базы для сравнения, и представление
результатов сопоставления в форме, приемлемой для
принятия управленческих решений по совершенствованию
конструкции разрабатываемого изделия.
В зависимости от используемых средств оценки разли-
чают инженерно-расчетные и инженерно-визуальные ме-
тоды оценки ТКИ. В зависимости от используемых мето-
дов оценки различают количественную и качественную
оценку ТКИ.
Количественная оценка ТКИ. Эта оценка основана на
инженерно-расчетных методах и проводится по конструк-
тивно-технологическим признакам, которые существенно
влияют на выполнение основных требований к ней.
Количественная оценка ТКИ может производиться
по планируемым показателям, когда изделие разрабаты-
вается по самостоятельному техническому заданию, кото-
рым установлены базовые показатели ТКИ, и по непла-
нируемым показателям — при возникновении альтерна-
тивы ТКИ для выбора лучшего конструктивного решения
из ряда равноценных по рассматриваемым свойствам.
Принципиальная схема оценки приведена на рис. 1.
Необходимость количественной оценки технологич-
ности конструкции проектируемого изделия, а также но-
менклатура показателей и методика их определения
устанавливаются в зависимости от вида изделия, типа
производства и стадии разработки конструкторской доку-
ментации. При этом число показателей должно быть
минимальным, но достаточным для оценки технологич-
ности.
Количественная оценка производственной ТКИ про-
водится независимо от абсолютной величины затрат на
изготовление изделия, обусловленных его конструкцией.
Количественная оценка эксплуатационной и ремонтной
78
оценка технологичности конструкции изделия
Рис. 1. Схема количественной оценки технологичности конструкции
изделия
ТКИ проводится при затратах на эксплуатацию и ремонт,
сопоставимых с затратами на его производство или пре-
вышающих их.
Оценке ТКИ предшествует комплекс мероприятий,
основанных на стандартизации (упорядочении) множества
инженерных решений. К таким решениям относятся опти-
мизация параметрических и типоразмерных рядов изде-
лий как объектов производства и эксплуатации, типиза-
ция конструктивных компоновок изделий, классификация
изделий и их составных частей по конструктивным и тех-
нологическим признакам, группирование однотипных объ-
ектов классификации и установление для каждой класси-
фикационной группы базовых показателей ТКИ.
Инженерно-расчетный метод оценки ТКИ представ-
ляет собой совокупность приемов, посредством которых
разработчик конструкции определяет и сопоставляет рас-
четным путем численные значения показателя ТКИ про-
ектируемого изделия К и соответствующего показателя
конструкции изделия, принятой в качестве базы для
сравнения Кб.
Результатом количественной оценки ТКИ с использо-
ванием инженерно-расчетных методов оценки является
формирование целевой функции Z и алгоритма обеспе-
чения ТКИ, пригодных для принятия решений по совер-
шенствованию конструкции изделия.
Наиболее распространены методы абсолютной, отно-
сительной и разностной оценки ТКИ, т. е. оценки, выпол-
ВИДЫ ОЦЕНКИ ТКИ
п
няемой по результатам вычисления следующих показа*
телей:
абсолютного показателя ТКИ
К = (klt kjf)',
сравнительного показателя (уровня) ТКИ
Ку = К/Кб;
разностного показателя ТКИ
ДК' = |К-Кб|; ДК’ = |1— Ку|.
Целевая функция обеспечения ТКИ для рассматривае-
мых случаев ее количественной оценки соответственно
имеет вид:
Za:K->K6; 2в:Ку->1; 2;:ДК'->0; 2Гр:ДК'->0.
Укрупненная блок-схема алгоритма обеспечения ТКИ
с учетом результатов количественной оценки приведена
на рис. 2.
Качественная оценка ТКИ. Качественная оценка ТКИ
основана на инженерно-визуальных методах оценки и про-
водится по отдельным конструктивным и технологическим
признакам для достижения высокого уровня ТКИ. Она,
как правило, предшествует количественной оценке, но
вполне совместима с ней на всех стадиях проектирования.
Качественной оценке могут быть подвергнуты одно испол-
нение изделия или совокупность его исполнений.
Качественная оценка одного конструктивного испол-
нения изделия («хорошо—плохо», «допустимо—недопу-
стимо» и т. д.) дается на основании анализа соответствия
его основным требованиям к производственной, эксплуа-
тационной и ремонтной ТКИ.
При сравнении вариантов конструктивных исполнений
изделия в процессе проектирования качественная оценка
(«лучше—хуже» и т. п.) часто позволяет выбрать лучший
вариант исполнения или установить целесообразность
затрат времени на определение численных значений пока-
зателей ТКИ всех сравниваемых вариантов.
Инженерно-визуальный метод оценки ТКИ предста-
вляет собой совокупность приемов, посредством которых
разработчик конструкции визуально оценивает конструк-
тивные и технологические признаки изделия.
80
оценка технологичности конструкции изделия
Рис. 2. Блок-схема алгоритма обеспечения ТКИ по результатам ее
количественной оценки
Разновидностями инженерно-визуальных методов
оценки ТКИ могут быть разнообразные методы, основан-
ные на использовании информации, получаемой в резуль-
тате восприятий органов чувств, например, на стадии
разработки конструкторской документации опытного об-
разца или серийного производства. Эти методы широко
используются для оценки качества продукции.
ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
81
В отдельных случаях для качественного описания кон-
структивных и технологических признаков изделия могут
быть применены шкала интенсивности этих признаков и,
следовательно, переход к количественной их оценке по-
средством введения баллов.
ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ: КЛАССИФИКАЦИЯ, НОМЕНКЛАТУРА
И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА
Показатели ТКИ характеризуют те свойства кон-
струкции, которые определяют ее приспособленность к до-
стижению оптимальных затрат при производстве, экс-
плуатации и восстановлении для заданных значений
показателей качества изделия,объема его выпуска и усло-
вий выполнения работ.
В процессе разработки и количественной оценки кон-
струкции изделия используют разнообразные показа-
тели ТКИ. Многообразие номенклатуры и видов показа-
телей ТКИ обусловлено потребностями упрощения про-
цессов обеспечения ТКИ и вместе с тем достижения наи-
большей объективности оценки в целях получения наилуч-
ших конечных результатов.
Классификация и номенклатура показателей ТКИ.
Показатели ТКИ классифицируют на виды в зависимости
от исходного признака классификации.
В зависимости от характеризуемых свойств различают
показатели технологической рациональности конструкции
изделия, преемственности конструкции изделия, ресур-
соемкое™ (трудоемкости, материалоемкости, энергоем-
кости и т. п.) изделия, производственной ТКИ, эксплуа-
тационной ТКИ, ремонтной ТКИ, общей ТКИ (по всем
областям проявления).
По числу характеризуемых свойств показатели де-
лятся на частные (единичные), групповые и комплексные.
По способу выражения свойств различают размерные
и безразмерные показатели.
В зависимости от формы представления свойств пока-
затели делятся на общие (суммарные), структурные, удель-
ные, относительные и сравнительные.
В зависимости от стадии определения характеристик
показатели могут быть прогнозными, базовыми и дости-
гнутыми.
82
оценка технологичности конструкции изделия
По значимости для оценки различают основные и до-
полнительные показатели.
Все многообразие показателей ТКИ может быть све-
дено к семи группам, которые соответствуют перечислен-
ным видам показателей по характеризуемым свойствам.
Различают следующие группы показателей ТКИ: техно-
логической рациональности конструкции изделия; преем-
ственности конструкции изделия; ресурсоемкое™ изделия
(по одной или нескольким областям проявления ТКИ);
производственной ТКИ; эксплуатационной ТКИ; ремонт-
ной ТКИ; общей ТКИ.
' Показатели технологической рациональности кон-
струкции изделия отражают рациональность состава и
структуры исполнения изделия, принятых конструктив-
ных форм и материалов. К ним, например, относятся
следующие коэффициенты: сложности конструкции изде-
лия Ксл; сбор ноет и КСб> легкосъемности составных час.
тей Ка. с; доступности мест обслуживания Кд; контро-
лепригодности К», равновесности элементов при монтаже
вне предприятия-изготовителя Крв; распределения до.
пуска между изготовлением и монтажом Кр.л-
Показатели преемственности конструкции изделия
отражают конструктивную и технологическую преем-
ственность изделия, изменяемость и повторяемость его
составных частей и их компоновок, его конструктивных
элементов и материалов. К ним, например, относятся
коэффициенты: новизны конструкции изделия Кв; при-
меняемости унифицированных или стандартных состав-
ных частей изделия (деталей и (или) сборочных единиц!
Кп’р4; применяемости унифицированных конструктивных
элементов детали (резьб, креплений, галтелей, фасок,
проточек, отверстий и т. п.) К*'р3; применяемости мате-
риала в изделии К“Р; повторяемости составных частей
изделия повторяемости конструктивных элементов
детали Кно’; повторяемости материалов в изделии К"<»;
типизация конструктивного исполнения К™*-
Показатели ресурсоемкости изделия отражают ком-
плексную (общую) или частную (единичную) ресурсоем-
кое™, т. е. воплощенные в конструкции изделия затраты
ресурсов определенного вида. К ним относятся, например,
ПОКАЗАТЕЛЯ ТКИ
89
Рис. 3. Показатели ресурсоемкое™ изделия
общая, структурная, удельная и относительная трудоем-
кость (материалоемкость, энергоемкость и т. п.) изделия.
Показатели ресурсоемкое™ используют преимуще-
ственно для определения величины затрат ресурсов (труда,
материалов, энергии, времени и др.) в той или иной об-
ласти проявления.
Показатели ТКИ по областям ее проявления объеди-
няются в группы, образованные исключительно показа-
телями ресурсоемкое™ с учетом рассматриваемых обла-
стей проявления. Номенклатура показателей ресурсо-
емкое™ изделия, систематизированная с учетом областей
проявления ТКИ, приведена на рис. 3.
Согласно рис. 3 в группы показателей ТКИ, образован-
ные с учетом областей (или отдельных зон внутри обла-
стей) ее проявления, входят перечисленные ниже показа-
тели ТКИ, группируемые по области проявления.
Показатели производственной ТКИ‘. трудоемкость изде-
лия в технической подготовке производства Тт.п.ц;
трудоемкость изделия в изготовлении Т„, трудоемкость
изделия в монтаже вне предприятия-изготовителя Тм;
материалоемкость изделия в изготовлении А4И; энерго-
емкость изделия в изготовлении Эи; продолжительность
технической подготовки производства изделия тт,в,в;
продолжительность изготовления изделия тв; технологи-
84
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
ческая себестоимость изделия в технической подготовке
производства Ст. п. ш технологическая себестоимость изде-
лия в изготовлении Са.
Показатели эксплуатационной ТКИ: трудоемкость
изделия в эксплуатации Тэ; трудоемкость изделия (разо-
вая оперативная) в техническом обслуживании Тт>0;
трудоемкость изделия в монтаже (демонтаже) Tt; тру-
доемкость изделия в утилизации Тут; материалоемкость
изделия в эксплуатации Ма; энергоемкость изделия в экс-
плуатации Ээ; продолжительность (разовая, оператив-
ная) технического обслуживания изделия тт, 0; техноло-
гическая себестоимость изделия в эксплуатации Сэ.
Показатели ремонтной ТКИ: трудоемкость изделия
в ремонте Тр; материалоемкость изделия в ремонте А4р;
энергоемкость изделия в ремонте Эр; продолжительность
ремонта изделия тр; технологическая себестоимость изде-
лия в ремонте Ср.
Показатели общей ТКИ (по всем областям проявлен
ния): удельная трудоемкость изделия Туд; удельная мате-
риалоемкость изделия Л4уд; удельная энергоемкость изде-
лия Эуд; удельная технологическая себестоимость изде-
лия Суд.
Частные (единичные) показатели характеризуют от-
дельные, частные свойства, входящие в ТКИ. Приме-
няются в случаях, когда необходим дифференцированный
подход к выявлению и изучению отдельных свойств, ока-
зывающих существенное воздействие на уровень ТКИ.
Например, при оценке шероховатости поверхности, ока-
зывающей решающее влияние на величину затрат труда
в процессе изготовления.
Групповые показатели характеризуют группу род-
ственных свойств, входящих в ТКИ. Применяются при
оценке ТКИ по совокупности различных частных свойств,
выражающих единый вид затрат ресурсов, как правило,
в пределах одной области проявления ТКИ. Например,
при оценке технологичности конструкции детали, изготав-
ливаемой с применением различных видов обработки
(литье, сварка, обработка резанием, термообработка и
т. д.).
Комплексные показатели характеризуют совокупность
однородных свойств, рассматриваемых в различных обла-
ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
85
стях проявления ТКИ, либо совокупность разнородных
свойств, рассматриваемых в одной области проявления
ТКИ. Применяются при необходимости комплексной
оценки ТКИ с использованием совокупности частных и
(или) групповых показателей. Например, при оценке
материалоемкости в сферах производства и ремонта изде-
лия.
Размерные показатели выражают ТКИ в определенных
единицах измерения (нормо-ч, киловатт и др.). Размер-
ными являются, например, общие, структурные и удель-
ные показатели ТКИ. Применяются в большинстве слу-
чаев для оценки ТКИ показатели всех видов, кроме срав-
нительных и относительных.
Безразмерные показатели выражают ТКИ посредством
безразмерных величин. Безразмерными являются, на-
пример, относительные и сравнительные показатели ТКИ.
Применяются для определения степени соответствия до-
стигнутых показателей базовым или доли какого-либо
вида затрат в общем ее количестве, т. е. в тех случаях,
где размерность не играет никакой роли.
Общие (суммарные) показатели характеризуют ТКИ по
сумме однородных затрат ресурсов в одной области про-
явления ТКИ. Применяются при необходимости выразить
в абсолютных показателях общую величину затрат, как
правило, по всей рассматриваемой области проявления
ТКИ. Например, при определении общей трудоемкости
изделия в изготовлении в нормо-ч.
Структурные показатели характеризуют ТКИ по сумме
однородных затрат ресурсов в одной или нескольких зонах
данной области проявления ТКИ. Применяются при необ-
ходимости дифференцированного анализа затрат ресурсов
внутри области проявления ТКИ. Например, при опре-
делении суммы однородных затрат на выполнение слесар-
ных работ во всех цехах и на всех рабочих местах в про-
цессе изготовления одного изделия в абсолютных показа-
телях.
Удельные показатели характеризуют общую ТКИ в це-
лом, т. е. по всем областям ее проявления. Применяются
для обеспечения сопоставимости свойств и показателей
однотипных изделий, обладающих различными значе-
ниями главных параметров или реализующих различный
полезный эффект. Например, при сравнительной оценке
86
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЯ
общей материалоемкости проектируемого образца и ана-
лога машины, отнесенной к величине производимых ими
работ.
Относительные показатели характеризуют ТКИ по
сумме однородных затрат ресурсов в одной области про-
явления в относительном их выражении. Применяются
при необходимости сопоставительного анализа отдельных
затрат ресурсов внутри области проявления ТКИ
по отношению к общим затратам. Например, при опре-
делении доли трудоемкости изделия в сборочных работах
в общей трудоемкости изделия в изготовлении.
Сравнительные показатели характеризуют ТКИ по
отдельным или общим затратам ресурсов в сравнении
с соответствующими затратами, характерными для кон-
струкции изделия, принятой в качестве эталона для срав-
нения. Применяются для оценки степени соответствия
достигнутых показателей значениям базовых в определен-
ных допустимых пределах, например 0<К>^1.
Прогнозные показатели определяются на стадии инже-
нерного прогнозирования. К ним могут быть отнесены
любые, рассмотренные выше показатели ТКИ. Приме-
няются при необходимости учета тенденций развития
техники, технологии и организации производства, экс-
плуатации и ремонта.
Базовые показатели определяются на стадии плани-
рования опытно-конструкторских работ исходя из зна-
чений прогнозных показателей. Применяются в качестве
исходных для ограничения различных видов затрат ресур-
сов в процессе проектирования. Вносятся в техническое
задание на разработку изделия и используются при оценке
для сравнения с ними достигнутых показателей.
Достигнутые показатели определяются на стадиях раз-
работки конструкции изделия с учетом номенклатуры базо-
вых показателей. Применяются для определения сравни-
тельных показателей при оценке уровня ТКИ и разра-
ботки в необходимых случаях мероприятий по совершен-
ствованию конструкции изделия и условий его производ-
ства, эксплуатации и ремонта.
Основные показатели характеризуют наиболее важные,
самые существенные свойства, входящие в ТКИ и, как
правило, выражающие ее в целом. К ним относятся пока-
з ат ел и трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости,
ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
87
продолжительности изготовления (ремонта, эксплуата-
ции), себестоимости изделия.
Основные показатели ТКИ, особенности их укрупнен-
ной оценки, методы и примеры расчета см. в гл. 3.
Дополнительные показатели характеризуют техноло-
гическую рациональность и преемственность конструкции
изделия применительно к отдельным областям проявле-
ния ТКИ. Применяются для детального анализа свойств
конструкции изделия в рассматриваемой области про-
явления ТКИ с целью выявления возможностей принятия
рациональных конструктивных решений и последующего
улучшения основных показателей ТКИ. Дополнительные
показатели позволяют эффективно и целенаправленно
совершенствовать конструкцию в процессе проектиро-
вания.
Основные расчетные зависимости. Выбор математи-
ческой модели для расчета показателей ТКИ зависит от
формы представления характеризуемых свойств.
В общем случае для определения показателей ТКИ
используют следующие расчетные зависимости:
общий (суммарный) показатель ТКИ
i
К = ki 4- • • • 4- kj = S ki,
4=1
структурный показатель ТКИ
N
Кет = Zj
п=1
удельный показатель ТКИ
Куд = К/Р;
относительный показатель ТКИ
Koth = W.
сравнительный'показатель ТКИ
Кер = К/Кб,
где 1 — общее число рассматриваемых свойств, образую-
щих ТКИ; N — выборочное число свойств из общей сово-
купности свойств, образующих ТКИ; Р — главный (опре-
деляющий) параметр изделия или реализуемый им полез-
ный эффект; Кб — базовый показатель ТКИ.
88
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Эти зависимости пригодны для расчета показателей
ресурсоемкости различных видов.
Пример 1. Расчет общей (суммарной), структурной,
относительной и сравнительной трудоемкостей изделия
в изготовлении.
Общая (суммарная) трудоемкость изделия в изготовле-
нии (нормо-ч или машино-ч)
т = S tit
i=l
где — трудоемкость по t-му цеху, участку или виду
работ, входящему в технологический процесс изготовле-
ния; / — число цехов, участков или видов работ.
Структурная трудоемкость изделия в изготовлении
(нормо-ч или машино-ч)
N
7"ст = S
П=1
где tn — трудоемкость по рабочим местам, аппаратам или
агрегатам, входящим в состав однородных в технологиче-
ском отношении отдельных цехов, участков или видов
работ.
Относительная трудоемкость изделия в изготовлении
Т’отн ~ h/T •
выражающая в данном случае долю затрат труда на изго-
товление изделия по i-му цеху, участку или виду работ.
Сравнительная трудоемкость изделия в изготовлении
Тер = Т/Тб.
где Тб —базовая трудоемкость изделия в изготовлении.
Показатели технологической рациональности и преем-
ственности конструкции изделия рассматриваются, как
правило, в виде относительных показателей ТКИ. Для
их расчета используют следующие зависимости.
1. Показатели технологической рациональности кон-
струкции изделия.
Коэффициент сборности определяется как отношение
числа специфицируемых составных частей изделия (рав-
ное числу сборочных единиц) к общему числу его состав-
ных частей:
Ксб = £/(£ + D),
-ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
89
где Е — число сборочных единиц в изделии; D — число
деталей в изделии.
Коэффициент легкосъемности составных частей опре-
деляется по формуле
i
Кдс = £ ti/Tr. о (р)»
1=1
где tt — трудоемкость i-й составной части изделия в де-
монтажно-монтажных работах при техническом обслу-
живании (ремонте); / — число составных частей изделия,
требующих технического обслуживания (ремонта);
7\. о (р) — общая трудоемкость изделия в техническом
обслуживании (ремонте).
Коэффициент разновесности элементов при монтаже
вне предприятия-изготовителя определяется по формуле
/
Крв = S miKImшах)>
i=l
где /и< — масса t-й поставляемой составной части (эле-
мента) изделия; mmaJt — масса наибольшей составной
части изделия; / — число поставляемых составных частей
изделия.
Коэффициент доступности мест обслуживания опре-
деляется по формуле
Кд = Т о/(Т о + Т всп),
где То — трудоемкость изделия в основных операциях
изготовления (технического обслуживания, ремонта);
Твсп — трудоемкость изделия во вспомогательных опера-
циях изготовления (технического обслуживания, ремонта).
Коэффициент контролепригодности определяется по
формуле
Кк = То. к/(То. К 4“ Твсп. к),
где То. „ — трудоемкость изделия в основных операциях
технического контроля (диагностирования); Твсп. „ —
трудоемкость изделия во вспомогательных операциях тех-
нического контроля (диагностирования).
Коэффициент распределения допуска между изгото-
влением и монтажом определяется по формуле
Кр. д = 1 — 6д/РМ,
90
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
где DM — монтажный допуск; 6П — погрешность изго-
товления (суммарный допуск на отклонение формы и рас-
положения) поверхностей оборудования, выносных площа-
док и элементов, используемых в качестве выверочных баз.
Показатель используется для оценки технологичности
конструкции оборудования, поставляемого частями (при
6П > DM показатель условно считается равным нулю).
2. Показатели преемственности конструкции изделия
Коэффициент применяемости унифицированных состав-
ных частей изделия определяется по формуле
КС. ч
пр —
Ey + Dy
E + D 1
где Еу = £у,8 4- Еу. п + £ст — число унифицирован-
ных сборочных единиц в изделии; Dy — D-8 + Dy. п +
+ DCT — число унифицированных деталей, являющихся
составными частями изделия и не вошедших в Ег (стан-
дартные крепежные детали не учитываются); Еу. 8 и
Dy,8 —соответственно число заимствованных унифици-
рованных сборочных единиц и деталей; £у.п и Dy.n —
соответственно число покупных унифицированных сбо-
рочных единиц и деталей; Ест и DCT — соответственно
число стандартных сборочных единиц и деталей; Е =
= Еу + £ор — число сборочных единиц в изделии; D =
= Dy + Dop — число деталей, являющихся составными
частями изделия и не вошедших в £; £Ор и Dop — соот-
ветственно число оригинальных сборочных единиц и де-
талей.
Зависимость для определения Кпр4 является исходной
для получения ряда дополнительных зависимостей после
подстановки в исходную формулу выражений £у, Dy,
Е и D и последовательного учета отдельных слагаемых.
При необходимости аналогично могут быть получены
формулы для определения применяемости покупных,
заимствованных и других составных частей изделия,
выражающие преемственность его конструкции.
Коэффициент применяемости унифицированных сбороч-
ных единиц изделия (Кпр) определяется как отношение
унифицированных сборочных единиц к общему числу
сборочных единиц в изделии:
- Еу7£.
ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
81
Коэффициент применяемости унифицированных дета-
лей изделия определяется как отношение унифицирован-
ных деталей к общему числу деталей в изделии, кроме
крепежных:
К?Р = Dy/D.
Коэффициент применяемости стандартных составных
частей изделия определяется по формуле
ЬГС. Ч. СТ £ст 4* ^ст
ЛпР — E + D *
где Ест = Ест.8 "1“ Ест.п "1“ ^ст.н число стандарт-
ных сборочных единиц в изделии; DCT = DCT.8 +
+ DCT. п + DCT.и — число стандартных деталей, являю-
щихся составными частями изделия и не вошедших в Ест
(стандартные крепежные детали не учитываются); Ест,8
и DCt. э — соответственно число заимствованных стан-
дартных сборочных единиц и деталей; Ест. п и DCT. п —
соответственно число покупных стандартных сборочных
единиц и деталей; Ест. и и DeT. и — соответственно число
сборочных единиц и деталей, стандартизация которых
осуществлена при разработке данного изделия.
При расчете стандартные сборочные единицы и детали,
входящие в другие стандартные сборочные единицы, не
учитываются. Если составной частью изделия является
учитываемая сборочная единица (например, насос), то не
учитываются имеющиеся в ней стандартные составные
части в виде сборочных единиц (редукционные и предо-
хранительные клапаны, подшипники и др.) или деталей
(шпонки, крышки, рым-болты и др.).
Стандартные сборочные единицы и детали, входящие
в состав нестандартной сборочной единицы, являющейся
составной частью изделия, учитываются при определении
числа стандартных сборочных единиц и деталей. Напри-
мер, если в нестандартном насосе используются стандарт-
ные составные части (сборочные единицы и детали), то
они учитываются при определении Ест и DCT.
Коэффициент применяемости стандартных сборочных
единиц изделия определяется как отношение числа стан-
дартных сборочных единиц к числу сборочных единиц
в изделии:
tffpCT = ECT/E.
92
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Коэффициент применяемости стандартных деталей оп-
ределяется как отношение числа стандартных деталей
к общему числу деталей (кроме крепежных), которые
являются составными частями изделия:
' KnPCT = DCT/D.
Коэффициент применяемости унифицированных или
стандартных конструктивных элементов детали опреде-
ляется по формуле
Кпр9 = Qk/s’/Qk-B»
где Qk/V — число унифицированных (стандартных) кон-
структивных элементов; Q„. 8 — число конструктивных
элементов в изделии.
Коэффициент применяемости материала в изделии
определяется как отношение суммарной массы данного
материала к общей массе конструкции изделия:
№₽ = Mt/M.
Коэффициент повторяемости составных частей изделия
определяется по формуле
/<no:=l-Qc.4/(£ + D),
где Qc. ч — число наименований составных частей; (Е +
+ D) — общее число составных частей в изделии.
Коэффициент повторяемости конструктивных эле-
ментов детали определяется по формуле
Кпов = 1 ~ Qk. э/Qk.b»
где Qk. э — число типоразмеров конструктивных эле-
ментов в изделии.
Коэффициент повторяемости материалов в изделии
определяется по формуле
Кнов = 1 - Qu/(D + DM),
где DM — число материалов, входящих непосредственно
в изделие и перечисленных в разделе «Материалы» его
спецификации; QJ, — число наименований (марок, сор-
таментов) материалов, применяемых в изделии.
Коэффициент типизации конструктивного исполнения
характеризует преемственность данного исполнения изде-
ПОКАЗАТЕЛИ ТКН
93
лия по отношению к множеству его исполнений по составу
и структуре и определяется как отношение
к™
где Qo. к — число структурных компонентов (элементов
и связей между ними) в данном исполнении изделия, соот-
ветствующих компонентам типового представителя группы
исполнений; Qj; £ — общее число компонентов типового
представителя группы однотипных исполнений изделия.
Для типового представителя группы исполнений К™пи в
= 1.
Порядок н методы определения показателей ТКИ.
Процесс определения показателей ТКИ реализуется в об-
щем случае в следующей последовательности: определение
исходных данных; анализ исходных данных; обработка
результатов анализа исходных данных; выбор номенкла-
туры показателей ТКИ; расчет численных значений
показателей ТКИ.
Типовая схема определения показателей ТКИ при-
ведена на рис. 4.
При выборе номенклатуры показателей необходимо
руководствоваться следующими положениями:
номенклатура показателей должна быть минимальной,
но достаточной для объективной оценки ТКИ и принятия
решений, необходимых для совершенствования конструк-
ции изделия;
состав показателей ТКИ, используемых для обеспече-
ния ТКИ в процессе проектирования изделия, должен
соответствовать составу базовых показателей ТКИ, при-
нятых на исходных этапах проектирования.
Для определения показателей ТКИ используют мето-
ды, различающиеся по способу и источнику получения
информации. Характерные особенности этих методов при-
ведены в табл. 1. *
Применяемость показателей ТКИ. Применяемость
основных и дополнительных показателей ТКИ в процессе
разработки конструкции изделия зависит от разнообраз-
ных факторов. К основным из них относят вид изделия
и стадию разработки.
Перечень показателей ТКИ, рекомендуемый
ГОСТ 14.201—83 для применения в зависимости от вида
Определение
исходных +•
данных
Определение
вида изделия
Определение
новизны и сложности
конструкции
изделия
Определение
типовых
конструкций
и аналогов
Определение
объема выпуска
и типа
производства
Определение
предприятия-
изготовителя
I
Анализ
исходных
валим
Анализ
исходных
ложбований
К ТКИ
Анализ
статистических
Ванных по типовым
конструкциям
а аналогам
Аналог целесообразности
применения
НЬвых материалов,
конструктивных решении и
технологических процессов
Анализ
возможностей
предприятия—
изготовителя
Обработка
результатов
анализа
исходных
данных
Определение времени и затрат
на техническую подготовку
производства (ТПП)
Определение времени
и затрат
на изготовление изделия
Определение времени и затрат
на техническое обслуживание
и ремонт изделия
Мор
номенклатуры
показателей
ТКИ
Анализ технологичности в областях ее проявления Установление сфер наибольшего проявления ТКИ выбор номенклатуры показателей ТКИ
Расчет
Численных
значений
тказатыев
ТКИ
Выбор методов определения
показателей ТКИ
Установление структуры
формул'расчета
показателей ТКИ
Расчет показателейТКИ
Рис. 4. Типовая блок-схема определения показателей ТКИ
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИИ
СКАЗАТЕЛИ. ТКИ
t. Классификация и характеристика методов определения
показателей ТКИ
Признак классификации Метод Особенности метода
Свособ получения Измерительный Основан на информации, во-
информации лучаемой с применением тех- нических средств измерений (например, измерение массы изделия)
Регистрационный Основан на информации, по- лучаемой путем подсчета чи- сла определенных событий, затрат и т. п. (например, затрат на техническое об- служивание или ремонт из- делия)
Органолептиче- Основан на информации, по-
сшй лучаемой в результате ана- лиза восприятий органов чувств и формализованного представления данных
Источник получе- Расчетный Основан на информации, по- лучаемой с помощью теоре- тических или эмпирических зависимостей (например, при расчете удельной материало- емкости)
Традиционный Значения показателей опре-
ния информации Экспертный деляются специалистами спе- циализированных экспери- ментальных и расчетных под- разделений предприятия или организации
Значения показателей опре- деляются экспертными спо- собами группами специали- стов-экспертов (например, определение показателей, ко- торые в данное время не
• могут быть определены дру- гими методами)
Социологический Значения показателей опре- деляются фактическими или потенциальными потребите- телями изделия, при этом используют, например, уст- ные опросы или специаль- ные анкеты-вопросники
96
оценка технологичности конструкции изделия
Продолжение табл. 1
Признак классификации Метод Особей иости метода
Отношение факте- Экзогенный Основан на учете внешних
ров к объекту Эндогенный по отношению к ТКИ фак- торов: изменения в техноло- гических методах, программе производства, резкое сокра- щение сроков освоения и др. Основан на учете исключи- тельно внутренних по отно- шению к ТКИ факторов: число составных частей, конструктивных элементов, применяемых материалов; типизация конструктивных
схем и компоновок; блочно- модульное построение уст- ройств и др.
Смешанный Основан на взаимосвязанном учете внешних и внутренних по отношению к ТКИ фак-
Способ моделиро- Имитационный Многократное повторение
ваиия информации Аналоговый расчета модели в различных условиях выполнения работ во всех сферах проявления Заимствование данных по изделию-аналогу
изделия и стадии разработки, приведен в табл. 2. В таб-
лицу включены показатели, широко используемые в кон-
структорской практике.
Необходимость определения показателей, отмеченных
в табл. 2 знаками применяемости, устанавливается для
каждого конкретного изделия стандартами отрасли или
предприятия.
Система показателей ТКИ. ТКИ оценивают количе-
ственно с помощью системы показателей, которая вклю-
чает: базовые (исходные, плановые) показатели техноло-
гичности представителя группы изделий с общими кон-
структивно-технологическими признаками, являющиеся
предельными нормативами технологичности, обязатель-
ными для выполнения при разработке изделия; показа-
тели технологичности, достигнутые при разработке изде-
4 П/р Амирова
i. Применяемость показателей ТКИ в зависимости от вида изделии и стадии разработки
Показатель ТКИ ч * Вид изделия Стадия разработки ' конструкторской документация
Деталь (1) Оборонная еди- ница (2) Комплекс (3) Комплект (4) Техническое предложение Эскизный про- ект Технический проект Рабочая документа- ция
Литера <О» ‘ Литера «В»
Трудоемкость изделия в изготовлении Т Т Т Т Н2,з П2,з П2,з П2,з Т1-4
Трудоемкость изделия в монтаже — Т Т — — — н П т
Трудоемкость изделии в техническом обслужи- вании (средняя оперативная) н Т Т — — — П Т
Трудоемкость изделии в ремонте (средняя опе- ративная) н Т Т — — — П Т
Удельная трудоемкость изделии — Т Т — — П2,- П2,з П Т
Удельная материалоемкость (металлоемкость) изделии — Т т — н п П Т т
Удельная энергоемкость изделии — Т т — н п П т т
Технологическая себестоимость изделии в изго- товлении т Т т т п н Н2,т П2,з Ti-4
Технологическая себестоимость изделии в тех- ническом обслуживании (средний оперативная) н т т — — — — П т
ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
СО
Продолжение табл. 2
Показатель ТКИ Вид изделия Стадия разработки конструкторской документации
Деталь (1) Сборочная единица (2) Комплекс (3) Комплект (4) Техническое предложение Эскизный про- ект Технический проект Рабочая документа- ция
се О. й Литера «Б»
Технологическая себестоимость изделии в ре- монте (средний оперативная) Н Т Т — — — — п Т
Продолжительность технического обслуживания изделия (средняя оперативная) Н Н Н н — н н н
Продолжительность ремонта изделия (средняя оперативная) Н Н И н — — н н н
Коэффициент сбориости — Т т — — П п п т
Коэффициент применяемости унифицированных конструктивных элементов т н н н — н п т н
Коэффициент применяемости материала — т н н. — — н т т
Обозначении: Т — обязательное определение значении показатели точными методами; П — обяза-
тельное определение приближенного значении показатели укрупненными методами; Н — необязательное опре-
деление показателя в общем случае. Индексы указывают, дли какого вида изделии определиетси значение пока-
затели на данной стадии разработки конструкторской документации.
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
ВАЗОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
99
лия; показатели уровня технологичности конструкции
разрабатываемого изделия.
Состав базовых показателей, их оптимальные значения
и предельные отклонения устанавливаются отраслевыми
стандартами с учетом тенденций развития данной и смеж-
ных областей техники и потребностей народного хозяй-
ства, данных научного и инженерного прогнозирования,
показателей аналогов составных частей изделия, данных
различных достоверных источников информации. Опти-
мальные значения базовых показателей технологичности
указывают в техническом задании на разработку изделия.
Базовые и достигнутые показатели, а также показатели
уровня ТКИ вносят в карту технического уровня и ка-
чества изделия.
Данные об уровне ТКИ используют в процессе оптими-
зации конструктивных решений на стадиях разработки
конструкторской документации, при принятии решения
о производстве изделия, анализе технической подготовки
производства, разработке мероприятий по повышению
уровня ТКИ и эффективности его производства и экс-
плуатации, при государственной, отраслевой и завод-
ской аттестации качества изделия и определении технико-
экономических показателей производства, эксплуатации
и ремонта изделия.
БАЗОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
Базовые показатели ТКИ, устанавливаемые и приме-
няемые для оценки технологичности конструкции разра-
батываемого изделия, динамичны и в своем развитии отра-
жают постоянное совершенствование объектов, методов
и средств производства, эксплуатации и ремонта техники
в соответствии с потребностями ускорения научно-техни-
ческого прогресса. В общем случае они проходят стадии
прогнозирования, установления, применения и совершен-
ствования.
Прогнозирование показателей ТКИ. При прогнозиро-
вании показателей ТКИ учитывают следующие факторы:
постоянный рост требований к качеству изделия; пер-
спективные объемы производства и масштабы применения
изделия; сложность и новизну конструкции изделия к мо-
менту освоения его в производстве и эксплуатации; опе-
4*
100
оценка технологичности конструкции изделия
режающие требования к совершенствованию материально-
технической базы и форм организации производства, экс-
плуатации и ремонта изделия.
В результате прогноза выявляют области изменения
значений показателей технологичности конструкции перс-
пективного образца изделия и других показателей, харак-
теризующих его полезностные свойства и выступающих
при оптимизации показателей ТКИ в качестве ограниче-
ний.
Принципиальный подход к оптимизации прогнозируе-
мых показателей ТКИ основан на комплексном учете
полезностных свойств и технологических особенностей
конструкции изделия и заключается в разрешении про-
тиворечий между ними на основе конкурентного равнове-
сия в условиях оптимальности по Парето.
Пример2. Конструкция изделия разрабатывается с уче-
том возможностей ее изготовления на Р предприятиях
и исходя из Т-множества требований X возможных сфер
эксплуатации. Набор показателей качества изделия, отра-
жающих ее потребительную стоимость, характеризуется
вектором-столбцом
К = {К„|п = Т7П
а набор показателей, отражающих его стоимость (затра-
ты), — вектором-строкой
С={Сп|п = ГП
где Кп и Сп — соответственно потребительная стоимость
и стоимость и-го свойства изделия; N — общее число рас-
сматриваемых свойств, образующих качество изделия.
Таким образом, общий вектор затрат-полезности содер-
жит компоненты двух видов: вектор потребительских
свойств изделия и вектор соответствующих им затрат
в сферах производства, эксплуатации и ремонта. Эти за-
траты характеризуют ТКИ в перечисленных областях
ее проявления.
Разработчик конструкции изделия должен выбрать
из некоторого замкнутого множества Wp допустимых для
р-го предприятия векторов затрат-полезности такой век-
тор W*, который наилучшим образом соответствует уело-
БАЗОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
101
виям этого предприятия-изготовителя и удовлетворяет
требованиям любой сферы тс эксплуатации:
При постановке изделия на производство одновременно
на нескольких предприятиях, использующих различные
технологические методы и располагающих различными
орудиями труда, общепроизводственный вектор затрат-
полезности с учетом требований всех X сфер эксплуатации
W = 2 Wp = 2 {^|n = TTJv},
р=1 рг=1
где Wp £ W £ W; W — общепроизводственное мно-
жество допустимых векторов затрат-полезности. При этом
учитывается Т-множество векторов требований всех
сфер эксплуатации к полезности изделия, определяемое
как пересечение Тх-множеств векторов требований:
Т - Л тх.
X
Конкурентное равновесие (или оптимум по Парето)
определяется как ситуация, при которой векторы пока-
зателей стоимости С, затрат-полезности Wx и требова-
ний Тх находятся на таком уровне:
С\С; WPX\W-, Т*Х£Т,
при котором множество векторов требований (Т*, Т1, ....
Тх} согласуется с производственными возможностями
Вр (С) предприятия-изготовителя:
bp(C) = {wp*\x= Гх)
и бюджетными ограничениями. Здесь С*, Wpx и Т*х —
фиксированные параметры.
Бюджетное ограничение определяется соотношением
допустимых затрат Зр (Г) на реализацию всех требований
эксплуатации предприятием-изготовителем, фиксирован-
ных затрат Зр (Ка), произведенных им ранее на формиро-
вание потребительной стоимости Ка изделия-аналога,
и экономической целесообразности Цр выпуска изделия
на этом предприятии-изготовителе. Это соотношение имеет
вид
3₽(7’)<Зр(Ка)4-Д%
102
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
К
Рис. 5. Графическое представление
оптимума по Парето (конкурентно-
го равновесия):
А — кривые безразличия; Б — множе-
ство предпочтение; В — множество
производственных возможностей; Г —
разделяющая гиперплоскость (линии
затрат); Kt показатель полезности
(например, надежности); К» — пока-
затель затрат (например, металлоем-
кости)
где элементы неравенства определяются скалярными про-
изведениями векторов затрат (С, Са) и полезности (Т,
Ка, IF"):
3Р(Т)=СТ; Зр* (Ка) = Са*Ка‘; ЦР = СУР.
Пусть показатели полезности изделия К для любого
предприятия-изготовителя, ремонтного производства и
сферы эксплуатации определяются как положительные
составляющие, показатели затрат производства и экс-
плуатации изделия С как отрицательные, a Wp содержит
начало координат (граничное условие, при котором каж-
дый создатель конструкции изделия с технологической
точки зрения может отказаться от ее производства, т. е.
не производить затраты). Тогда в качестве оптимума по
Парето выступает точка касания границы множества
производственных возможностей и максимально достижи-
мой кривой безразличия (рис. 5), где вектор требований
обозначен Т*, а вектор затрат-полезности предприятия-
изготовителя через Wp*.
Множество производственных возможностей лежит по
одну сторону разделяющей гиперплоскости (линии затрат),
а предпочтения, связанные с максимально достижимой
кривой безразличия, — по другую сторону. Гиперплос-
кость представляет собой набор векторов Wpt находя-
щихся в зависимости:
CWP = С'Т\
ВАЗОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
приводящей к оптимуму по Парето (конкурентному рав-
новесию). Реализация максимально возможных требова-
ний Т* сфер эксплуатации изделия к его конструкции
достигается движением вдоль линии затрат, а поиск
наивысшего уровня экономической целесообразности в век-
торе затрат-полезности Wp* — движением вдоль границы
множества производственных возможностей.
Аналогично формулируется постановка задачи оты-
скания оптимума при необходимости учета всех предприя-
тий-изготовителей, одновременно выпускающих данное
изделие.
Оптимальные показатели ТКИ, выявленные в резуль-
тате прогнозирования, являются основой для установления
базовых показателей ТКИ. При наличии целевой функции
и ограничений они определяются методами линейного
и нелинейного программирования, динамического про-
граммирования, теории игр и статистических решений,
теории оптимального управления и другими математиче-
скими методами.
Типовая схема оптимизации значений показателей ТКИ
включает блоки, приведенные на рис. 6.
Установление базовых показателей ТКИ. Значения
базовых показателей ТКИ устанавливают на основе зна-
чений показателей перспективного образца, выявленных
при прогнозировании, либо при отсутствии данных про-
гнозирования — на основе показателей аналога.
Рис. 6. Блок-схема оптимизации показателей ТКИ
104
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Установление значений базовых показателей ТКИ на
основе показателей перспективного образца является
предпочтительным, так как ориентирует разработчика
конструкции изделия на принятие наилучших инженер-
ных решений, наиболее полно соответствующих перспек-
тивным потребностям в изделиях и условиях их приме-
нения.
Установление значений базовых показателей ТКИ на
основе показателей аналога часто связано с необходи-
мостью использования статистических данных по изде-
лию-аналогу и последующей их обработки.
Определение значений базовых показателей ТКИ по
показателям аналога может быть осуществлено с исполь-
зованием метода прямых аналогий, корреляционных свя-
зей и корректирующих коэффициентов.
Метод прямых аналогий предполагает вычисление
значений базового показателя ТКИ непосредственно по
значению показателя аналога.
Пример 3. Определить значение базового показателя
трудоемкости Тб изделия, проектная мощность которого
составляет Р= 100 кВт, если известен аналог однотипной
конструкции, соответствующие показатели которого рав-
ны Т& = 10 000 нормо-ч и Ра = 80 кВт.
При условии равенства удельных трудозатрат находим
Тб = ТаР1Ра = 10000-100/80 = 12500 нормо-ч.
Метод корреляционных зависимостей эффективен
в случаях, когда на основе статистических данных ана-
лога выведены корреляционные связи технических харак-
теристик изделия (Хх, Ха....XN) и показателей ТКИ
вида
ь- _ 1 уЧ yS yKN
Аб—Л0А1 Л2 ... АДГ,
ИЛИ
Кб = 4- ХаХа + • • • +
где Хо, Хх, Ха..— показатели, выявленные в ре-
зультате статистической обработки эмпирических данных.
Метод корректирующих коэффициентов предусматри-
вает вычисление значений базового показателя ТКИ по
значению показателя типового представителя группы
изделий, обладающих общими с проектируемой конструк-
цией конструктивными и технологическими признаками.
ВАЗОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
105
Для определения базового показателя с использова-
нием метода корректирующих коэффициентов необходимо
основываться на статистических данных о ранее создан-
ных конструкциях изделий группы. При этом следует
учитывать отличие проектируемого изделия от разрабо-
танных ранее изделий по сложности, оригинальности и
перспективности конструкции и другим признакам, соот-
ветствующим виду изделия, а также принимать во внима-
ние ожидаемый рост производительности труда в сфере
проявления ТКИ к периоду изготовления нового изделия.
Корректирующие коэффициенты должны характеризо-
вать проектируемую конструкцию по отмеченным отли-
чительным признакам. Численные значения коэффициен-
тов определяются отношением основных технических
параметров сравниваемых изделий или других факторов,
характерных для конструкции, подготовки производства,
изготовления, технического обслуживания и ремонта
проектируемого изделия.
Применение методов прямых аналогий, корреляцион-
' ных зависимостей и корректирующих коэффициентов
создает предпосылки для решения задач с использованием
средств вычислительной техники.
При расчете и установлении базового показателя ТКИ
по ресурсоемкости с использованием метода корректирую-
щих коэффициентов учитывается динамика изменения
условий производства, эксплуатации и ремонта и соответ-
ствующий рост эффективности функционирования этих
сфер путем применения корректирующих коэффициентов.
Для этого используются нормативные данные по снижению
трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости и др.,
принятые в отрасли на планируемый период выпуска
и применения данного вида изделий.
Тогда базовый показатель ТКИ по ресурсоемкости
= ЯбКр,
где Ro — базовый показатель, принятый для данного
момента производства и эксплуатации изделия; Кр —
корректирующий коэффициент, выражающий снижение
ресурсоемкости к моменту установившегося выпуска из-
делия.
Пример 4. Определить базовый показатель трудо-
емкости изделия в изготовлении Тб. Выпуск изделия наме-
106 ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Рис. 7. Номограмма для опреде-
ления численных значений кор-
ректирующего коэффициента Кр
чается через три года от момента начала проектирования,
т. е. t = 3 года. Исходная базовая трудоемкость =
= 3000 нормо-ч. Коэффициент снижения трудоемкости
определяется зависимостью
к -( 100 ¥
ЛР~ \ 100 + Кп.т / ’
где Кв. т — планируемый рост производительности труда
к моменту промышленного выпуска изделия; Кп.т “
= 35 %.
По номограмме (рис. 7) определяем коэффициент Кр =
= 0,4. Тогда Тб = Т^Кр = 3000*0,4 = 1200 нормо-ч.
Если разрабатываемое исполнение изделия отличается
от типового представителя группы его исполнений новиз-
ной и сложностью конструкции, для определения кор-
ректирующего коэффициента Кр используют матрицу
«конструктивная сложность — новизна конструкции изде-
лия», принятую для данного вида изделий в отрасли.
Принципиальная схема определения коэффициента Кр
с использованием данных о новизне и сложности конструк-
ции изделия приведена на рис. 8.
В общем случае корректирующий коэффициент Кр
для i-й группы новизны и /-й группы сложности конструк-
ции изделия- определяется зависимостью
КР1} = аКьИ1КсЯг
где показатели а, Ь, с определяются для конкретных видов
изделий на основе статистических данных.
Коэффициенты новизны Кв и сложности Кся опреде-
ляются по формулам, приведенным в гл. 1. В зависимости
от вида изделия, целей и условий проведения оценки ТКИ
и использования ее результатов для определения этих
коэффициентов могут применяться и иные зависимости.
БАЗОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
107
Например, для сложных изделий типа комплексов Ксл
может определяться по формуле
t i
Кел = ^сл + 2
<=1
где Кел — коэффициент сложности базовой, части изделия
(например, механической);Ксл< — коэффициент сложности
блок расчета
Клс
Г| Группа сложности Группа , f новизны
7 z • 9 • I • • • 1-1 I
1 КРН Ьг • • • *PH • • • KP1,I-1 KPn
2 . t KP2Z • • • «Pit • • • KPz,I-1 KPZI
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
J Kpj, KPjZ • • • KPJi • • • KPJ‘>I-1
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • '
7-7 Xpj-lj • • • • • •
3 *Pjt fyjZ • • • • • • KPJ,T-1 KPJI
блок расчета
Р=Р}Кр
Рис. 8. Схема определения корректирующего коэффициента Кр по
значениям показателей новизны Кв и сложности Кел конструкции
изделия
108
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
i-й части изделия (например, электрической, гидравличе-
ской, акустической и т. п.); aj—коэффициент приведения
сложности i-й части изделия к сложности базовой части,
определяемый по статистическим данным.
Применение базовых показателей ТКИ. Основными
факторами, определяющими особенности применения базо-
вых показателей ТКИ, являются вид изделия, стадия раз-
работки конструкторской документации, вид показа-
теля ТКИ.
Эти факторы воздействуют на применяемость основных
и дополнительных показателей ТКИ с учетом вида изде-
лия и стадии разработки согласно табл. 2, что должно
учитываться при назначении вида соответствующих базо-
вых показателей ТКИ и стадий разработки конструктор-
ской документации, на которых их следует применять.
В общем случае базовые показатели ТКИ целесооб-
разно применять на всех этапах разработки конструктор-
ской документации, на которых проводится ее технологи-
ческий контроль по ГОСТ 14.206—73. Этапы, на которых
проводится технологический контроль проектной и рабо-
чей конструкторской документации, показаны на рис. 7
и 8, гл. 1.
Существенное значение для определения стадии и этапа
разработки конструкторской документации, на которых
следует применять базовые показатели ТКИ, имеет вид
показателя по наименованию, количеству и форме пред-
ставления характеризуемых свойств. Например, базовые
показатели технологической рациональности конструкции
изделия и частные (единичные) показатели целесообраз-
нее использовать на этапах разработки, рабочей конструк-
торской документации, применение базовых удельных
показателей ТКИ наиболее рационально на стадиях раз-
работки технического предложения и эскизного проекта
и т. д.
Принципиальная схема оценки уровня ТКИ, основан-
ной на применении базовых показателей, приведена на
рис. 9.
Совершенствование базовых показателей ТКИ. На
стадиях проектирования, производства, эксплуатации и
ремонта изделия постепенно накапливаются информация
и опыт, позволяющие определить пути дальнейшего улуч-
шения качества разработки, совершенствования конструк-
ВАЗОВЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТКИ
109
Сопоставление результатов оценка
с поставленной целью
Рис. 9. Схема оценки уровня ТКИ
Завание ма совершенствование Хазовых показателей ТШ
План развития отрасли
Рис. 10. Схема формирования, применения и совершенствования ба-
зовых показателей ТКИ
110
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ'
ции изделия и условий выполнения работ во всех обла-
стях проявления ТКИ. Одновременно возрастают требова-
ния к интенсивному ведению работ и непрерывному повы-
шению эффективности разработок. Следовательно,создают-
ся объективные предпосылки для систематического,перио-
дического обновления базовых показателей ТКИ.
Обновление базовых показателей ТКИ осуществляется
исходя из плана развития данной отрасли техники с уче-
том опыта установления и применения базовых показа-
телей ТКИ при технической подготовке производства и
данных о проявлении ТКИ в условиях производства,
эксплуатации и ремонта (рис. 10).
В необходимых случаях по результатам применения
базовых показателей ТКИ на стадиях разработки кон-
структорской документации производят корректировку
(уточнение, дополнение) их номенклатуры и численных
значений, регламентированных в техническом задании или
нормативно-техническом документе отрасли, в установлен-
ном порядке.
МНОГОФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ ТКИ
Технико-экономический анализ ТКИ по конечному
народнохозяйственному эффекту. Решая главные за-
дачи конструирования с учетом технологических возмож-
ностей и ресурсных ограничений, следует всегда исходить
из конечного народнохозяйственного эффекта.
Единым критерием ТКИ является ее экономическая
целесообразность при заданном качестве и принятых усло-
виях производства, эксплуатации и ремонта. При такой
оценке конструкции необходимо рассматривать весь ком-
плекс требований к ней в целом, чтобы, например, обе-
спечение требований к изготовлению не приводило к эко-
номически невыгодному увеличению затрат на техниче-
ское обслуживание или ремонт.
Напротив, создатели конструкции должны, комплексно
оценивая эффект, смелее идти в необходимых случаях на
некоторое обоснованное удорожание изделия в производ-
стве в целях резкого снижения затрат в эксплуатации.
Технологичность конструкции не является единичным
свойством, оцениваемым каким-либо частным (единичным)
показателем. Следовательно, необходимость комплексной
МНОГОФАКТОРНЫЙ АНАЛИЗ
111
Частные (Отшуиые) показатеяиТКИ
Отдельные
частные свойства
fa
far
hi
Труппы родственных
свойств
|t | Групповые показатели ТКИ Т |
/о| [ *
ГГ •••________________ТГ
A
Совокупность групп
(комплексы) свойств
И
к
Комплексный показатель ТКИ
Рис. 11. Схема формирования комплексных показателей ТКИ:
А — выявление направлений совершенствования конструкции; В — оценка
влияния ТКИ иа конечный народнохозяйственный эффект
оценки ТКИ диктуется сложностью комплекса свойств,
формирующих технологичность. Оптимальный вариант
конструкции определяется при проектировании, поэтому
на каждой стадии проектирования необходимы показатели,
характеризующие выполнение различных требований
к ТКИ.
Комплексные, групповые и частные (единичные) пока-
затели ТКИ, несмотря на различные условия их приме-
нения, взаимосвязаны, причем эта взаимосвязь обуслов-
лена деревом целей (оцениваемых свойств), для которого
характерны одновременно дифференциация комплексных
и интеграция частных показателей в соответствии со схе-
мой (рис. 11).
Обобщение частных показателей в один показатель или
малое их число и одновременная детализация последних
являются важными методическими принципами количе-
ственной оценки ТКИ.
Переход от частных показателей к комплексным необ-
ходим для более полной и объективной оценки влияния
ТКИ на конечный народнохозяйственный эффект, кото-
рый может быть получен в результате создания и приме-
нения данного изделия (стрелка Б, см. рис. 11).
Детализация комплексных показателей с переходом
к групповым, а затем и к частным показателям, необхо-
дима для выявления тех конструктивных решений, совер-
шенствование которых целесообразно и наиболее эффек-
112
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
тивно для повышения уровня ТКИ в целом (стрелка А,
см. рис. 11).
Частными являются показатели, расположенные на
низшем уровне деления.
Групповые показатели бывают различных уровней
(первого, второго и т. д.), поэтому могут быть классифи-
цированы по ним. Обобщение групповых показателей
на высшем уровне образует комплексный показатель ТКИ.
Методы определения комплексных показателей ТКИ.
Комплексные показатели ТКИ определяются на разных
стадиях разработки, для которых характерны различная
детализация проработанных технических решений, пере-
менный состав выявленных и подвергаемых анализу
свойств и параметров, изменчивость математических моде-
лей комплексных показателей (в связи с различным назна-
чением стадий разработки) и соответственно используе-
мых методов их формирования и определения.
При определении комплексных показателей ТКИ ис-
пользуют разнообразные методы. Наиболее простым яв-
ляется метод, позволяющий выражать искомый показа-
тель средним арифметическим значением
(n \ I
2 Кп ] N,
где Кп — значение n-го частного (группового) показа-
теля; N — число частных (групповых) показателей, обра-
зующих комплексный показатель.
Однако в большинстве случаев исходные показателе
неравноценны с точки зрения степени их воздействия на
комплексный показатель. В этом случае можно использо-
вать зависимости (математические модели), позволяющие
учитывать весомость (значимость, эквивалентность) от-
дельных исходных показателей вида
N
2 ^пКп
V П=1
Л — jy >
П=1
где Ьп — коэффициент, весомости n-го частного (группо-
вого) показателя, определяемый экспертным или другими
ДО
методами. Обычно принимают 2 bn = 1.
Л=1
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ
113
Часто для технико-экономического анализа объекта
используют многопараметрические корреляционные мо-
дели различных видов (степенные и гиперболические
функции, полиномы различных степеней и др.), например,
степенную функцию вида
ьг _ 1 bA 1Л и*™
А = ЛоД| А2 ... l\N .
где кп — коэффициент эластичности фактора Кп, харак-
теризующий степень влияния n-го единичного (группо-
вого) показателя на исследуемый комплексный показа-
тель ТКИ. Вычисление коэффициентов эластичности про-
изводят на основании статистических данных.
Вид выбранной математической модели в любом слу-
чае должен наиболее полно и точно отражать взаимосвязь
частных и групповых показателей и степень их влияния
на исследуемые комплексные показатели, а для выбора
вида модели и вычисления коэффициентов эластичности
должно быть в наличии достаточно статистических дан-
ных.
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛ ИЗ ‘ (ФСА)
И ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ
В инженерной практике проведение ФСА и обеспече-
ние ТКИ часто рассматривают как дублирующие, подме-
няющие друг друга направления работ, а в отдельных
случаях, напротив, исключают какие-либо связи между
ними. Обе эти постановки неправомерны, поскольку в ко-
нечном итоге снижают эффективность конструкторской
разработки, так как не позволяют взаимосвязанно исполь-
зовать присущие этим направлениям эффективные методы
конструирования и технико-экономического анализа кон-
струкции изделия, в инженерной деятельности.
Особенности ФСА как метода инженерной деятель-
ности. При ФСА объектом анализа является изделие,
представляемое в виде некоторого набора (комплекса)
функций, реализация которых требует определенных
затрат.
Целью ФСА является выявление наиболее экономич-
ного (с точки зрения производителя и потребителя) ва-
рианта исполнения изделия. Эта цель достигается путем
114
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
поиска и применения способа осуществления той или
иной функции с наименьшими затратами.
Множество свойственных анализируемому объекту
функций подразделяют на главные, основные и вспомо-
гательные. Главной является фуикция, для осуществления
которой создают изделие. В отдельных случаях изделие
может иметь не одну, а несколько главных функций (на-
пример, машина или трактор с навесными и сменными
орудиями труда и т. п.). К основным относят функции,
осуществление которых обеспечивает выполнение данным
объектом (системой) его главной функции, к вспомога-
тельным — функции, способствующие выполнению объ-
ектом его основных функций. Среди вспомогательных
функций могут находиться ненужные функции, к которым
относят функции, без выполнения которых анализируе-
мый объект или его элементы не изменяют свою работо-
способность. Именно такие функции, являясь источником
излишних затрат, представляют собой наиболее суще-
ственный резерв снижения себестоимости изделия. На
выявление и использование прежде всего этого резерва
и нацелен ФСА.
Под ФСА понимается метод системного исследования
функций объекта, направленный на минимизацию затрат
в сферах проектирования, производства и эксплуатации,
связанных с обеспечением его полезности для потреби-
теля. По существу, использование этого метода напра-
влено на минимизацию (оптимизацию) соотношения затрат
и потребительной стоимости объекта.
Принципиальное отличие ФСА от обеспечения ТКИ
состоит в следующем.
ФСА предполагает абстрагирование функций изделия
от материально-вещественной субстанции его компонен-
тов, анализ этих функций с точки зрения их полезности
для потребителя, выявление состава ненужных функций
и установление, при необходимости, соответствующих
им элементов конструкции для их последующего устра-
нения.
Обеспечение ТКИ связано с выявлением источников
резервов снижения ресурсоемкости конструкции изделия
при уже упорядоченном и регламентированном множестве
его функций и для этого предполагает непосредственный
анализ конструктивных решений по изделию в целом,
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ
115
его составным частям и исходным материалам, обеспече-
ние их технологической рациональности и конструктивной
преемственности в объеме, достаточном для минимизации
(оптимизации) затрат ресурсов на разработку, производ-
ство, техническое обслуживание, ремонт и утилизацию
изделия при обеспечении и поддержании его качества
в заданных пределах.
Следовательно, ФСА как метод инженерной деятель-
ности используется на исходных этапах формирования
объекта, предшествует обеспечению технологичности его
конструкции и решает практически одну задачу — сокра-
щение числа выполняемых изделием функций, не нару-
шая предъявляемых к нему требований. Обеспечение
ТКИ предусматривает решение многих инженерных задач.
К наиболее характерным из них относятся:
исключение из конструкции каких-либо составных
частей (узлов и деталей);
замена нескольких составных частей одной;
замена специальных деталей стандартными, а ориги-
нальных — унифицированными;
замена допусков менее жесткими;
повышение шероховатости поверхности;
замена сложных поверхностей деталей простыми (пло-
скими, цилиндрическими и др.);
использование технологически более рациональных
заготовок;
применение более экономичных технологических про-
цессов изготовления, технического обслуживания и ре-
монта и т. п.
Решение первых двух задач обеспечения технологич-
ности конструкции изделия может быть связано с исполь-
зованием процедур ФСА наряду с другими методами,
приведенными в п. 1.2.
Основные источники и принципы ФСА. Основными
теоретическими источниками ФСА являются теория систем
и методы системного анализа, теория функциональной
организации и методы инженерного анализа, методы эко-
номического анализа (в том числе методы теории экономи-
ческой эффективности) и научные методы организации
труда (рис. 12). Использование этих теорий и методов
находит отражение в соответствующих принципах ФСА,
которые приведены ниже.
116
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Рис. 12. Теоретические источники ФСА технических систем (ТС)
Системный подход служит одним из основополагаю-
щих принципов современного ФСА и заключается в рас-
смотрении объекта во взаимосвязи и взаимообусловлен-
ности его потребительских свойств. Основанный на тео-
рии систем, этот подход образует методологическую ос-
нову ФСА.
Функциональный подход является вторым важнейшим
принципом ФСА. Его сущность состоит в представлении
объекта в виде совокупности взаимосвязанных функций
с определенным характером как самих функций, так и свя-
зей между ними. Акцентируя внимание на функциях, с по-
мощью которых синтезируются потребительские свойства
объекта, ФСА требует рассмотрения этого объекта не
в его конкретной предметной форме, а как комплекса
абстрактных функций, необходимых потребителю.
Принцип соответствия значимости и полезности функ-
ций затратам на их реализацию является следствием
функционального совершенства изделия как технической
системы и отражает цель ФСА — достижение соответствия
между затратами (на реализацию функций) и важностью
этих функций для изделия. Материальные носители
функций предопределяют затраты на объект в целом и
поэтому должны отвечать следующим важнейшим прин-
ципам функциональной организации технических систем:
• совместимости функций (функции взаимодействующих
элементов системы, а также каждого элемента и системы
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ
117
в целом должны быть совместимы в процессе их реали-
зации);
актуализации функций (функции системы должны
соответствовать целям ее создания и условиям прогрес-
сивности намечаемых инженерных решений; они не должны
содержать в своем составе ненужных, бесполезных для
изделия функций);
сосредоточения функций (усилия отдельных функций,
находящихся на нижних уровнях иерархии, должны быть
сосредоточены на осуществлении основных и, в конечном
итоге, главных функций объекта);
гибкости (управляемости) функций (при изменении
условий функционирования система должна проявлять
свойства адаптивности и настраиваться на частичное
обновление состава функций при неизменной структуре
системы или перестройку структуры для более полной
реализации заложенных в систему функциональных воз-
можностей).
Народнохозяйственный подход предполагает обеспече-
ние общественно необходимого качества изделия при обя-
зательном учете той части затрат на всех этапах ее жизнен-
ного цикла (проектирования, изготовления, применения,
утилизации), которая связана с обеспечением, реализацией
и поддержанием полезных функций изделия. Этот подход
предусматривает в качестве важного условия хозяйство-
вания выявление и использование источников экономии
ресурсов, влияющих наряду с другими источниками эко-
номии на конечную народнохозяйственную эффективность
создания и применения новой техники.
Принцип коллективного творчества предусматривает
использование современных методов активизации твор-
ческого поиска и базируется на таких методах, которые
позволяют активизировать индивидуальное творческое
мышление и использовать как достижения в области пси-
хологии, так и закономерности творческого процесса
(прежде всего коллективного).
В совокупности перечисленные подходы и принципы
позволяют определить целенаправленность ФСА и его
существенные особенности и установить граничные усло-
вия его использования при разработке новых и модерни-
зации уже выпускаемых изделий, а также при создании
модификаций изделия на основе его исходного базового
118
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЯ ИЗДЕЛИЯ
исполнения, находящегося в производстве.
Виды стоимостных оценок функций и методы их уста-
новления. Проведение ФСА состоит из нескольких этапов!
подготовительного, информационного, аналитического,
творческого, исследовательского, рекомендательного и
внедрения.
На первых трех этапах устанавливают функции изделия
и его элементов, взаимосвязи между выявленными функ-
циями, их предварительную стоимостную и качественную
оценку. На четвертом этапе — творческом — состав-
ляется логическое описание сущности функций, осуще-
ствляется поиск оригинальных решений, укрупненно
определяется их стоимость. На следующем, пятом этапе —
исследовательском — решается задача определения стои-
мости функций и качества их исполнения, для чего вы-
являются функционально необходимые затраты (при обще-
ственно необходимом уровне качества изделия), упразд-
няются несущественные решения (ненужные функции),
а также решения, не обеспечивающие соответствия между
возможностями и потребностями.
Виды стоимостных оценок функций и методы их уста-
новления непосредственно зависят от этапа ФСА. На
аналитическом, творческом и исследовательском этапах
возникают оценочные задачи нескольких типов:
функционально-стоимостная оценка вариантов част-
ных решений по каждой основной функции (задача диф-
ференциации);
функционально-стоимостная оценка синтезированных
решений по изделию в целом (задача интегрирования);
выбор оптимального варианта (задача оптимизации).
Задачи первого типа возникают на аналитическом
втапе ФСА при дифференциации затрат по функциям,
а также на творческом и исследовательском этапах при
сравнении частных технических решений по функциям.
В первом случае действительные затраты распределяют
по функциям для того, чтобы в дальнейшем определить
степень соответствия между затратами и значимостью
функций для потребителя, во втором — определяют за-
траты на проектируемые варианты исполнения функ-
ций.
Когда один материальный носитель или группа из К
носителей полностью работают на одну определенную i-ю
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ анализ
не
функцию, производственные затраты на нее S^f опре-
деляются подетальными (чаще всего прямыми) затра-
тами SMHtk на создание соответствующих носителей:
к
Sfft “ 2 5ми№-
4=1
Если один и тот же материальный носитель участвует
в удовлетворении нескольких функций, то затраты, свя-
занные с ним, распределяются между функциями пропор-
ционально степени участия (весомости вклада) alk носи-
теля в реализацию этих функций. В данном случае затраты
на функцию
к
Sp. = У, CLib'Su ...
При определении затрат на проектируемые варианты
исполнения функций различают три разновидности таких
затрат: долевые, автономные и условные.
Сумма долевых затрат (5лд) на выполнение / функций
равна общим (суммарным) затратам So0 на изготовление
изделия в целом:
2 = 50б-
<=i
К долевым затратам относится часть затрат на изго-
товление изделия, отнесенная на данную функцию про-
порционально степени удовлетворения выбранному при-
знаку распределения (например, физическому объему
носителей в составе изделия). Сумма долевых затрат
по функциям (в том числе и затрат на образование свя-
зей между материальными носителями, реализуемых при
операциях сборки и монтажа) составляет себестоимость
изделия.
Автономными называют затраты (5лавт) на устрой-
ство, которое выполняет только одну функцию, не участ-
вуя в выполнении других функций, условными — часть
прироста затрат на изделие (Sp ), сообщаемая данной
функцией, если она добавляется к остальным, уже вы-
полненным.
120
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
При использовании условных затрат для многофунк-
циональных объектов (дискретного исполнения) опреде-
ляют автономные затраты на ведущую (по затратам)
функцию SfaBT в, а затем к ним последовательно доба.
вляют условные затраты по другим функциям S? в по-
рядке убывания их автономных затрат. Определяют услов-
ные затраты методом отрицания: мысленно отрицают
(отбрасывают) каждую функцию и задают вопрос «как
в сйязи с этим изменяются затраты?» Предполагаемая
разница затрат и является оценочным параметром для
функции (условными затратами). Тогда себестоимость
объекта
$об = 5₽авт. в + 2 Sp <,
где / — 1 — число функций без учета ведущей.
Задачи второго типа связаны с функционально-стои-
мостной оценкой синтезированных решений по изделию
в целом. От правильности решения этих задач зависит
Правомерность устанавливаемых лимитов затрат по функ-
циям.
К наиболее распространенным методам укрупненной
оценки затрат на изделие в целом относятся:
метод расчета себестоимости изделий по удельным пока-
зателям;
метод элементокоэффициентов;
метод балльных оценок (баллов);
метод структурной аналогии;
метод оценки себестоимости на основе математических
моделей;
прямой метод расчета затрат (по калькуляционным
статьям).
Перечисленные методы получили распространение при
определении показателей себестоимости изделий на ста-
диях проектирования. Многие из них успешно приме-
няются при определении основных показателей техно-
логичности конструкции изделия (см. гл. 3).
Используя эти методы при проведении ФСА, учиты-
вают специфику функционального подхода, которая тре-
бует увязки текущих затрат с функциональными особен-
ностями изделий, их структурой и технологией изготовле-
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ
121
ния. В данном случае появляется необходимость расчета
функционально необходимых затрат, под которыми по-
нимаются минимально возможные затраты на реализацию
комплекса функций объекта при соблюдении заданных
требований потребителей (параметров качества) в усло-
виях создания и применения (эксплуатации), организа-
ционно-технический уровень которых соответствует уров-
ню сложности спроектированного объекта.
Задачи третьего типа связаны с выбором наилучшего
варианта по установленным критериям. Одним из вариан-
тов критерия может быть интегральный показатель ка-
чества К2, как функция потребительной стоимости (ПС)
и совокупных затрат S2, или обратная его величина:
= (ПС/Sjs) -> max; 1/К2 = (52/ПС) -> min.
Потребительную стоимость объекта образует совокуп-
ность его потребительских свойств. Наиболее простым
и распространенным методом оценки значимости потре-
бительских свойств и функций объекта является метод
попарного сравнения свойств, результаты которого пред-
ставляются в соответствующих матрицах. Номера свойств
последовательно записывают в столбец и в строку. На пе-
ресечении строки и столбца фиксируют номера тех свойств,
которые оказываются более важными при попарном срав-
нении. Последняя графа матрицы содержит значение числа
предпочтений, полученных каждым свойством по отноше-
нию ко всем остальным. Результаты служат для распре-
деления свойств по рангам и значимости.
Для повышения точности оценок качества вариантов
исполнения изделия и исключения пятиступенчатой шкалы
при определении степени удовлетворения свойств исполь-
зуют метод расстановки приоритетов.
В этом случае, комплексный показатель качества ва-
рианта исполнения функций определяется по формуле
/
Qv = У, Яр.ую
<=i
или
J
Qv = S P/ijw
1Й ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
потребностей, ц
I уровня ах удовлетворения
I Форнулировоние
| целей проектирования
| Систематизация информации |
йяредеяение требований
к характеристика» изделия
и их значимости
Да 6 ''имеются ли
———«С противоречия.
7 1вет__________
I Определение зкононических
\д<тусков яо изделию в цело»
L Т ,
лФоргулирование внешних функций I
-9----------1------------
Выбор принципа реализации
главной функции
г«7— .; ♦
_ | Формулирование внутренних
*1 основных функций
। .........:
—I Построение укрупненной ФМ
всели _
к правила построй
ения удовлет-
ворены?
Рис. 13. Блок-схема алгоритма ФСА (творческая форма)
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ ДИАЛИЗ
123
/
Выбрать объект анализа. Определить цели
I
Z--------------------------------------------------
Собрать необходимую информацию об объекте анализа
3
---- -I,-------------------1--------------------
[pi I Определить границы зоны анализа (построить
| диаграммы' Парето по затратам и качеству)
5
Определить требования к объекту
и распределить их по значимости
6
главные, второстепенные и основные функции объекта.
Построить укрупненную ФМ
Проанализировать функции злементав объекта анализа
Пополнить ФМ на уровне
кпомогатепьных Функций
Построить
совмещенную модель
r-to - . t----------------------------------------------------
*] Определить значимость и относительную важность функций |
Г" Распределить затраты по функциям различных уровней ФМ F
г-й - — .Г/—...................................— .. —.22
j Построить функционально-стоимостную диаграмму но уровням ФП |
г-13 -- ' .......... ♦ -
Оценить степень исполнения функций объектом
'' ' ---------------------------
__________ ___________________________________
Определить зоны рассогласования
Определить предельно допустимые затраты по функциям
Г~------- -- —
Е Сформировать набор идей для устранения рассогласования.
Оценить их с помощью положительно-отрицательных таблиц
_/6 -------------------------1---------------—---------------.
| Построить морфологическую карту приемлемых идеи по функциям |
I Сформировать варианты совершенствования объекта анализа |-
Г№ . ..... t..............------------------
[Дцекшп» затраты и ктктоо исполнения функции по оартишюпОгфедепшпьК^
.ff-------------------------1-----------------------------------
* Проверить на соответствие заданным ограничениям но функциям fjj,
Я з *Ля ...............
Выбрать вариант бля внедрения
Конец
Рис* 14. Блок-схема алгоритма ФСА (корректирующая форма)
124
ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
1
Анализ потребности и спроса
2
Формулирование целей анализа
U’...............- „
I Формирование исследуемой сово-
\кулности систем-потребителей (СП)
г-5--------------1------------
I Определение функций
I объекта применения (ОП)
г4 ............ I . • —г-7 -
I Классификация функции (onpeoe- 1-
I ление потенциальных функций) I
выявление функций систем
и'их элементов
ткционапьное описание
Ьекта (укрупненная ФМ)
Составление функционального
описания систем
т
Формулирование требований систем и их значимости |
Г 10 ..........1...........................
выбор группы признаков и меры сходства
функций объектов и систем
-U------------------------1--------------------------1
Объединение функций объекта и систем по степени сходства |<-»
Е12 >— — ।
Формирование обобщенного функционального о,
(объекты-системы), построение морфологической
описания
морфологической карты
-11-----------------------------
Определение ограничений на матери-
альные носители функций и их связи
I
г»-------1----------------------------1—-
I Сокращение поискового пространства вариантов
w----- ----------------------
выбор критериев
сопоставления вариантов (ОП-СП)
----------- ♦ ,'..Z'~'
<
г-/7.
-и-------------1---------------
Определение допустимых затратна
реализацию функций объекта в ус-
ловиях производственной системы
(по оставшимся вариантам")
f—18 । —
----Проверка на соответствие ограничениям
Оценка показателя
интегрального качества,
вариантов Kt
__________________________________.........-..-Л Нет
Z. . ,Ма...-............. —
I Определение условий внедрения объекта в системы' I
г-20-................... ♦----- ------------------
| Окончательный выбор варианта сферы применения объекта |
Конец
Рис. 15, Блок-схема алгоритма ФСА (иинерсиая форма)
8. Основные особенности методических форм ФСА
Сравнительная ха ра кт ерн сти ка
творческая
Назначение (цель) 1 Предотвращение появле- ния излишних функций, элементов и затрат при сохранении или повыше- нии качества
Сфера использования Проектирование (созда- ние объекта)
Основной объект изуче- ния Номинальные функции (целевые, заданные)
Степень автономности ис- пользования Последовательность тра- диционных этапов про- ектирования (сливается с процессом конструиро- вания, алгоритмизируя его по заданным целевым функциям)
Форма ФСА -
корректирующая ииверсиаи
Ликвидация излишних функций, элементов и за- трат при сохранении или повышении качества Приспособление (согласова- ние) имеющихся функций, элементов к системам-потре- бителям (СП)
Производство (преобразо- вание объекта) Эксплуатация (поиск систем применения без преобразо- вания объекта — ОП)
Действительные функции (реально существующие) Потенциальные функции изделия и действительные функции СП
Полная самостоятельность (как самостоятельный вид работ) Возможна автономность (либо подчиненность этапа проектирования по изуче- нию применяемости)
ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ ДИАЛИЗ
Сравнительная характеристика творческая
Соответствие состава и последовательности эта- пов традиционным Отличается содержанием и последовательностью информационного и ана- литического этапов ите- ративным характером творческих процессов
Соотношение видов про- цедур Преобладание синтети- ческих и оценочных
Порядок моделирования От функционального к структурному
Способ определения но- минальных функций Путем построения дерева целей и задач проекти- рования
Разнообразие способов поиска решений Все приемы творчества
Стоимостная оценка функций ' Исходная процедура про- ектирования и итератив- ная для всех этапов
Продолжение табл. 3
Форма ФСА
корректирующая инверсная
Полностью соответствует Отличается двойной про- цедурой моделирования и согласования функций ОП и СП
Преобладание аналитиче- ских Преобладание аналити- ческих и комбинаторных
От структурного к функ- циональному От структурного к функ- циональному
На основе анализа и вы- бора действительных (реа- лизуемых) функций На основе выявления по- тенциальных и анализа дей- ствительных функций
Основные приемы творче- ства (состав зависит от ха- рактера требуемого пре- образования объекта) Преимущественно комбини- рование
Финальная процедура ди- агностирования и исследо- вательского этапа Промежуточная процедура, определяющая границы применения
оценка технологичности конструкции изделия
ОБЩИЕ. ПОЛОЖЕНИЯ
127
где RFf — относительная важность l-й функции; уга —
степень исполнения i-й функции в и-м варианте; р? —
значимость /-го потребительского свойства; б;»—сте-
пень удовлетворения j-го свойства в и-м варианте.
Расчет второй части формулы интегрального каче-
ства S2 может быть выполнен с применением показателя
удельных приведенных затрат:
S2 = S + ЕпК',
где Ен — нормативный коэффициент эффективности; К —
удельные капитальные затраты.
Основные формы ФСА и их применение при обеспече-
нии ТКИ. В отечественной и зарубежной практике исполь-
зуются для анализа разных целей и объектов в системе
создания и освоения новой техники три методические
формы ФСА: творческая, корректирующая и инверсная
(табл. 3).
Блок-схемы алгоритмов ФСА в его творческой, коррек-
тирующей и инверсной формах приведены на рис. 13—15.
Как видно из состава процедур, реализуемых при ФСА,
анализу в общем случае могут быть подвергнуты как
функциональная модель (ФМ) объекта, отображающая
его в виде функций и отношений между ними, так и струк-
турная модель (СМ) объекта, дающая укрупненное пред-
ставление о составе его материальных составляющих
(составных частях), их основных взаимосвязях и уровнях
иерархии.
Г л а в а 3
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Показатели технологичности конструкции входят
в группу ресурсосберегающих показателей качества, ха-
рактеризуют его свойства, определяющие приспособлен-
ность конструкции к достижению оптимальных затрат
при производстве, эксплуатации и ремонте для заданных
128
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Вид
показателя
Характеризуемые
свойства изделия
Рис. 1. Ресурсосберегающие показатели качества изделий
значений показателей качества продукции, объема ее
выпуска и условий выполнения работ.
Показатели ТКИ не следует смешивать с показателями
ресурсоемкости рабочего процесса изделия, также входя-
щими в группу ресурсосберегающих показателей качества,
представленных на рис. 1.
Показатели ресурсоемкости рабочего процесса харак-
теризуют свойства изделия, определяющие экономичность
его функционирования (потребления), т. е. эффективность
Рис, 2, Основные показатели ТКИ и характеризуемые ими свойства
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
129
использования ресурсов (энергии, труда, материалов,
времени), необходимых для непосредственного использо-
вания изделия по назначению. К таким показателям мож-
но, например, отнести следующие: коэффициент полез-
ного действия установки; удельный расход электроэнер-
гии; удельный расход топлива; время реализации рабо-
чего процесса и т. д.
Основные показатели ТКИ и характеризуемые ими
свойства приведены на рис. 2.
Наряду с этими тремя группами единичных показа-
телей к основным показателям относят показатели техно-
логической себестоимости изделия, характеризующие за-
траты различных видов ресурсов комплексно в стоимост-
ном выражении.
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
Трудоемкость изделия как показатель ТКИ характе-
ризует количество труда, затрачиваемого на одно изделие
с учетом его конструктивных особенностей в сферах про-
изводства, эксплуатации и ремонта.Разновидностями этого
показателя, определяемыми затратами труда в конкрет-
ных областях проявления ТКИ, являются:
трудоемкость изделия в технической подготовке про-
изводства (ТПП);
трудоемкость изделия в изготовлении;
трудоемкость изделия в техническом обслуживании
(ТО);
трудоемкость изделия в ремонте;
трудоемкость изделия в утилизации;
общая трудоемкость изделия.
Требования к укрупненной оценке трудоемкости вари-
антов конструкции изделия. При сравнительном анализе
вариантов конструкции изделия необходимо обеспечивать
выполнение следующих требований:
существующие или предполагаемые условия выпол-
нения работ в производстве, эксплуатации и ремонте
для сравниваемых вариантов конструкции должны быть
одинаковыми или приведены к одинаковому организа-
ционно-техническому уровню;
технологические процессы выполнения работ во всех
сферах их реализация должны быть прогрессивными, т. е.
б П/р Амирова
130
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
соответствовать лучшим показателям действующей си-
стемы их аттестации;
сравниваемые варианты конструкции должны иметь
примерно равные абсолютные, а также удельные массы,
однотипную характеристику применяемых материалов;
трудоемкость изделий анализируемых конструктив-
ных исполнений должна быть тем меньше, чем меньше их
масса;
значения показателей трудоемкости изделия следует
определять одним и тем же методом.
В случае невозможности принятия однозначного реше-
ния по конструкции на основе данных о трудоемкости
изделия требуется обязательное применение других пока-,
зателей ресурсоемкости. На практике показатель тру-
доемкости изделия чаще всего применяют совместно с по-
казателем материалоемкости изделия.
Пример 1. При анализе технологичности трех вариан-
тов конструкции изделия (Л, Б и В)-установлено, что
значения трудоемкости изделия для них соотносятся сле-
дующим образом: ТА < ТБ < Тв. Сделать вывод о тех-
нологичности конструкции изделия по этим данным
нельзя, так как наиболее трудоемкий вариант обладает
наименьшей материалоемкостью М, причем МБ < МА <
< Мв. Поскольку конкурирующими являются вариан-
ты Л и Б, для каждого из них определяют суммарный
технико-экономический показатель ресурсоемкости, на-
пример себестоимости СА = h (ТА, МА) и СБ =
= /а (ТБ, МБ). Предпочтительнее окажется тот вариант,
у которого показатель С меньше.
Основные конструкторские документы и информацион-
ные данные, необходимые для определения трудоемкости
изделия, а также методы учета конструктивно-техноло-
гических особенностей изделия в зависимости от стадии
разработки конструкторской документации приведены
в табл. 1.
Обязательным условием применения любого метода
укрупненного определения трудоемкости изделия яв-
ляется предварительная классификация разрабатывае-
мых машин, приборов и их составных частей, осуществляе-
мая по минимальному, но достаточному числу признаков.
Признаки классификации устанавливаются прежде
всего логическим путем, а в случае необходимости —
1. Информация и методы, используемые дм определения трудоемкости изделия
Стадия разработки конструкторской документации Основные конструкторские документы, необходимые дли расчета трудоемкости изделия Основная информация, получаемая нз конструк- торского документа Методы учета коиструк- тивно-техиолргических особенностей изделия, определяющие его трудоемкость *
Техническое предло- жение * Ведомость технического предложения; пояснитель- ная записка; схемы Масса изделия; параметры назначения; число элемен- тов Метод учета масс; метод удельного нормирования; метод элементокоэффициен- тов
Эскизный проект Технический проект Чертеж общего вида; тео- ретический чертеж; габа- ритный чертеж; ведомость эскизного (технического) проекта; схемы Масса изделия; параметры назначения; число состав- ных частей; число элемен- тов Метод учета масс; метод удельного нормирования; метод учета сложности; ме- тод элементокоэффнциентов
рабочая конструк- торская документа- ция Чертеж детали; сборочный чертеж; спецификация; ве- домость спецификаций; тех- нические условия Масса изделия; масса де- талей; число деталей; тех- нические требования; чи- сло сборочных единиц Метод учета масс; метод удельного нормирования; метод учета сложности; ме- тод учета значимости со- ставных частей; моделиро- вание трудоемкости на ос- нове корреляционно-ре- грессионного анализа
* Описание указанных методов дано ниже.
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
132
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
на основе корреляционного анализа с учетом наибольших
сложности и трудоемкости изделия.
Для классификации надо применять признаки слож-
ности, значения которых можно достоверно определить
на первых стадиях проектирования, исключение соста-
вляет признак «Уровень унификации», который требуется
учитывать в нормативных расчетах. Формулирование
признаков классификации не должно допускать отне-
сения изделия или составной части к двум и более призна-
кам, находящимся на одном уровне, т. е. недопустимо
соединение в одном признаке нескольких характеристик
изделия. Классификация должна быть построена по
принципу взаимного исключения признаков. Для каж-
дого изделия должно быть предназначено только одно
вполне определенное место.
Для наглядности, удобства систематизации и исполь-
зования классификация может быть представлена в мат-
ричной форме.
В качестве исходных материалов при классификации
изделий и их составных частей следует использовать:
номенклатуру разработанных и выпущенных изделий,
технические задания, технические условия, техническое
описание изделий, паспорта, блок-схемы, ведомости спе-
цификаций, спецификации сборочных единиц, плановые
и технологические документы.
К выбираемому методу укрупненного определения
трудоемкости изделия должны предъявляться следующие
требования:
2. Допускаемая погрешность укрупненного расчета
трудоемкости изделия
Предполагаемое производство Допускаемая погрешность, (±). % Вид расчетных работ Допускаемая погрешность, (±). %
Массовое 10 Машинные 10
Крупносерийное 15 Машинно-ручные 15
Среднесерийное 20 Ручные 20
Примечание. Приведенные погрешности носят рекоменда-
тельный характер и по мере выполнения исследований и применения
укрупненных методов определения трудоемкости могут уточняться.
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
133
объективность, погрешность получаемых с его по-
мощью результатов должна быть в допустимых пределах
(табл. 2);
общедоступность, т. е. любой исполнитель должен
иметь возможность осуществлять с его помощью необхо-
димые расчеты в обычных условиях выполнения кон-
структорских проработок. При этом должна быть исклю-
чена необходимость разработки каких-либо технологиче-
ских документов;
метод должен учитывать характерные особенности
предполагаемого производства и ориентироваться на ти-
повые конструкции изделий.
Основной критерий, определяющий выбор метода ук-
рупненного определения трудоемкости, — точность ре-
зультатов применения метода.
Если в конструкции нового изделия используются узлы
и детали ранее освоенных изделий, то трудоемкость сле-
дует определять по их отдельным составным частям.
Если конструкция изделия меняется в результате раз-
личного сочетания и компоновки деталей, трудоемкость
целесообразно рассчитывать по группам типовых деталей
(например, отдельно по валам, рабочим колесам, корпус-
ным деталям, деталям топливной аппаратуры, ходовой
части и т. д.).
Применение методов укрупненного нормирования вно-
сит существенное изменение в содержание работ по оп-
ределению трудоемкости изделий по сравнению с тради-
ционными в машиностроении и приборостроении, основан-
ными на использовании информации из разработанных
технологических процессов, нормировочных карт и т. п.
Одна из особенностей укрупненных методов определения
трудоемкости изделия состоит в том, что используемые
расчетные величины не только содержат численные зна-
чения трудоемкости, нои устанавливают решение ряда
производственно-технологических задач, определяя со-
держание, способы и последовательность их выполнения,
необходимое оборудование и технологические режимы ра-
боты, набор инструментов и т. п.
Методы для определения трудоемкости изделия могут
разрабатываться либо по всему производственному циклу
выполнения работ, либо первоначально по отдельным ви-
дам. Последнее направление считается наиболее универ-
134
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
сальным, поскольку оно обеспечивает более полный учет
различий в конструктивных параметрах и условиях вы-
полнения работ, а следовательно, повышение точности
расчета трудоемкости изделия.
Укрупненные методы определения трудоемкости из-
делия должны быть основаны на предварительно раз-
работанных расчетных параметрах, представляющих со-
бой затраты рабочего времени на ТПП, изготовление,
в том числе монтаж вне предприятия-изготовителя, тех-
ническое обслуживание, утилизацию и ремонт типовых
конструкций и их составных частей.
Эта информация должна быть дифференцирована по
видам работ (производств) с учетом типовых условий их
выполнения и представлена в удобной для пользования
форме: таблицы, графики, эмпирические формулы и т. п.
Методы определения трудоемкости изделия. В про-
цессе опытно-конструкторских работ (ОКР) для опреде-
ления трудоемкости изделия применяются все методы,
перечисленные в табл. 1 гл. 2.
Наиболее часто используют расчетный метод и разно-
видность измерительного метода — хронометраж.
Применение расчетного метода для определения трудо-
емкости изделия основано на использовании ряда других
методов, главным образом аналогового, имитационного
и экспертного в зависимости от способов получения и мо-
делирования информации. Изделие рассматривается как
представитель множества подобных. Трудоемкость из-
делия в этом случае прогнозируют но трудоемкости дру-
гого, аналогичного изделия. Для обеспечения гарантии
подобия вводятся специальные ограничительные условия
и допущения.
Расчетный метод предусматривает применение широко
известных математико-статистических методов, для ко-
торых характерна определенная степень недостоверности.
Даже при соответствующей статистической обработке дан-
ных результаты расчета представляют не истинные зна-
чения, а их математическое ожидание. Для повышения
степени достоверности получения результатов должен
применяться измерительный метод определения трудоем-
кости изделия.
Учитывая, что трудоемкость изделия является много-
факторной функцией, -для ее определения целесообразно
ПЧеДОВЖКОСТЬ ШНЕЛКЯ
Г 35
использовать метод многофакторного анализа.
В процессе реализации расчетного метода, основанного
на применении аналогового, имитационного» экспертного
и* других методов моделирования и получения информации,
рекомендуется- использовать также следующие методы:
учета масс, учета сложности конструкции изделия, учета
значимости составных частей, элементокоэффициентов,
регрессионного анализа и удельного нормирования.
Хронометраж представляет собой метод изучения за-
трат рабочего времени на выполнение ручных и машинно-
ручных элементов работ путем наблюдения и измерения их
вроцолжительнхасти; применяется для определентея трудо-
емкости изделия на стадии разработки рабочей конструю-
торской документации да» язсотсждени!» и испытания
ояыпного образца или ояыгнай партите изделий и изделий
серийного производства.
Метод многофакторного анализа. Трудоемкость изде-
лия определяется зависимостью
Г=ГиАГв,
где Та — исходный показатель трудоемкости изделия ба-
зовой (характерной) конструкции в определенных усло-
виях выполнения работ; Ко — корректирующий коэффи-
циент, учитывающий влияние конкретных условий выпол-
нения работ;
где Кя — коэффициент, учитывающий изменение Г в за-
висимости от программы выпуска изделий (числа одновре-
менно обслуживаемых в эксплуатации машин, программы
их ремонта); Кг. 0 — коэффициент, учитывающий изме-
нение Т в зависимости, от продолжительности выпуска
изделий, определяемой от года освоения изделия в про-
изводстве (ремонте, эксплуатации); Ко — коэффициент,
учитывающий изменение Т в зависимости- от серийности
производства (ремонта) изделий; Kt — коэффициент, учи-
тывающий технологическую оснащенность выполнения
работ.
Учет программы выпуска изделий. С увеличением про-
граммы выпуска изделий происходят изменения техноло-
гических факторов, влияющих на величину Г. Для оп-
ределения Кя пользуются эмпирической зависимостью
(1)
136
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Рис. 3. Определение значений а
графическим путем при учете_пр<й
граммы выпуска
где N6 и Nq — соответственно базовая и фактическая
программы выпуска; значения а определяют следующими
способами:
а) используют специальные таблицы, в которых лога*
рифмы значений трудоемкости аналогичных изделий нано*
сят на логарифмическую сетку (рис. 3). Получаемые точки
будут располагаться вдоль прямой, тангенс угла наклона
которой и дает искомое значение а;
б) для подобных изделий проводят анализ данных за
несколько лет. Результаты анализа обрабатывают так же,
как указано в п. а;
в) в тех случаях, когда подобных изделий с резко выра-
женными программами выпуска нет, можно сравнивать
имеющиеся статистические данные по трудоемкости от-
дельных изделий за несколько лет.
Средние значения а, например, для станкостроения 0,4;
для самолетостроения 0,2; для приборостроения 0,5.
3. Значения коэффициента Kjf в зависимости от отношения программ
выпуска
"б “ф «п е| & % Г «п 1 1 "ф «п с е г г
0,2 0,80 2,5 1,15 и,о 1,38 30,0 1,57
0,3 0,88 з,о 1,17 12,0 1,40 40,0 1,62
0,6 0,92 4,0 1,21 14,0 1,42 50,0 1,66
0,8 0,96 5,0 1,25 16,0 1,46 60,0 1,70
1,0 1,00 6,0 1,28 18,0 1,48 70,0 1,72
1,2 1,03 7,0 1,32 20,0 1,50 80,0 1,75
1,4 1,06 8,0 1,33 22,0 1,52 90,0 1,77
1,6 1,08 9,0 1,35 24,0 1,53
2,0 1,12 10,0 1,37 26,0 1,55
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
137
Если принять JVe = Ю тыс. изделий, то значения KN
могут быть определены непосредственно по значениям
Njk, тыс. шт. Кф 1 5 10 15 20
2,5 1,5 1 0,8 0,65
Ыф, тыс. шт. Кф 25 30 50 100
0,55 0,5 0,45 гнного определения' труд 0,4
Для укрупн< юем кости изделия,
когда в расчетной формуле (1) используется отношение
программ, рекомендуется определять KN из табл. 3.
Пример 2. Трудоемкость изделия в изготовлении при
программе выпуска N6 = 60 тыс. шт. в год составляет
125 нормо-ч. Определить трудоемкость изготовления этого
изделия на предприятии, где годовая программа плани-
руется = 15 тыс. шт. в год.
По табл. 3 для отношения N(j/N$ = 4 устанавливаем
значение KN = 1,21. При условии учета только одного
коэффициента KN находим
Т = 125-1,21 = 151,25 нормо-ч.
Учет продолжительности выпуска изделий. При оп-
ределении Т учитывается порядковый номер каждого
года изготовления (ремонта, эксплуатации).
Если обозначить порядковый номер года выпуска,
эксплуатации или ремонта изделия пб, а соответствующее
ему значение трудоемкости изделия Тя, то для порядко-
вого номера п (п > п6)
Кг. о = (пб/п/.
Соответственно, если учитывать только КР. о,
Т = ТИ(Пб/п)р.
Для сложных изделий (самолетов, турбин и т. п.)
значение показателя степени 0 принимают в пределах
0,28—0,38.
При небольшом числе изделий, для которых за кон о-^
мерно заметное снижение трудоемкости изделия в про-'
цессе производства, эксплуатации и ремонта (изделия тя-
желого машиностроения, авиастроения и т. п.), трудоем-
кость n-го изделия определяют по формуле
Т = Тя/пр.
При укрупненных расчетах используют коэффициент
года освоения, показывающий, во сколько раз умень-
13»
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
шается трудоемкость изделия при удвоении порядкового
номера:
Кг.о = И/(2л)]Р.
При р = 0,284-0,38 Кг.о = 0,824-0,77.
Приведенные эмпирические формулы показывают ха-
рактер изменения трудоемкости в зависимости от года
освоения, которое в общем случае имеет вид гиперболы.
Для установления характера изменения трудоемкости кон-
кретного типа изделий рекомендуется проводить специаль-
ные разработки.
Учет серийности производства и ремонта изделия.
Влияние типа производства на трудоемкость изделия с тех-
нической стороны объясняется тем, что при изменении
объема выпуска изделия в определенных интервалах
возникает необходимость перехода от одних вариантов
процессов изготовления или ремонта к другим, более
производительным. С увеличением программы выпуска
становится экономически целесообразным использовать
в качестве заготовок специальные прогрессивные профили
проката с минимальными припусками на обработку, более
производительные средства технологического оснащения
процессов изготовления и восстановления изделий.
При укрупненном определении трудоемкости изделия
может быть введено понятие расчетной серийности С„,
учитывающее влияние таких факторов, как уровень тех-
нологической оснащенности, повторяемость и унификация
деталей. В этом случае формула расчета коэффициента Ко
имеет вид
= 1/С*,
где для изделий легкого, пищевого и полиграфического
машиностроения у = 0,2.
Расчетная серийность с учетом повторяемости и унифи-
кации деталей определяется по формуле
= Nи^п “Ь 2 (,
t=l
где Na — программа выпуска изделия в год, шт.; Ка —
коэффициент, учитывающий повторяемость деталей; Klat —
коэффициент унификации с i-м изделием (i = 1, 2....
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
1S9
Рис. 4. Характер изменения значений
коэффициента Кт в зависимости от
года освоения (ось координат)
3
2
1
О
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 Кт
fit —программа выпуска i-ro изделия (t = lv 2, /)
в год, шт.
Повторяемость деталей определяется как отношение
всех деталей в машине (оригинальных, унифицированных
и стандартных, изготавливаемых на предприятии, без
крепежа) к числу их наименований. Значения коэффи-
циента повторяемости Kv при определении расчетной се-
рийности находят по значениям повторяемости:
Повторяемость, не более I ,5
Ка........................ I
Повторяемость, не более 30
Яп..................... 7
2,5 4 7 10 16
1,5 2 3 4 5
40 50 70 65 100
6 10 13 15 16
Введение поправки на расчетную серийность при ук-
рупненном определении трудоемкости изделия исключает
необходимость учета программы выпуска при помощи
отдельного коэффициента.
Учет технологической оснащенности выполнения работ.
Трудоемкость (чаще всего удельную) опытного образца,
изготавливаемого и испытуемого при минимальной осна-
щенности, принимают за базу. Характер изменения зна-
чений Кт для различных видов изделий (по данным
К- А. Терентьевой) показан на рис. 4, где римские цифры
обозначают типовую группу изделия. Реализуя принцип
технологической преемственности, можно повысить чис-
ловые значения Кт за счет использования типовых тех-
нологических процессов выполнения работ и примене-
ния универсальных и переналаживаемых стандартных
средств технологического оснащения.
Для определения значений Кт конкретных изделий
рекомендуется провести статистические исследования, так
как на момент определения базовых показателей ТКИ
они должны быть известны. Это необходимо для тОго,
чтобы при разработке технического задания на проектиро-
140
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
вание изделия была рационально выбрана специализация
выполнения работ для проектируемого изделия.
Метод учета масс. Этот метод основан на положении,
что значения исходных показателей трудоемкости изделия
в изготовлении и ремонте изменяются в основном по мере
изменения массы изделия:
т = ТаКм, (2)
где Та — трудоемкость изделия, являющегося аналогом
проектируемого или полученная статистически для из-
делий, имеющих общие конструктивные и технологические
признаки с анализируемым изделием; Км — коэффициент,
учитывающий различия размеров или массы сопоставляе-
мых конструкций.
Учитывая влияние массы детали, определяемой раз-
мерами ее обрабатываемых поверхностей, на величину ма-
шинного и вспомогательного времени, рекомендуется зна-
чения коэффициента Км определять по формуле
где См и Св — соответственно коэффициенты, определяю-
щие долю машинного и вспомогательного времени в штуч-
ном; £Л1И и 2Л1а — суммарные массы анализируемого
изделия и изделия-аналога.
Для определения значений См и Св в зависимости от
массы детали и типа производства рекомендуется пользо-
0,001 0,004’0,010,02.0,040,060,1.0,го,40,0 1 2 3 450010 20 40ООН, КЗ
Рис. 5. Номограмма для определения коэффициентов См и Св (по
Л. В. Барташеву) в зависимости от типа производства деталей:
I — единичного и мелкосерийного: 3 — серийного; 3 — крупносерийного
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
141
ваться номограммой (рис. 5). Средняя масса одной детали
машины /Ид определяется без учета крепежных деталей по
следующей формуле:
/пд= 2 Л1и/Фоп + £>у), (4)
где Dop — число оригинальных деталей, которые пред-
полагается изготавливать (восстанавливать); Dy — число
унифицированных (включая стандартные) деталей без
крепежа, изготавливаемых (восстанавливаемых) на пред-
приятии.
При определении средней массы деталей рекомендуется
из общей массы изделия исключать массу отдельных де-
талей (сборочных единиц), искажающих значение сред-
ней массы (например, детали очень большой массы и ма-
лой трудоемкости). Формула (4) справедлива в тех слу-
чаях, когда масса сравниваемых деталей (изделий) не
отличается более чем в 2—3 раза; при больших расхож-
дениях значения Км получаются несколько завышен -
' ными.
Пример 3. Необходимо определить трудоемкость в изго-
товлении измельчителя марки ПУН-5, имеющего в се-
рийном изготовлении массу 812,2 кг. В качестве аналога
принят измельчитель марки ИСН-3,5 с массой 496,6 кг
и трудоемкостью в изготовлении Та = 54,7 нормо-ч.
Расчет Т ведется по массе изготовляемых на данном
предприятии деталей. Все входящие в анализируемую
конструкцию детали предполагается изготовлять на одном
предприятии. Следовательно,
2 Ма = 496,6 кг; 2 Мя - 812,2 кг.
Учитывая, что анализируемая машина относится к про-
дукции серийного производства, а средняя масса детали
/пд = 2,06 кг, по номограмме (см. рис. 5) находим: См =
= 0,5, Св = 0,45. Тогда
- °'5 f (®)’ + О-"5 “ >'22'
Для деталей простой формы типа валов, втулок, ше-
стерен рекомендуется упрощенный подход к определению
значения Км, выражаемый формулой
Км=?(Л1и/Л1а)а, (5)
142
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
применяемой также при определении трудоемкости гео-
метрически подобных изделий. При этом сопоставляются
масса изделий или площади их обрабатываемых поверх-
ностей (F„ и Fa):
т = Та (Та/Fa) = Та Ж/М/ (6)
Пример 4. Требуется определить значение исходного
показателя трудоемкости в изготовлении цилиндрической
зубчатой шестерни (рис. 6, а), имеющей массу М„ =
= 2,1 кг. Известно, что геометрически подобная по кон-
струкции деталь (рис. 6, б) имеет массу Ма — 3,3 кг
и требует для полного изготовления Га = 0,324 нормо-ч.
По формуле (6) получаем искомое значение
Г-М24^ ($•)’-«,* нормо-ч.
Значения Км, вычисленные по формуле (5), приведены
в табл. 4.
В общем случае трудоемкость изделия в изготовлении
рекомендуется определять по формуле
T = Ta(Af«/Afa)*, (7)
где для изделий турбостроения v = 0,84-0,9; для грузо-
вых автомобилей v = 1; для простых деталей v = 0,67.
В станкостроении целесообразно применение формулы
Т = Га (tfa/ЗОО) (ЯолМи’)
4. Значения коэффициента Км в эависимостя от отношения
масс изделия н его аналога
ми м. Ки н * 0 |я «Я «а «м ** "«7 м
0,2 0,34 1.2 1,13 2,2 1.69 j 3,2 2,13
0,3 0,45 1.3 1,19 2,3 1,74 । 3,3 2,22
0,4 0,54 1.4 1,25 2,4 1,82 3,4 2,26
0,5 0,63 1,5 1,31 2,5 1,86 3,5 2,31
0,6 0,71 1.6 1,37 2,6 1,91 3,6 2,35
0,7 0,78 1.7 1.42 2,7 1,96 3,7 2,39
0,8 0,86 1.8 1,48 2,8 2,01 3,8 2,43
0,9 0,93 1.9 1,53 2,9 2,06 3.9 2,46
1.0 1.1 1,00 1,05 2,0 2,1 1,58 1.64 3,0 3,1 2,08 2,13 4.0 2,52
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
М3
где Кел — коэффициент,
характеризующий груп-
пу сложности данного
типа станков; JVa, NM —
месячная программа вы-
пуска аналога и проек-
тируемого изделия, шт.
Обоснование воз-
можности и целесооб-
разности применения
того или иного вида
расчетной зависимости
осуществляют путем де-
тального изучения зна-
чений получаемых по-
грешностей.
Пример 5. Требуется
Рис. 6. Конструкции пестерей:
а — аиалвэируеиая; б — иаделие-анааог
определить возможность
достоверной оценки трудоемкости грузовых автомобилей в
изготовлении по формуле (7) при v — I, исходя из данных
анализа основных технических характеристик и статисти-
ческих данных о производстве грузовых автомобилей с бор-
товым кузовом грузоподъемностью 2,5—5 т. Возможность
проведения такого анализа для грузовых автомобилей
определяется примерно одинаковыми объемами их вы-
пуска, конструктивной общностью и наличием необхо-
димых статистических данных, позволяющих прибли-
женно привести трудоемкости их изготовления и другие,
необходимые при анализе, данные в состояние относитель-
ной сопоставимости.
На рис. 7 представлены зависимости сухой массы Ми
грузовых автомобилей с бортовым кузовом, общей Ти
и удельной Ту их трудоемкости в изготовлении вместе
с двигателем от грузоподъемности Г. Значения трудоемко-
стей, укрупненно' рассчитанные по формуле (7) при v =
= 1,0 (где за Та принята трудоемкость автомобиля грузо-
подъемностью 2,5 т), а также удельные трудоемкости
в сравнении с фактическими приведены в табл. 5. Анализ
данных таблицы показывает, что определение трудоем-
кости грузовых автомобилей грузоподъемностью 2,5—
5 т по формуле (7) при v = 1 возможно и дает удовлетво-
рительные результаты.
144
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Рис. 7. Зависимость сухой
массы и трудоемкости грузо-
вых автомобилей от их гру-
зоподъемности. Удельная
трудоемкость, мин/кг сухой
массы:
Т’у. п. м “ прогнозируемая;
Гу' м’ — фактическая; Гу р •»
удельная трудоемкость, мйн/кг
грузоподъемности; Му р •- со-
отношение сухой массы и гру-
зоподъемности, кг/кг
Рис. 8. Ось
Метод учета сложности конструкции изделия. Этот
метод основан на положении, что усложнение конструк-
ции пропорционально изменению трудоемкости изделия
по сравнению с изделием-аналогом. Для изделий одной
типовой группы причинами усложнения могут быть уве-
личение параметров изделия, ужесточение технических
требований к конструкции (точности, шероховатости по-
верхности, коррозионной стойкости, обрабатываемости
материала и др.).
Трудоемкость изделия определяется по формуле
т - ТаКол-
б. Значения трудоемкости изделия в зависимости от его массы
Грузоподъ- емность» т Сухая масса ми, кг ±и ги ’’а Трудоемкость иа 1 кг сухой массы, мив/кг
расчетная [по формуле (7)3 фактическая
2,5 2615 1,000 1,000 2,007 2,007
4,0 3050 1,166 1,157 2,007 2,013
5,0 4000 1,530 1,543 2,008 2,0235
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
145
Когда усложнение конструкции вызвано увеличением
размерных характеристик, необходимые при этом расчеты
следует выполнять по формулам (2) и (3) по аналогии
с методом учета масс.
В других случаях значения Кел определяют эксперт-
ным путем из практических соображений, сопоставляя
для анализируемого изделия и аналога квалитеты точ-
ности и классы шероховатости, удобство изготовления,
обрабатываемость материала и т. п. Рекомендуется ис-
пользовать таблицы сопоставления изделий по массе, со-
отношений размеров высоты изделия к длине или ширине,
суммарной площади поверхностей, протяженности длины
стенок для литья, сварных швов, для сборочных единиц,
соединяемых сваркой, и т. п.
Для изделий одной типовой группы и примерно рав-
ных размеров в качестве главного признака сложности
принимают допустимые погрешности изготовления. В этом
случае коэффициент сложности
Кел = КщКт,
где Кш и Кт — коэффициенты, показывающие изменение
трудоемкости в зависимости от изменения требований со-
ответственно по шероховатости и точности размера.
Для определения значений Кт при обработке реза-
нием рекомендуется применять следующие специальные
нормативы:
Квалитет.......... 6 7 8 11 12 13
Кт ............... 1.3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8
Значения Кш при обработке резанием определяются по
следующим нормативам:
Параметр шероховатости. . Rz—8O
Кш......................... 0,95
Параметр шероховатости. . /?о=2,5
Кш........................ 1.1
/?г=40
0,95
/?а=1,25
1,2
/?г=20
1.0
/?а=0,63
1,4
Пример 6. Учесть изменение технических требований
по точности изготовления и параметрам шероховатости
поверхности детали при укрупненном определении ее
трудоемкости в изготовлении.
Для конструкции оси (рио. 8) значение трудоемкости
Та = 0,0263 нормо-ч рассчитано на,получение заданных
чертежом требований по точности (8-й квалитет) и шерохо-
146
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ватости (Ra = 0,63). Определить значение трудоемкости Г,
если точность изготовления будет повышена до 6-го квали-
тета, а шероховатость изменена до Ra = 1,25.
Значения корректирующих коэффициентов! для ана-
лога Кт. а = 1,1; /Сш. а = 1Л; Для анализируемого из-
делия Кт.и = 1,3; Кш.и = 1,2. Рассчитывают значение
трудоемкости:
Т = Та = 0,0263 4т 4т = °»0266 нормо-ч.
Ат.а^ш.а I»’
При других условиях значения R, и могут быть
несколько отличными от приведенных, но принцип учета
точности и шероховатости остается тем же.
Для преодоления трудностей, связанных с учетом тре-
бований параллельности, плоскостности, перпендикуляр-
ности обрабатываемых или восстанавливаемых поверхно-
стей, используют прием, основанный на взаимосвязи раз-
личных видов технических требований.
Пользуясь данными табл. 6, устанавливают значе-
ния К,.
Основными критериями оценки сложности конструк-
ций одной типовой группы и разной размерности высту-
пают их параметры (или факторы, непосредственно
с ними связанные) и уровень технических требований к ним,
а учет их должен производиться раздельно по видам про-
изводства или ремонта.
Коэффициенты сложности определяются на основе
членения конструкции на составные части:
j
лчСТИ । jlf /рОТН
Асл — Асл. сб-* сб "Г Асл^ / »
/=1
где J — число составных частей изделия, образованных
при членении; Ксл?, 77th — коэффициент сложности и
относительная трудоемкость изготовления /-й составной
части изделия-аналога; /Сел. ев. Т«ь — коэффициент
сложности и трудоемкость сборки изделия.
Составляющая Кел. свТТб" учитывает трудовые затраты,
необходимые для выполнения работ по общей сборке из-
делия из составных частей.
В общем случае, когда усложнение является следст-
вием увеличения габаритов конструкции и ужесточения
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
147
в. Предельные отклонении (мкм) номинальных размеров деталей
Показатели технических требований Номиналь- яме раз- меры, мм Квалитет (условный)
S 6 7 8 10 11
Отклонения от До 10 1.6 2,5 4 6 10 16
плоскостности 10—25 2,5 4 6 10 16 25
и прямолиней- 25-60 4 6 10 16 25 40
ности 60—160 6 10 16 25 40 60
160—400 10 16 25 40 60 100
400—1000 16 25 40 60 100 160
Отклонения от До 10 2,5 4 6 10 16 25
параллельно- 10—25 4 6 10 16 25 40
сти, перпеиди- 25—60 6 10 16 25 40 60
кулярности, 60—160 10 16 25 40 60 100
допуск на тор- 160—400 16 25 40 60 100 160
новое биение 400—1000 25 40 60 100 160 250
Допуск на ра- До 6 8 12 20 30 50 80
дяальное бне- 6—18 10 16 25 40 60 100
ние 18—50 12 20 30 50 80 120
50—120 16 25 40 60 100 160
120—260 20 30 50 80 120 200
260—500 25 40 60 100 160 250
500—800 30 50 80 120 200 300
Допуски из До 10 0,016 0,022 0,03 0,056 0,10 0,20
свободные ли- 10—30 0,020 0,030 0,04 0,076 0,14 0,28
нейиые разме- 30—50 0,027 0,039 0,05 0,100 0,17 0,34
ры 50—80 0,030 0,046 0,06 0,120 0,20 0,40
80—120 0,035 0,054 0,07 0,140 0,23 0,46
120—180 0,040 0,063 0,08 0,160 0,26 0,53
180—260 0,045 0,073 0,09 0,185 0,30 0.60
260—360 0,050 0,085 0,10 0,215 0,34 0,68
360—500 0,060 0,095 0,12 0,250 0,38 0.76
технических требований, учет сложности следует прово-
дить по формулё
j
где Р} — параметр, определяющий значение трудоемко-
сти изделия в изготовлении или ремонте по / й составной
148
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
части; К} — коэффициент, определяющий изменение трудо-
затрат в зависимости от технических требований к выбран-
ным факторам. Индексы «и» и «а» указывают на принад-
лежность факторов соответственно к рассматриваемой
конструкции изделия и конструкции его аналога.
Пример 7. Необходимо определить предполагаемую
трудоемкость в изготовлении молотильного агрегата само-
ходного зерноуборочного комбайна СК-5. В качестве ана-
лога выбран молотильный агрегат самоходного зерно-
уборочного комбайна СК-4А, значение трудоемкости ко-
торого Та = 190,108 нормо-ч. Условия изготовления
обоих изделий одинаковы, приведения значения Та
в сопоставимый вид не требуется.
Прежде всего определяют сложность конструкции по
формуле (8). В качестве определяющих параметров Р
принимают: для литейных работ, обработки резанием,
кузнечно-прессовых работ, термической обработки —
массу обрабатываемых деталей; для сварочных работ —
протяженность сварного шва и число точек (для контакт-
ной сварки); для окрасочных работ — площадь покрывае-
мой поверхности.
7. Значения различных факторов, учитываемых при расчете КСл
Вид работ Учитываемый фактор Категория конструкции
Изделие* аналог Анализируемое изделие
Литейные Обработка реза- нием Кузнечно-прессо- вые Термическая обра- ботка Дуговая сварка Контактная свар- ка Сборка Окраска Масса, кг 534,48 1242,00 2784,00 247,85 158,00 375 354 10 133 438,5 768,60 1793,80 3647,00 353,33 174,40 503 160 11 166 936,7
Протяженность шва, м Число точек Сопрягаемый элемент, шт. Площадь поверх- ности, м2
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
149
Требования к точности штампуемых деталей, сборочных
работ и термической обработки признаны одинаковыми,
в расчетной формуле для соответствующих видов обра-
ботки принято Knj = Kaj — 1. Требования к точности
и шероховатости поверхности деталей, обрабатываемых
резанием, оценивают коэффициентом Kj — КШ}КТ}-
Значения относительной трудоемкости конструкции
аналога Т°™ устанавливают по отчетным данным пред-
приятия-изготовителя; литейные работы — 0,0613; обра-
ботка резанием — 0,1508; кузнечно-прессовые работы —
0,1447; дуговая сварка — 0,0739; контактная сварка—
0,0903; термическая обработка — 0,0125; сборка — 0,3170;
окраска — 0,0749; прочие работы — 0,0743.
Все необходимые для прогноза данные сведены в табл .7.
Согласно формуле (8) получаем:
*c« = S°’0613 + S 0,1508.1,170-ь
+ °’1447 + S °’0125 + °’0739 +
+S °’0903+°’3170 + S °’0749 = !’2623-
Таким образом, по учтенным видам производств Та =
= 190,108-1,2623 = 240,0 нормо-ч.
Учет данных по упаковочным и прочим работам сле-
дует вести методом учета доли их в общем объеме работ.
Погрешность прогноза, выполненного по формуле (8),
составляет не более 5 %.
Метод учета значимости составных частей. Если в ка-
честве фактора Pj, учитываемого в формуле (8), принять
число составных частей изделия (деталей, сборочных
единиц, отнесенных к определенной типовой группе),
то отношение PKjlPaj будет отражать в определенной сте-
пени изменение трудоемкости по видам производств. Од-
нако характер этого изменения по каждому виду произ-
водств и внутри каждой группы может быть неодинаков.
Поэтому в расчетную формулу необходимо ввести коэф-
фициент значимости К.9] типовых групп составных частей
150
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
внутри /-го вида производства, сравнивая их с типовой
группой, принятой за единицу:
где ТГ]1 — число составных частей i-ro наименования,
входящих в типовую труппу внутри /-го вида производ-
ства; Ij — число типовых групп составных частей из-
делия внутри /-го вида производства; (Nj — lj) — число
Рис. 9. Гидроцилимдр муфты включе-
ния
оригинальных деталей
и сборочных единиц,
предполагаемое к изго-
товлению по единичным
технологическим про-
цессам по видам произ-
водств (Nj — число со-
ставных частей изделия,
проходящих обработку
в /-м виде производ-
ства; 1} — число состав-
ных частей изделия,
проходящих обработку
по типовым или груп-
повым технологическим
процессам в /-м виде
производства); J* — чи-
сло видов производств
для изготовления ори-
гинальных составных
частей по единичным
технологическим про-
цессам; К0/ — коэффи-
циент относительной
значимости трудоемкос-
ти оригинальных соста-
вных частей изделия в
/-м виде производства
по сравнению с видом
производства, приня-
тым за единицу.
трудоемкость изделия
151
Описанный метод наиболее эффективен в условиях
широкого применения типовых и групповых технологиче-
ских процессов.
Пример 8. Требуется определить трудоемкость в изго-
товлении гидроцилиндра муфты включения сцепления
(рис. 9) с программой выпуска = 150 тыс. шт. в год.
Применяя для расчета метод учета значимости составных
частей, предварительно устанавливают ориентировочные
значения массы деталей и узлов, входящих в гидроци-
линдр. Затем определяют виды заготовок деталей, виды
производств, необходимых для изготовления изделия и его
составных частей. Все данные сводят в ведомость значимо-
стей (табл. 8).
В соответствии с принятым решением по видам про-
изводств для групп изделий определяют значимости об-
работки по специальным нормативам. Если эти норматив-
ные величины рассчитаны на иную программу выпуска
(допустим, на 40 тыс. шт. в год}, то необходимо определить
коэффициент Kn, характеризующий изменение трудоем-
кости в изготовлении изделия при изменении программ
его выпуска:
к _/ Л^б V _/ 40000\а О 97е*
Kn~\~W 150 000/
Из табл. 3 находим KN — 0,85.
Согласно принятым нормативам значимости трудоем-
кость изделия в изготовлении, приходящаяся на единицу
значимости, Та — 0,0046.
Трудоемкость изделия в изготовлении определяем
из формулы
Т - t9kn Z 3„
J
где 2 3/ — сумма всех значимостей па изделие согласно
табл. 8.
Трудоемкость гидроцилиндра
Т = 0,0046-122,73-0,86 » 0,48 нормо-ч.
Метод элементокоэффициентов. Этот метод при-
меняют для оценки трудоемкости изделия на ранних
стадиях разработки конструкции, когда использование
метода учета значимости практически исключено вслед-
8. Ведомость значимостей 3j видов работ в процентах изготовления деталей гидроцилиидра
№ поз. (см. рис. 9) Деталь Масса, * кг, не более Материал Число на машину Значения 3j по видам работ
Литей- ные Обработка резанием Сборка Термическая обработка
Гидроцилиндр в сборе 5,0 1 — — 32,3 —
1 Сильфон 0,1 Сталь 1 — 3,5 — —
2 Крышка 3,0 Чугун серый 1 8,1 16,0 — —
3 Поршень 0,1 Сплав алюми- ния 1 3,2 3,5 — 1,02
4 Кольца поршне- вые 0,1 Пластмасса 2 — Покупное изделие — —
5 Корпус 3,0 Чугун серый 1 8,1 17,8 — 1,02
6 Прокладка 0,1 Резина 1 — Покупное изделие — —
7 Кольца пружин- ные 0,1 Сталь пру- жинная 3 — ' 5,4 — 0,15
8 Винт клапана 0,1 Сталь 1 — 1,8 — —
9 Толкатель 0,1 1 — 4,6 — —
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Продолжение табл. 8
№ поз. (см. рис. 9) Деталь Масса, * кг, не более Материал Число на машину Значения Зу по видам работ
Литей- ные Обработка резанием Сборка Термическая обработка
10 Болт М14 , 0,1 Сталь 1 — 1,8 — —
11 Пружина 0,1 > 1 — 1,8 — 0,04
12 Шайба 10 0,1 » 2 — 3,6 — —
13 Гайка М10 0,1 » 2 — 3,6 — —
14 Болт М10 0,1 » 2 — 3,6 — —
15 Кольцо стопор- ное 0,1 > 1 — 1,8 — —
Итого — 21 19,4 68,8 32,3 2,23
* Для деталей 1—15 даны значения массы их заготовок.
J
Примечание. Сумма значений 3] для всех видов работ составляет 2 3^ = 122,73.
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
154
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ствие отсутствия рабочих чертежей. Метод элементокоэф-
фициентов целесообразен для укрупненной оценки трудо-
емкости изделия при наличии конструктивных прорабо-
ток кинематических, гидравлических, оптических и дру-
гих схем и укрупнения факторов Ph в качестве которых
выступают не детали, а элементы схем. Значимость для
элемента целесообразно устанавливать суммарную, а не
раздельную по видам производств.
В качестве измерителя сложности при методе элементо-
коэффициентов принимается число элементов и их слож-
ность. При этом один из элементов схемы (как правило,
основной) принимается за исходный, а все остальные оце-
ниваются по отношению к нему специальным коэффициен-
том, который и называют элементокоэффициентом:
Кроме указанных значений элементокоэффициентов,
необходимо также знать зависимости трудоемкости от
размеров, точности, шероховатости, материала и других
параметров. С этой целью строится специальная шкала
элементокоэффициентов на основе- анализа трудоемкости
изделия, характерной для данного типового элемента.
В качестве объекта нормирования выбирается средний по
размерам и другим параметрам элемент, называемый
исходным. Далее нормируют другие элементы, отличаю-
щиеся па тем же параметрам.
Различие в технических требованиях к деталям учи-
тывают поправочными коэффициентами, методика опре-
деления которых аналогична описанной.
Зная К» и параметры элемента (определенные непо-
средственно по схеме или оцененные по опыту конструк-
тора-), можно рассчитать сложность и предполагаемую
трудоемкость изделия в изготовлении:
<=1
t=i
где N9i — число одинаковых элементов в i-й группе;
1 — число групп элементов.
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
155
9. Значения алеменгожюффицнеитов ступенчатого вала
t/tf Длина вала L, мм
100—200 201 — 300 301—400 401—500
4,5 1,0 1,3 1.5 —
6,0 0,9 1.2 1.4 1,'5
8,0 0,9 1.1 .1.3 1.4
• • • • —
• 1 • • • •
а •
12—15 0,7 0,8 1.0 1.1
В табл. 9 приведены значения /(8 для широко распро-
страненного элемента кинематических схем—ступенча-
того вала.
Задача внедрения метода элементокоэффициентов
в практику конструирования связана в первую очередь
с классификацией элементов, предусматривающей рас-
пределение деталей между элементами, обозначенными на
схемах. Каждый элемент может включать главную и вспо-
могательную детали и иметь несколько вариантов ком-
плектации. Параметры элементов, обозначенные на схеме
и выявленные при экспертной оценке, в основном пред-
определяют их сложность и трудоемкость изделия.
Особенность элементокоэффициентов заключается в том,
что факторы Pj с одинаковыми значениями Ка и Кэ
могут иметь различную, отклоняющуюся от среднего
значения трудоемкость в изготовлении. Эго не дает воз-
можности оценивать трудоемкость отдельной детали, но
позволяет прогнозировать трудоемкость машины в из-
готовлении в целом.
Значения поправочных коэффициентов зависят от
величины партии.элементов Ns:
NB..................... 1 2—7 8—31
K/r.................... 1 0,7 0,6
Рекомендуется проводить уточнение коэффициента Кн
в зависимости от марки стали. При использовании для
изготовления вала стали 45 значение KN сохраняется,
для стали 40Х приведенное значение K# следует умно-
жить на 1,1.
156
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Значение Кшп определяют по числу шпоночных пазов:
Число шпоночных пазов. .
^шп....................
Число шпоночных пазов. .
Лшп....................
0 1 2 3
1 1,16 1,26 1,35
4 5 6 7
1.41 1.47 1,52 1,56
Пример 9. Требуется определить трудоемкость в изго-
товлении коробки подач горизонтально-фрезерного станка
по кинематической схеме (рис. 10).
Расчет выполняется по методу элементокоэффициен-
тов в следующем порядке: составляется таблица элемен-
тов, в которую заносятся из схемы все основные конструк-
тивные характеристики элементов; выбираются значения
элементокоэффициентов К9; назначаются необходимые по-
правочные коэффициенты; рассчитывается сложность оце-
ниваемой схемы; результаты оценки сводятся в таблицу
(табл. 10).
Общая сложность оцениваемой конструкции представ-
ляет сумму элементокоэффициентов и по данным таблицы
Ксл = 86,05.
Рис. 10. Кинематическая схема коробки подач горизонтально-фрезер-
ного станка
10. Элементы конструкции коробки подач горизонтально-фрезерного станка И элементокоэффцциеиты
Элемент № поз. (см. рис. 10) Основные конструктив- ные характеристики элемента Л'Э *3 (V.v) N3
Вал со шлицами 1 ^2 II II Z> Е -4 IIII N.e 1 0,7 — 0,7
» 2 z = 6; 3=5 h = 4; Lm = 170 1 0,7 — 0,7
3 О о 7 и со а -4 00 СО IIII N С 1 0,8 0,8
Вал ступенчатый 4 4d = 13; L = 297 1 0,9 0,9
5 4d=3,3; L = 66 1 1,0 2,0 2,0
Колесо цилиндрическое прямо- 6 m = 2,5; z= 40 3 3,6 0,5 5,4
зубое 7 . m = 2,5; z = 13 6 2,6 0,5 7,8
8 z= 18; z= 24 m = 2,5; z = 36 z = 43; z = 45 5 3,6 0,5 9,0
9 m= 2,6; z= 27 z = 34 - 4 3,0 0,5 6,0 .
10 m = 2; z = 24 1 3,3 — 3,3
11 m = 2; z = 26 1 3,9 — 3,9
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
Продолжение табл. 10
Элемент № поз. (см. рис. 10) Основные конструктив- ные характеристики элемента W3
Колесо цилиндрическое 12 т= 2; z = 44 1 4,8 4,8
прямозубое 13 т = 2; г = 64 1 5,4 —. 5,4
14 т = 2,5; z = 57 1 4,0 —— 4,0
Муфта: L = 75; d = 80
фрикционная 15 1 1,9 1,9
зубчатая 16 L *= 40; d = 64 1 2,8 2,8
шарнирная 17 4 = 50; d= 15 1 9,8 — 9,8
Опора: 13 3,5
качения d<= 62; L = 15 2 0,5 3,5
скольжения 19 Тип «втулка» 7 0,32 0,9 2,01
Корпус коробки 20 V = 50 д м* 1 11,88 — 11,88 Итого: 86,59
Обозначения: L — длина; 4Ш — длина шлицевого участка; т — модуль; г — число зубьев; d — диаметр;
V — условный объем; S — ширина шлица; h — высота шлица.
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧHI
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
159
Принимая трудовое содержание едини-
цы элементокоэффициента Т"сх = 1,8 нор-
мо-ч, находим искомую трудоемкость из-
делия
Т = 1,8-86,05 = 154,895 нормо-ч.
Метод регрессионного анализа. Этот
метод основан на использовании корреля-
ционной связи между учитываемыми кон-
структивными факторами и трудоемкостью
изделия при определенных условиях выполнения работ
в производстве и ремонте.
' Корреляционную связь представляют в виде уравне-
ния регрессии, для чего используется уравнение множе-
ственной регрессии:
Т = АРагР^ ... Р“°;
Т = Д 4* ai^*i + а^Рг + • • • + ап?»»
где А — некоторая постоянная, зависящая от принадлеж-
ности анализируемой конструкции к соответствующей
классификационной группе; Plt Рг....Рп — технические
параметры, учтенные в модели; аь оц.ап — показатели
(коэффициенты), указывающие на степень влияния пара-
метров Рп на величину трудоемкости.
Метод имеет ограниченные возможности, так как до-
стоверен только в условиях, подобных исходным, т. е.
принятым в период его создания. Процесс разработки
моделей длителен и трудоемок. Рекомендуется применять
метод в условиях относительной стабильности условий
производства или ремонта.
Пример 10. Необходимо определить трудоемкость в из-
готовлении заглушки (рис. И) по моделям, полученным на
основании корреляционно-регрессионного анализа. Ис-
ходные данные но ‘чертежу детали: масса тя =0,115 кг,
материал — сталь 08пс.
Пользуясь зависимостью для определения трудоем-
кости детали при изготовлении из листового материала
методом вытяжки, трудоемкость заглушки выражаем фор-
мулой
Т = 0,021/Пд51 = 0,021.0,1150,Б1 = 0,00697 нормо-ч.
Рис. 11. Заглушка
160
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
При укрупненном определении трудоемкости поль-
зуются специальными нормативами, выраженными в форме
таблиц, содержащих результаты табулирования мате-
матических моделей. Пример пользования нормативами
для сборочных единиц типовой группы — соединений,
образуемых с помощью крепления болтами, приведен
в табл. 11.
Различие значений затрат труда, обусловленное вклю-
ченными в модели факторами, следует учитывать при про-
ведении сравнительного анализа трудоемкости изделий.
Практически это осуществляют за счет группирования из-
делий и специальных организационно-технических ус-
ловий, а при отсутствии такой возможности — посредст-
11. Значения трудоемкости в изготовлении изделия (нормо-ч)
в зависимости от его массы
Масса сборочной единицы, КР Число сопрягаемых элементов в сборочной единице
2 4 ... 20
0,10 0,50 0,0203 0,0283 0,0283 0,0394 0,0611 0,0849
10.00 0,0522 0,0727 0,1570
150,00 200,00 0,0910 0,0965 0Д267 0,1344 0,2735 0,2901
Масса сборочной Число сопрягаемых элементов в сборочной единице
единицы, кг | fit ... 200 240
0,10 0,50 0,0851 0,1183 • •• • •• • •• 0,1836 0,2553 0,2003 0,2786
| 10.00| | 0,2186 • •• 0,4719 0,5148
150,00 200,00 0,3809 0,4040 • •• • * • 0,8221 0,8720 0,8969 0,9514
Примечание. Стрелками показан порядок пользования нор-
мативами.
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
161
вом учета этих различий при установлении значений ими
дивидуальных нормативов. Если различие значений рас-
четной и нормативной трудоемкости не превышает допу-
стимого предела (5—10 %), считают, что условия изготов-
ления изделий приблизительно одинаковы. Если же сгруп-
пировать организационно-технические условия изготов-
ления невозможно, вводят коэффициенты, учитывающие
различия условий производства.
В целях увеличения информации, учитываемой при
укрупненных расчетах, следует стремиться к детализации
учитываемых факторов. Например, трудоемкость любого
изделия в обработке резанием Тр рекомендуется опреде-
лять как сумму ее составляющих:
Тр~Та Ч-ТтЧ-ТвЧ-То,о Ч- Тн.рЧ-Тф.п,
где Та — трудоемкость в обработке наружных поверхно-
стей тел вращения с учетом длины, диаметра, точности
и шероховатости поверхности; Тт — трудоемкость в об-
работке торцовых поверхностей и прорезки канавок с уче-
том длины, диаметра и глубины; Тв — трудоемкость в об-
работке внутренних поверхностей тел вращения с учетом
длины, диаметра, точности и шероховатости; То, о —
трудоемкость в обработке отверстий в зависимости от диа-
метра и длины; Тн.р — трудоемкость в нарезании резьбы
с учетом шага резьбы, длины и диаметра; Тф, п — трудоем-
кость во фрезеровании пазов и лысок с учетом глубины,
ширины и длины фрезерования.
Здесь в качестве учитываемых факторов Р} выступают
не только масса и технические требования, но и размеры
поверхностей (длина, диаметр, глубина, шаг и др.).
Дальнейшая детализация факторов производится за
счет выделения значений трудоемкости изделия в основ-
ных Тоси и вспомогательных’ Твсп работах:
/
z=i
где Твсп — трудоемкость изделия в контрольно-измери-
тельных работах; Т£сп — трудоемкость изделия в уста-
новке и снятии со средств технологического оснащения;
100 — значение коэффициента, указывающего на то, что
6 П/р Амирова
162
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
соответствующие нормативы разработаны на типовую по-
верхность, длина обработки которой равна 100 мм.
Практическая реализация метода регрессионного ана-
лиза связана с предварительной разработкой нормативов
для каждого типа изделий с учетом типа их производства
или ремонта, отнесением конструкции к определенной
типовой группе и членением ее на элементарные поверх-
ности.
Метод удельного нормирования. Определение трудо-
емкости изделия методом удельного нормирования осно-
вано на предварительном определении, нормировании и
регламентации удельной трудоемкости конструктивных
аналогов изделия. Принимают, что удельный норматив Ту*
одинаков для аналога и анализируемого изделия. Трудо-
емкость нового изделия определяют по формуле
Т = ТТР,
где Т»д — удельная трудоемкость изделия-аналога; Р —
значение главного технического параметра изделия, или
полезный эффект, реализуемый изделием при его исполь-
зовании по назначению.
При установлении удельного норматива раздельно
по видам производств
/=1
подобным, ранее выпускавшимся
Значения Т1Л и Т” устанавливают на основе сравне-
ния нового изделия с подобным, ранее выпускавшимся
или выпускаемым в данное время. При этом изделия груп-
пируют по признакам их конструктивной и технологиче-
ской однородности.
В качестве параметра Р может выступать масса изде-
лия М, если она непосредственно определяет функцио-
нальные, динамические или другие эксплуатационные
свойства изделия (например, летательного аппарата, авто-
мобиля и т. п.).
Укрупненный расчет трудоемкости изделия методом
удельного нормирования на основе массы предполагает
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
163
использование формул (7) при v — 1 и (8) с заменой в них
соответствующих факторов на Т1Л и Тад. где
Пд = Та/Ра; Т” = (ТауРа7)Пти-
Метод удельного нормирования удобен и прост, широко
распространен в создании изделий радиоэлектронной ап-
паратуры (РЭА), особенно многоблочных РЭА, включаю-
щих рабочие места, шкафы и стойки, пульты управления.
Каждое из этих изделий имеет свой основной фактор,
который может быть положен в основу определения трудо-
емкости определенного класса изделий. При определении
трудоемкости изделий РЭА в изготовлении учитывают
следующие основные виды работ: производство несущей
конструкции (получение заготовок, механическую обра-
ботку, сборку, нанесение покрытий и т. п.); внутриблоч-
ный и межблочный монтаж; настройку и регулирование
аппаратуры; прочие работы (изготовление тары, консер-
вацию, транспортирование и др.).
Пример 11. Шкаф укомплектован функционально за-
конченными сборочными единицами с электро- и радио-
элементами (ЭРЭ) на печатных платах (типовой элемент
замены — ТЭЗ). От числа ТЭЗ зависит функциональная
вместимость изделия, что определяет его сложность по
объему настроечных и регулировочных работ, а также
объем монтажных, внутриблочных и межблочных работ.
В качестве основного фактора для укрупненного опреде-
ления трудоемкости в изготовлении изделия может быть
принят ТЭЗ.
Удельную трудоемкость изделия-представителя в из-
готовлении по i-му основному виду работ Т}л определяют
как отношение суммы трудоемкостей по данному виду
работ Тц к числу элементов N}, характеризующих со-
ответствующий фактор:
Пд = i.Tu/Nj,
!•=!
где i — вид работы; j — порядковый номер изделия-
представителя; J — число изделий-представителей, от-
несенных к одному классу.
6*
164
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Трудоемкость нового изделия по всей совокупности
основных видов работ рассчитывают по формуле
т=*27'”г
(=1
где Т?р4 — средняя удельная трудоемкость изделий-пред-
ставителей одного класса в изготовлении по основным ви-
дам работ;
snr
туд _ /=|
УсР«----Г~'
Фактором, характеризующим трудоемкость, является
число конструктивных элементов изделия, зависимых от
его класса. Для наиболее часто применяемых классов
изделий рекомендуется выбирать следующие конструк-
тивные элементы: электронные изделия (рабочие места
операторов, шкафы—стойки, блоки) — ТЭЗ; радиотех-
нические изделия (шкафы питания, блоки питания)—
ЭРЭ и микросхемы; пульты управления — кнопки; табло
отображения — ячейки отображения; коммутационные —
провода или соединения.
Пример 12. По данным анализа структурного состава
трех пультов управления (П-1, П-2, П-3), отнесенных
к одному классу, и статистическим данным предприятий-
изготовителей известны трудоемкость в изготовлении из-
делия по основным видам работ Tt и фактор, максимально
влияющий на эту трудоемкость, — число кнопок Njt
j *= (1,2,3). По этим данным могут быть определены удель-
ная трудоемкость в изготовлении каждого пульта управ-
ления по основным видам работ Т™ = Tn/Nj и средняя
удельная трудоемкость трех пультов управления по ос-
новным видам работ Т?р4 (табл. 12). По конструкторской
документации нового изделия — пульта управления
(П) — установлено N — 108. Необходимо определить
трудоемкость этого изделия в изготовлении.
Используя данные табл. 12, находим
Т = N (Т& + Г™ + Т%, + Т&) =
«= 108(4,20 + 2,32 + 0,46 + 0,51) = 808,92 нормо-ч.
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
165
12. Значения трудоемкости в зависимости от вида работ, нормо-ч
П — 1 П = 2 п = 3
Основные виды работ Число кнопок N ТУД 'ср4
161 162 121
Изготовление несущих кон- струкций (i— 1) Монтажные ра- боты (1=2) Регулирование (/=3) Прочие (£—4) 765,6 (4,75) 366,8 (2,28) 70,0 (0,43) 107,25 (0,67) 553,0 (3,64) 352,0 (2,32) 65,0 (0,43) 56,35 (0,37) 511,85(4,23) 288,2 (2,38) 65,2 (0,51) 60,1 (0,50) 4,2 2,32 0,46 0,41
Примечание. В скобках приведены значения удельной тру-
доемкости ГУД без скобок — Тц.
При необходимости повышения точности полученных
результатов расчета трудоемкости изделия по методу
удельного нормирования целесообразно постоянно уточ-
нять удельные нормативы трудоемкости. Для деталей,
например, можно рекомендовать выразить Тул как функ-
цию от сложности, серийности и средней массы детали:
т СК
уд “ м°-66с°-2’
где С — постоянный коэффициент, зависящий от группы
сложности; К — коэффициент, учитывающий год выпуска;
Мл — средняя масса одной детали данного выпуска;
Ср — расчетная серийность, шт/год.
Предварительно разработанные уточненные нормативы
для удобства их применения целесообразно сводить в таб-
лицы. Порядок пользования такими таблицами показан
стрелками в табл: 13.
Использование методов корреляционно-регрессион-
ного анализа позволяет разрабатывать модели удельных
нормативов трудоемкости с привлечением большого числа
факторов. Например, для сборочных единиц, получае-
мых сваркой, в качестве характеристик сложности можно
принять среднюю массу А1ср, общую массу М сборочной
18. Значения трудоемкости в зависимости от массы детали и группы сложности, нормо-ч
Средняя масса де- тали, кг Расчетная серийность, тыс. шт/год
1 0,71 5 8 13 20 32 51 80 127 200 316
' j 1.00 | — 5 8 13 20 | 32 I 51 80 127 200
1,40 2,20 — — ю | 8 5 13 8 20 13 • 32 20 51 32 80 51 127 80
И т. д. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Группа сложности Удельная трудоемкость нормо-ч
1 2670 2430 2280 2000 1820 1660 1510 1370 1250 изо
1 2210 2000 1820 1660 1510 137Г 1250 ИЗО 1030 940
12 330 300 270 245 225 205 185 170 '155 140
Примечание. Табличные данные умножают на поправочный коэффициент К, который находят в зави-
симости от продолжительности выпуска:
Число лет выпуска .... 1 2 3 4 5 6
К............................ 1,3 1,1 1,0 0,92 0,86 0,82
основные ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
167
единицы, относительную массу q наплавленного металла
в общей массе сборочной единицы и средневзвешенную
толщину b листового проката деталей, входящих в сбо-
рочную единицу. Тогда уравнение регрессии принимает
следующий вид:
Т?в = 364,2М0,омМ;р’46У,28бЬ"0,56.
Оценка трудоемкости изделия по сложности его кон-
струкции. По определенным видам производства уста-
навливают значения коэффициента сложности по трудоем-
кости «условного изделия» и его /-й составной части,
равные единице Ксл — 1; Ксл/ = 1 (/ — 1, 2......J). Об-
щую сложность изделия выражают суммой частных коэф-
фициентов сложности КсЛу с учетом их значимости 7"°™:
j
ьг X? v 7-ОТИ
АСл = ^Асл/ I •
1=1
Частные коэффициенты сложности Kcnj определяются
через корректирующие коэффициенты Д,, значения ко-
торых зависят от уровня технических факторов, например
обрабатываемости материала, формы изделия, размер-
ности и прогрессивности конструктивного решения. Ре-
шающим при выборе факторов является их влияние на
изменение величины трудоемкости. Принимается, что
О < Д? < 1. Наиболее предпочтительным значением фак-
тора является Д, — 1, наименее предпочтительным Д<? —
— 0. Достаточно поставить еще один эксперимент, поз-
воляющий найти третью точку на графике, характеризую-
щем изменение Д, в зависимости от фактора, чтобы уста-
новить характер изменения Д, и подготовить все необхо-
димые нормативные данные. По мере изменения в анализи-
руемой конструкции учитываемых факторов от наиболее
предпочтительных к менее предпочтительным частная
сложность изделия Ксл уменьшается:
} Q
^сл, = Ксла 2
ч=1
Но так как Ксл = 1, то
а Q
К™. = 1-5 Nq^ (9)
e=i
168
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Рис. 12. Корпус вкладыша
ВапВЛВЛ
ЗеаЛМЗ
кзир
вив
Ви8 В роВернуто
ЗВИЛ7
1 Корпус имотоВить литии
под ВаВлением.
8 Лшпешые укеоне! не fun 1 *
З.Пустоты, рыхления, раковин
ны на наружной поверхности
не Вопускаются.
ВЛа Внутренних поверхнос-
тях Вопускаются:
рамВины и забоины оа
1/3 толщины стенки с
заусенцы от разгара
пресс-формы Во 1мм.
3. Неуказанною литейные ра-
Виусы, не Вот 1мм.
{.Покрыто наружную повер-^
мосте ема&ю ’ЗМ МЛ-ttf,
_еерия ПЛ.
у. Неуказанные преоелоныо
отклонения размеров-. от-
верстий И12, Вамо М2,
КИШОНЫХ
где N — число аналогичных факторов (q = 1, 2.....Q).
Учет значений Д предусматривает также учет их значи-
мости, что целесообразно при анализе влияния Д, на
общее значение Кся/. При определении значения Д,
не для одного фактора, а для их совокупности учет значи-
мости проводить нецелесообразно.
Кроме перечисленных условий необходимо в качестве
факторов выбирать характеристики, не зависящие (или
слабо зависящие) друг от друга.
Пример 13. Оценить ТКИ корпуса вкладыша (рис. 12)
по сложности в изготовлении. Для изготовления детали
необходимо применять процессы литья, обработки реза-
нием и нанесения покрытия.
По каждому из них по формуле (9) рассчитывают зна-
чения частных коэффициентов сложности. Факторы и со-
ответствующие им значения принимают по чертежу де-
тали и предварительно разработанным нормативным таб-
лицам.
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
169
Литье. Технические требованиями заготовке предоп-
ределяют необходимость применения литья под давле-
нием, для которого по специальной программе в зависи-
мости от формы поверхности, числа поднутрений и нали-
чия элементов, затрудняющих формообразование, уста-
навливают группу сложности литья и соответствующее
ей значение = 0,25.
Металлоемких участков в детали нет (Д2 = 0). Радиусы
закруглений и литейные уклоны соответствуют нормати-
вам (Д3 = 0). Следовательно, Kc«, = 1 — 0,25-1 = 0,75.
Обработка резанием. Учитываемые факторы следую-
щие*.
максимальная точность размеров обработки в анали-
зируемой детали менее 12-го квалитета. Этому соответ-
ствует = 0;
требования к перпендикулярности, параллельности
и плоскостности. В анализируемой детали они отсутствуют
(Д2 = 0);
длина обрабатываемых отверстий, здесь Д3 = 0;
шероховатость обрабатываемых поверхностей в анали-
зируемой детали на уровне требований Rz = 20. Этому
соответствует Д4 = 0.
Следовательно,
КСЯ1 = 1 — 0 —0 —0—0= 1.
Нанесение покрытий. Учитываемые факторы следую-
щие:
класс покрытия и шероховатость (Дг = 0,075);
влияние углублений и выступов на стабильность про-
цесса нанесения покрытия (Д2 = 0);
наличие поверхностей, подлежащих изоляции при
покрытии (восемь отверстий, Д3 = 0,15).
Отсюда имеем
Кел, = 1 - (0,075 + 0 + 0,15) = 0,77.
По специальным нормативам для той типовой группы,
к которой относится анализируемая конструкция, при-
нимаем значения Т™ = 0,34, Т%™ = 0,63 и Т^№ =
= 0,03. Тогда коэффициент сложности детали в изготов-
лении в целом
Кся = 0,75.0,34 + 1.0,63 + 0,77-0,03 = 0,9.
170
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Оценка точности результатов укрупненного определе-
ния трудоемкости изделия. Применяя в практической
работе расчетные методы определения трудоемкости из-
делия, разработчик конструкции изделия часто исполь-
зует статистические данные, полученные в условиях огра-
ниченного числа опытов. В этом случае необходимо про-
водить оценку точности получаемых результатов с уче-
том следующих положений:
при изготовлении изделия на различных предприятиях
оценку точности и соответствующие ей значения попра-
вок нужно определять дифференцированно применительно
к условиям каждого предприятия;
при оценке точности укрупненного определения трудо-
емкости на основе членения изделия по видам производств
суммарную погрешность следует вычислять квадратиче-
ским сложением погрешностей всех составных частей;
Рис. 13. Укрупненная блок-схема определения трудоемкости изделии
с учетом точности полученных результатов
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
171
Рис. 14. Сравнительная оценка
точности результатов определения
трудоемкости изделия, полученных
тремя различными методами (Р —
частота случаев; б — погрешность
метода)
с увеличением числа оцениваемых составных частей
точность суммарного результата повышается, так как
при этом неизбежно взаимное исключение погрешностей
с разными знаками.
Укрупненная блок-схема определения трудоемкости
изделия с учетом точности получаемых результатов, реко-
мендуемая для всех стадий его разработки, приведена
на рис. 13.
Оценка точности определения трудоемкости изделия
может быть проведена одним из трех способов.
Оценка точности построением и сопоставлением ин-
тегральных и дифференциальных законов распределения
относительной погрешности метода. На рис. 14 показана
сравнительная оценка точности результатов определения
трудоемкости, получаемых тремя различными методами
(каждая кривая характеризует относительные погреш-
ности S определенного метода).
Чем круче подъем кривой, тем меньшую точность может
обеспечить соответствующий метод. Например, при ча-
стоте случаев Р = 22 % S3 S2 бь т. е. третий метод
по точности предпочтительнее остальных.
Приведенный способ оценки точности рекомендуется
применять при сравнении нескольких различных методов
укрупненного определения трудоемкости и выборе из
них предпочтительного.
172
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Оценка точности определения погрешности при вы-
числении значений функции, аргументы которой заданы ,
приближенно с помощью дифференциала этой функции.
Оценка производится по формуле
где dF/dXq — значение производной функции, лежащей
в основе математической модели; ДХ, — предельная аб-
солютная погрешность аргумента.
Способ имеет ограниченное применение и целесообра-
зен при условии адекватности сравнительно несложной
математической модели трудоемкости процессу техниче-
ского нормирования (определения трудоемкости), а также
в случае моделирования трудоемкости аппроксимацией,
позволяющей ликвидировать получающуюся системати-
ческую погрешность.
Оценка точности на основе определения статистиче-
ских оценок погрешности. Для группы изделий по приня-
тому методу укрупненного определения их трудоемкости
определяют ее значения и рассчитывают значения относи-
тельной погрешности
Т - Т
6 = -^г-Ъ00%,
Тф
где Т — трудоемкость изделия, полученная укрупненным
нормированием; Тф — фактическая трудоемкость изде-
лия.
Полученная выборка значений рассматривается как
часть генеральной совокупности, для нее строится закон
распределения, проверяется соответствие фактического
закона распределения теоретическому, определяется то-
чечная оценка погрешности 6 и значения доверительных
интервалов ISj, 62]. Определяя значения Т для анализи-
руемого изделия, достаточно впервом приближении при-
нимать полученные значения д и [fit, 621 за априорную
оценку точности и вводить соответствующие ей поправки
в результаты.
Для определения погрешности которую допускает
ТРУДОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
173
/-й вид производства по относительной трудоемкости ТРЯ,
можно пользоваться следующей формулой:
4-^77- <10)
где S0TH — общая относительная погрешность; J = 5 —
число видов производств.
Допустим, относительные трудоемкости аналога сле-
дующие: Т°™ =0,12; Т?™ = 0,4736; 7°™ = 0,056;
Т'отн = 0,0507; Т°ти = 0,092. Тогда по формуле (10)
для литейных работ получают 74 %, для обработки реза-
нием — 19 %, для листовой штамповки — 166 %, для
горячей объемной штамповки — 175 %, для сборочных
работ — 98 %. Чтобы получить суммарную погрешность
в допустимых пределах (не более 20 %), можно опреде-
лить соответствующие составляющие с точностью от 74
до 175 %, и только одну составляющую — трудоемкость
в обработке резанием — надо определять с точностью
не более 19 %. Сопоставляя значение со статистиче-
скими данными по значениям погрешностей и рассеяния
результатов по всем видам производства, надо убедиться,
что условие выполняется.
Способы статистической оценки точности результатов
могут применяться и для анализа влияния погрешностей,
которые обычно имеют место при определении значений
исходных факторов согласно конструкторским докумен-
там.
Выбор метода укрупненного определения трудоем-
кости изделия должен сопровождаться разработкой про-
граммных средств, позволяющих производить необхо-
димые расчеты с помощью вычислительной техники, так
как высокий уровень погрешности при определении зна-
чений исходных данных, полученных из конструкторской
документации, может существенно исказить действитель-
ное соотношение между коэффициентами уравнения рег-
рессии. Цель анализа влияния этих погрешностей —
выяснить, насколько существенно получающееся искаже-
ние, и при необходимости внести соответствующую кор-
ректировку коэффициентов, чтобы получить уравнение
регрессии, свободное от искажающего влияния погреш-
ностей исходной информации.
174
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
Материалоемкость изделия как показатель ТКИ ха-
рактеризует количество материальных ресурсов, необхо-
димых для создания и применения одного изделия с уче-
том его конструктивных особенностей в сферах произ-
водства, эксплуатации и ремонта. Разновидностями этого
показателя, определяемыми затратами материалов в кон-
кретных областях проявления ТКИ, являются: материало-
емкость изделия в изготовлении; материалоемкость из-
делия в ТО; материалоемкость изделия в ремонте; общая
материалоемкость изделия (рис. 15).
Как правило, показателями ТКИ не могут быть масса
изделия, определяемая совокупностью масс деталей и сбо-
рочных единиц, входящих в изделие, и удельная масса
изделия, определяемая отношением его сухой массы к но-
минальному значению основного параметра или к полез-
ному эффекту, получаемому при использовании изделия
по назначению.
Эти показатели характеризуют степень технического
совершенства и рациональность конструкторского за-
мысла изделия значительно больше, чем его технологиче-
скую рациональность. Однако изучение структуры массы
изделия позволяет влиять на технологичность конструк-
ции, изменяя ее габаритные размеры, число составных
частей и покупных изделий, свойства применяемых мате-
риалов и т. п.
При разработке направлений моделирования и приме-
нения моделей ТКИ масса только косвенно выступает
в качестве характеристики технологичности через ма-
Рис, 15. Составляющие расхода материалов иа изделие машиностроении
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
175
териалоемкость, трудоемкость и себестоимость изделия
в изготовлении.
Особенности оценки ТКИ по материалоемкости. На-
ряду с применением абсолютных значений материалоем-
кости изделия в качестве показателей ТКИ часто приме-
няют показатели удельной материалоемкости.
Удельную производственную материалоемкость из-
делия в общем случае рассчитывают по формуле
Аф . (11)
где Mn — расход материала на изготовление изделия;
t — установленный срок службы изделия в эксплуатации;
Р — номинальное значение основного параметра изделия
или полезный эффект от его использования, определяемые
по результатам научных исследований для конкретных
видов изделия.
Выбранные характеристики и параметры должны удов-
летворять условию тесной связи с расходом металла, т. е.
изменения значений параметра, характеризующего по-
требительские свойства изделия, должны вызывать со-
ответствующие изменения расхода металла.
Примером полезного эффекта от эксплуатации грузо-
вого автомобиля является его пробег в тонно-километрах
за срок службы до капитального ремонта. Примерами
основных параметров машины являются мощность, про-
изводительность, отношение скорости к мощности и т. д.
Учет ресурса работы изделия обеспечивает более
объективный подход к определению материальных за-
трат. Введение в расчетную формулу (11) параметра т
дает возможность при необходимости количественно обос-
новать увеличение расхода материала на изделие для уве-
личения ресурсных показателей. Чем ниже значение пока-
зателя Л4£д, тем выше уровень ТКИ.
Удельную эксплуатационную материалоемкость из-
делия в общем случае рассчитывают по формуле
Мэуд = адРт), - (12)
где М9 — расход материала на эксплуатацию изделия,
определяемый суммированием норм расхода материала
на составные части изделия (детали и сборочные единицы),
сменяемые за полный срок его службы.
176
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Показатели МХД и МэД должны иметь одинаковую
размерность для определения общей удельной материало-
емкости изделия:
М » = М уд + М уд. (13)
При достаточно малом значении (например, не
превышает 10 % от МпД) практически можно допустить,
что Муд = Муд. Оценка эксплуатационной ТКИ по ма-
териалоемкости обязательна при сопоставимости значе-
ний Мд и Afn, т. е. при Л1д >-0,1 Мп.
При необходимости конкретизировать вид определяю-
щих материальных затрат (металл, дерево, пластмасса
и т. п.) целесообразно оценивать отдельные свойства из-
делия, такие, как металлоемкость, пластмассоемкость
и др., соответствующими удельными показателями, ко-
торые можно определить, используя формулы (11)—(13).
Анализ показателей удельной материалоемкости
(иногда массы) изделия позволяет установить на всех
стадиях разработки конструкторской документации об-
щее направление лучшего использования материалов.
Иногда для этого целесообразно использовать дополни-
тельные показатели ТКИ, связанные с унификацией
и рациональным использованием материалов.
Для оценки материалов используют коэффициент при-
меняемости материала
Кпр. М = MaJМн,
где МЯ1 — норма расхода (-го материала данной марки и
(или) профиля на изготовление изделия; Ма — норма
расхода всех материалов на изготовление изделия.
Учет коэффициента Кпр. м позволяет применять в пер-
спективе прогрессивные марки и профили, обеспечивая
при этом необходимый баланс потребности в материалах.
Применяемость материала целесообразно регламенти-
ровать для изделия в целом. Пример такой регламентации
приведен в табл. 14.
Сумма значений коэффициентов Кпр. м< для всех мате-
риалов
2 ^пр. Ма = !•
<=i
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
177
14. Нормы расхода и применяемости материалов иа изделие
Материал мН/. м *пр. и(
Отливки: из серого чугуна 698,3 0,101
из ковкого чугуна 378,9 0,055
из стали 47,1 0,007
из алюминия 19,9 0,003
Листовой прокат 2225,8 0,323
Сталь сортовая 1745,6 0,254
Стальные ленты, полосы 196,7 0,028
Трубы стальные 363,9 0,053
Крепежные детали 127,9 0,019
Покупные и прочие мате- 1076,9 0,157
риалы
Анализ применяемости материалов должен совпадать
с работами по контролю рационального использования
в конструкторской документации ограничительных но-
менклатур марок материалов, профилей и размеров про-
ката. Соответствие достигнутых показателей Кпр. м за-
данным (базовым) проверяют при нормоконтроле.
Для оценки степени рационального использования
материалов применяют коэффициент использования мате-
риала
Ки. M =
где Ма1 — номинальное значение массы i-ro материала
в изделии.
Введение показателя Ми( означает, что уже на ста-
диях разработки конструкции изделия должна произво-
диться объективная и достоверная оценка не только са-
мой конструкции изделия, но и технологического про-
цесса предполагаемого производства.
Коэффициент использования материала, по существу,
является показателем совершенства/ технологии произ-
водства и может применяться для оценки ТКИ в случаях
невозможности установления для изделий значений по-
лезного эффекта или основного технического параметра,
а также изделий, являющихся самостоятельными дета-
лями (например, болт, штифт, ложка, гаечный ключ/
сковорода и др.).
178
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Во всех случаях, когда для изделий можно установить
значения полезного эффекта или основного технического
параметра, ТКИ следует оценивать по удельным показа-
телям материалоемкости, наиболее полно характеризую-
щим технологическую рациональность конструкции по
затратам материала как в производстве, так и в эксплуа-
тации изделия.
Результаты оценки ТКИ по материалоемкости могут
быть использованы для совершенствования условий вы-
полнения работ в сферах проявления ТКИ осуществле-
нием таких мероприятий, как:
разработка новых и совершенствование известных кон-
струкционных материалов;
создание и применение прогрессивных технологиче-
ских процессов изготовления, включая выбор рациональ-
ного способа получения заготовок, повышение качества
и точности изготовления, применение рационального
раскроя, использование отходов;
повышение надежности и долговечности конструкции,
широкое внедрение в конструкторские работы расчетов
на прочность средствами вычислительной техники.
улучшение условий эксплуатации изделий их рацио-
нализацией, обеспечением сохранности машин (изделий),
нормирование (сокращение) расхода запчастей;
создание и применение рациональных методов контроля
и испытания материалов с учетом контролепригодности
конструкции по материалоемкости;
вторичное использование изделия и его составных ча-
стей.
Требования к укрупненной оценке материалоемкости
изделия. При сравнительном анализе вариантов кон-
струкции изделия по затратам материалов необходимо
обеспечивать выполнение следующих обязательных ус-
ловий*.
существующие или предполагаемые условия выполне-
ния работ в производстве, эксплуатации и ремонте для
сравниваемых вариантов конструкции должны быть оди-
наковыми или приведены к одинаковому организационно-
техническому уровню;
условия выполнения работ во всех сферах проявле-
ния ТКИ должны быть прогрессивными, т. е. соответство-
вать лучшим показателям действующей системы их оценки;
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
17»
сравниваемые варианты конструкции должны иметь
примерно равные трудоемкости в изготовлении, эксплуа-
тации и ремонте;
материалоемкость изделия анализируемых конструк-
тивных исполнений должна изменяться в том же направ-
лении, что и изменение его трудоемкости;
значения показателей материалоемкости изделия сле-
дует определять одним и тем же методом.
В случае невозможности принятия однозначного ре-
шения по конструкции на основе данных о ее материалоем-
кости требуется обязательное применение других показа-
телей ресурсоемкости изделия. На практике показатель
материалоемкости изделия чаще всего применяют сов-
местно с показателем его трудоемкости.
Оценка ТКИ по материалоемкости должна быть осно-
вана на данных нормативных материалов, позволяющих
определить ее значение по основным конструктивным и
технологическим признакам изделия. Конструктор дол-
жен располагать разработанными применительно к виду
проектируемых изделий методами определения материало-
емкости.
В табл. 15 приведены основные конструкторские доку-
менты и основная информация, необходимые для опреде-
ления материалоемкости изделия, и методы учета кон-
структивно-технологических особенностей изделия в за-
висимости от стадии разработки конструкторской доку-
ментации.
Обязательными условиями применения любого метода
укрупненного определения материалоемкости являются
классификация разрабатываемых изделий и их составных
частей, осуществляемая по наиболее существенным при-
знакам для задач определения материалоемкости, и пред-
варительная разработка исходных расчетных параметров,
определяющих искомые показатели материалоемкости из-
делия. Допускаемые погрешности укрупненного расчета
материалоемкости рекомендуется определять по
табл. 2.
Методы определения материалоемкости изделия. Для
определения материалоемкости изделия применяются все
методы, перечисленные в гл. 2. Наиболее распростра-
нены расчетный метод и такая разновидность измеритель-
ного метода, как взвешивание.
15. Информация и методы, используемые для определения материалоемкости изделия
Стадия разработки конструкторской документации Основные конструкторские документы, необходимые для расчета материалоемкости изделия Основная информация, получаемая нэ конструк- торского документа Методы учета конст ру ктн вно-т ех ноло- гнческнх особенностей, определяющих материа- лоемкость изделия *
Техническое предложение Ведомость технического предложения; пояснитель- ная записка; схемы Масса изделия; параметры назначения; число элемен- тов Методы: аналогий; учета масс; удельного норми- рования; элементокоэф- фициентов; учета значи- мости составных частей
Эскизный проект Чертеж общего вида Масса изделия То же
Технический проект Теоретический чертеж; га- баритный чертеж; ведо- мость эскизного (техниче- ского) проекта; схемы Параметры назначения; чи- сло составных частей; чи- сло элементов Метод учета сложности конструкции изделия
Рабочая конструктор- ская документация опыт- ного образца (опытной партии) Чертеж детали; сборочный чертеж; спецификация; ведомость спецификаций; технические условия Масса изделия; масса де- талей; число деталей; чи- сло сборочных единиц; ма- териал детали То же
Рабочая конструкторская документация серийного (массового) производства То же То же и технические тре- бования Применение укрупнен- ных методов недопусти- мо; следует использовать результаты технологи- ческого проектирования
* Описание указанных методов приведено ниже.
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
181
Расчетный метод определения материалоемкости из-
делия основан на использовании ряда других методов,
главным образом аналогового, имитационного и эксперт-
ного в зависимости от способов получения и моделирова-
ния информации. При укрупненном определении мате-
риалоемкости изделия целесообразно учитывать показа-
тели его аналогов.
Разновидности расчетного метода, применяемые на
стадиях разработки эскизного и технического проектов,
основаны на определении массы
М = рУ,
где V — объем изделия; р — плотность его материала.
Масса сборочных единиц определяется суммированием
масс входящих в нее деталей, других сборочных единиц,
наплавленного металла, стандартных изделий и материа-
лов, в том числе монтажных.
Расчеты должны обеспечивать получение достоверных
результатов без учета погрешностей формы, размеров,
шероховатости поверхности, погрешностей расположе-
ния, колебаний плотности материала и выявление номи-
нальных значений массы по номинальным размерам,
указанным на чертеже.
К разновидностям расчетного метода, применяемым
при определении материалоемкости изделия, относятся
методы аналогий, учета масс, удельного нормирования,
элементокоэффициентов, учета сложности конструкции
изделия, учета значимости составных частей.
Взвешивание представляет собой метод определения
массы материалов, расходуемых на производство, экс-
плуатацию и ремонт изделия, с помощью весов. Взвеши-
вание применяют на стадиях изготовления опытного об-
разца или изделий серийного производства. Для взвеши-
вания отбирают изделия, изготовленные в полном соответ-
ствии с требованиями технической документации и при-
нятые отделом технического контроля. Комплектность
взвешиваемых изделий или заготовок определяется тех-
нической документацией.
Перед взвешиванием изделия должна быть проверена
его комплектность. На изделиях и заготовках не должно
быть загрязнений и посторонних тел. Изделия с ненорми-
руемыми значениями допускаемого Отклонения массы
182
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
должны взвешиваться на весах для статического взвеши-
вания по ГОСТ 23676—79 с числом делений не менее
2000 или на лабораторных весах четвертого класса по
ГОСТ 24104—80.
Значение взвешиваемой массы не должно быть менее
0,2 наибольшего предела взвешивания для весов по
ГОСТ 23676—79 или 500 значений поверочной цены де-
ления для весов по ГОСТ 24104—80.
Изделия и заготовки с нормируемыми значениями до-
пускаемого отклонения массы могут взвешиваться на ве-
сах, абсолютное значение допускаемой погрешности ко-
торых при соответствующей нагрузке не превышает ’/3
абсолютного значения указанного отклонения массы из-
делия.
Метод аналогий. Метод заключается в прогнозирова-
нии массы изделия на основе данных статистических ис-
следований по аналогам и прототипам, результаты обра-
ботки которых с определенной степенью погрешности при-
меняются для укрупненного определения массы изделия
или заготовки в условиях отсутствия разработанной кон-
структорской документации и невозможности применения
измерительных методов.
Пример 14. Проектируется автотракторный двухряд-
ный, восьмицилиндровый двигатель с другим числом ци-
линдров i по сравнению с базовой шестицилиндровой мо-
делью, имеющей массу Мо = 820 кг. Необходимо опреде-
лить массу Ма проектируемого двигателя.
По данным статистических исследований весовых ха-
рактеристик 150 автотракторных и других двигателей
(стационарных, судовых, тепловозных), входящих в 53
семейства и отличающихся только числом цилиндров,
установлена следующая зависимость массы двигателя от
числа цилиндров для семейства двигателей с одним раз-
мером цилиндра:
Ма = 0,1185inAf6 + 0,29Мб,
где Мб — масса шестицилиндровой модификации.
Масса двигателя с числом цилиндров in = 8 составит
Ма = 820 (0,1185-8 + 0,29) = 1015 кг.
Нормативное прогнозирование массы изделия может
быть основано на результатах статистической обработки
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
183
Рис. 16. Зависимость массы от других
технических параметров типоразмер-
ного ряда литейных машин серии
ДМКх фирмы Wotan (ФРГ):
1 — масса, кг; 2 — ход подвижной пли-
гы, мм
Рис. 17. Зависимости К^а
(кг/кг) от главного параме-
тра машины (грузоподъемно-
сти):
1 — грузовой автомобиль тип*
4X2 с бортовым кузовом: 2 —
самосвал типа 4X2: 3 — грузо-
вой автомобиль повышенной
проходимости типа 6x6
отечественных и зарубежных аналогов. В этом случае
устанавливают зависимость массы от других важнейших
технических параметров типоразмерного ряда лучших
аналогов и используют ее для проектирования новых об-
разцов техники (рис. 16).
Метод учета масс. Этот метод основан на предположе-
нии линейной зависимости изменения материалоемкости
изделия от изменения массы материала в изделии:
мя = ад,, (14)
где Кя — коэффициент изменения исходного показателя.
Для материалов с одинаковой плотностью
Кв - V/Va,
где V и Va — соответственно объем проектируемого из-
делия и объем изделия-аналога.
Для ускорения практических расчетов рекомендуется
пользоваться данными, приведенными в табл. 16 для
184
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
деталей или их элементов, имеющих круглое или близкое
круглому сечение диаметром D, длиной L:
л” _ LD*
а а
либо табл. 17 для деталей или их элементов, имеющих
прямоугольное или близкое к нему сечение со сторо-
нами а и Ь:
____ obL
ЛИ = Л L I •
Метод применяется для определения материалоемкости
деталей и дает удовлетворительные результаты по точ-
ности.
Пример 15. Требуется рассчитать металлоемкость М
шестерни (см. рис. 6, б). Известно, что металлоемкость
аналогичной шестерни (см. рис. 6, а) Ма = 2,9 кг (при
массе 2,1 кг). Находим отношения: D/Da = 182/136 =
= 1,3; LIL& = 48/52 = 0,92. По табл. 16 с учетом
L/La = 0,92 находим К' = 1,7-0,92 = 1,56. По формуле
(14) М„ = 2,9-1,56 = 4,52 кг.
Метод удельного нормирования. Этот метод приме-
няется для определения материалоемкости (а не массы)
и учитывает не только результаты анализа конструкции,
но и тенденции ее развития. Для реализации такого ме-
тода необходимо установить закономерность изменения
удельной материалоемкости изделия от какого-либо пара-
метра за длительный период времени и ее устойчивость,
а также направление изменения параметра, выбранного
для установления зависимости.
Нормативное прогнозирование удельной материалоем-
кости основано на статистической обработке данных связи
между и основным параметром Р (рис. 17). При раз-
работке технологических нормативов для определения
материалоемкости изделия в изготовлении предусматри-
вают применение прогрессивных профилей материалов и
металлозаменителей, малоотходной технологии, компо-
зиционных материалов. При разработке технологических
нормативов для определения материалоемкости изделия
в техническом обслуживании и ремонте учитывают также
усовершенствование конструкций изделий и повышение
их надежности.
16. Значения коэффициента Я"и, учитывающего изменения размеров круглого или близкого к нему сечения
О °а Значении Ки при L/L.&
1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1,7 1,8 1,9
1,0 1,0 ’ 1,1 1.2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1.9
1,1 1,2 1,3 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,1 2,2 2,3
1,2 1,4 1,6 1,7 1,9 2,0 2,2 2,3 2,5 2,6 2,7
1,3 1,7 1,9 2,0 2,2 2,4 2,5 2,7 2,9 3,0 3,2
1,4 2,0 2,2 2,4 2,6 2,7 2,9 3,1 3,3 3,5 3,7
1,5 2,3 2,5 2,7 2,9 3,2 3,4 3,6 3,8 4,1 4,3
1,6 2,6 2,8 3,1 3,3 3,6 3,8 4,1 4,4 4,6 4,9
1,7 2,9 3,2 3,5 3,8 4,0 4,3 4,6 4,9 5,2 5,5
1,8 3,2 3,6 3,9 4,2 4,5 4,9 5,2 5,5 5,8 6,2
1,9 3,6 4,0 4,3 4,7 5,1 5,4 5,8 6,1 6,5 6,9
2,0 4,0 4,4 4,8 5,2 5,6 6,0 6,4 6,8 7,2 7,6
2,1 4,4 4,9 5,3 5,7 6,2 6,5 7,1 7,5 7,9 8,4
2,2 4,8 5,3 5,8 6,3 6,8 7,3 7,7 8,2 8,7 9,2
2,3 5,3 5,8 6,3 6,9 7,4 7,9 8,5 9,0 9,5 10,1
2,4 5,8 6,3 6,9 7,5 8,1 8,6 9,2 9,8 10,4 11,0
2,5 6,2 6,9 7,5 8,1 8,8 9,4 10,0 10,6 11,3 11,9
2,6 6,8 7,4 8,1 8,8 9,5 Ю,1 10,8 11,5 12,2 12,8
2,7 7,3 8,0 8,7 9,5 10,2 10,9 11,7 12,4 13,1 13,9
2,8 7,8 8,6 9,4 10,2 11,0 11,8 12,5 13,3 14,1 14,9
2,9 8,4 9,3 10,1 10,9 11,7 12,6 13,5 14,3 15,1 16,0
3,0 9,0 9,9 10,8 11,7 12,6 13,5 14,4 15,3 16,2 17,1
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
OI
Продолжение табл. 16
D Оа Значении Кя при £/£а
2,0 2.1 2.2 2.3 2,4 2.5 2.6 2.7 2,8 2,9 3.0
1,0 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0
1,1 2,4 2,5 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,3 3,4 3,5 3,6
1,2 2,8 3,0 3,2 3,3 3,5 3,6 3,7 3,9 4,0 4,2 4,3
1,3 3,4 3,5 3,7 3,9 4,1 4,2 4,4 4,6 4,7 4,9 5,1
1,4 3,9 4,1 4,3 4,5 4,7 4,9 5,1 5,3 5,5 5,7 5,9
1,5 4,5 4,7 5,0 5,2 5,4 5,6 5,9 6,1 6,3 6,5 6,8
1,6 5,1 5,4 5,6 5,9 6,1 6,4 6,7 6,9 7,2 7,4 7,7
1,7 5,8 6,1 6,4 6,7 6,9 7,2 7,5 7,8 8,1 8,4 8,7
1,8 6,5 6,8 7,1 7,5 7,8 8,1 8.4 8,7 9,1 9,4 9,7
1,9 7,2 7,6 7,9 8,3 8,7 9,0 9,4 9,5 10,1 10,5 10,8
2,0 8,0 8,4 8,8 9,2 9,6 10,0 10,4 10,8 И,2 11,6 12,0
2,1 8,8 9,3 9,7 10,1 10,6 11,0 11,5 11,9 12,3 12,8 13,2
2,2 9,7 10,2 10,7 11,1 11,6 12,1 12,6 13,1 13,6 14,0 14,5
2,3 10,6 И,1 11,6 12,2 12,7 13,2 13,8 14,3 14,8 15,3 15,9
2,4 11,5 12,1 12,7 13,2 13,8 14,4 15,0 15,6 16,1 16,7 17,3
2,5 12,5 13,1 13,8 14,4 15,0 15,6 16,3 16,9 17,5 18,1 18,8
2,6 13,5 14,2 14,9 15,5 16,2 16,9 17,6 18,3 18,9 19,6 20,3
2,7 14,6 15,3 16,0 •16,8 17,5 18,2 19,0 19,7 20,4 21,1 21,9
2,8 15,7 16,5 17,2 18,1 18,8 19,6 20,4 21,2 22,0 22,7 23,5
2,9 16,8 17,7 18,5 19,3 20,2 21,0 21,9 22,7 23,6 24,4 25,2
3,0 18,0 18,9 19,8 20,7 21,6 22,5 ?3,4 24,3 25,2 26,1 27,0
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
17. Значения коэффициента Кя, учитывающего изменения размеров прямоугольного или близкого к нему
сечения
а Значения при ь/ьа и постоянной L
1.0 1,1 1.2 1.3 1.4 1.3 1.6 1.7 1.8 1.9 2,0 2,1 2.2 2,3 2.4 2.5 7.6 2.7 2.8 2.9 3.0
1,0 1,0 » 1,1 1.2 1,3 1,4 1.5 1.6 1.7 1.8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0
1.1 1,1 1,2 1.3 1,4 1,5 1.7 1.8 1.9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3
1.2 1.2 1,3 1.4 1.6 1.7 1.8 1.9 2,0 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,4 3,5 3,6
1.3 1.3 1.4 1.5 1.7 1,8 2,0 2,1 2,2 2,3 2,5 2,6 2,7 2,9 3,0 3,1 3,3 3,4 3,5 3,6 3,8 3,9
1.4 1,4 1.5 1.7 1,8 2,0 2,1 2,2 2,4 2,5 2,7 2,8 2,9 3,1 3,2 3,4 3,5 3,6 3,8 3,9 4,1 4,2
1.5 1.5 1,7 1.8 2,0 2,1 2,3 2,4 2,6 2,7 2,9 з,о 3,2 3,3 3,5 3,6 3,8 3,9 4,1 4,2 4,4 4,5
1.6 1,6 1,8 1.9 2,1 2,2 2,4 2,6 2,7 2,9 3,0 3,2 3,4 3,5 3,7 3,8 4,0 4,2 4,3 4,5 4,6 4,8
1,7 1.7 1,9 2,0 2,2 2,4 2,6 2,7 2,9 3,1 3,2 3,4 3,6 3,7 3,9 4,1 4,3 4,4 4,6 4,8 4,9 5,1
1.8 1.8 2,0 2,2 2,3 2,5 2,7 2,9 3,1 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,1 4,3 4,5 4,7 4,9 5,0 5,2 5,4
1.9 1.9 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 4,9 5,1 5,3 5,5 5,7
2,0 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 5,6 5,8 6,0
2,1 2,1 2,3 2,5 2,7 2,9 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,3 5,5 5,7 5,9 6,1 6,3
2,2 2,2 2,4 2,6 2,9 3,1 3,3 3,5 3,7 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,1 5,3 5,5 5,7 5,9 6,2 6,4 6,6
2,3 2,3 2,5 2,8 3,0 3,2 3,5 3,7 3,9 4,1 4,4 4,6 4,8 5,1 5,3 5,5 5,8 6,0 6,2 6,4 6,7 6,9
2,4 2,4 2,6 2,9 3,1 3,4 3,6 3,8 4,1 4,3 4,6 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,2 6,5 6,7 6,8 7,2
2,5 2,5 2,8 3,0 3,3 3,5 3,8 4,0 4,3 4,5 4,8 5,0 5,3 5,5 5,8 6,0 6,3 6,5 6,8 7,0 7,3 7,5
2,6 2,6 2,9 3,1 3,4 3,6 3,9 4,2 4,4 4,7 4,9 5,2 5,5 5,7 6,0 6,2 6,5 6,8 7.0 7,3 7,5 7,8
2,7 2,7 3,0 3,2 3,5 3,8 4,1 4,3 4,6 4,с 5,1 5,4 5,7 5,9 6,2 6,5 6,8 7,0 7,3 ”,6 7,8 8,1
2,8 2,8 3,1 3,3 3,6 4,0 4,2 4,5 4,8 5,0 5,3 5,6 5,9 6,2 6,4 6,7 7,0 7,3 7,6 7,8 8,1 8,4
2,9 2,9 3,2 3,5 3,8 4,1 4,4 4,6 4,9 5,2 5,5 5,8 6,1 6,4 6,7 7,0 7,3 7,5 7,8 8,1 8,4 8,7
3,0 3,0 3,3 3,6 3,9 4,2 4,5 4,8 5,1 5,4 5,7 6,0 6,3 6,6 6,9 7,2 7,5 7,8 8,1 8,4 8,7 9,0
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
188
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Материалоемкость изделия в изготовлении рассчиты-
вают по формуле
Ми= 2 М,/Ки.м., (15)
z=i
где Mt — масса деталей, относящихся к i-й группе заго-
товок; КИ.Ы1 — коэффициент использования материала
в i-й группе.
Пример 16. Требуется определить металлоемкость
транспортной тележки грузоподъемностью 3 т. Известны
масса деталей (без покупных) и среднее значение Ки.
достигнутое заводом-изготовителем. Ежегодное снижение
металлоемкости 1,5 %. Исходные данные и расчет по фор-
муле (15) сведены в табл. 18.
В приведенном примере удельным нормативом является
расход металла на единицу массы изделия. Когда удель-
ным нормативом выбран полезный эффект от использова-
ния изделия Ри, расчет целесообразно вести по формуле
Мя = Р„Муд,
где Муа — удельный норматив расхода материала на еди-
ницу полезного эффекта.
Специфику изделия определяет его важнейший тех-
нический параметр, наиболее полно характеризующий
удельную массу металла, овеществленного в этом изделии.
Таким параметром, например, может быть объем электро-
технического шкафа.
На рис. 18 представлена схема зависимости удельной
массы металла несущих конструкций шкафов от их полез-
ного объема. Кривые 1 и 2 характеризуют эту зависи-
мость для шкафов унифицированной конструкции вме-
стимостью до 500 и 1000 кг, а кривые 3 и 4 — для шкафов
фирмы Siemens типа 8MF вместимостью до 800 кг и типа
8ML вместимостью до 500 кг соответственно.
В случае невозможности установления зависимости
массы изделия или массы металла в изделии от какого-
либо технического параметра этого изделия вести норма-
тивное прогнозирование удельных показателей материало-
емкости нецелесообразно.
Метод элементокоэффициентов. Расчет материало-
емкости изделия по этому методу не имеет принципиаль-
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
189
18, Значения Ка. м » А1И в зависимости от массы детали и вида
заготовки
Заготовка Масса детали, кг «И. М/ мн
Отливки из ковкого чугуна Прокат горячекатаный: 8,7 0,6 14,5
из конструкционной стали 12,8 0,7 18,3
из низколегированной стали Прокат холоднокатаный: 0,3 0,7 0,4
из углеродистой стали 6,5 0,8 8,1
из конструкционной стали 24,3 0,8 30,4
Трубы горячекатаные из конструкци- онной стали 171,3 0,75 228,4
' Тонкий лист, полоса горячекатаная 12,6 0,7 18,0
Толстый лист; лента, полоса горяче- катаная 41,7 0,7 59,6
Итого: 278,2 377,7
ных отличий от расчета по методу элементокоэффициен-
тов трудоемкости изготовления изделия.
Метод учета сложности конструкции изделия. Услож-
нение конструкции принимается пропорциональным ма-
Рис. 18. Зависимость удельной массы металла несущих конструкций
шкафов от полезного объема шкафа (разработчик ВНИИ электропривод)
190
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
териалоемкости проектируемого изделия в сравнении
с аналогом. Для изделий типовой группы
М„ = МаКся, (16)
/
где Ксл=^-^Кг,.Кпаг <17)
.1-1
Здесь N — число деталей, сгруппированных по i-му при-
знаку или виду заготовки (i = 1,2../); Ке — коэффи-
циент, учитывающий габариты изделия; Ка — коэффи-
циент применяемости деталей данной группы.
Формулы (16) и (17) целесообразно применять для оп-
ределения материалоемкости сборочных единиц. Если
известно процентное содержание деталей, изменяющих
габаритные размеры изделия, значение Кг принимают
по табл. 19. Значениями Кг, находящимися в верхней
части табл. 19, отделенной жирной линией, можно пре-
небречь.
Пример 17. Необходимо определить значение исходной
металлоемкости коробки перемены передач ходовой части
комбайна «Дон-1500». В качестве конструкции-аналога
выбрана коробка перемены передач ходовой части ком-
байна СК-5 «Нива» с Мл = 201,93 кг. Кся определяют
по формуле (17). Определяющим параметром является
число деталей, группируемых по видам заготовок. Зна-
чения Ке не учитывают (по табл. 19 они стремятся к еди-
нице). Значения Ка устанавливают по данным завода-
изготовителя изделия-аналога. Все данные для расчета Квя
сводят в таблицу (табл. 20):
Кел = й -0,5543 + -0,056 + 4- -0,00097 + .0,04952 +
1Z У О Z4
+ £-0,0071 +}|у. 0,31114 +у-0,01277 +
+ -0,00829 = 1,25684.
оО
Материалоемкость нового изделия Ма по укрупнен-
ным видам заготовок:
Ми = МаКся = 201,93-1,25684 = 256,13 кг.
ill. Значения коэффициента Ап ^чнтывающе*о иэ,1е.,ения объемов изделий и и« унификации*
с изделием-аналогом
Значение Кг при унификации изделия с изделием-аналогом, %
v/va 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
1,05 1,0 1,0 1,0 1,о 1,0 1,0 1,0 l.o 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1
1,10 1,0 1,0 . 1,0 1,0 1,о 1,0 1,0 1,0 1,1 1.1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1.1 1.1
1,15 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,11 1,15
1,20 1,0 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
1,25 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1.3
1,30 1,0 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1.3 1,3
1,35 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1.2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 ,,4
1,40 1,0 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1.2 г.з 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4
1,45 1,0 1,1 1,1 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,4 1,5
1,50 1,1 1,1 1,1 1.1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1.4 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,5
1,55 1,1 1,1 1,1 1,1 k2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6
1,60 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 14 1,4 1.5 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6
1,65 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6 1.6 1.7
1,70 1,1 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6 1,6 1,7 1.7
1,75 1,1 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1.3 1,3 1,4 1,4 1,5 1,5 1,5 1.6 1,6 1,6 1,7 1,7 1.8
1,80 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1.6 1.6 1.6 1,7 1,7 1,7 1,8
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
Продолжение табл. 19
tS
Значение Кг при унификации изделия с изделием-аналогом, %
'а 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
1,85 1,2 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,6 1,7 1,7 1,7 1,8 1,9
1,90 1,2 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,6 1,7 1,7 1,8 1,8 1,9
1,95 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,7 1,8 1,8 1,9 1,9 2,0
2,00 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,7 1,8 1,8 1,9 1,9 2,0 2,0
2,10 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,5 1,6 1,6 1,8 1,8 1,8 1,9 1,9 2,0 2,0 2,1
2,20 1,2 1,3 1,3 1,3 1,4 1.4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,7 1,8 1,8 1,9 1,9 2,0 2,1 2,1 2,2
2,30 1,3 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,7 1,8 1,9 1,9 2,0 2,0 2,1 2,2 2,2 2,3
2,40 1,3 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,6 1,6 1,7 1,8 1,8 1,9 2,0 2,1 2,1 2,2 2,3 2,3 2,4
2,50 1,3 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,8 1,8 1,9 2,0 2,1 2,1 2,2 2,3 2,4 2,4 2,5
2,60 1,3 1,3 1,4 1,4 1,5 1,5 1.6 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,0 •2,1 2,2 2,3 2,4 2,4 2,5 2,6
2,70 1,3 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,6 1,7 1,8 1,9 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,4 2,5 2,6 2,7
2,80 1,3 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7- 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8
2,90 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9
3,00 1,4 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0
3,10 1,4 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1
3,20 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2
3,30 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3* 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 3,0 3,1 3,2 3,3
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
7 П/р Амирова
Продолжение табл. 19
Значение Хр при уиифииацни изделия с изделием-аналогом, %
V/V, 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5
3,40 1.4 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,6 2,7 2,8 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4
3,50 1,4 1.4. 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,3 2,4 2,5 2,6 2,8 2,9 3,0 3,1 3,3 3,4 3,5
3,60 1Л 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,2 2,3 2,4 2,6 2,7 2,8 3,0 3,1 3,2 3,3 3,5 3,6
3,70 1,4 1,5 ’ 1,5 1,6 1,7 1,8 2,0 2,1 2,2 24 2,5 2,6 2,8 3,0 3,0 3,2 3,3 3,4 3,6 3,7
3,80 1,4 1,5 1,5 1,6 1,7 1,8 2,0 2,1 2,3 2,4 2,5 2,7 2,8 3,0 3,1 3,2 3,4 3,5 3,7 3,8
3,90 1,4 1.5 1,5 1,6 1,8 1,9 2,1 2,2 2,3 2,5 2,6 2,8 2,9' 3,1 3,2 3,3 3,5 3,6 3,8 3,9
4,00 1.4 1,5 1,5 1,6 1.8 1,9 2,1 2,2 2,4 2,5 2,7 2,8 3,0 3,1 3,3 3,4 3,6 3,7 3,9 4,0
4,10 1,5 1.6 1.6 1.7 1,9 1,9 2,2 2,2 2,4 2,6 2,8 2,8 3,0 3,2 3,4 3,5 3,6 3,8 4,0 4,1
4,20 1,5 1,6 1,6 1,7 1,9 1,9 2,2 2,3 2,5 2,7 2,9 2,9 3,1 з.з 3,5 3,5 3,7 3,9 4,1 4,2
4,30 1.5 1,6- 1,6 1.7 1,9 2,С 2,2 2,3 2,5 2,7 2,9 2,9 3,1 3,4 3,5 3,6 3,8 4,6 4,2 4,3
4,40 1.5 1,6 1,6 1,7 1,9 2,0 2,2 2,3 2,5 2.8 3,0 3,0 3,2 3,5 3,5 3,7 3,9 4,1 4,2 4,4
4,50 1.5 1,6 1,6 1.7 1,9 2,1 2,2 2,4 2,6 2,8 3,0 3,1 3,3 3,5 3,6 3,8 4,0 4,2 4,3 4,5
4,60 1,5 1.6 1,7. 1,8 2,0 2,1 2,3 2,4 2,6 2,8 3,0 3,2 3,3 3,6 3,6 3,8 4,1 4,3 4,4 4,6
4,70 1,6 1,7 1.7 1,8 2,0 2,1 2,3 2,5 >6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,7 3,7 3,9 4,1 4,4 4,6 4,7
4,80 •1,6 1.7 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,5 2,7 2,9 3,1 3,3 3,4 3,7 3,8 4,0 4,2 4,5 4,6 4,8
4,90 1,6 1,7 1,7 1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,7 2,9 3,2 3,4 3,5 3,8 3,9 4,1 4,3 4,5 4,7 4,9
-5,00 1,6 1,7 1,7 1,8- 2,0 2,2 2,4 2,6. 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ 193
194
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
20. Значения коэффициента Ки и зависимости от вида заготовки
и числа деталей
Заготовки, детали Число деталей на изделие N, шт. *п
Изделие- аналог Новое изделие
Отливки: из серого чугуна 12 15 0,5543
из ковкого чугуна 9 7 0,056
Из стали 3 4 0,00097
Детали: из листовых заготовок 24 43 0,04952
из полосы и ленты 21 12 0,0071
из сортового проката 107 134 0,31114
из трубных заготовок 8 16 0,01277
Прочие 86 118 0,00829
21. Нормативы значений массы (кг) вала в зависимости от его размеров
L при L, мм
D 100—160 150—200 200—250 250—300
4 ' 5 6 7 8 0,38—1,2 0,24—0,8 0,17—0,57 0,12—0,4 0,095—0,3 1,2—3,0 0,8-1,9 0,57—1,35 0,4—0,95 0,3—0,75 3,0—5,9 1,9-3,7 1,35—2,6 0,95—1,8 0,75—1,48 5,9—10,0 3,7—6,4 2,6-4,5 1,8-3,3 1,48—2,5
L при L, мм
D 300—350 350—400 400—450
4 5 6 7 8 6,4—10,0 4,5—7,2 3,2—5,0 2,5—3,8 7,2—10,0 5,0—7,6 3,8-6,0 7,6-10,0 6,0—8,1
Метод учета сложности конструкции изделия для оп-
ределения его материалоемкости рекомендуется применять
при тех же условиях, которые изложены для расчета тру-
МАТЕРИАЛОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
195
доемкости его в изготовлении с учетом следующих уточ-
нений: значения Pi и Ра/ не должны отличаться более
чем в 2 раза; однотипность структуры заготовок увеличи-
вается по мере приближения отношения Р^Р^ к единице
и при значении Кг < 2,0.
Метод учета значимости составных частей изделия.
Этот метод основан на предварительной классификации
изделий по конструктивным элементам и установлении
для каждого из них численных значений массы Mt.
Пример 18. В схеме механизма машины предусмотрено
применение гладкого цилиндрического вала длиной L =
= 250 мм и D = 35 мм, имеющего два шпоночных паза.
Определить укрупненно массу вала. Для этого исполь-
зуем нормативы, приведенные в табл. 21. В зависимости
от L и L/D с учетом поправочного коэффициента Кш
при числе пазов i = 2 получаем значение массы вала
М = MtKm = 1,8-0,96 = 1,73 кг.
Значения определяют в зависимости от числа пазов
в детали:
число пазов................ 0 1 2 3
Кт......................... 1,0 0,99 0,96 0,93
Выбор метода укрупненного определения материало-
емкости изделий должен сопровождаться разработкой ре-
шений, позволяющих производить необходимые расчет-
ные работы с применением вычислительной техники.
Анализ материалоемкости изделия в изготовлении.
Анализ включает оценку комплекса конструкция — тех-
нология. Условно выделяют три этапа предполагаемого
процесса изготовления разрабатываемой конструкции:
I — преобразование исходного материала в заготовку;
II — преобразование заготовки в законченную деталь;
III — компоновка сборочных единиц (агрегатов, машин).
Анализ материалоемкости изделия М должен сопро-
вождаться анализом трудоемкости изделия Т. При этом
проводят качественную оценку Т и М при условии умень-
шения М, выделяя один-два варианта.
Этап I. Вариант А — увеличивается Т; вариант Б —
уменьшается Т.
Этап II. Вариант В — увеличивается Г; вариант Г —
уменьшается Т.
7*
196
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Этап III. Вариант Д — уменьшается Т.
При варианте А предусматривается использование
высокоточной заготовки и более сложного метода ее полу-
чения (точное литье, литье под давлением, горячая штам-
повка, холодное выдавливание и др.).
При варианте Б достигается наибольшее подобие де-
тали заготовке, применяются облегченные материалы,
используются прогрессивные способы получения загото-
вок (холоднотянутый и периодический прокат, гнутые про-
фили, штампосварные конструкции, металлокерамические
заготовки и т. п.), уменьшаются технологические отходы.
При варианте В объем обработки очень велик и направ-
лен на снижение массы (например, высверливание отвер-
стий для облегчения детали).
При варианте Г добиваются дальнейшей реализации
вариантов А и Б.
При варианте Д выбираются рациональные кинемати-
ческие схемы и компоновки.
Основные задачи снижения материалоемкости изделия.
К основным задачам снижения материалоемкости изде-
лия относятся снижение массы материалов, идущих в от-
ходы, применение облегченных экономичных материалов,
снижение конструктивной массы за счет исключения
потенциально «лишних» деталей, уменьшения массы рас-
четных сечений, размеров на основе расчетов прочности.
Рекомендации приносят положительный результат при
осуществлении выбора и количественной оценки вариан-
тов. Такая работа носит творческий характер и представ-
ляет собой ответственный момент взаимодействия кон-
структора, технолога, специалистов по техническому
обслуживанию, ремонту и утилизации изделия на всех
Стадиях разработки его конструкции.
ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
Основные понятия. Энергоемкость изделия как пока-
затель ТКИ характеризует количество топливно-энерге-
тических ресурсов, необходимых на одно изделие с уче-
том его конструктивных особенностей в сферах произ-
водства, эксплуатации и ремонта. Разновидностями этого
показателя, определяемыми затратами топлива и энергии
в конкретных областях проявления ТКИ, являются:
ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
197
энергоемкость изделия в изготовлении; энергоемкость
изделия в техническом обслуживании; энергоемкость
изделия в ремонте; энергоемкость изделия в утилизации;
общая энергоемкость изделия.
Понятие энергоемкости изделия не следует смешивать
с понятием экономичности энергопотребления, характе-
ризующей степень технического совершенства и рацио-
нальности конструкторского замысла по уровню потребля-
емых топлива и (или) энергии в процессе работы изделия
по назначению (например, КПД электрического генера-
тора, холодильный коэффициент, расход топлива на
единицу произведенной электроэнергии и др.).
Особенности оценки ТКИ по энергоемкости изделия.
В зависимости от вида топлива и энергии (электроэнер-
гия, топливо, тепло, пар, вода, сжатый воздух или газ,
атомная энергия и т. п.), потребляемых на производство,
техническое обслуживание, ремонт и утилизацию, раз-
личают показатели энергоемкости по каждому виду топ-
лива и энергии: электроемкость, нефтеемкость и др.
Суммарную энергоемкость изделия определяют,
складывая затраты топлива и энергии и последовательно
укрупняя элементы затрат (например, технологическая
операция, процесс изготовления детали, процесс изго-
товления всего изделия в целом):
э=22(5!'’+э!'>+5"«)’
<=1 /=1
где I — число сборочных единиц в изделии; Jt — число
деталей (частей) в i-й сборочной единице; 3/)’ — коли-
чество расходуемого топлива и энергии на изготовление
/-й детали i-й сборочной единицы; — количество рас-
ходуемых вторичных энергетических ресурсов на изго-
товление /-й детали i-й сборочной единицы, поступающих
от других технологических процессов; ЭВТ{/ — количество
вторичных энергетических ресурсов, не используемых
за пределами данного технологического процесса.
При расчете суммарной энергоемкости изделия, учи-
тывающей затраты всех энергоресурсов, ведут пересчет
на условное топливо, т. е. топливо с теплотой сгорания
29 300 кДж/кг, или 7000 ккал/кг.
198
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
Пересчет натурального топлива на условное осущест-
вляют по формуле
— °«29300’
где Ви — количество натурального топлива; — удель-
ная теплота сгорания натурального топлива, Дж/кг.
Пересчет электрической и тепловой энергии условнсго
топлива производится по их физическим эквивалентам.
Абсолютная энергоемкость изделия характеризует за-
траты топлива и энергии на единицу продукции и выра-
жается в абсолютных единицах. Например, энергоемкссть
1 т, 1 м2, 1 м материалов, одного изделия и т. д.
Удельную производственную энергоемкость изделия
рассчитывают по формуле
Эу* = Эа/(Р%),
где Эа — расход топлива или энергии на изготовление
изделия; т — установленный срок службы изделия в экс-
плуатации; Р — номинальное значение основного пара-
метра изделия или полезный эффект от эксплуатации из-
делия, определяемые по результатам научных исследо-
ваний для конкретного вида изделия.
Удельную эксплуатационную энергоемкость изделия
определяют по формуле
Эуд = Э8/(Рт),
где Эв — расход топлива или энергии на эксплуатацию
изделия за полный срок его службы.
Особо следует обратить внимание, что в данном случае
имеются в виду затраты топлива и энергии на техническое
обслуживание изделия, его ремонт и утилизацию, но не
их потребление для функционирования изделия (работы
его по назначению). Показатели Эупл и Э£д должны иметь
одинаковую размерность. Тогда можно определить об-
щую удельную энергоемкость изделия
эуя = эуа + эул.
При достаточно малом значении Эуд (например, не
более 10 % от Эуд) практически можно допустить Эул =
= Э„д. Оценка эксплуатационной ТКИ по энергоемкости
ЭНЕРГОЕМКОСТЬ ИЗДЕЛИЯ-
199
обязательна при сопоставимости значений Эа и Эв, т. е.
при Ээ > 0,1Эп.
При расчете значений энергоемкости изделия учиты-
вают расход топлива и энергии только на технологиче-
ские цели, не включая в расчетную формулу затраты на
отопление и освещение производственных помещений и
различные хозяйственные нужды.
Во всех случаях, когда для изделий можно установить
значения полезного эффекта или основного технического
параметра, ТКИ следует оценивать по удельным показате-
лям энергоемкости, наиболее объективно характеризующим
технологическую рациональность конструкции по затра-
там топлива и энергии. Удельные показатели являются
наиболее удобными объектами нормирования и прогно-
зирования их значений.
Требования к укрупненной оценке энергоемкости изде-
лия. При сравнительном анализе вариантов конструкции
изделия по затратам топлива и энергии необходимо обе-
спечивать выполнение следующих условий:
существующие или предполагаемые условия выполне-
ния работ в производстве, эксплуатации и ремонте для
сравниваемых вариантов конструкций должны быть оди-
наковыми или приведены к одинаковому организационно-
техническому уровню;
условия выполнения работ во всех сферах проявления
ТКИ должны быть прогрессивными, т. е. соответствовать
лучшим показателям действующей системы их оценки;
сравниваемые варианты конструкции должны иметь
примерно равные трудоемкость и материалоемкость во
всех сферах проявления ТКИ.
Оценка ТКИ по энергоемкости должна быть основана
на данных нормативных документов, позволяющих опре-
делить ее значения по основным конструктивным и тех-
нологическим признакам изделия. Укрупненные методы
определения энергоемкости изделия эффективны при ис-
пользовании предварительно разработанных исходных
расчетных значений по аналогии с разработкой парамет-
ров, определяющих показатели трудоемкости и материало-
емкости изделия. Допускаемые погрешности укрупнен-
ного расчета энергоемкости следует определить по табл. 2.
Для укрупненного определения энергоемкости изделцй
рекомендуется использовать расчетные методы, применяв-
200
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
мые для укрупненного определения трудоемкости и ма-
териалоемкости изделия.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
Основные понятия. Технологическая себестоимость
изделия как показатель ТКИ характеризует в стоимостном
выражении ресурсоемкость изделия с учетом его конструк-
тивных особенностей в сферах производства, эксплуата-
ции и ремонта. Разновидностями этого показателя, опре-
деляемыми затратами ресурсов в конкретных областях
проявления ТКИ, являются: технологическая себестои-
мость изделия в технической подготовке производства
(ТПП); технологическая себестоимость изделия в изго-
товлении; технологическая себестоимость изделия в тех-
ническом обслуживании; технологическая себестоимость
изделия в ремонте; технологическая себестоимость изде-
лия в утилизации.
Технологическую себестоимость изделия выражают
в рублях — наиболее универсальном эквиваленте при
сложении всех статей затрат и применяют как показатель
ТКИ в случаях, когда стоимостные показатели являются
основными при расчете экономической эффективности
техники. Главным образом это относится к тем машинам,
для которых текущие затраты определяются себестоимо-
стью их в производстве, эксплуатации и ремонте при обя-
зательном взаимосвязанном учете себестоимости продук-
ции, производимой этими машинами.
Особенности оценки ТКИ по технологической себе-
стоимости изделия. В общем виде технологическая себе-
стоимость изделия рассчитывается по формуле
С» = См 4* С8 -}* Си, р,
где См — стоимость материалов, затраченных на изго-
товление (техническое обслуживание, ремонт) изделия;
С8 — заработная плата рабочих с начислениями; Сл р —
накладные расходы, включающие расходы на электро-
энергию, потребляемую оборудованием, на амортизацию
оборудования, инструмента и приспособлений, на смазоч-
ные, охлаждающие, обтирочные и другие материалы, пре-
дусмотренные процессом проведения работ.
На различных этапах проектирования технологическая
себестоимость изделия определяется различными спосо-
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СЕБЕСТОИМОСТЬ ИЗДЕЛИЯ
201
бами, основанными на укрупненном методе расчета. На-
пример, в общем случае
с, = 2 Ml (HiKi + с?) + 2 Mi (KcaHiKi + су"),
где i — 1, 2, .... Г, I — число заимствованных составных
частей изделия; / = 1, 2, .... J; J—число оригиналь-
ных составных частей изделия; Ст — технологическая
себестоимость изделия в изготовлении, руб.; Mit Mj —
сухая масса соответственно заимствованных и оригиналь-
ных составных частей (без покупных), кг; Ht, Н} — за-
траты на производство соответственно заимствованных 'и
оригинальных составных частей без стоимости материалов,
приходящихся на 1 кг массы (норматив), руб.; С“, С“ —
стоимость 1 кг массы материалов, входящих в изделие;
Кел — коэффициент конструктивной сложности нового
изделия по сравнению с аналогом (Ксл 1,5); Kit Kj —
коэффициенты изменения Н в зависимости от объема вы-
пуска.
При наличии разработанной спецификации материалов
и уровне заимствования составных частей нового изделия
в сравнении с аналогом не менее 60 % технологическую
себестоимость изделия можно рассчитывать по формуле
Ст = 2 MiHiKi + 2 М^ЯН,К, + Сй,
<=i /=1
где Сй — общая стоимость сырья и материалов, руб.
При заимствовании 80 % составных частей изделия
и применении традиционных технологических методов
изготовления оригинальных составных частей рекомен-
дуется рассчитывать технологическую себестоимость из-
делия в изготовлении по формуле
. с*-£-.100+с">.
где С — стоимость традиционных материалов, руб.;
С" — стоимость новых материалов, не требующих для
обработки значительных затрат, руб.; q — удельный вес
затрат на материалы в себестоимости, %; Ко. в— коэф-
фициент изменения q в зависимости от объемов выпуска.
На стадии разработки рабочей конструкторской доку-
ментации опытного образца и серийного производства ре-
202
ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
комендуется определять технологическую себестоимость
изделия в изготовлении на основе прямого нормирования
трудоемкости и материалоемкости изделия:
р
С, = С^+ 2 /р3р(1 + /с/100),
Р=1
где tp — трудоемкость изделия в р-м виде производства
(р = 1, 2, Р), нормо-ч; Зр — средняя часовая оплата
труда рабочего для соответствующего вида производства,
руб.; Р — число видов производств; К — средние на-
кладные расходы, %.
Пример расчета технологической себестоимости по
установленным параметрам приведен в табл. 22.
Наряду с абсолютной технологической себестоимостью
изделия в качестве показателя ТКИ применяют удельную
22. Определение технологической себестоимости агрегатов комбайна
Параметр Агрегат комбайна
Ходовая система Основной рабочий аппарат
Масса деталей собственного изгото- вления, кг В том числе: 429,5 6397
унифицированных — 1279
оригинальных 429,5 5118
Удельная стоимость материалов, руб/кг 0,2754 0,2754
Стоимость материалов, руб. Удельная заработная плата на изго- товление деталей, руб/кг: 118,28 1761,73
унифицированных — 0,0582
оригинальных 0,0845 0,0845
Заработная плата на изготовление де- талей, руб. В том числе: 36,29 506,91
унифицированных — 74,44
оригинальных Накладные расходы: 36,29 432,47
% заработной платы 503,25 503,25
руб. 182,63 2550,97
Технологическая себестоимость изде- лия, руб. 337,20 4819,61 ,
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
203
технологическую себестоимость по области ее проявления.
Удельную производственную технологическую себе*
стоимость изделия рассчитывают по формуле
СЛЛ = Сп/(Рт),
где Са — производственная технологическая себестои-
мость изделия, руб.; т — установленный срок службы
изделия в эксплуатации; Р — номинальное значение ос-
новного параметра изделия, или полезный эффект от
его эксплуатации.
Характеристики и параметры должны удовлетворять
тем же требованиям, что и при расчете материалоемкости
изделия.
Удельную эксплуатационную технологическую себе-
стоимость изделия рассчитывают по формуле
С1д = С8/(Рт),
где С„ — эксплуатационная технологическая себестои-
мость изделия, руб.
Оценка ТКИ по удельной эксплуатационной технологи-
ческой себестоимости при С8^-0,1СП обязательна.
При сравнительном анализе вариантов конструкции
изделия по технологической себестоимости необходимо
выполнять те же требования, что и для оценки трудоем-
кости и материалоемкости изделия. Расчетные методы опре-
деления трудоемкости и материалоемкости изделия ре-
комендуются также для использования при укрупненном
определении технологической себестоимости изделия.
Глава 4
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
ИЗДЕЛИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ФОРМАХ ОРГАНИЗАЦИИ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
ОСНОВЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
Основные направления технологического развития
производства. При обеспечении технологичности кон-
струкций изделий следует учитывать основные направ-
ления технологического развития производства, поскольку
204 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
уровень технологичности конструкций в значительной
мере зависит от организационно-технического уровня про-
изводства и изменяется по мере его повышения.
Технологическое развитие производства включает два
преемственно связанных направления:
разработку и освоение перспективных технологических
процессов, проводимых в рамках совершенствования всего
производства в целом по всей номенклатуре изделий и на
основе, как правило, прогрессивных (ресурсосберегаю-
щих) технологических методов;
текущую технологическую подготовку производства
конкретного изделия, предусматривающую освоение из-
делия заданного качества в минимальные сроки, при наи-
меньших затратах ресурсов.
Современные ресурсосберегающие методы изготовле-
ния изделий приведены в табл. 1.
Существенные особенности перспективного техноло-
гического проектирования заключаются в следующем.
Перспективный технологический процесс разрабаты-
вается в случаях, когда технически и экономически целе-
сообразно внедрить включенные в него отдельные техно-
логические решения не с момента запуска одного кон-
кретного изделия в производство, а лишь с определенного
этапа производства, после проведения запланированного
на перспективу комплекса мероприятий (по реконструк-
ции, переоснащению производства и т. п.). Этот переход
осуществляется с определенных серий выпускаемых изде-
лий, при освоении принципиально новых изделий, нового
прогрессивного оборудования и новых производственных
площадей.
Документация на перспективный технологический про-
цесс используется как информационная основа для про-
ектирования рабочих технологических процессов при
техническом и организационном перевооружении произ-
водства. При этом предусматриваются применение более
совершенных методов обработки, более производительных
и экономически эффективных средств технологического
оснащения и изменение принципов организации произ-
водства. Перспективный процесс должен базироваться на
таких прогнозируемых достижениях науки и техники,
которые способны обеспечить существенное повышение
уровня технологии производства и на этой основе выпуск
1. Ресурсосберегающие методы изготовления изделий
Технологический
метод
Характерные особенности изготовляемых изделий и метода изготовления
Литейное производство
Литье в оболочковые формы Ответственные фасонные отливки из стали, чугуна и цветных сплавов в крупносерийном и массовом производстве
Литье по выплавляемым моделям Лопатки турбин, клапаны, гежуший инструмент, детали приборов из высоколегированной, жаростойкой стали
Литье вакуумным всасыванием Небольшие отливки типа тел вращения из сплавов на медной основе
Литье в формы, уплотненные прессо- ванием под большим давлением Отливки сложной конфигурации из магниевых, алюминиевых, цинко- вых и свинцово-оловянистых сплавов и стали (тройники, колена, блок двигателя, детали приборов, кольца электродвигателей)
Непрерывное литье: с кристаллизатором без кристаллизатора (вытягивание из расплава) Массивные и толстостенные отливки из чугуна и цветных сплавов без газовых раковин, пористости Листы, заготовки круглого сечения из стали, чугуна, цветных металлов (трубы диаметром 300—1000 мм, валы, слитки)
Жидкая прокатка Изделия из алюминиевых сплавов (ленты и полосы толщиной от 8 до 12 мм, шириной от 1000 до 1600 мм), стальные слитки сечением 150Х150 мм
Литье выжиманием жидкого металла Крупногабаритные ребристые отливки из магниевых и алюминиевых сплавов
Литье под низким давлением Тонкостенные отливки с толщиной стенки свыше 2 мм при высоте 500—600 мм (головки блока цилиндров, гильзы, поршни)
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА 206
Продолжение табл. 1
Тех иолог ическн й метод Характерные особенности изготовляемых изделий й'метода изготовления
Винтовая и клиновая прокатка дета- лей и заготовок Прессование деталей, сложного профиля Жидкая штамповка . Электровысадка Штамповка взрывом Штамповка электроискровым разря- дом в жидкости Штамповка с дифференцированным на- гревом Механическое производство Обработка давлением Изделия массового и крупносерийного производства относительно высокой точности. Заготовки типа ступенчатых валов, полых валов, втулок, звездочек, колец; заготовки звеньев цепей и зубчатых колес под штамповку; детали типа чепвяков, роторов; крановые колеса и тракторные катки; сверла и ребристые трубы; винты качения Высокоточные детали массового производства из алюминия (как пра- вило), сталей, титановых сплавов и других малопластичных материа- лов, профилей сложной конфигурации поперечного сечения. Метод требует меньших затрат при переналадке с одного профиля на другой в сравнении с прокаткой Слитки и фасонные отливки с глубокими полостями из цветных спла- вов (турбинные лопатки, детали арматуры высокого давления) Сплошные и полые детали повышенной точности типа тел врашения, в которых необходимо получить местное утолщение (набор материала) Крупные или повышенно твердые листовые и трубчатые заготовки, получаемые путем пробивки, вытяжки, раздачи, рельефной формовки, обжима, отбортовки Плоские и трубчатые заготовки, получаемые путем вытяжки, отбор- товки и раздачи, формовки сложного контура, калибровки, пробивки Крупногабаритные изделия, имеющие местные выпуклости, фасонные отверстия, углубления вытяжкой и пр. Иногда метод используют ггг недопустимости термической обработки всей поверхности и злели'1
1
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Продолжение табл. 1
Технологический метод Характерные особенности изготовляемых изделий и метода изготовления
Тонкое (алмазное) точение » Ультразвуковая обработка Сверхскоростное резание Анодно-механическая обработка Вакуумная сварка электронным лучом Диффузионная сварка Обработка резанием Обеспечивается шероховатость поверхности Ra = 0,06-j-0,04 мкм. Детали, для которых получение поверхностей со строго регламенти- рованной геометрической формой, повышенной точности и простран- ственным расположением осей требует применения высокопроизводи- тельного метода Детали из хрупких материалов: стекла, керамики, кварца, твердых металлических сплавов, азотированных сталей, жаропрочных металлов. Метод эффективен при декоративном шлифовании, получении высоко- точных сквозных и глухих отверстий, вырезов; при клеймении н гра- вировании и пр. Детали из серых и высокопрочных чугунов с НВ 150—300, обраба- тываемые точением, фрезерованием, строганием, протягиванием, шли- фованием Детали, обрабатываемые шлифованием и хонингованием (например, цилиндрических отверстий), полированием и резкой. Метод произво- дительнее обычной обработки резанием в 2—3 раза Сварочное производство Высококачественные соединения, получаемые глубинным проплавле- нием с большим отношением глубины к ширине проплавления Высококачественные соединения, исключающие необходимость после- дующей обработки н не требующие для их образования дорогостоящих электродов и специальной сварочной проволоки. Энергоемкость метода в 4—5 раз меньше, чем при контактной сварке
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА 207
Продолжение табл. 1
Технологический метод Характерные особенности изготовляемых изделий и метода изготовления
Импульсно-дуговая сварка Соединения из тонколистовых материалов и получаемые посредством вертикальных, горизонтальных и потолочных швов, в которых практи- чески отсутствуют дефекты формирования шва
Ультразвуковая сварка Сварка световым лучом Изделия микроэлектроники, изделия из пластмасс Микросоединения в радиоэлектронике и электронной технике при сварке контактов проводников на микроплатах, твердых схемах, микроэлементах
Сварка трением . Соединения из разнородных материалов (например, титана и алюминия) любой произвольной формы сечения
Сварка взрывом Биметаллические листы, сплошные и полые цилиндрические заготовки, цилиндрические обечайки волокнистых композиционных материалов с неограниченным числом слоев матрицы и волокон; заготовки деталей с непосредственной облицовкой металлами (например, лопастей гидро- турбин) Сборочное производство
Поточно-механизированная сборка Изделия, имеющие базовый элемент, к которому присоединяют пред- варительно собранные узлы, и конструктивно допускающие расчлене- ние процесса сборки на одинаковые по продолжительности и однород- ные по технологии этапы. Метод не допускает пригоночных и доделоч-
Блочный монтаж изделия ных работ Изделия, собираемые непосредственно на монтажной площадке из отдельных конструктивно законченных элементов (блоков), прошедших демонтажную укрупненную сборку и испытания на производственных базах
208 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Продолжение табл. 1
Т ех иологическн й метод Характерные особенности изготовляемых изделий н метода изготовления
Склеивание деталей » Сборочиые единицы из алюминиевых и магниевых сплавов, пластмасс, стекла, керамики и других материалов, теряющих свои свойства при нагревании и сдавливании. Метод обеспечивает снижение трудоемко- сти и материалоемкости изделия по сравнению с клепкой Для неметаллических материалов склеивание является самым деше- вым и надежным методом получения неразъемного соединения Другие виды производства
- • Упрочняющая обработка
Термическая обработка Изделия, конструктивные элементы которых требуют повышения их прочности и износостойкости. Метод обеспечивает снижение расхода металла и других материалов на создание несущих, передающих дви- жение и других работающих элементов конструкции изделия за счет получения наиболее оптимальной структуры его материала
Вакуумное напыление электронным лучом Детали, на поверхности которых необходимо получить тонкие пленки тугоплавких металлов. Электроиио-полимеризующиеся материалы
- (электроиорезисты). Металлоорганические соединения, на поверхность которых наносятся металлические покрытия
Плазменное напыление ' Детали, подвергаемые упрочнению. Метод применяется при необхо- димости получения покрытий местного значения путем достижения
' - .... __ —- высокой концентрации тепловой энергии в небольших объемах материа- -лов.- Недостаток метода—-ручное ведение процесса
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА 209
Продолжение табл. 1
Технологический метод Характерные особенности изготовляемых изделий и метода изготовления
Плазменная иаплавка Упрочнение лазерным лучом Детали, на поверхности которых необходимо нанести любые туго- плавкие материалы с высокой равномерностью на относительно боль- ших площадях, в том числе и материалы, не проводящие электрический ток. Метод используется для различных пар металлов и сплавов, обес- печивает высокое качество слоя независимо от его толщины и позволяет значительно снизить припуск иа последующую обработку Изделия с повышенной стойкостью рабочих поверхностей (например, инструмент, штамповая оснастка и др.). Метод применяется не только для упрочнения открытых поверхностей деталей, ио и для их очистки
Прочие методы обработки
Плазменная резка Метод обеспечивает высокое качество резки во всем диапазоне разре- заемых толщин (до 120 мм) и резко снижает трудоемкость и материало- емкость изделий
Лазерная обработка Изделия из твердых сплавов, часовые камни, алмазы н пр. Метод позволяет изготовлять отверстия диаметром от 0,03 до 3 мм и глубиной в несколько миллиметров с производительностью до 60 отверстий в ми- нуту и погрешностью ие более ±0,01 мм
Фотолитография Изделия микроэлектроники. Метод позволяет получать элементы с малыми геометрическими размерами и высокой прочностью
Аддитивный метод Метод применяется, как правило, при производстве печатных плат, позволяет осуществить толстослойное химическое меднение в окнах фоторезиста и предварительно просверленных отверстиях и резко сократить число технологических операций
210 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
211
изделий, соответствующих возросшим потребностям на-
родного хозяйства.
Основные этапы разработки перспективного техноло-
гического процесса и их типовое содержание приведены
в табл. 2.
Перспективный технологический процесс может раз-
рабатываться в виде типового, если технически и экономи-
чески целесообразно внедрить его лишь с определенного
этапа производства изделий, относящихся к определенному
параметрическому или типоразмерному ряду и обладаю-
щих общими конструктивными и технологическими при-
знаками, после необходимого технического и организа-
ционного перевооружения производства.
Текущая технологическая подготовка производства
конкретного изделия включает совокупность взаимосвя-
занных процессов, обеспечивающих технологическую го-
товность предприятия к выпуску изделия заданного
уровня качества при установленных сроках, объеме вы-
пуска, материальных, энергетических и трудовых затра-
тах. Она связана с конструкторской подготовкой произ-
водства как по срокам, так и по содержанию проводимых
работ. Взаимосвязь конструкторской и технологической
подготовки производства реализуется взаимодействием
конструкторских и технологических подразделений при
обеспечении технологичности конструкции изделия на
этапах его разработки. В результате создаются предпо-
сылки для сокращения сроков освоения новой техники
при достижении высокого технического уровня как из-
делия, так и методов и средств его изготовления.
К числу первоочередных задач, решаемых перспектив-
ным и текущим технологическим проектированием, наряду
с освоением прогрессивных технологических методов от-
носятся повышение уровня автоматизации и обеспечение
гибкости производства.
Повышение уровня автоматизации производства. При
обеспечении технологичности конструкции изделия на
этапах его разработки и освоения необходимо принимать
во внимание намечаемые. мероприятия по повышению
уровня автоматизации производства. Эти мероприятия
способствуют в значительной мере снижению ресурсо-
емкости изделия в процессах изготовления и требуют от
разработчика умения принимать такие решения по обе-
2. Этапы разработки перспективного технологического процесса
Этап разработки Задачи, решаемые на этапе Используемые документы
Анализ конструкций Ознакомление с иазиачеиием и конструктив- Комплект конструкторских докумеи-
объектов производства и ным исполнением объектов производства, тов (в том числе эксплуатационных
перспектив их развития с требованиями к их изготовлению, эксплуа- тации и ремонту Анализ данных поискового и патентного исследований, инженерного прогнозирова- и ремонтных), выполненных по ЕСКД Отчеты по результатам НИР Стандарты иа параметрические и типо- размериые ряды изделий. Карты тех-
ния и параметрической оптимизации .объек- тов производства. Уточнение перечня испол- нений объектов производства, иа которые нужно разрабатывать перспективные тех- нологические процессы нического уровня и качества про- дукции. Технические задания иа раз- работку перспективных технологиче- ских процессов
Анализ планируемых Уточнение объемов выпуска объектов про- Плановые задания по выпуску объек-
объемов выпуска продук- ции нзводсгва по исполнениям иа перспективу. Определение типа производства (единичное, серийное, массовое) и его организационных форм тов производства иа перспективу
Определение вида и сте- Классификация объектов производства и Классификаторы объектов произвол-
пени детализации содер- определение вида перспективного техиоло- ства, технологических процессов и
жаиия перспективных гического процесса (единичный, типовой). операций. Методические материалы по
технологических пронес- Определение степени детализации, содер- конструкторской и технологической
СОВ жаиия перспективного технологического про- цесса классификации
212 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
5 Ироциажение 2
Этап разработки Задачи, решаемые на этапе Используемые документы
Диализ и уточнение ис- ходной информации для разработки перспектив- ных технологических процессов Диализ достаточности исходной информации и составление перечня недостающей инфор- мации. Подбор недостающей информации Массивы информации, содержащиеся в фондах документации на типовые технологические процессы и стандарт- ные средства технологического осна- щения. Информационно-поисковые системы (ИПС)
Разработка перспектив- ных технологических процессов Разработка единичного или типового тех- нологического процесса с учетоу требуемой степени детализации его содержания Исходная информация. Стандарты, устанавливающие правила разработки технологических процессов по видам
Оценка технико-эконо- мической эффективности перспективных техноло- гических процессов Определение технико-экономического уров- ня перспективных технологических процес- сов Определение срока окупаемости дополни- тельных капиталовложений Методика определения уровня техно- логии производства. Нормативные по- казатели уровня технологии произ- водства. Методика определения тех- нико-экономической эффективности технологических Процессов
ЮВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
to
5
214 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
спечению технологической рациональности и преемст-
венности конструкций, которые, в свою очередь, создают
предпосылки для дальнейшего повышения уровня авто-
матизации производства.
Автоматизацию рассматривают с позиций системных
отношений и структурных связей, существующих между
первичными компонентами технологии, а именно между
человеком, орудиями труда и продуктом труда (изделием,
заготовкой).
Значение и удельный вес этих связей среди других
структурных связей в технологических процессах учиты-
вают с помощью показателей состояния автоматизации.
Оценку состояния автоматизации производственных
процессов проводят с единых методологических позиций—
сопоставлением либо времени действия (хронометрические
показатели), либо объемов полезных работ, выполненных
человеком и машинами (арготические показатели).
Системный подход к состоянию автоматизации поз-
воляет оценивать его системой взаимосвязанных качест-
венных и количественных характеристик (рис. 1).
Качественные характеристики состояния автоматиза-
ции включают:
виды автоматизации, характеризуемые ее исполнением;
ступени автоматизации, определяемые ее применением
на различных структурных уровнях технологии;
Рис. 1. Система показателей состояния автоматизации производствен*
вых и технологических процессов
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
216
категории автоматизации, оценивающие полноту ав-
томатизации любых видов и ступеней.
По видам автоматизацию технологических процессов
разделяют на единичную и комплексную.
Единичной автоматизации подлежит только один пер-
вичный структурный компонент из числа всех компонентов
системы (например, автоматизирована одна из десяти
операций технологического процесса).
При комплексном виде автоматизация может быть:
неполнокомплексной, когда автоматизации подлежат
несколько первичных структурных компонентов системы
(например, автоматизированы технологические процессы
на трех из пяти участков цеха);
полнокомплексной, когда автоматизации подлежат все
без исключения первичные структурные компоненты си-
стемы (например, автоматизированы все технологические
операции какого-либо процесса).
По применяемости автоматизация технологических
процессов (от единичных операций до организации тех-
нологии на уровне всей промышленности) подразделяется
на десять ступеней:
1 — единичная технологическая операция;
2 — законченный технологический процесс (система
операций);
3 — система технологических процессов, выполняемых
на производственном участке (отделении);
4 — система технологических процессов, выполняе-
мых в пределах цеха (в системе участков);
5 — система технологических процессов, выполняе-
мых в пределах группы технологически однородных цехов;
6 — система технологических процессов, выполняемых
в пределах предприятий (в системе групп цехов);
7 — система технологических процессов, выполняемых
в пределах производственных фирм или научно-производ-
ственных объединений (в системе отдельных предприя-
тий);
8 — система технологических процессов, выполняемых
в пределах территориально-экономического региона (в си-
стеме отдельных фирм или объединений);
9 — система технологических процессов, выполняе-
мых в пределах отрасли промышленности (в системе ре-
гионов);
216 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
10 — система технологических процессов, выполня-
емых на уровне промышленности всей страны (в системе
отраслей).
Для любого из видов или ступеней автоматизации уста-
новлены восемь категорий автоматизации, характеризуе-
мых величиной основного показателя уровня автоматиза-
ции технологических процессов:
Категория автоматизации . .
Нулевая ..................
Низшая....................
Малая .............. . . .
Средняя ..................
Большая...................
Повышенная ..............'
Высокая ..................
Полная....................
Основной показатель уровня
Отсутствие автоматизации
0,01—0,25
Св. 0,25 до 0,45
Св. 0,45 до 0,60
Св. 0,60 до 0,75
Св. 0,75 до 0,90
Св. 0,90 до 0,99
1,00
Для характеристики состояния автоматизации техно-
логических процессов применяют информационные мо-
дели, алгоритмы которых включают сведения о видах,
ступенях и категориях автоматизации. В информацион-
ных моделях устанавливаются следующие условные обоз-
начения основных видов автоматизации технологических
процессов: А — единичная автоматизация; КА — комп-
лексная автоматизация.
Информационная модель вида 4КА6 означает,что обсле-
довались технологические процессы в пределах цеха —
четвертая ступень, имеющие комплексную автоматиза-
цию КА, состояние которой оказалось высоким — ше-
стая категория.
Цель применения средств автоматизации в технологи-
ческих процессах — не обязательное достижение 100 %-
ного уровня и полной комплексности, а выбор оптималь-
ных информационных моделей, т. е. наиболее выгодных
в конкретных производственных условиях сочетаний вида,
ступени и категории автоматизации.
Количественные характеристики состояния автома-
тизации технологических процессов основаны на исполь-
зовании трех групп показателей, подразделяемых по
значимости на основные, вспомогательные и дополнитель-
ные. Эти показатели характеризуют состояние структурных
связей между человеком, орудиями труда и предметами
труда и позволяют оценивать степень замены труда чело-
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
217
века машиной установлением уровней автоматизации жи-
вого труда и автоматизации процесса.
Основные показатели обязательны при
количественной оценке состояния автоматизации техно-
логических процессов.
В зависимости от времени использования труда или
объема выполняемой полезной работы показатели со-
стояния автоматизации разделяются на хронометрические
(временные) и арготические (рассчитываемые по объемам
работ).
Формулы для расчета основных показателей состояния
(уровня) автоматизации технологических процессов при-
ведены в табл. 3. ;
3. Расчетные зависимости для определения показателей состояния
автоматизации технологических процессов
Показатель состояния автоматизации технологически х процессов Формула для расчета показателя Предпочтительная облаеть применения (ступени)
Временной: живого труда процесса я ЕЛв я dn— у т 1—3
Эр готический 4—10
Примечание; 1. Показатель й как основной для оценки
состояния автоматизации не применяется, а используется как вспо-
могательный.
2. Условные обозначения: 2 Тя — сумма машинного времени,
не перекрытого ручным временем, мин, ч; У, Т — сумма всего машин-
ного времени, мин, ч; 2 Ли — сумма штучных времен, мин, ч; У, Э —
сумма полезной работы машин, кВт-ч; У, Эр — сумма полезной руч-
ной работы людей, кВт-ч.
218 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
При больших массивах информации показатели уровня
автоматизации рассчитывают с применением электронно-
вычислительной техники. Для крупных расчетов приме-
няют статистические методы оценки с использованием
малых выборок.
При временном (хронометрическом) способе учитывают
основные показатели исполнения технологии, время ее
действия, ее структуру и производительность труда, а
при арготическом способе (относящемся к энергетическому
классу), кроме того, учитывают активных участников про-
изводства: рабочих и развиваемые производственные мощ-
ности, оценивающие тяжесть их труда. Такой подход
позволяет полно характеризовать состояние автоматиза-
ции.
Эрготический способ можно использовать при опреде-
лении перечня операций по ликвидации физического труда
и последующей разработке средств автоматизации.
Необходимость полноты оценки состояния автомати-
зации любых трудовых действий (работ), составляющих
взаимосвязанное единство двух частей — живого труда
человека и процесса изменения состояний (формы, разме-
ров, положения и т. п.) предмета труда, требует отдельной
оценки автоматизации как живого труда, так и процесса.
Соответственно различают уровень автоматизации жи-
вого труда и уровень автоматизации процесса. При одно-
временном (параллельном) исполнении технологического
процесса человеком и машиной величины уровня автома-
тизации живого труда и процесса различны, в остальных
случаях (при последовательных действиях) они совпа-
дают 1.
Вспомогательные показатели, состав
которых устанавливают в отраслевых или заводских
нормативно-технических документах, позволяют оцени-
вать состояние автоматизации каких-либо компонентов
технологических процессов: труда рабочих; технологиче-
ских операций; средств технологического оснащения и
управления.
1 Основоположником изложенного методического подхода к оценке
состояния автоматизации является проф. В. Т. Полуянов. .
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
219
Модель расчетной формулы любого вспомогательного
показателя следующая:
где dt — степень автоматизации i-ro компонента процесса;
N* — число i-x компонентов, например рабочих, труд
которых автоматизирован; — общее число i-x компо-
нентов, например рабочих, участвующих в выполнении
обследуемых технологических процессов.
Дополнительные показатели уста-
навливают в зависимости от специфических особенностей
и решаемых практических задач. Они могут оказаться
полезными для всесторонней оценки состояния автомати-
зации при решении некоторых конкретных производствен-
ных задач. Их чаще всего составляют из совокупности
основных и вспомогательных оценок, взятых в преобра-
зованном виде. Большой практический интерес могут
представлять дополнительные показатели, характеризую-
щие влияние на автоматизацию отдельных компонентов
трудовых процессов.
Дополнительными показателями можно, например,
оценить: структурные характеристики штучного времени;
коэффициент перекрытия машинного времени ручным;
показатель, оценивающий взаимную Связь между арго-
тическим и хронометрическим критерием, и т. д.
Обеспечение гибкости производства. Современное
машиностроительное предприятие — специализированное
многоцелевое производство, гибко реагирующее на из-
менения потребностей народного хозяйства в изделиях
машиностроения.
Возможность быстрой перестройки производства на
выпуск новой или модернизированной продукции требует
от технологии высокой степени гибкости форм ее органи-
зации, что, в свою очередь, обусловливает необходимость,
с одной стороны, учета новых задач обеспечения ТКИ
в специфических условиях, а с другой стороны — опере-
жающего развития технологии и форм ее организации,
учета технологических факторов уже на самых ранних
стадиях конструирования изделия.
В данном случае обеспечение ТКИ становится одним
из основных факторов, позволяющих решить сложную
220 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
техническую и организационную проблему устранения
противоречия между ростом параметров и усложнением
конструкций изделий, с одной стороны, и обеспечением
возможности быстрого и экономичного перехода произ-
водства на выпуск новой или модернизированной про-
дукции — с другой.
Обеспечение гибкости производства связано с решением
комплекса конструкторских, технологических и организа-
ционных задач. Основные направления обеспечения гиб-
кости' производственных процессов и состав основных
задач, решаемых по каждому направлению, приведены
на рйс. 2.
ВЫСшей формой организации гибкого производства
является переход к гибким производственным системам.
Гибкая производственная система
(ГПС) — совокупность или отдельная единица техноло-
гического оборудования и системы обеспечения его функ-
ционирования в автоматическом режиме, обладающая
1 Классификация и группировка объектов проектирования
Типизация конструктивных компоновок изделий
Унификация и агрегатирование составных частей
блочна- надульное построение . систем и устройств
Унификация и стандартизация исходных материалов
| Технологические | Классификация и группировка объектов изготовления
Типизация технологических процессов
Унификация технологических операций
Унификация и агрегатирование средств технологического оснащения
Членение технологи- ческих систем на гибкие переналажива- •емые модули и комплексы
рганизациоиные | вывор и применение рациональных методов изготовления деталей
Освоение метода групповой овравотки и организации группового производства
Организация поточных производств
Освоение гибких переналаживаемых технологических модулей и комплексов
Освоение гибких производственных систем
Рис. 2. Основные направления обеспечения гибкости производственных
процессов
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
221
Рис. 3. Классификация гибких производственных систем
свойством автоматизированной переналадки при произ-
водстве изделий произвольной номенклатуры в установ-
ленных пределах их характеристик. Классификация ги&
ких производственных систем приведена на рис. 3.
Гибкий производственный мо-
дуль — ГПС, состоящая из единицы технологического
оборудования, оснащенная автоматизированным устрой-
ством программного управления и средствами автомати-j
зации технологического процесса, автономно функциони--
рующая, осуществляющая многократные циклы и имею-
щая возможность встраивания в систему более высокого
уровня. Средства автоматизации могут включать в себя
накопители, спутники, устройства загрузки и выгрузки,
замены технологической оснастки, удаления отходов,
переналадки и т. п.
Гибкая автоматизированная ли-
ния — ГПС, состоящая из нескольких гибких произ-
водственных модулей, объединенных автоматизирован-
ной системой управления, в которой технологическое
оборудование расположено в заданной последовательно-
сти выполнения технологических операций.
Гибкий автоматизированный уча-
сток — ГПС, состоящая из нескольких гибких произ-
222 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
водственных модулей, объединенных автоматизированной
системой управления, и функционирующая по технологи-
ческому маршруту, в котором предусмотрена возможность
изменения последовательности использования технологи-
ческого оборудования.
Гибкий автоматизированный це х—
ГПС, состоящая из совокупности гибких автоматизиро-
ванных линий и участков, предназначенная для изготов-
ления изделий определенной номенклатуры.
Гибкий автоматизированный за-
вод — ГПС, представляющая собой совокупность гиб-
ких автоматизированных цехов, предназначенная для
выпуска готовых изделий в соответствии с планом основ-
ного производства.
Гибкий производственный комп-
лекс — ГПС, состоящая из нескольких гибких производ-
ственных модулей, объединенных автоматизированными
системами управления, транспортирования и складирова-
ния, автономно функционирующая в течение заданного
интервала времени и имеющая возможность встраивания
в систему более высокой ступени автоматизации.
Гибкое автоматизированное про-
изводство (ГАП) — ГПС, состоящая из одного или
нескольких гибких производственных комплексов, объе-
диненных автоматизированной системой управления про-
изводством и транспортно-складской автоматизированной
системой, и осуществляющая автоматизированный пере-
ход на изготовление новых изделий с помощью автомати-
зированных систем научных исследований (АСНИ), про-
ектирования (САПР) и технологической подготовки произ-
водства (АСТПП).
-Особенности обеспечения ТКИ в различных автомати-
зированных системах рассмотрены в гл. 6.
Оценка эффективности совершенствования условий
производства. В процессе подготовки и обоснования
мероприятий по совершенствованию условий производства,
внедрению прогрессивных технологических методов' и
средств автоматизации производства, освоения гибких
производственных систем проводится их всесторонняя
технико-экономическая оценка. Результаты этой оценки
имеют важное значение при установлении и выборе базовых
показателей ТКИ и проведении объективной оценки ре-
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ ПРОИЗВОДСТВА
223
зультатов обеспечения технологичности конструкций на
стадиях разработки изделий с учетом перспектив техно-
логического развития производства.
Технико-экономический уровень перспективных тех-
нологических процессов оценивают по двум критериям:
уровню технологии производства с учетом применения
перспективных технологических процессов; срокам оку-
паемости перспективных технологических процессов.
Состав показателей, по которым определяют уровень
технологии, производства, в общем случае должен отра-
жать:
структуру основных частей технологических процес-
сов по методу их выполнения (литье, обработка давлением,
обработка резанием, сборка и т. д.) с указанием удельных
весов прогрессивных методов обработки;
структуру технологического оборудования, его возра-
стной состав, удельный вес прогрессивного высокопроиз-
водительного оборудования;
состояние механизации и автоматизации производст-
венных процессов и труда.
Уровень технологии (Уте1) определяют по формуле
i
У тех = "д" 2 оробел,)»
<=1
где К — общее число рабочих (основных и вспомогатель*
ных);
7( = (14-С)2 7(0ССЛ1
£=1
(С — коэффициент, учитывающий количество вспомога-
тельных рабочих); I — число моделей оборудования, при-
меняемых в технологическом процессе; /Собел, — число
рабочих, занятых на i-й модели оборудования; Л’пр< —
коэффициент прогрессивности (производительности) обо-
рудования i-fi модели; — коэффициент загрузки
оборудования i-й модели;
К s= ЯРаСЧ<
224 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
(Лрасчр Иприн( — число оборудования i-й модели соответ-
ственно расчетное и принятое).
Срок окупаемости перспективного технологического про-
цесса (Ток) в годах определяется по формуле
т - КП-^С
ок <ГТ-С“ ’
где №, № — капитальные затраты соответственно по
перспективному и существующему технологическим про-
цессам на годовую программу изготовления деталей,
руб.; С$, С" — технологическая себестоимость изготовле-
ния годовой программы деталей соответственно по суще-
ствующему и перспективному технологическим процессам,
руб.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ ПРИ ТИПИЗАЦИИ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
Унификация изделий. В практике работы предпри-
ятий и организаций машиностроения под унификацией
изделия принято понимать определенный вид инженер-
ной деятельности, направленный на упорядочение много-
образий инженерно-технических решений в рамках дан-
ного изделия или их определенной совокупности путем
о!беспечения преемственности этих изделий fio составу,
структуре и конструктивному исполнению. Этот вид
Деятельности основан на использовании совокупности
методов и методических приемов, которые наряду с уни-
фикацией как методом приведения множества конструк-
тивных решений к единообразию включают и другие ме-
тоды и приемы решения инженерных задач обеспечения
преемственности изделий как объектов производства и
Эксплуатации.
В систематизированном виде мероприятия, обеспечи-
вающие преемственность изделий, и соответствующие им
методы и методические приемы приведены в табл. 4.
. Любое изделие конкретного исполнения можно рас-
сматривать как техническую систему, образованную мно-
жеством компонентов (элементов и непосредственных свя-
зей между ними). Как система более высокого порядка
может рассматриваться изделие определенного вида, пред-
ставляющее собой совокупность исполнений (семейство,
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
225
4. Мероприятия и методы (методические приемы), обеспечивающие
преемственность изделий
Содержание мероприятии Метод (методический прием)
Образование новых элементов путем соединения исходных элементов одного исполнения Образование новых элементов путем соединения исходных элементов раз- личных исполнений Получение многообразий исполнений элемента путем присоединения к ба- зовой его части различных элементов специального назначения Разработка группы однотипных эле- ментов изделия или множества его исполнений на основе единого типо- размерного или параметрического ряда Формирование новых структурных об- разований путем соединения элемен- тов в блок-модул и с типовыми вну- тренними н внешними связями Получение разнообразных структур- ных компоновок на основе исполь- зования элементов многократного при- менения Замена элементов нескольких видов элементами одного вида нового испол- нения Уменьшение числа разновидностей эле- ментов или исполнений изделий одного функционального назначения без вне- сения в них каких-либо усовершен- ствований Замена нескольких видов структур- ных образований (конструктивных схем) одним с типовыми внутренними связями Установление и применение единых габаритно-установочных и присоеди- нительных размеров, определяющих конструктивную совместимость старых и новых элементов Установление и применение единых требований, норм и параметров, опре- деляющих информационную, энерге- тическую н технологическую совме- стимость старых и новых элементов Секционирование Компаундирование Агрегатирование Метод базового агрегата Метод параметрической оп- тимизации Метод блочно-модульного Ио- строения Принцип переналажнваемо- СТН Унификация Снмплификация Типизация Монтажная взаимозаменяе- мость Функциональная взаимоза- меняемость
8 П/р Амирова
226 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
гамму и т. п.) с опосредствованными связями между ними
и, как правило, развертываемое в параметрический или
типоразмерный ряд.
При обеспечении технологичности конструкции изде-
лия широко используются следующие методы упорядоче-
ния многообразий элементов или исполнений изделия и
связей между ними:
унификация, типизация, агрегатирование, модулиро-
вание, взаимозаменяемость — структурная или функцио-
нальная (техническая система с непосредственными свя-
зями между ее элементами);
симплификация, параметрирование, взаимозаменяе-
мость любого вида (техническая система, исполнения ко-
торой связаны между собой не непосредственно, а через
параметры внешней среды).
Унификация — метод приведения элементов одного
или нескольких исполнений изделия к единообразию.
Унификация предусматривает выявление функциональ-
ной однородности элементов, последующую их системати-
зацию и сведение к единообразию на основе полученных
данных в пределах рассматриваемого множества элемен-
тов. Метод может быть применен для приведения к едино-
образию элементов различных изделий (так называемая
межвидовая, межпроектная унификация).
Типизация — метод приведения структурных компо-
новок исполнений изделия или нескольких конструктивно
подобных изделий к единообразию. Типизация предпола-
гает изучение функционально и технологически однород-
ных конструктивных схем исполнений изделий, последую-
щую их систематизацию и приведение к единообразию
в пределах рассматриваемого множества исполнений.
Использование типизации структурных схем объектов
разработки позволяет упорядочить процесс разработки
благодаря сведению многообразия общих структурных
композиций к рациональному минимуму.
Агрегатирование — метод соединения нескольких эле-
ментов данного исполнения изделия или нескольких ис-
полнений изделий общего функционального назначения
в функционально самостоятельные структурные образо-
вания — агрегаты. Метод применяется для рациональной
организации независимых процессов изготовления и со-
вершенствования составных частей изделий при произ-
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
227
водстве техники и оперативного формирования новых
изделий путем соединения нескольких машин или машин
и орудий между собой в агрегаты при эксплуатации тех-
ники. Применение этого метода в машиностроении соз-
дало предпосылки для организации самостоятельного
крупносерийного и массового производства основных
составных частей машин, применения агрегатных методов
сборки и ремонта техники.
Модулирование — метод образования функционально
самостоятельных составных частей (блоков, модулей) ис-
полнения изделий, элементы которых связаны между со-
бой посредством специфических, т. е. характерных для
каждой данной составной части строго ориентированных
отношений. Модулирование предполагает изучение схем
соединения элементов исполнения изделия, выявление
структурно и функционально самостоятельных совокуп-
ностей (подмножеств) отношений между ними и последую-
щее выделение их в виде набора блоков (модулей). Метод
получает широкое распространение при построении сис-
тем приборов, технических средств автоматизации и ав-
томатизированных систем научно-технического и произ-
водственного назначения.
Взаимозаменяемость — метод конструирования, обе-
спечивающий при обновлении (совершенствовании или
модернизации) конструкции изделия конструктивную, ин-
формационную,энергетическую, технологическуюили иную
совместимость его новых и старых компонентов (элемен-
тов и связей между ними). Метод не увеличивает и не
уменьшает многообразия конструктивных компонентов,
однако позволяет многократно воспроизводить связи
между элементами конструкции изделия, поэтому его
применение является обязательным условием успешного
использования перечисленных выше методов при обеспе-
чении преемственности конструкции изделия.
Симплификация — метод ограничения или сокраще-
ния числа типоразмеров или исполнений выпускаемых
или эксплуатируемых изделий общего функционального
назначения до технически и экономически целесообразного
для удовлетворения потребностей в них. Симплификация
предусматривает изучение существующего множества соз-
данных ранее и автономно функционирующих объектов
техники, номенклатуру которых необходимо систематизи-
8*
228 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЙ
ровать и упорядочить, выявление тенденций к интеграции
их конструктивных исполнений и последующее сокраще-
ние номенклатуры этих исполнений с учетом выявленных
тенденций.
Параметризование—метод параметрической оптими-'
зации множества исполнений изделий общего функцио-
нального назначения. Метод особенно эффективен на ис-
ходных этапах становления нового вида техники. В со-
четании с методами прогнозирования он позволяет
заранее определить на параметрическом уровне целее»-
образное многообразие объектов техники, своевременно
и комплексно организовать их разработку и изготовление,
обеспечить преемственность конструкций и высокий уро-
вень специализации проектирования и производства Из-
делий. Успешному решению конструкторских задач на
основе параметрирования способствует широко используе-
мая в инженерной практике система предпочтительных
чисел.
Разработка типового технологического процесса»
Типовым технологическим процессом (ТТП) называется
технологический процесс изготовления группы изделий
с общими конструктивными и технологическими призна-
ками. Его разрабатывают для изготовления в конкретных
производственных условиях изделия, которое является'
типовым представителем данной группы изделий.
К типовому представителю группы изделий относят
изделие, изготовление которого требует наибольшего
числа основных и вспомогательных операций, характер-
ных для изготовления изделий, входящих в эту группу.
Группирование деталей и сборочных единиц по сходным
конструктивно-технологическим признакам является обя-
зательным условием типизации технологических про-
цессов, способствующим внедрению наиболее прогрессив-
ных форм организации производства.
Разработка ТТП базируется на конструктивно-техно-
логической классификации изделий.
Технологические коды деталей и сборочных единиц
формируют по действующим технологическим классифика-
торам. В соответствии с этими классификаторами детали
и сборочные единицы группируют по признакам, опреде-
ляющим общность технологических процессов их изго-
товления.
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
229
Разработку типовых технологических процессов про*
водят по следующим этапам.
1. Классификация объектов производства. На этом
этапе создаются группы объектов производства, обла*
дающих общностью конструктивно-технологических ха-
рактеристик, и выбираются типовые представители групп
объектов производства.
2. Количественная оценка групп объектов производства.
Определяют тип производства для каждого типового
представителя групп изделий (единичное, серийное или
массовое).
3. Анализ конструкций типовых представителей объ-
ектов производства, программ выпуска и типа производ-
ства. Разрабатывают основные маршруты изготовления
типовых конструкций, включая заготовительные про-
цессы.
4. Выбор заготовки и методов ее изготовления. Опре-
деляют вид исходной заготовки и метод ее изготовления,
производят технико-экономическую оценку выбора за-
готовки.
5. Выбор технологических баз. Определяют технологи-
ческие базы для каждого типового представителя.
6. Выбор вида обработки (литье, обработка давле-
нием, механическая обработка резанием и др.). Оценивают
точностные характеристики метода и качество поверх-
ности изделия; выбирают метод обработки.
7. Составление технологического маршрута обработки.
Устанавливают последовательность операций и опреде-
ляют группы оборудования по операциям.
8. Разработка технологических операций. На этом
этапе решают следующие задачи*.
производят рациональное построение технологических
операций;
выбирают структуры операций;
устанавливают рациональную последовательность пе-
реходов в операции;
выбирают оборудование, обеспечивающее оптималь-
ную производительность при условии обеспечения требуе-
мого качества;
рассчитывают загрузку технологического оборудо-
вания;
выбирают конструкции технологической оснастки;
230 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
устанавливают принадлежность выбранной конструк-
ции к стандартным системам оснастки;
определяют исходные данные, необходимые для рас*
четов, и рассчитывают припуски на обработку и меж*
операционные припуски;
устанавливают исходные данные, необходимые для рас-
четов оптимальных режимов обработки, и рассчитывают
эти режимы;
устанавливают исходные данные, необходимые для
расчетов норм времени, и рассчитывают эти нормы;
определяют разряд работ и обосновывают профессии
исполнителей для выполнения операций в зависимости
от сложности этих работ.
9. Расчет точности, производительности и вкономи-
ческой эффективности вариантов типовых технологиче-
ских процессов. Выбирают оптимальный вариант типового
технологического процесса.
10. Оформление документации на типовые технологи-
ческие процессы. Документацию оформляют в соответствии
с государственными стандартами ЕСТД.
Необходимость каждого этапа, состав задач и последо-
вательность их решения определяются разработчиком ти-
пового технологического процесса в зависимости от го-
товности предприятия к моменту разработки.
Типизации могут быть подвергнуты технологические
процессы основного и вспомогательного производства,
а также операции контроля.
Пример организации работ по типизации операций
контроля геометрических параметров деталей приведен
на рис. 4.
Исходная информация для разработки ТТП подразде-
ляется на базовую, руководящую и справочную. Базовая
информация включает данные, содержащиеся в конструк-
торской документации на изделие, и программу выпуска
этого изделия. Руководящая информация содержит дан-
ные, имеющиеся в стандартах различных категорий на
технологические процессы и операции, оборудование и
оснастку, а также в производственных инструкциях.
Справочная информация включает данные, содержащиеся
в действующих по данному виду обработки описаниях
прогрессивных технологических методов, каталогах, но-
менклатурных справочниках и других документах.
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
231
Рис. 4. Последовательность работ по типизации операций контроля
геометрических параметров деталей
Примерная схема формирования структуры типового
технологического процесса на основе базовой, руководя-
щей и справочной исходной информации приведена на
рис. 5.
Использование стандартных технологических решений
(процессов и операций, схем базирования, выбора заго-
товок, типовых маршрутов; стандартных средств техно-
логического оснащения и т. д.) позволяет существенно
сократить сроки освоения новой техники при обеспече-
нии высокой стабильности качества производственных
процессов.
Типизация технологических процессов изготовления
однотипных изделий облегчает концентрацию производ-
ства на одном и том же производственном участке, что,
Рис. 5. Схема формирования структуры типового технологического процесса
232 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
233
в свою очередь, увеличивает серийность производства и
делает целесообразным создание поточных линий на ос-
нове применения высокопроизводительного оборудования
и оснастки.
В большинстве случаев применение типовых технологи-
ческих процессов освобождает технологические службы
от необходимости заново разрабатывать технологические
процессы, конструировать и изготовлять технологическую
оснастку и инструмент.
ТТП устраняет многообразие технологических про-
цессов обоснованным сведением их к ограниченному числу
и должен быть рациональным в конкретных производ-
ственных условиях. Основываясь на научно-технических
достижениях в области технологии, он способствует их
быстрому распространению, сокращает сроки промыш-
ленного освоения новых изделий, относящихся к данной
классификационной группе, позволяет рационально ис-
пользовать материальные и трудовые ресурсы.
В зависимости от конкретных задач технической под-
готовки производства ТТП применяют в качестве рабочей
документации для изготовления изделий, Информацион-
ной основы при разработке рабочих технологических
процессов, исходной базы при технологической стандарти-
зации и формировании информационных фондов различных
уровней.
Особеииости обеспечения ТКИ при типизации техно-
логических процессов. Своеобразными задачами обеспе-
чения ТКИ при типизации технологических процессов
являфтся группирование объектов производства и повы-
шение уровня конструктивно-технологической преемст-
венности объектов производства.
Группирование объектов производства осуществляется
на основе действующих конструкторских и технологиче-
ских классификаторов, позволяющих отнести эти объекты
к тем или иным-конструктивно и технологически одно-
родным группировкам.
В качестве примера на рис. 6 приведена принципиаль-
ная блок-схема группирования деталей в группы на основе
высших классификационных группировок Общесоюзного
классификатора промышленной и сельскохозяйственной
продукции (ВКГ ОКП) и Технологического классифика-
тора деталей (ТКД).
234 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Рис. 6. Блок-схема комплектования деталей в группы
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
23S
Поскольку задача группирования деталей и сборочных
единиц не может быть разовым процессом и осуществля-
ется постоянно, целесообразно создавать и совершенство-
вать системы учета изделий, изготовляемых в разных це-
хах предприятия. Для организации работы по системати-
зации объектов производства, анализа их конструктивных
исполнений и комплектования типовых групп на стадиях
проектирования и всех этапах обеспечения ТКИ созда-
ются специальные картотеки применяемости деталей и
сборочных единиц.
Картотека применяемости служит исходным материа-
лом для решения многих задач обеспечения технологич-
ности конструкций и прежде всего повышения уровня
конструктивно-технологической преемственности объек-
тов производства. В частности, она является основой для
типизации технологии, унификации и стандартизации
деталей основного производства и их конструктивных
элементов, для заимствования технологии на новые де-
тали при отсутствии типовой. Картотека позволяет выя-
вить однородные детали с одинаковым технологическим
маршрутом и выбрать типовые решения по оснащению
и механизации технологических операций. При ее исполь-
зовании представляется возможной технологическая под-
готовка не отдельной конкретной детали с ее индивиду-
альной применяемостью в определенном изделии, а типа
деталей с их совокупной применяемостью во всех изделиях,
в результате чего может быть повышена серийность про-
изводства.
Картотека позволяет решать ряд специфических за-
дач обеспечения ТКИ (например, поиск типового представ-
вителя конкретной детали, достоверное определение про-
граммы изготовления деталей данного типа, анализ воз-
можности технологической унификации и пр.) более опе-
ративно. Для этого картотека должна содержать следую-
щую информацию о детали: эскиз; конструкторское обоз-
начение; наименование; технологический шифр; при-
надлежность к изделиям; количество на изделие; применя-
емое оборудование; применяемая оснастка.
Карточки в картотеке необходимо располагать в соот-
ветствии с технологическим кодом, т. е. по типовым пред-
ставителям. Переналаживаемая оснастка общего для дан-
ного типа деталей применения заносится только на кар-
236 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
точки типового представителя. На карточках конкретных
деталей, входящих в данный тип, указывается лишь
специальная оснастка.
Целесообразно применять (при отсутствии автомати-
зированных банков данных и систем поиска) карточки
с краевой перфорацией типа К5 с целью обеспечения опе-
ративного ручного поиска в картотеке. Наличие массива
карточек с краевой перфорацией позволяет при необхо-
димости создать массив машинных перфокарт или мас-
сив на магнитных носителях информации.
Картотека применяемости деталей дает возможность
создать ряд карточек, являющихся составной частью ин-
формационно-поисковой системы в технической подго-
товке производства (рис. 7).
В процессе создания картотеки применяемости деталей
необходимо провести систематизацию элементов поверх-
ностей деталей, которая отражается в картотеке приме-
няемости элементов поверхностей деталей. Картотека со-
держит следующую информацию об элементе поверхности:
эскиз; конструктивные размеры; точность обработки; тех-
нологическую базу обработки; детали, в которых данный
элемент применяется; применяемую оснастку.
Последовательность работ по созданию картотек при-
меняемости деталей и элементов поверхностей деталей
показана на рис. 8.
Рис. 7. Схема взаимосвязей картотек применяемости в технической
подготовке производства
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
237
Рис. 8. Последовательность работ по созданию картотек
Рис. 9. Фланец
238 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
4
ВНР
Рис. 10. Втулка
C"iS‘
*4 фаски
7///ЗД
Ниже приведены при-
меры создания групп ти-
повых изделий, использу-
емых в технической под-
готовке производства.
Пример 1. Группа кон-
структивно и технологи-
чески подобных деталей
типа фланец (рис. 9). Ис-
полнительные размеры
фланцев приведены в
табл. 5.
Пример 2. Группа конструктивно и технологически
подобных деталей типа втулка (рис. 10). Исполнительные
размеры втулок приведены в табл. 6.
Пример 3. Группа конструктивно и технологически
подобных деталей типа крышка четырех модификаций,
образованная с учетом требований изготовления на участ-
Рнс. 11. Крышка
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
239
б. Исполнительные размеры фланцев, мм (см. рис. 9)
Обозна- чение D D, D, d Ь С С1 п Предельное отклонение Г Допуск тор-, нового бие- ния В Масса, кг
—01 16 28 40 4,8 3 5 0,6 3 0,40 0,1 0,014 0,034
—02 18
—03 20 32 45 5,8 4 5 0,6 4 0,40 0,1 0,071
—04 26 42 55 0,16 0,075
—05 28 0,091
—06 30 0,083
Резерв — 10 38 54 70 7 5 5 0,6 1,0 4 0,55 0,16 0,199
— 11 43 60 78 0,250
— 12 48 66 82 0,257
— 13 58 78 95 0,325
6. Исполнительные размеры втулок, мм (см, рис, 10)
Обозначение d D i С Допуск радиального биения Б Масса, кг
XXX.XX—01 3 5 3 0,2 0,016 0,002
—02 5
—03 7 10 8
—04 10
—05 10 15 10 0,6 0,020 0,005
—06 16
—07 20
—08 12 17 12 0,008
—09 16
— 10 20
— 11 15 20 15 1,0 0,025
—12 20
— 13 25
—14 —15 17 22 17 20
— 16 25
240 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
7, Исполнительные размеры крышек, мм (см. рис. И)
Обозначение D D, D, D, о* Диаметр вада иди втулки D, о. Н В 6, с
ХХХ.ХХ—XX 40 54 70 34 40 15 16 30 15 13 8 0,6
—01 17 18 32
—02 42 12 13 28
—03 15 16 30
—04 47 60 78 38 47 15 16 30 13 8
—05 17 18 32 13 8
—Об 20 21 40 17 15 11
—07 52 66 82 44 50 17 18 32 15 13 8
—08 20 21 40 17 15 11
—09 25 26 42 15 И
—10 62 78 95 52 60 17 18 • 32 15 13 Э 1,0
—11 20 21 40 17 15 и
—12 25 26 42 15 н
—13 30 31 52 15 п
—14 32 33 52 — и
Примечание. Не указанные в таблице исполнительные
размеры крышек: d — 7; = 12; h = 5; ht = 10; Л2 =2: Л- = 4;
I = 2; b = 4; г = 0,6; л = 4
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
241
8. Группа типовых деталей типа крышки
Типы крышек Обозначение рабочего чертежа । Типы крышек Обозначение рабочего чертежа
Вариант 1 Вариант 1
У •
ЛЛЛ|ЛЛ—01 ХХХ.ХХ—02 ХХХ.ХХ—04
— Вариант 2
ХХХ.ХХ—05
XXX.XX—03
9. Рекомендуемые марки материалов для деталей типа колец, дисков, фланцев
Основные факторы, определяющие выбор материалов Марка Твердость HRCg (HRC) Метод Тнп производства
Технические требования к расположению поверхностей по ГОСТ 24643—81 Максимальный диаметр заготовки материала упрочнения мелко- серийное средне- серийное крупно- серийное
Детали, работающие без нагрузок или с малыми нагрузками
9—10-я степень ТОЧНОСТИ Без ограничений Сталь 35 Сталь 45 — + + + + + +
До 65 мм Сталь А12 Сталь АЗО — — — + + + +
Без ограничений СЧ15 — — + + +
С ограничениями АЛ9 — — — — +
по оборудованию На основе же- лезного по- рошка — — — — +
Пластмассы — — — — +
6—8-я степень точности Без ограничений Сталь 45 46—49 (45—48) Закалка ТВЧ или объемная + + +
242 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Продолжение табл. 9
Основные факторы, определяющие выбор материалов Марка материала (HRC) Метод управления 1Г Ml | — Тип производства
Технические требования к расположению поверхностей по ГОСТ 24643—81 Максимальный диаметр # заготовки мелко- серийное средне- серийное крупно- серийное
Детали, работающие со средними и высокими нагрузками, в том числе детали
разной степени нагруженности, работающие в условиях трения
6—10-я степень точности Без ограничений Сталь 45 46—49 (45—48) Закалка ТВЧ или объемная + + + + + +
Сталь 40Х 49—53 <48—52)
Сталь 20Х 59—61 (58—60) Цемента- ция и закалка + + +«
СЧ18 АЛ9 — — + + + + +
На основе же- лезного по- рошка
Пластмассы — — — + +
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
10. Рекомендуемые марки материалов для деталей типа шкивов
Основные факторы, определяющие выбор материала. Наименование и марка материала Примечание
Максимально допустимая окружная скорость о, м/с Максимально допустимый наружный- -диаметр D, мм
До 30 . До 350 . Серый чугун СЧ15 Толщина стеики 8—15 мм. Невысокие требования к из- носостойкости
До 500 Серый чугун СЧ18 Толщина стеики 8—25 мм
Св. 30 до 45 До 500 Модифицированные чугу- ны (<тв = 3004-400 МПа) Стальные отливки 15Л —
До 60 Св. 500 СтЗ Ободы, диски, спицы
Среднеуглеродистые стали Ступицы. Сварные и сбор- ные шкивы
Св. 60 до 80 До 350 Неметаллические материа- лы: текстолит, волок нит —
Св. 80 до 100 До 500 Алюминиевые сплавы АЛ9 Отливки или заготовки, обработанные резанием -
Св. 500 Алюминиевые сплавы, АЛ4 »
244 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ'
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
245
11. Рекомендации по выбору параметров шероховатости На (мкм,
не более) поверхностей деталей в зависимости от их функционального
назначения при заданном квалитете
Характеристика • поверхности Ква- литет Пря номинальных размерах, мм
До 50 Св. 50 до 500
Вал Отвер- стие Вал Отвер- стие
Посадочные поверх- ности сменных дета- лей • 5 6 7 8 0,2 0,4 0,8—0,4 0,8 0,4 0,8-0,4 0,8 1,6—0,8 0,4 0,8 1,6—0,8 1,6 0,8 1,6-0,8 1,6 3,2—1,6
Характеристика поверхности Пря номинальных размерах, мм
Ква- литет До 50 Св. 50 до 120 Св. 120 до 500
Вал От* вер* стие Вал От- вер- стие Вал От- вер- стие
Поверхности дета- лей для посадок с иатягом: собираемые род прессом собираемые способом тер- мической де- формации 5 6-7 8 0,2— 0,1 0,4 0,8 0,4— 0,2 0,8 1,6 0,4 0,8 1,6— 0,8 3,2— 1,6 0,8 1,6 3,2— 1,6 0,4 1,6 3,2— 1,6 0,8 1,6 3,2— 1,6
Характеристика поверхности Квалитет При допуске радиального бяення, мкм
2,5 4 6 10 16 25
Поверхности деталей для посадок с точным центрированием Рабочие поверхности дисков трения 5—7 ♦ 6 Вал Отвер- стие 0,05 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 1,6 0,2 0,4 0,4 0,8 0,8 1,6
246 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Продолжение табл. 11
Характеристика поверхности Квали- тет При диаметре шкива, мм
До 120 Св. 120 до 300 Св. 300
Рабочие поверхно- сти шкивов плоско- и клиноременных передач 6—8 1.6—0,4 3,2—0,8 6,3—1,6
Характеристика поверхности Квали- тет При точности расположения поверхности, мкм
До 6 | Св. 6 до 10 Св. 10
Торцы регулировочных колец Конические поверхности 6—7 0,8 1,6 1,6—0,4 3,2
12. Достижимые параметры шероховатости поверхности и размерная
точность при различных видах обработки резанием деталей из металла
Вид обработки Ra, мкм Квалнтеты
Оптимальные Достижи- мые
Подрезка торцов
Фрезерование цилиндриче- ской фрезой: 3,2 *—12,5 11—13 8; 9
черновое 25—50 12—14 —
чистовое 3,2 *—6,3 11 —•
Фрезерование торцовой фре- зой:
черновое 6,3—12,5 12—14
чистовое 3,2 *—6,3 11
Обтачивание продольной по- дачей:
обдирочное 25—100 15—17 —
получистовое 6,3—12,5 12—14 —
чистовое 1,6 *—3,2 7—9 6
Обтачивание поперечной подачей:
обдирочное 25—100 16—17 —
получистовое 6,3—12,5 14; 15 ——
чистовое 3,2 11; 13 8; 9
ТИПИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ
247
Продолжение табл. 12
Вид обработки Ra, мкм Квалнтеты
Оптималь- ные Достижимые
Обтачивание скоростное
Сверление:
до 15 мм
св. 15 мм
Рассверливание
Зенкерование:
черновое (по корке)
чистовое
Растачивание:
черновое
получистовое
чистовое
Развертывание:
получистовое
чистовое
Протягивание:
получистовое
чистовое
0,8—1,6
6,3—12,5 *
12,5—25 *
12,5—25 *
12,5—25 *
3,2 *—6,3
50—100
12,5—25
1,6 *—3,2
6,3—12,5
1,6 *—3,2
6,3
0,8 *—3,2
11 8; 9
12—14 10; 11
12—14 10; 11
12—14 10; 11
12—15
10; 11 8; 9
15—17
12—14
8; 9 7
9; 10 8
7; 8 —
8; 9
7; 8 —-
* Оптимальные значения для данного вида обработки.
ке гибкого автоматизированного производства (рис. II).
Исполнительные размеры крышек приведены в габл. 7.
Для удобства формирования и насыщения сформиро-
ванных групп типовых изделий конструктору рекомен-
дуется иметь справочный материал по их применяемости.
Например, для деталей типа крышка такой материал
может выглядеть, следующим образом (табл. 8).
Аналогичную справочную информацию, предназначен-
ную для конструктора, рекомендуется также иметь по
применяемым материалам, параметрам шероховатости по-
верхностей в- зависимости от функционального назначе-
ния при заданном квалитете.
Примерное оформление такой информации представ-
лено в табл. 9—12.
248 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ
ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Унификация составных частей и конструктивных эле-
ментов объектов производства. Унификация объектов
производства по составным частям и конструктивным
элементам является исходным условием унификации тех-
нологических операций и средств технологического ос-
нащения и создания предпосылок для проектирования
и освоения групповых технологических процессов, а
также для последующего перехода к организации- груп-
пового производства (рис. 12). . .
В результате устраняется неоправданное многообра-
зие конструкторских и технологических решений, прини-
маемых на стадиях технической подготовки производства,
обеспечиваются условия для более эффективного исполь-
зования средств технологического оборудования и роста
производительности труда.
Задача унификации объектов производства решается
в одной из двух форм:
сведение многообразия составных частей и конструк-
тивных элементов изделия или совокупности осваиваемых
изделий по числу их типоразмеров к достаточному мини-
муму при разработке рабочей конструкторской докумен-
тации с учетом возможностей применения групповой об-
работки (активная форма);
ретроспективный анализ разработанных и освоенных
ранее изделий, их составных частей и конструктивных
Рис. 12. Взаимосвязь унификации объектов и процессов производства
при организации груииового производства
ОРГАНИЗАЦИЯ ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
249
элементов и выявление тех из них, которые обладают
общими технологическими признаками, соответствующими
условиям групповой обработки (пассивная форма).
Унификация заготовок проводится на основании дан-
ных анализа конструкций аналогичных деталей, исходных
материалов и применяемых в заготовительном произ-
водстве методов формообразования.
Унификация технологических операций и средств тех-
нологического оснащения особенно эффективна при ре-
шении задач создания новых или реконструкции действую-
щих производственных систем, когда имеется возможность
развивать специализацию производственных подразделе-
ний и рабочих мест.
Унификация объектов производства по составным ча-
стям и конструктивным элементам, проводимая с целью
максимального использования возможностей их груп-
повой обработки и организации групповых производств
как важного резерва снижения ресурсоемкости выпускае-
мых изделий, накладывает генетический отпечаток на
технологическое проектирование. Специфические особен-
ности проектирования технологических процессов и ор-
ганизации группового производства на базе унификации
объектов производства по составным частям и конструк-
тивным элементам описаны ниже.
Разработка группового технологического процесса.
Групповым технологическим процессом (ГТП) называ-
ется технологический процесс изготовления или ремонта
группы изделий с разными конструктивными, но общими
технологическими признаками, реализуемый, как пра-
вило, на специализированных рабочих местах. ГТП со-
стоит из комплекса групповых технологических операций
(ГТО), выполняемых в последовательности технологиче-
ского маршрута изготовления группы изделий.
ГТО называется технологическая операция изготовле-
ния группы изделий с разными конструктивными, но об-
щими технологическими признаками, являющаяся состав-
ной частью ГТП или выполняемая самостоятельно (одно-
операционный ГТП). При разработке ГТО обеспечивают
достаточную суммарную трудоемкость технологически од-
нородных работ для непрерывной загрузки средств тех-
нологического оснащения без их полной переналадки в те-
чение экономически целесообразного периода.
250 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Основой разработки ГТП и выбора общих средств тех-
нологического оснащения для обработки группы изделий
является комплексное изделие, которое должно быть
разработано таким образом, чтобы его конструкция со-
держала основные подлежащие обработке элементы всех
изделий группы или выбрано из реально существующих
изделий, входящих в группу. При значительном разно-
образии конструкций сочетающихся поверхностей дета-
лей, затрудняющих специальную разработку комплекс-
ного изделия, его заменяют двумя или несколькими ха-
рактерными деталями группы.
Группирование изделий для разработки ГТП осуще-
ствляется на основе их классификации и результатов
анализа состава изделий, программ их выпуска, сущест-
вующей структуры производственных подразделений,
средств технологического оснащения, технико-экономи-
ческих показателей производства.
Исходная информация для разработки ГТП и ГТО иден-
тична исходной информации для разработки типовых
технологических процессов (см. п. 4.2).
ГТП и ГТО разрабатывают и реализуют с целью эко-
номически целесообразного применения методов и средств
крупносерийного и массового производства в условиях
единичного, мелкосерийного и серийного производства.
Разработку групповых технологических процессов
проводят по следующим этапам.
I. Анализ исходных данных для разработки. Предва-
рительно знакомятся с назначением и конструкцией пред-
метов производства, с требованиями к их изготовлению
и эксплуатации.
2. Группирование изделий. На этом этапе анализи-
руют действующие единичные, типовые и групповые тех-
нологические процессы изготовления предметов произ-
водства; создают укрупненные группы предметов произ-
водства, обладающих общностью технологических харак-
теристик (на основе общности их обработки); разрабаты-
вают или выбирают комплексное -изделие для каждой
группы; разрабатывают предложения по унификации из-
делий и их элементов (выполняется в случае совершенство-
вания действующего производства).
3. Количественная оценка групп предметов производ-
ства. Определяют тип производства для каждого комплекс-
ОРГАНИЗАЦИЯ ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
251
ного изделия и ориентировочную трудоемкость изготов-
ления предметов производства каждой группы.
4. Разработка маршрута группового технологического
процесса. Разрабатывают маршрут изготовления комплекс-
ного изделия; определяют число и последовательность
групповых технологических операций.
5. Разработка групповых технологических операций.
Групповые технологические операции разрабатывают ана-
логично типовым. На этом же этапе проводят укруп-
ненную оценку трудоемкости работ по опера-
циям.
6. Расчет производительности и экономической эф-
фективности вариантов групповых технологических про-
цессов. На этом этапе решают следующие задачи:
расчет трудоемкости работ каждой групповой техноло-
гической операции и всего маршрута в целом;
оценка трудоемкости всех работ с учетом плановых
сроков выпуска изделий и организации их выполнения на
поточных линиях, участках групповой обработки и спе-
циализированных рабочих местах;
сопоставление групповых технологических маршру-
тов, разъединение или объединение групп изделий и
определение целесообразности совместного изготовления
изделий в специализированных производственных подраз-
делениях и на отдельных рабочих местах, исходя из
технико-экономической оценки, условий и организации
производства (загрузка оборудования, оперативно-произ-
водственное планирование, нормы управляемости и пр.);
выбор оптимального варианта группового технологиче-
ского процесса.
7. Нормирование технологического процесса. Устанав-
ливают исходные данные, необходимые для расчета норм
времени, рассчитывают нормы, определяют разряд работ
и обосновывают профессии исполнителей.
8. Разработка технических мероприятий для реали-
зации группового производства. Разрабатывают техническое
задание на модернизацию средств технологического осна-
щения, установку агрегатных станков, проектирование
новой оснастки и т. п.
9. Оформление документации на групповые технологи-
ческие процессы. Проводят нормоконтроль документации
групповых технологических процессов и оформляют до-
252 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
13. Исполнительные размеры овальных отверстий пазов (см. рис. 13)
Размеры, мм
в L в L в L
Ряд 1 Ряд 2 РЯД 1 Ряд 2 Ряд I Ряд 2
3 — 4 10 20 — 18 50 —
6 — — 28 60 —
8 — 32 — — 70
4 8 — 50 — 20 50 —
12 • — 12 25 — — 70
5 — 8 40 — 80 —
12 —' 1 60 — 100 —
16 — 14 32 — 25 50 —
6 — 10 50 60 —
12 т» 60 — 80 —
— 14 — 70 — 'эо
20 — 16 — 28 100 —
— 28 40 — 120 —
32 — 60 — 30 60 —
ОРГАНИЗАЦИЯ ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
263
Продолжение табл: 13
в L В L в L
Ряд 1 ц ° Ряд 2 Н Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2
8 16 -1 80 — 30 100 —
25 — 32 — 140
40 II 10 40 — 36 — to
14. Исполнительные размеры, мм, овальных отбортованных отверстий
см. рис. 14)
Ч L ч 0 / ч L ч В 1,
Ряд 1 Ряд 2 Ряд 1 Ряд 2 РЯД 1 Ряд 2 Ряд 1 РЯД 2
2 20 — 8 16 — 25 — 75 20 — 70
36 — 32 — 86 — 80 —
'6 — 12 45 — 40 —
— 49 — 45 105 — 100 —
54 50 — 125 — 120 —
20 — 40 16 . — 36 58 108 — 50 100 —
— 49 — 45 128 — 120 —
54 — 50 — 169 — 160 —
— 74 — 70 208 — 200 —
254 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
15. Характеристики расположения однотипных конструктивных элемен
Характеристика
расположения
отверстий
Эскиз
Нормируемые отклонения размеров, коордк пиру- ющих оси отверстий Тип соединения (по ГОСТ 14140—81)
Одно отвер-
стие, коорди-
нированное от-
носительно
ллоскости (при
сборке базы со-
вмещаются)
d
Предельные
отклонения
±6L размера
между осью
отверстия и
плоскостью
А
В
Два отверстия,
координиро-
ванные относи-
тельно друг
друга •
d
1
Предельные
отклонения
±6L размера
между осями
двух отвер-
стий
А
В
Три и более
отверстий, рас-
положенных в
один ряд
Общая плоскость
Предельные от-
клонения ±6L
размера между
осями двух лю-
бых отверстий
Предельные
отклонения
±6L осей от-
верстий от об-
шей ПЛОСКОСТИ
А
В
К
В
Три или четы-
ре отверстия,
расположенные
в два ряда
Предельные А
отклонения разме- ров и В
Предельные А
отклонения ±6Ld разме- , ров по диаго- В
/ на ли между осями двух любых отвер- стий
ОРГАНИЗАЦИЯ ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
255
тов, обрабатываемых по групповой технологии
Зазор Smin
0,1 0,2 0,3 0,4 0.5 0,6 0.8 1 2 3 4
Числовые значения предельных отклонений размеров.
координирующих оси (Л * — 0.8)
0,040 0,080 0,12 0,166 0,20 0,25 0,30 0,40 Ю,80 1,2 1,60
0,020 0,040 0,06 0,080 0,10 0,12 0,16 0,20 0,40 0,6 0,80
0,080 0,160 0,25 0,300 0,40 0,50 0,60 0,80 1,60 2,5 3,00
0,040 , 0,080 0,12 0,160 0,20 0.25 0Д0 0,40 0.80 1,2 1,60
0,05b 0,110 0,1о 0,220 0,28 0,35 0,40 0,55 1,10 1,6 2,20
0,028 0,055 0,08 0,110 0,14 0,16 0,22 0,28 0,55 0,8 1,10
0,028 0,055 0,08 0,110 0,14 0,18 0,20 0,28 0,55 0,8 1,10
0,014 0,028 0,04 0,055 0,07 0,08 0,11 0,14 0,28 0,4 0,55
0,055 0,110 0,10 0,220 0,28 0,35 0,4С 0,55 1,10 1,6 2,20
0,028 0,055 0,08 0,110 0,14 0,16 0,22 0,28 0,55 0,8 1,10
0,080 0.16С 0,25 о.зоо' 0,40 0,50 0,60 0,80 1,60 2,5 3,00
0,040 0,086 0,12 0,16 0,20 0,25 0,30 0,40 0,80 1,2 1,60
256 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Характеристика
расположения
отверстий
Эскиз
Нормируемые
отклонения
размеров,
иоордиииру*
ющих оси
отверстий
Одно или не*
сколько отвер-
стий, коорди-
нированных
относительно
двух взаимно
перпендикуляр-
ных плоскостей
(при сборке ба-
вы соединяе-
мых деталей
совмещаются)
Предельные
•отклонения
±6L разме-
ров
и Lt
А
В
. <
* К — коэффициент использования зазора по ГОСТ 14140—81.
кументацию в соответствии с требованиями государст-
венных стандартов ЕСТД.
Ниже приведены примеры выбора и группирования
однотипных конструктивных элементов разнотипных .де-
талей с целью их групповой обработки.
Пример 4. Однотипные конструктивные элементы
овального типа (рис. 13). Исполнительные размеры оваль-
ных отверстий пазов приведены в табл. 13.
Пример 5. Овальное отбортованное отверстие (рис. 14).
Исполнительные размеры овальных отбортованных от*
верстий приведены в табл. 14.
Рис. 13. Конструктивные элементы
овального типа:
а <— отверстие: б — паз
ОРГАНИЗАЦИЯ ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
257
Продолжение табл. 15
Заэер Smin
0.1 0,2 0.3 0,4 0,5 0,6 0,8 1 2 3 4
Числовые значения предельных отклонений размеров, координирующих оси (К * = 0,8)
0,028 0,014 0,055 0,028 0,08 0,04 0,11 0,055 0,14 0,07 0,18 0,08 0,20 0,11 0,28 0,14 0,55 0,28 0,8 0,4 1,10 0,55
Для удобства конструктору рекомендуется иметь
справочную информацию о характеристиках расположе-
ния однотипных конструктивных элементов определен-
ной группы деталей, обрабатываемых по групповой тех-
нологии. В табл. 15 приведено примерное изложение такой
информации.
Организация группового производства. Групповое
производство характеризуется групповой формой орга-
Рнс. 14. Овальное отбор-
тованное отверстие
9 П/р Амирова
258 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
низации технологических процессов, целевой специализа-
цией производственных подразделений (участков, цехов,
поточных линий) или предприятия в целом для совмест-
ного изготовления или ремонта на специализированных
рабочих местах групп изделий, обладающих общими тех-
нологическими признаками.
При организации группового производства наиболее
целесообразны следующие формы специализации произ-
водственных подразделений:
подетальная — для изготовления деталей (по группам
технологически однородных деталей);
узловая — для сборки составных частей изделия (по
группам технологически однородных сборочных единиц).
Организация группового производства целесообразна
во всех видах основного и вспомогательного производства
(литейном, к узнеч но-прессовом, листоштамповочном,
сварочном, обработке резанием, термическом, сборочном
и др.) в условиях единичного, мелко- и среднесерийного
производства.
Типовая схема основных этапов работ по созданию и
функционированию специализированных подразделений
группового производства приведена на рис. 15.
Групповое производство является такой формой орга-
низации производственного процесса, которая при единич-
ном, мелкосерийном и серийном изготовлении продукции
позволяет резко повысить эффективность производства
Рис. 15. Схема этапов работ по организации группового производства
ОРГАНИЗАЦИЯ ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
259
за счет применения приемов, методов и средств труда,
свойственных крупносерийному и массовому изготовле-
нию продукции, В основу организации группового произ-
водства -положен принцип создания условий, максимально
приближенных к условиям крупносерийного и массового
производства.
Для оценки эффективности мероприятий по внедрению
и развитию группового производства используют следую-
щие основные показатели:
уровень развития группового производства;
коэффициент загрузки оборудования, используемого
при групповой обработке;
удельную значимость групповой обработки в производ-
ственном подразделении;
показатели экономической эффективности.
Для определения перечисленных показателей исполь-
зуют следующие зависимости,
1. Удельную значимость групповой обработки в произ-
водственном подразделении вычисляют по формуле
Я к
Г-------P ~ 9
i=l
где Nim, ttm — объем выпуска и трудоемкость i-ro из-
делия по m-й групповой операции (t = 1, 2, .... q; т —
— 1, 2, .... k)\ Nt, tj — объем выпуска и трудоемкость
l-го изделия; q — число изделий, переведенных на груп-
повую обработку (сборку); k — число групповых опера-
ций; Р — общее число изделий, обрабатываемых в произ-
водственном подразделении.
2. Коэффициент загрузки оборудования, используе-
мого при групповой обработке СПз. г), вычисляют по
формуле
я k
У S tlmNim
П - 1=' т='
Т<8-г SFKB г
где S — число единиц оборудования (рабочих мест), ис-
пользуемого при групповой обработке; Кв — средний
коэффициент выполнения норм (Кв > 1); F — действи-
9*
260 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
тельный средний годовой фонд времени работы единицы
оборудования (рабочих мест).
3. Уровень развития группового производства (Уг)
вычисляют по формуле
i
2 Wi
У, = =!-----
. 2
1=1
где I — число изделий, обрабатываемых в специализиро-
ванных подразделениях группового производства; г —
общее число изделий, обрабатываемых на предприятии.
При определении показателя специализации произ-
водства число изделий, обрабатываемых в специализиро-
ванных подразделениях группового производства и на
предприятии, должно быть взято в расчете на планируе-
мый срок. В этом случае объем выпуска изделий прини-
мают по последнему году планируемой перспективы,
а трудоемкость обработки (сборки) — на уровне действую-
щих норм.
Особенности обеспечения ТКИ при организации груп-
пового производства. Организация группового произ-
водства существенно влияет на обеспечение технологич-
ности составных частей изделия (деталей и сборочных
единиц) при разработке рабочей конструкторской доку-
ментации. Учет специфики группового производства при
разработке конструкции изделия является важным резер-
вом улучшения показателей ее технологичности в целом.
Благодаря росту производительности труда в специали-
зированных подразделениях группового производства уда-
ется заметно снизить ресурсоемкость изделия в изго-
товлении или ремонте, и прежде всего его трудоемкость
и энергоемкость.
Задачи обеспечения технологичности конструкции из-
делия решают в данном случае применительно к группам
изделий (деталей, сборочных единиц) с учетом их суммар-
ной ресурсоемкости, определяющей целесообразность их
совместного изготовления.
Одним из основных этапов организации группового
производства, связанных с обеспечением технологичности
конструкций изделий, является классификация и труп-
ОРГАНИЗАЦИЯ ГРУППОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
261
пирование изделий (заготовок, деталей и сборочных еди-
ниц).
При классификации и группировании изделий учиты-
вают следующие данные:
конструктивные признаки (геометрическая форма, ос-
новные размеры, группа материала и др.), определяющие
общность технологических процессов и средств техноло-
гического оснащения при изготовлении или ремонте из-
делий;
Рис. 16. Последовательность работ по комплектованию групп техно-
логически подобных деталей
262 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
состав изделий, программу их выпуска, их сменяемость
и повторяемость;
технико-экономические показатели для оценки целе-
сообразности организации специализированных подраз-
делений группового производства;
производственные условия предприятия.
Последовательность работ по комплектованию групп
технологически подобных деталей приведена на рис. 16.
Унификация объектов производства по составным ча-
стям и конструктивным элементам является центральной
задачей обеспечения технологичности конструкции из-
делия. Эта задача решается на этапах разработки проект-
ной и рабочей конструкторской документации в двух
формах:
сведение новых разработок составных частей и кон-
структивных элементов к единообразию;
заимствование документации на выполненные ранее и,
как правило, освоенные в производстве элементы конструк-
ции изделия при выполнении новых разработок.
Заимствование документации на сборочные единицы
осуществляется преимущественно на стадиях разработки
эскизного и технического проектов, на детали — при раз-
работке рабочей конструкторской документации на кон-
кретное изделие.
Унификация объектов производства по составным ча-
стям и конструктивным элементам применительно к ус-
ловиям организации группового производства на пред-
приятии наиболее эффективна, если она проводится систе-
матически, по всей номенклатуре выпускаемых изделий,
вне зависимости от их принадлежности к различным клас-
сификационным группировкам. Поэтому в данном слу-
чае целесообразно развивать не только внутривидовую,
но и межвидовую унификацию изделий.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ
ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Технологическая подготовка поточного производ-
ства. Организационной основой поточного производства
является программно-целевая (подетальная, предметная)
специализация подразделений и рабочих мест, а техноло-
гической — применение унифицированных (типовых,
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
263
групповых) технологических процессов, высокопроизводи-
тельных средств технологического оснащения с высоким
уровнем их механизации и автоматизации.
В поточном производстве прямоточное движение объек-
тов обработки (сборки) в пространстве сочетается с точно
регламентированным параллельным (параллельно-после-
довательным) видом их движения во времени. Указанные
движения, направленные на достижение пропорциональ-
ности, непрерывности и ритмичности процесса, обеспечи-
ваются как техническими средствами, так и четким органи-
зационным распорядком выполнения всех операций произ-
водственного процесса при широком использовании пере-
довых форм и методов организации труда.
Основные формы организации поточного производства
классифицируют по трем определяющим их структурные
характеристики признакам:
по числу закрепленных объектов производства разли-
чают однономенклатурные поточные линии массово-по-
точного производства и многономенклатурные поточные
линии серийно-поточного производства;
по степени постоянства занятости рабочих мест и ха-
рактеру движения труда различают: в массово-поточном
производстве непрерывные поточные линии и прерывные
поточные линии, в серийно-поточном производстве пере-
менно-непрерывные, переменно-прерывные и групповые
поточные линии с полной переналадкой или частичной
подналадкой оборудования и других средств технологи-
ческого оснащения;
по степени автоматизации основных и вспомогательных
процессов различают: автоматические и автоматизирован-
ные непрерывно-поточные линии, автоматические и ав-
томатизированные переменно-непрерывные поточные ли-
нии, механизированные линии массово-поточного произ-
водства и механизированные линии серийно-поточного
производства.
По характеру механизации и автоматизации транспорт-
ных операций различают:
линии с применением механизированных и автомати-
зированных транспортных средств — конвейеров;
линии с использованием немеханизированных средств
непрерывного (гравитационного) транспорта (склизы,
скаты, лотки, желоба, эстакады и т. п.);
264 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Рис. 17. Принципиальная схема технологической подготовки поточ-
ного производства:
1 — система управления производством; 2 — система конструкторской под-
готовки производства; 3 — подсистема материально-технического снабжения;
4 — подсистема управления кадрами; 5 — подсистема управления основным
производством; 6 — подсистема технико-экономического планирования; 7 —.
подсистема управления сбытом продукции; 3 — подсистема капитального
строительства; № •— подсистема управления ремонтным и энергетическим об-
служиванием
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
265
линии без транспортного оснащения (ручная передача
мелких объектов, стационарная сборка тяжелых и крупно-
габаритных объектов).
Наибольшая степень соблюдения всех принципов ра-
циональной организации производственного процесса обе-
спечивается поточным производством в форме непрерыв-
ных поточных линий. Данная форма характеризуется
полной синхронностью выполнения всех операций тех-
нологического процесса.
Наиболее полно реализует принципы специализации
рабочих мест и прямоточности движения предметов труда
прерывная поточная линия. Данная форма поточного
производства характеризуется асинхронностью выполне-
ния части или всех операций технологического про-
цесса.
Переменно-поточные линии характеризуются закрепле-
нием за ними ограниченного числа предметов с высокой
степенью их конструктивно-технологической однородно-
сти. Изделия на линии изготовляют со строго периодиче-
ской повторяемостью при последовательно-партионном
чередовании объектов.
Групповые поточные линии характеризуются закреп-
лением за линией значительного числа относительно сход-
ных в конструктивно-технологическом отношении изделий
и одновременным изготовлением на линии партий несколь-
ких разных изделий при повторяющейся (или неповторя-
ющейся) загрузке рабочих мест выполнением закреплен-
ных за ними деталеопераций. Эти многономенклатурные
линии работают в режиме параллельно-партионного че-
редования объектов.
Принципиальная схема технологической подготовки
поточного производства приведена на рис. 17.
При совершенствовании технологических процессов в
целях повышения степени выполнения принципов поточ-
ного производства осуществляют:
разработку рациональных и изменение действующих
маршрутов прохождения сборочных единиц, деталей и
материалов по цехам и службам предприятия в целях
углубления специализации производственных подразде-
лений, выравнивания и сокращения путей транспорти-
рования изделий, уменьшения длительности производ-
ственного цикла;
266 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
группирование изделий по признакам их конструктив-
но-технологической общности в целях совместного изго-
товления в специализированных производственных под-
разделениях;
группирование технологических операций по призна-
кам технологической однородности в целях совместного
выполнения на специализированных рабочих местах;
разработку рациональных и изменение действующих
маршрутов изделий в целях углубления специализации
рабочих мест, обеспечения наибольшей их загрузки на
групповой обработке изделий;
изменение закрепления изделий за оборудованием и
рабочими местами в целях разгрузки лимитирующего обо-
рудования, повышения загрузки недогруженного обору-
дования с разработкой, при необходимости, новых тех-
нологических процессов и операций;
выбор и изменение применяемых заготовок деталей
с целью их совместного изготовления в специализирован-
ных подразделениях, на специализированных рабочих
местах и с применением групповых средств технологиче-
ского оснащения;
разработку технических заданий на проектирование
средств технологического оснащения специализированных
рабочих мест и мест групповой обработки изделий.
Принятие решений о форме поточного производства
основывается на выборе таких вариантов, которые обе-
спечивают минимальные приведенные затраты на единицу
выпускаемой продукции (производимой работы).
Для расчета эффективности поточного производства
при технологическом проектировании используют следую-
щие показатели.
1. Показатель прямоточности производственного про-
цесса рассчитывают по формуле
iz ___
Апрм “ sm + s„’
где Sm — число прямых внутрипроизводственных связей
между цехами, участками и рабочими местами, совпада-
ющих с доминирующими направлениями непересекающих-
ся потоков изделий, полуфабрикатов и материалов; Sn —
число обратных внутрипроизводственных связей, направ-
ленных противоположно прямым.
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
267
2, Показатель пропорциональности производственного
процесса Лп рассчитывают для пары смежных подразде-
лений (рабочих мест)
2 ^недд + 5 *перй
где /неп/! — недогрузка последующего подразделения (ра-
бочего места) из-за отсутствия работ с предшествующего
в течение k-ro периода (суток, рабочей смены, часа);
^пер* — превышение трудоемкости поступивших с пред-
шествующего подразделения (рабочего места) работ над
трудоемкостью работ последующего подразделения (ра-
бочего места) в течение k-ro периода; tak — номинальный
фонд времени последующего подразделения (рабочего
места) с учетом коэффициента выполнения норм.
3. Показатель параллельности процесса изготовления
изделия Лпар определяют по формуле
т
is ___ Птах •
Л пар — у- ’
где 7,цп1ах — максимальная длительность цикла изготов-
ления предмета (детали, сборочной единицы), входящего
в состав комплекта, сборочной единицы, изделия; Тп —
полная длительность цикла изготовления комплекта де-
талей, сборочной единицы, изделия.
4. Показатель непрерывности производственного про-
цесса Лнеп рассчитывают по формуле
iz ___ Tret
Анеп — т *
1 ц
где Тт — технологическая часть производственного цик-
ла, в течение которой осуществляются основные операции
обработки,
5. Показатель ритмичности производства Лритм рзс-
считывают по формуле
^ритм — >
k
268 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
где Вфй — фактический выпуск продукции за А-й плано-
вый период (декаду, сутки, смену, час), не превышающий
плановый (при превышении принимают равным плановому);
ВПл*— плановый выпуск продукции за А-й период;
< ваЛк.
I уровень
(Методы)
Расчетные
Тилы методов расчета
X уровень
(Тип методов)
уровень
(Группа
методов)
Линейные
циклограм-
мные
Граф-
циклические
Номо-
графические
Аналитические
Методы
расчета
CMQ
Графические
Расчетные
Графо-
аналити-
ческие
Рис. 18. Схема основных типов расчетных и графических методов,
используемых при обосновании компоновок роботизированных систем
многостаночного обслуживания /
и уровень
(Класс методов)
г ж - UL уровень
Графические] (Вид %тоаов}
(детермини-
рованные)
вероятностные
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
269
При обосновании компоновок роботизированных си-
стем многостаночного обслуживания (СМО), включающих
взаимосвязанные специализированные группы техноло-
гического оборудования, используют расчетные и графи-
ческие методы, состав и особенности которых приведены
на рис. 18.
При аналитических (детерминированных, укрупнен-
ных) методах расчета следует использовать зависимость
п
£(l-da.) <0,8 4-1,0,
i=i
где п — число единиц основного технрлогического обору-
дования, включаемого в систему обслуживания промыш-
ленного робота, при условии
1
l-dai + C ’
где da( — показатель уровня автоматизации на t-й опе-
рации без участия промышленного робота; с — коэффи-
циент, учитывающий время перемещений манипулятора
между рабочими позициями смежного технологического
оборудования в общих затратах штучного времени.
При вероятностных методах расчета следует исполь-
зовать зависимости теории массового обслуживания и
теории надежности технологических систем.
При применении номографических, графоциклических
или линейчатых циклограммных методов пользуются раз-
личного рода графической информацией, примеры
которой показаны на рис. 19—21.
Особенности обеспечения ТКИ при организации поточ-
ного производства. При обеспечении ТКИ в условиях
поточного производства учитывается, что на организацию
производства существенно влияют следующие факторы:
унификация и стандартизация изделия и его конструк-
тивных элементов;
широкое применение групповых и типовых технологи-
ческих процессов для организации многономенклатурпых
поточных линий;
обеспечение непрерывности технологических процес-
сов;
обеспечение высокого уровня механизации и автома-
тизации производственных процессов.
270 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Эти факторы непосредственно связаны с обеспечением
технологической рациональности и преемственности кон-
струкции изделия.
Первоочередным условием для выбора рациональных
форм организации производства является группирование
объектов производства по конструктивно-технологиче-
скому подобию.
Группирование объектов производства с целью форми-
рования многономенклатурных поточных линий произ-
водится по общности технологических процессов и прин-
ципиальных схем базирования изделий с учетом поопера-
ционной структуры процессов, которая фиксируется от-
ношениями предшествования технологических операций,
определяющими все возможные варианты последователь-
ности их выполнения.
В процессе группирования осуществляется концентра-
ция технологически однородных операций на предметно-
замкнутой группе рабочих мест при условии единой по-
Рис. 19. Номограмма для расчета
числа единиц основного технологи-
ческого оборудования типов /—5
при обслуживании промышленным
роботом
служивания промышленным ро-
ботом двух единиц технологи-
ческого оборудования:
^1-4* h-t — время перемещений ав-
томатического манипулятора между
рабочими позициями смежного обо*
рудования;
?4_8; G-i — время выполнения ав-
томатическим манипулятором вспо-
могательных переходов на смежном
технологическом оборудовании / и
2;
ix-ii G-4 ““ автоматическое время
выполнения технологических пере-
ходов на смежном технологическом
оборудовании системы
Наименование
операций
времяЬ,мин , 7(7 , 7(Г . . 20 , , 5(7 Jf 4{> 45 50
ОВезжириввйА
Гор промывка]
Хоп промывка
t&anupolaiA
Хм промывка]
Хромирование
Хромирование]
Улавливание]
Хромирование
Гор промывка
Хол промывка
Сушка 1
Загрузка
выгрузка ~1
Перехов АН]
выгрузка ~|
Загрузка
Сушка
Хм промывка
Гор промывка
Хромированйе
Улавливание'
Хромирование
Хромирование
Хол промывка
Декапирование
Хол промывка
Гор промывка
Обезжиривание
ОРГАНИЗАЦИЯ ПОТОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
А.М-автоматический манипулятор,
Время обработки избепия с участием AM',
g—автоматическое бремя раба то/ технологического
Оборудования без АН',
—бремя горизонтальных переходов (перенеш,ений) AM;
бремя Вертикальных леремешрний AM
Рис. 21. Пример линейчатой циклограммы миогоагрегатного обслуживания
272 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
следовательности их выполнения и достижения принятых
ограничений по загрузке технологического оборудования.
Группирование объектов производства с целью форми-
рования микроучастков производится по общности тех-
нологических процессов без учета структуры технологи-
ческих процессов и последовательности выполнения тех-
нологических операций.
В процессе группирования осуществляется концентра-
ция однородных технологических операций на отдельных
рабочих местах при условии достижения принятых огра-
ничений по загрузке технологического оборудования.
Оптимальная величина коэффициента закрепления опе-
раций Л3.0 как основного параметра формы организации
производственных процессов служит нормативом, дости-
жение и поддержание которого должно обеспечиваться
в процессе функционирования системы технологической
подготовки производства.
Группирование объектов производства по конструктив-
но-технологическому подобию осуществляется в пределах
номенклатуры продукции каждого цеха.
В результате группирования должны быть сформиро-
ваны конструктивно-технологические группы (КТГ) объек-
тов производства.
Выбор варианта структуры цеха и специализации про-
изводственных участков производится с учетом показателя
относительной трудоемкости КТГ на основе сравнения
и оценки различных вариантов объединения КТГ между
собой по величине приведенных затрат на изготовление
продукции. Оптимальным вариантом объединения КТГ
из числа возможных будет тот, который обеспечивает
минимум совокупных годовых приведенных затрат по
цеху в целом.
Выбранному варианту структуры цеха должны соот-
ветствовать оптимальные величины Л3, 0.
При технологическом контроле конструкторской до-
кументации в целях обеспечения непрерывности произ-
водственного процесса в условиях поточного производства
особое внимание уделяется:
анализу возможных технологических процессов обра-
ботки и сборки изделия как единого целого;
полной взаимозаменяемости сборочных единиц и дета-
лей (селективную сборку и метод регулирования собран-
ВНЕДРЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ И ГАУ
273
ных изделий при этом считают менее предпочтительными);
возможности независимого параллельного изготовле-
ния и контроля составных частей изделия;
возможности ликвидации пригоночных операций;
разработке графиков работы поточных линий по вы-
пуску закрепленной номенклатуры изделий и порядка
их переналадки при смене выпускаемой продукции;
расчету заделов деталей и полуфабрикатов между ра-
бочими местами и подразделениями.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ ПРИ ВНЕДРЕНИИ СТАНКОВ С ЧПУ
И ГИБКИХ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ УЧАСТКОВ (ГАУ)
Особенности применения станков с ЧПУ и ГАУ. Наи-
более эффективным методом повышения производитель-
ности и качества обработки корпусных деталей в мелко-
и среднесерийном производстве является широкое внедре-
ние станков с ЧПУ и ГАУ.
Себестоимость обработки деталей на станках с ЧПУ
не снижается пропорционально увеличению производи-
тельности. Это связано с увеличением стоимости станков
с ЧПУ по сравнению с универсальными (соответственно
увеличиваются амортизационные отчисления) и введением
дополнительных затрат на подготовку программ и обслу-
живание станков.
Однако применение станков с ЧПУ обеспечивает воз-
можность полной или частичной автоматизации комплекса
операций, проводимых при одной установке деталей.
Применение ГАУ позволяет обеспечить полную или ча-
стичную автоматизацию проведения всех операций, вхо-
дящих в цикл обработки.
Внедрение станков с ЧПУ дает следующие преиму-
щества:
резкое повышение производительности обработки (доля
вспомогательного времени снижается до 20—30 %);
повышение точности и стабильности размеров;
уменьшение брака при механической обработке ре-
занием;
обеспечение обработки сложных поверхностей и кон-
туров без копиров и шаблонов,
сокращение производственного цикла и транспортных
расходов;
274 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
уменьшение утомляемости рабочего;
введение роботизированного многостаночного обслужи-
вания.
Для наиболее полной реализации указанных преиму-
ществ и сведения к минимуму потерь, связанных с пере-
рывами в обработке, конструкция обрабатываемых деталей
должна максимально отвечать требованиям, обусловлен-
ным специфическими особенностями обработки на стан-
ках с ЧПУ.
Учет специфики обработки деталей на станках с ЧПУ
и ГАУ при обеспечении ТКИ. При конструировании кор-
пусных деталей необходимо учитывать следующие осо-
бенности обработки их на станках с ЧПУ.
Все перемещения инструмента и детали заранее опре-
делены программой, увязаны с единой системой координат
и не корректируются рабочим в процессе обработки при-
менительно к отдельным деталям данной партии.
Все операции выполняются последовательно в автома-
тическом цикле только одним инструментом в каждом
переходе. Обработка многошпиндельными головками при-
меняется только в тех случаях, когда это обеспечивается
оборудованием и оправдывается значительным объемом
выпуска (в частности, на ГАУ).
Обработка проводится по принципу концентрации
операций, при котором число постановов детали макси-
мально сокращается и на каждом постанове совмещается
максимальное число возможных операций.
Обрабатываемая деталь устанавливается в приспособ-
ление, обеспечивающее ее базирование относительно
станка. Очередная деталь устанавливается на станок без
выверки и распределения припусков. Эти операции вы-
полняются при настройке иа партию деталей.
На ГАУ деталь может устанавливаться и крепиться
в приспособлениях-спутниках. При этом деталь транспор-
тируется вместе с приспособлением и устанавливается на
каждый последующий станок с приспособлением-спутником.
Диаметры обрабатываемых отверстий определяются
настройкой инструмента, проводимой вне станка.
Обработка ведется только консольным инструментом
без направляющих втулок.- Для обработки применяется,
как правило, стандартный инструмент, входящий в ком-
плект данного станка.
ВНЕДРЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ И ГАУ
275
На станках с автоматической сменой инструмента уста-
навливаются ограничения на диаметр и длину инстру-
мента для обеспечения возможности хранения его в ма-
газине станка и установки в шпиндель.
Смена инструмента вручную на станках, оборудован-
ных механизмами для автоматической смены инструмента,
допускается как исключение (на ГАУ не допускается).
При запуске в обработку новой партии деталей тре-
буется дополнительное время на корректировку программы
и отладку инструмента и приспособления.
Поскольку стоимость I мии работы станков с ЧПУ
значительно выше, чем обычных, для получения экономи-
ческого эффекта от работы станков с ЧПУ необходимо
выполнить следующие условия:
обеспечить полную загрузку станков работой не менее
чем на две смены;
максимально снизить потери времени на смену, пово-
рот или перестановку деталей;
уменьшить число остановов для смены инструмента;
при конструировании деталей предусмотреть возмож-
ность применения наиболее производительных способов их
обработки (торцового фрезерования на проход, расточки
на проход и т. д.).
Учет технологических возможностей ЧПУ при обес-
печении ТКИ. При обработке на станках с ЧПУ корпус-
ных деталей могут выполняться следующие операции:
сверление, зенкерование, растачивание (в том числе ин-
струментом из эльбора), развертывание, нарезание резьб
метчиками, фрезерование плоскостей (с обходом по кон-
туру), фрезерование криволинейных, в том числе цилин-
дрических, поверхностей (на станках с круговой интер-
поляцией).
В автоматическом цикле обеспечиваются координат-
ные перемещения инструмента относительно детали, изме-
нение режимов. обработки, переключение ускоренных
ходов и рабочих подач, поворот стола (с фиксацией пово-
ротов), изменение направлений перемещения рабочих
органов и реверсирование вращения шпинделя, смена
инструмента на станках, оборудованных магазинами и
механизмами смены инструмента.
На отдельных станках типа обрабатывающего центра
и станках с ЧПУ дополнительно могут устанавливаться
276 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
устройства для автоматической смены обрабатываемых
деталей (в большинстве случаев закрепленных на спут-
никах либо сменных столах), а также для смены крупно-
габаритного инструмента, многошпиндельных головок.
Все операции обработки выполняются последовательно.
Ряд установочных движений и переключений может быть
совмещен.
На современных станках с ЧПУ наиболее эффективна
по сравнению со станками с ручным управлением обра-
ботка следующих поверхностей:
криволинейных (в том числе с двойной кривизной);
канавок, выборок и выступов с криволинейными
стенками;
цилиндрических (внутренних и наружных) концевыми
и дисковыми фрезами;
плоскостей торцовыми и концевыми фрезами с обходом
по заданной траектории;
плоскостей и отверстий с точным взаимным располо-
жением (в том числе соосных калиброванных отверстий,
расположенных в удаленных наружных стенках) за счет
поворота стола с закрепленной на нем деталью на 180
или 90°.
На станках с ЧПУ, оборудованных поворотными сто-
лами, возможна обработка в автоматическом цикле дета-
лей с нескольких сторон (четырех и более), перпендику-
лярных к установочной базовой плоскости.
При наличии в станке поворотного шпинделя или
угловой головки может обрабатываться также сторона
детали, перпендикулярная оси поворота стола. С некото-
рыми ограничениями расположения и размеров могут
обрабатываться стороны, расположенные под углом к оси
поворота стола.
На некоторых станках с ЧПУ возможна обработка
с круговой рабочей подачей стола.
Длина расточки отверстий ограничена размером 5d
(по условиям жесткости консольного инструмента).
Изменение радиальной настройки инструмента при
обработке возможно только на станках, имеющих управ-
ляемый план-суппорт или оправки с выдвижными инстру-
мент ами.
Расположение соседних обрабатываемых отверстий мо-
жет выбираться без ограничения толщины стенок в пере-
ВНЕДРЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ И ГАУ
277
мычках (из-за отсутствия кондукторных втулок снимаются
ограничения, связанные с их размещением).
Обработка торцовых поверхностей зенкерами и пла-
вающими резцовыми пластинами через отверстие мень-
шего диаметра в автоматическом цикле (т. е. с автомати-
ческой сменой инструмента) невозможна. При ручной
смене инструмент может быть установлен на оправку
внутри детали через окна. Однако такая установка тре-
бует дополнительной остановки станка.
Если диаметр обрабатываемого резцом отверстия или
внутренней подрезки торца превышает диаметр входного
отверстия не более чем на величину вылета резца нз
оправки, обработка может быть выполнена в автоматиче-
ском цикле.
Точность обработки поверхностей на станках с ЧПУ
приближается к точности отделочных операций (шлифова-
ния, шабрения, тонкой расточки), но не всегда их исклю-
чает. Абсолютные значения пределов точности обработки
на станках с ЧПУ нельзя указать из-за изменения пере-
численных факторов для различных станков, деталей и
операций. Для ориентировочной оценки можно привести
следующие нормы точности,практически достигаемые при
обработке жестких деталей на современных станках типа
обрабатывающего центра:
размеры диаметров отверстий в пределах 7-го квалитета
ИСО для отверстий (2-го класса точности);
точность межцентрового расстояния в пределах 0,02
при расстоянии между центрами до 500 мм;
отклонение от соосности 0,002—0,006 мм;
отклонение от круглости 0,007—0,01 мм;
отклонение от цилиндричности отверстия 0,007—0,01
на 100 мм;
отклонение от перпендикулярности расточенного от-
верстия торцу, фрезерованному с этой же установкой,
0,015—0,02 на 300 мм;
отклонение от плоскостности 0,02—0,03 при макси-
мальной длине 300 мм и 0,05—0,07 при максимальной
длине 1000 мм;
точность размеров по ширине пазов и выступов Н7—
Н8;
точность ширины пазов, обработанных мерным инстру-
ментом, /711— И12;
278 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
отклонение от перпендикулярности плоскостей, обра-
ботанных с поворотом стола на 90°, 0,005—0,008 на
100 мм;
отклонение от перпендикулярности обработанных пло-
скостей базовой 0,03—0,04 на 100 мм;
отклонение от параллельности обработанной плоско-
сти базовой 0,007—0,01 на 100 мм;
отклонение от параллельности отверстий базовой пло-
скости 0,008—0,015 на 100 мм;
отклонения от параллельности и перпендикулярности
отверстий, расточенных с одной установки детали, 0,005—
0,008 на 100 мм.
Основные требования к конструкции изделий при их
обработке на станках с ЧПУ и ГАУ. Особое внимание
при обеспечении ТКИ уделяется соблюдению следующих
требований.
1. Требования к количеству и расположению обрабаты-
ваемых сторон. Станки с ЧПУ позволяют обрабатывать
несколько сторон детали с одной установки. Эти возмож-
ности наиболее полно могут быть использованы при об-
работке деталей, размеры которых приближаются к раз-
мерам стола станка. При этом может быть обеспечено
малое расстояние от детали до шпиндельной бабки.
На деталях малых размеров обработки с малым рас-
стоянием до шпиндельной бабки может быть проведена
только одной или двух сторон (деталь устанавливается на
краю или в углу стола станка).
Поворот стола с деталью требует затраты вспомога-
тельного времени, которое, как правило, не может быть
совмещено с машинным. Поэтому для сокращения общих
потерь времени число поворотов следует сводить до
минимума.
Поверхности, расположенные перпендикулярно или
параллельно базовой, могут обрабатываться наиболее
производительными торцовыми или концевыми фрезами.
Поверхности, расположенные под углом к базовой, могут
обрабатываться периферией концевых или угловых фрез.
С учетом указанных и ряда других особенностей обра-
ботки к выбору сторон обработки деталей предъявляются
следующие требования.
Расположение и форма обрабатываемых поверхностей
детали должны выбираться с учетом возможности обра-
ВНЕДРЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ И ГАУ
279
ботки их с минимальным числом перестановок и поворотов
детали.
Обработанные стороны детали следует располагать
перпендикулярно или параллельно одной из сторон, кото-
рая может быть использована в качестве базовой. Это
позволит выполнить обработку с минимальным числом
перестановок.
Обработанные плоскости (например, фаски), непер-
пендикулярные основной базовой поверхности, следует
располагать под одинаковыми углами с ограничением
ширины в пределах 2d концевой фрезы.
Угол наклона следует выбирать из ряда 30, 45, 55
и 60°, что позволит обрабатывать их нормализированными
угловыми фрезами.
Обрабатываемые боковые стороны детали, как пра-
вило, следует располагать под углами 90 и 180°, при этом
увязка их обеспечивается с наибольшей точностью. В за-
висимости от возможностей оборудования, обеспечиваю-
щего автоматический поворот стола, величину угла сле-
дует назначать кратной 15, 5, 1.
Если для обработки какого-либо элемента требуется
дополнительная установка детали, следует изменить кон-
струкцию элемента с учетом возможности обработки его
при одной из основных установок детали.
2. Требования к конструктивному оформлению баз
для обработки.
Правильные выбор и конструктивное оформление баз
для обработки в значительной части обеспечивают высо-
кую производительность и точность изготовления детали.
В зависимости от формы и сложности детали на стан-
ках с ЧПУ производится:
обработка с базированием на необработанные поверх-
ности;
полная обработка с базированием на предварительно
обработанные поверхности;
последовательйая обработка со сменой баз при пере-
установках деталей.
В качестве основной установочной базы принимается
обычно поверхность, обеспечивающая возможность обра-
ботки с одной установки поверхностей, увязанных наи-
более жесткими допусками, гарантирующая и наиболь-
шую устойчивость, и надежность крепления.
280 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Наиболее технологичными являются конструкции, в ко-
торых возможно использование конструктивных баз как
установочных, либо предусмотрена установочная база,
обеспечивающая возможность обработки с одного установа
детали конструктивной базы и поверхностей, увязанных
с ней жесткими допусками и техническими требованиями.
При обработке на станках с ЧПУ получили распро-
странение два способа базирования: установка в коорди-
натный угол и установка на плоскость и два штыря.
При этом базовая плоскость и два калиброванных
отверстия, увязанные точными размерами, в детали
должны быть обработаны заранее.
При установке детали в спутники (на ГАУ) способы
базирования сохраняются, ориентировка детали на стан-
ках обеспечивается за счет баз спутника.
Форма детали должна обеспечивать возможность на-
дежной и стабильной установки ее с базированием по
необработанным поверхностям при выполнении первой
операции механической обработки.
Основные плоскости и отверстия деталей, связанные
между собой с наибольшей точностью, должны быть до-
ступны для обработки с одной установки, что следует
учитывать при назначении технологических баз.
В деталях следует предусмотреть три взаимоперпен-
дикулярные плоскости (для базирования в координатный
угол) либо одну установочную плоскость и два калибро-
ванных отверстия на ней. Калиброванные отверстия для
базирования рекомендуется располагать на пересечениях
координатной сетки с шагом 50 ± 0,01 мм (с учетом
использования стандартной оснастки).
Базовые опорные поверхности должны иметь такие
размеры, чтобы нагрузка от закрепления детали не вы-
ходила за контур опоры. При недостаточных размерах
базовой поверхности следует предусмотреть технологиче-
ские приливы, которые при необходимости могут быть
сохранены или удалены при последующей обработке.
Базовые поверхности детали могут выполняться сплош-
ными и прерывистыми (в виде платиков и бобышек).
В детали приливы, окна или другие места крепления
следует расположить так, чтобы исключить изгиб под
действием усилий зажима и обеспечить доступ инстру-
ментов к обрабатываемым поверхностям.
ВНЕДРЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ И ГАУ
281
3. Требования к выбору формы и размеров обрабатывае-
мых поверхностей. Станки с ЧПУ обеспечивают возмож-
ность точной и производительной обработки плоскостей
и отверстий разнообразной формы. Взаимное расположе-
ние обработанных поверхностей в конструкциях должно
быть в. пределах точностей, установленных в заводской
нормативно-технической документации. При выборе фор-
мы, размеров и элементов детали следует предусмотреть
возможность обработки наиболее производительными спо-
собами: торцовым фрезерованием на проход, фрезерова-
нием с обходом по контуру, растачиванием отверстий на
проход и т. д.
Применение ЧПУ накладывает ряд ограничений на
способы задания размеров, а также на выбор некоторых
конструктивных форм поверхностей, обработка которых
в автоматическом цикле затруднена. Так, например,
исключаются следующие операции:
обработка крепежных отверстий «по месту» и по под-
метке;
совместная обработка сопряженных деталей;
пригонка размера по сопряженной детали;
привязка координат крепежных отверстий к базам,
отличным от принятых при общей обработке.
Вводятся ограничения номенклатуры типоразмеров
конструктивных элементов с целью сокращения числа
инструмента и остановов станка для смены инструмента.
Ниже приведены рекомендации по упрощению детали
с'целью обработки ее наиболее производительными и про-
стыми методами.
Станки с ЧПУ создают широкие возможности для
эффективной обработки сложных деталей, поэтому при
конструировании следует широко использовать возмож-
ность замены нескольких простых оригинальных деталей
одной, более сложной.
Пример такой.замены приведен на рис. 22. До измене-
ния корпус узла состоял из четырех деталей, каждая из
которых содержала обработанные поверхности и отверстия
под крепежные детали. Конструкция требовала большого
объема обработки резанием на разных станках и после-
дующей сборки.
Объединение четырех деталей в один литой корпус
позволяет выполнить всю обработку резанием на одном
282 обеспечение технологичности конструкции изделия
Рис. 22. Замена четырех деталей
а — до изменения;
ВНЕДРЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ И ГАУ
283
РазВертка по осм 1-П-Ш
6
Вид б
(на деталь)
S)
узла на один литой корпус:
6 — после изменения
284 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
станке, уменьшить ее объем, повысить точность располо-
жения растачиваемых элементов детали н, наконец, сокра-
тить номенклатуру деталей узла на три позиции.
Все обрабатываемые плоскости, расположенные с одной
стороны детали, следует, по возможности, совмещать
в одну.
Конструктивное оформление деталей должно обеспе-
чивать возможность обработки каждой плоскости одним
инструментом с одной установки детали (т. е. за один
переход).
Форму элементов детали следует выбирать с учетом
возможности применения производительного фрезерова-
ния иа проход или по контуру.
При проектировании необходимо предусматривать сле-
дующие условия:
отверстия выполнять гладкими, избегать ступенчатых;
соосные отверстия, доступные для обработки с одной
Рис. 23. Пример совершенствова-
ния простановки размеров с целью
обработки детали на станке с ЧПУ:
а — до изменения; б — после изменения
“УТ ото X У Ореботм
1 —80.000 100,000 ±о.ог
г -80,000 35,000
3 —97,675 117,675 ±0,1
4 -62.325 117,675
5 -97,675 82,325
б -62,325 62.325
Т -30.000 55,000
в -12,660 45,000
9 -12.660 25,000
й -30,000 15.000
И -47.330 25.000
п —47,320 45000
ВНЕДРЕНИЕ СТАНКОВ С ЧПУ И ГАУ
2F5
стороны, выполнять с одинаковыми номинальными диа-
метрами и посадками (при расположении «елочкой» тре-
буется дополнительная смена инструмента);
не применять подрезок внутренних торцов, превыша-
ющих по размерам диаметры входных отверстий;
избегать односторонних участков обработки;
обеспечивать перпендикулярность поверхностей на
входе и выходе отверстий, обрабатываемых сверлами.
В деталях с соосными отверстиями, обработанными
с одной стороны, перпендикулярность торца к оси следует
назначать со стороны отверстия большого диаметра.
Внешние обрабатываемые под фланцы торцы отверстий
следует сводить в одну плоскость для обработки их фре-
зерованием.
Фаски на отверстиях необходимо назначать с прямо-
линейными образующими, расположенными под углом 45°,
с линейными размерами по ограничительной нормали,
а торцовым канавкам придавать форму, которую обеспе-
чивает одна осевая подача инструмента без дополнитель-
ных радиальных перемещений.
Промежуточные стенки с точными отверстиями лучше
располагать на расстоянии не более 4—5 диаметров от
наружной стенки, через которую будет вводиться инстру-
мент для их обработки.
В деталях, по возможности, следует избегать одно-
сторонних элементов (окон, выборок и пазов), наруша-
ющих непрерывность расточки отверстий.
Крепежные отверстия не допускается располагать
вблизи высоких стенок (минимальное расстояние следует
выбирать с учетом доступа для обработки).
Глубину гнезд под головки болтов и винтов целесооб-
разно выбирать по нормали и назначать одинаковой в пре-
делах одной детали, не следует применять конструктивных
элементов, обработка которых требует ручной установки
инструмента на оправку, введенную в деталь.
Элементы детали, которые возможно обработать только
строганием, следует изменять с учетом обработки их
фрезерованием. Форму и размеры обрабатываемых эле-
ментов выбирают с учетом их обработки минимальным
числом инструмента.
В чертежах корпусных деталей рекомендуется сквоз-
ная нумерация всех обрабатываемых отверстий с введе-
286
технологический контроль документации
нием координат в общую таблицу, что облегчает разработку
технологических процессов и программирование.
Пример совершенствования простановки размеров
в этом случае приведен на рис. 23. Здесь до изменения
чертежа все крепежные отверстия были заданы в поляр-
ной системе координат, а после изменения — в прямоуголь-
ной (см. таблицу к чертежу).
Глава 5
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ
КОНСТРУКТОРСКОЙ документации
СОДЕРЖАНИЕ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОВЕДЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ и ЕГО связь
С НОРМОКОНТРОЛЕМ
Особенности технологического контроля. Технологи-
ческим контролем называется инженерная проверка кон-
структорской документации на соответствие требованиям
технологичности.
Конструкторская документация — это графические и
текстовые документы, которые в отдельности или в сово-
купности определяют состав и устройство, изделия. Вы-
деляют проектную и рабочую конструкторскую доку-
ментацию.
Проектная конструкторская документация (техниче-
ское предложение, эскизный и технический проекты)
содержат данные, необходимые для разработки изделия,
рабочая конструкторская документация — данные для
его изготовления.
Конструкторская документация не регламентирует ме-
тоды и способы изготовления изделия, а также последо-
вательность их применения. Это — задача технологиче-
ской документации. Но данные, содержащиеся в кон-
структорской документации, в значительной степени
влияют на их выбор и применение. Например, если в графе
«материал» основной надписи чертежа детали указано
СЧ18, то это автоматически предопределяет, что заго-
товка детали будет изготовляться методом литья. Кон-
кретизация метода будет сделана в технологической до-
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ И ЕГО СВЯЗЬ
287
кументации. Она повлияет на состав и характер требова-
ний технологичности. Но в общем концепция технологии
изготовления заготовки предопределена чертежом детали
и технолог не вправе ее изменять. Поэтому взаимная
увязка и согласование конструкторской и технологиче-
ской документации необходимы и обязательны.
Учет в конструкторской документации технологиче-
ских требований должен производиться разработчиком
задолго до начала проектирования технологических про-
цессов. Проверка исчерпывающего и точного учета кон-
структором этих требований и составляет задачу техноло-
ги чес кого контроля.
Различают несколько форм технологического контроля
в зависимости от места, времени и организации работ.
Внутренний технологический контроль — проверка
конструкторской документации, которая производится во
время ее разработки специалистами организации, зани-
мающейся этой разработкой.
Внешний технологический контроль — проверка кон-
структорской документации, которая производится во
время ее разработки специалистами организации, не
имеющей прямого отношения к выполнению этой разра-
ботки. Чаще всего такими специалистами являются тех-
нологи завода, где предполагается организация изготов-
ления разрабатываемого изделия, однако это условие не
обязательно.
Входной технологический контроль — проверка кон-
структорской документации, которая производится после
завершения рабочего проекта специалистами предприя-
тия-изготовителя, которое не разрабатывает, а заказы-
вает готовую конструкторскую документацию для тех-
нологической подготовки производства и ' последующего
производства по ней изделий.
На входной технологический контроль конструктор-
ская документация должна быть передана только после
того, как разработчик на основании испытаний опыт-
ного образца или партии изделий убедится, что изделие
соответствует техническому заданию.
Результаты входного технологического контроля, осо-
бенно связанные с изменением конструкции и проведе-
нием испытаний, должны быть учтены в рабочем проекте
до его утверждения.
288
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
Входной технологический контроль должен обеспе-
чить объективную оценку фактической готовности рабо-
чей конструкторской документации к серийному произ-
водству изделия и вместе с тем исключить снижение его
качества. Для этого в условиях делового сотрудничества
разработчиков и контролеров необходимо использовать все
доступные методы качественного анализа технологично-
сти, описываемые ниже.
Кроме приведенных основных форм, в зависимости
от объема контроля (охвата контролем проверяемых объек-
тов) можно выделить еще две формы технологического
контроля: сплошной — при котором предусматривается
проверка всей конструкторской документации; выбороч-
ный—проверяется только некоторая часть ее.
Если проверку конструкторской документации осу-
ществляет сам разработчик, то следует говорить об особой
форме технологического контроля — самоконтроле. Чаще
всего такую форму применяют для выборочного контроля.
По смысловому содержанию все перечисленные формы
технологического контроля характерны для научно-про-
изводственного объединения (НПО), в задачи которого
входит разработка конструкторской документации. Однако
разработка конструкторской документации может про-
изводиться и производственным объединением (ПО), струк-
турными единицами которого могут быть КБ, ПКТИ
и т. п. В этих условиях необходимо говорить о сквозном
технологическом контроле — проверке конструкторской
документации, которая производится в рамках одного
ПО во время ее разработки, причем разработку осуществ-
ляет одно структурное подразделение ПО, а технологи-
ческий контроль — другое, входящее в это же ПО. Эта
же форма контроля является единственной, когда техно-
логический контроль выполняется в рамках временного
коллектива, создаваемого из конструкторов и технологов
для оперативного решения проблемы, имеющей важное
народнохозяйственное значение.
С внедрением и развитием САПР появилась особая
форма технологического контроля — автоматизирован-
ный контроль. По смысловому содержанию такой контроль
может быть только сплошным.
Содержание технологического контроля зависит от
стадии разработки конструкторской документации.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ И ЕГО СВЯЗЬ
289
При разработке проектной конструкторской докумен-
тации проверяются данные, необходимые для последу-
ющего проектирования изделия и обеспечивающие полу-
чение в конечном итоге заданных показателей техноло-
гичности.
При разработке рабочего проекта технологическому
контролю подвергаются все данные, необходимые для
изготовления и контроля изделия, контролируется соблю-
дение технологических требований к составным частям
изделия с учетом вида и типа производства, а также
значений базовых показателей технологичности.
Основными методами технологического контроля про-
ектной и рабочей конструкторской документации являются
методы сравнительных оценок: качественной и количе-
ственной. Кроме того, при технологическом контроле
проектной конструкторской документации весьма по-
лезными оказываются методы функционально-стоимост-
ного анализа.
Конструкторские документы на технологический кон-
троль следует предъявлять комплектно. Комплектность
документов для каждой стадии разработки определяют
по ГОСТ 2.102—68.
Результаты технологического контроля подписы-
ваются лицом, осуществляющим контроль: на чертеже и
схемах в графе «Т. контроль» основной надписи, а в осталь-
ных конструкторских документах — в месте, устанав-
ливаемом стандартами отрасли или предприятия (напри-
мер, в свободной строке графы основной надписи, запол-
нение которой по ЕСКД производится по усмотрению
разработчика).
Методы сравнительной качественной оценки. Эти ме-
тоды составляют основу технологического контроля на
всех этапах разработки рабочей конструкторской доку-
ментации. Сущность их сводится к простому сравнению
(сопоставлению) контролируемого конструкторского ре-
шения с решением, принятым за эталон. На основе такого
сравнения в первом приближении делается оценка «хуже»
или «лучше». При наличии достаточной информации эта
оценка может быть углублена до оценочных характери-
стик типа «хорошо», «плохо» или «рационально», «нера-
ционально». Также она может содержать и элементы
количественной оценки.
10 П/р Амирова
290
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
Рис. 1. Пример подбора изделий-аналогов для анализи
а — анализируемый вал после отработки его иа технологичность; б—г — кои-
ского
Если на технологический контроль предъявляется
несколько вариантов одного конструктивного решения,
отличных от эталона и разнозначных по выполняемым
функциям, необходимо сначала определить вариант, обла-
дающий наилучшими (или оптимальными по определен-
ному критерию) экономическими показателями, а уже
затем проводить сравнительную качественную оценку
этого варианта.
Если эталон для сравнения отсутствует, то для сравни-
тельной качественной оценки следует прибегнуть к оценке
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ И ЕГО связь
29’
руемой конструкции полого вала редуктора комбайна:
струкцпи валов, выбранные в качестве аналога при проведении техиологиче-
контроля
технологичности по заранее выбранным оценочным кри-
териям. Роль оценочных критериев в этом случае доста-
точна высока. До начала сравнения, независимо от нали-
чия эталона для сравнения, четко устанавливают оценоч-
ные критерии. Удовлетворение требований, предъявляе-
мых к оценочным критериям, будет свидетельствовать
о соответствии технологичности оцениваемого решения
установленным требованиям. При отсутствии оценочных
критериев любая оценка будет носить субъективный
характер.
10*
292
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
Возможна сравнительная качественная оценка с ис-
пользованием нескольких эталонов.
Сравнение с изделием-аналогом. Изделие-аналог сле-
дует, как правило, подбирать из числа изделий, находя-
щихся в серийном производстве. При этом необходимо
стремиться к тому, чтобы изделия (анализируемое и ана-
лог) были подобны по геометрической форме и размерам.
Возможны случаи, когда подобрать целиком конструк-
цию-аналог не представляется возможным. В этом слу-
чае целесообразно использование не одного какого-нибудь
определенного эталона, а нескольких.
На рис. 1 показан пример подбора изделий-аналогов
для конструкции полого вала редуктора комбайна. В ка-
честве аналогов приняты вал отбора мощности трактора,
вал хлопкоуборочной машины и вал редуктора. Как сле-
дует из рисунка, при подборе изделия-аналога не обяза-
тельно должно удовлетворяться требование подобия (или
общности) в функциональном отношении.
В тех случаях, когда представляется возможным иметь
как справочную информацию об изделиях, подобных ана-
лизируемому изделию по выполняемым функциям, всегда
следует ее использовать. Полезность использования такой
информации при принятом решении в процессе технологи-
ческого контроля иллюстрирует рис. 2. Здесь показаны
П
Рис. 2. Возможные исполнения рычага со сферическими онорамид
равноценные в функциональном отношении'
последовательность контроля и его связь
293
три исполнения рычагов со сферическими опорами, при-
меняемые в тракторах и комбайнах. По выполняемым
функциям они равноценны. Анализ технологических про-
цессов, характерных для каждого из этих вариантов, по
экономическим критериям (трудоемкость, фондоемкость
и материалоемкость), показывает, что наиболее рацио-
нальной по условиям изготовления следует признать
конструкцию на рис. 2, а (соединение подшипникового
типа), затем конструкцию на рис. 2,6 (зачеканиваниесферы
с ограничением степеней ее свободы) и, наконец, конструк-
цию, показанную на рис. 2, в (составная конструкция).
Следовательно, если основные фонды предполагаемого
производства (в первую очередь, оборудование) позволяют
реализовать вариант конструкции на рис. 2, а, при тех-
нологическом контроле следует давать оценку «лучше»
(«хорошо», «рационально») тому решению, где исполь-
зуются элементы этой конструкции.
При отсутствии изделий-аналогов, подобных анализи-
руемому по геометрической форме, иногда достаточно
ограничиться подбором аналога, имеющего подобие только
по отдельным элементам. В некоторых случаях заключе-
ния по технологичности одного элемента может быть
достаточно для принятия решения по конструкции изделия
в целом. Например, при оценке технологичности конструк-
ции сателлита планетарного редуктора (рис. 3) возникли
затруднения вследствие наличия в центральном отверстии
сферы, сочетаемой с зубчатым венцом. В качестве изделия-
аналога было взято кольцо самоустанавливающегося под-
шипника типа ШС. Анализ процесса изготовления ана-
лога позволил не только сделать определенные выводы
о технологичности выбранной конструкции, но и опреде-
лить перспективный технологический процесс для буду-
щего производства. Дальнейшее проектирование сател-
лита было проведено с ориентацией на выработанную кон-
цепцию развития .технологического процесса.
Сравнение с изделием-аналогом не всегда удается осу-
ществить прямым сопоставлением конструкций. В этом
случае приходится использовать данные технологического
процесса изготовления и дополнять сравнительный ана-
лиз составлением балансовых таблиц (см. ниже).
Сравнение с типовой и комплексной конструкцией.
Понятия типовой и комплексной конструкции широко
294
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
Рис. 3. Пример отработки на технологичность конструкции сателлита
планетарного редуктора /
используются при проектировании технологического про-
цесса.
Типовая конструкция — это конструкция представи-
теля определенной классификационной группы изделий,
близких по своему конструктивному исполнению.
Комплексная конструкция — это конструкция изделия
(детали), объединяющая группу изделий (деталей) таким
образом, что любое из них имеет одинаковые с ней форму,
поверхности и базы.
Типовым конструкциям соответствуют типовые техно-
логические процессы, комплексным — групповые техно-
логические процессы.
Сравнение проектируемой конструкции с типовой ана-
логично сравнению с конструкцией изделия-аналога.
Отличие состоит в том, что типовая конструкция является
представителем некоторой классификационной группы —
ограниченного (по установленным признакам) множества
конструктивных исполнений деталей. Эта ограниченность
должна быть учтена при отнесении анализируемой кон-
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ И ЕГО СВЯЗЬ
295
сгрукции к данной классификационной группе исполнений.
Для учета обсуждаемой ограниченности целесообразно
параметры (размеры) типовой детали представлять не
конкретными величинами, а предельными значениями.
Пример такой интерпретации параметров конструкции
блока-шестерни приведен в табл. 1. Если конструкция
удовлетворит ограничениям параметров, приведенных
в нижней строке таблицы, она по существу станет тех-
нологически подобной типовому решению, чего нет при
сравнении с изделием-аналогом.
Аналогично при сравнении с комплексной конструк-
цией предполагается не простое сопоставление, а вписы-
вание анализируемой конструкции в комплексную с соб-
людением заранее заданных требований. Эти требования
могут быть представлены в виде предельных значений
параметров или другим аналогичным способом, в том
числе и на основе балансовых таблиц.
Если конструктор при разработке включил новое
изделие в определенную классификационную группу по
результатам сравнения его с типовой или комплексной
конструкцией, он тем самым определил основы технологи-
ческого проектирования этого изделия. Однако эффект,
запланированный при технологическом контроле, будет
достигнут, если в последующем технолог будет разрабаты-
вать технологический процесс на этой основе. Для этого
должны быть выполнены следующие требования.
1. До начала разработки конструкции должна быть
проведена (на уровне объединения или предприятия)
классификация изделий и соответствующая ей рационали-
зация технологических процессов с обязательным учетом
динамики развития производства во избежание увекове-
чивания технологических несовершенств.
2. Перед началом проектирования конструктор дол-
жен иметь готовые принципиальные технологические реше-
ния для определенных групп (классов) изделий, образо-
ванных по признакам тождества или подобия, и учитывать
эти решения при разработке конструкции.
' 3. Факт учета признака тождества или подобия при
конструировании изделия должен быть зафиксирован при
технологическом контроле и сообщен службе технологиче-
ской подготовки производства предприятия (объедине-
ния), которое будет изготовлять это изделие.
1. Пример представления параметров типовой конструкции блока-шестерни
и
Источник информации Количественные характеристики конструктивных признаков, мм
О d Н h L, Ьг е ь dk °А «А S т
Типовая конструк- ция 144,54 136,78 79,0 56,0 25,0 25,0 6,0 10,0 83.8 85,0 68,0 4,63 4,0
Анализ возможно- стей оборудования От 200,0 От 200,0 От 90,0 —— — — — — От 78,0 От 72,0 От 12,0 От 6,0
Примечание. Условия: нитроцементировать h = 0,7-т-1,1 мм; HRC3 56—63; ядро — HRCa 25—38; до-
пускается цементировать h = 1-т-1,4 мм; материал: сталь 18ХГТ по ГОСТ 4543—71.
296 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ И ЕГО СВЯЗЬ
297
Сопоставление конструктивного исполнения изделия
с нормативно-технологическими требованиями к нему. Тех-
нологический контроль сводится к проверке соблюдения
в конструкторской документации технологических требо-
ваний, регламентированных в действующих нормативно-
технических документах. Применение таких нормативно-
технических документов позволяет упростить процесс
конструирования, так как представляется возможным
своевременно и задолго до предоставления рабочих кон-
структорских документов на технологический контроль
учитывать в них действующие технологические нормы
и требования к конструкции изделия, а также система-
тизированные данные прошлых проверок и типовые ре-
комендации специалистов, осуществляющих технологиче-
ский контроль. В этих условиях целесообразна органи-
зация выборочного технологического контроля.
Если технологические требования регламентируются
нормативно-техническими документами, представленными
стандартами любого уровня, то по форме технологический
контроль превращается в нормоконтроль. Однако на
практике подобное встречается не часто, так как стандар-
тизация технологических требований к конструктивному
исполнению изделий носит пока ограниченный характер.
Поэтому для практической реализации метода специа-
листы, осуществляющие технологический контроль, долж-
ны стремиться систематизировать и обобщать типичные
решения, которые предлагаются ими при технологическом
контроле. Эти обобщения можно представить в виде раз-
личного рода руководящих материалов на уровне объеди-
нения или предприятия как первичную стандартизацию
технологических требований и доводить их до сведения
конструктора задолго до проведения технологического
контрол я
Оценка на основе опыта исполнителя. На этом методе
основывается практически весь входной технологический
контроль. Такой’метод требует высокой квалификации
исполнителя. К недостаткам оценки на основе опыта
исполнителя следует отнести высокую субъективность
принимаемых решений. Поэтому наряду с такой оценкой
следует дополнительно проводить сопоставление кон-
структивного исполнения изделия с рекомендациями, со-
держащимися в справочной и нормативно-технической
298
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
документации. Прибегать к подбору изделия-аналога
следует в тех случаях, когда другим путем невозмож-
но. повысить объективность технологического кон-
троля.
Размерный анализ и его место при выполнении техно-
логического контроля. Размерный анализ представляет
специфический метод выполнения технологического кон-
троля, при котором выявляются и фиксируются связи
размерных параметров изделий с методами их обеспече-
ния. Размерный анализ при технологическом контроле
иногда отождествляют с расчетом (пересчетом) размерных
Цепей, что в общем нельзя признать правильным. Для
выявления особенностей размерного анализа при техноло-
гическом контроле рекомендуется использовать резуль-
таты классификации размерного анализа, представленные
на рис. 4. Выделяют несколько категорий размерного
анализа, которые определяются целевой направленностью
его по отношению к конечному результату.
На стадиях разработки конструкторской документа-
ции конструктор выполняет в основном функциональный
размерный анализ: выявляет и фиксирует размерные
связи, исходя из назначения изделия и требуемой работо-
способности. Результаты такого функционального раз-
мерного анализа первичны по отношению к технологиче-
скому и метрологическому размерным анализам.
Задача технологического размерного анализа — вы-
явить и зафиксировать взаимосвязь всех размерных пара-
метров изготовления изделий. Аналогична и задача ме-
трологического размерного анализа изделий, который
относится к измерению (контролю) изделий. Выполняя
эти формы анализа, исполнитель должен учитывать, что
размеры, включенные в размерные цепи при функциональ-
ном анализе, являются обязательными для всех осталь-
ных видов размерных связей. Зто предполагает взаимо-
связь функциональных размерных связей со всеми осталь-
ными. Поскольку при конструировании такая взаимосвязь
не всегда достижима, ее надо обеспечить при технологи-
ческом размерном анализе путем включения размеров
функциональных размерных связей в технологические.
Однако прямое включение таких размеров в технологиче-
скую размерную связь не всегда представляется возмож-
ным.
Рис. 4. Классификация размерного анализа
изделия
технологического процесса
метода обеспечения точности
метода измерения
детали
комплекса
комплекта
методом минимума-максимума
^вероятностным методом
как объекта конструирования
как объекта изготовления
как объекта ремонта
как объекта измерения
функциональный
технологический
метрологический
Размерный анализ
| при разработке конструкций^
| при технояоеическом контроле
| при технологическом проектировании |—
h
| при метрологической зкспертизе
| при контроле качества
662
ЧЕК 83 OJ3 И KITOdlHOM Ч1ЭОНЧ1Г31УаО1Г31ГЭОи
300
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
В)
Xftf'W Г?'"
50*Чк
*------* 250™
3S0-1>is
г)
Рис. 5. Пример преобразования функциональной размерной связи в
технологическую
Пример функциональной размерной цепи приведен
на рис. 5, а. Соответствующие ей технологические раз-
мерные связи показаны на рис. 5, б и в, каждая из них
соответствует отдельной операции технологического про-
цесса точения детали из прутковой заготовки диаметром
50 мм. Технологические размеры данных связей обозна-
чены на схемах как и х2.
Взаимосвязь функциональной и технологических раз-
мерных связей графически можно представить схемой,
показанной на рис. 5, г. Размеры и ха являются замы-
кающими звеньями технологических размерных цепей,
причем размер х2 является одновременно составляющим
звеном функциональной размерной связи, его точность
определяет точность исполнения звеньев 50 и 5 технологи-
ческой размерной цепи. Так как точность звена 5 огово-
рена функциональной размерной связью, при изготовле-
нии придется ужесточить допуск на размер 50, в резуль-
тате размер 50 становится трудновыполнимым.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ и ЕГО связь
301
Возможны ситуации, когда отдельные размеры, ого-
воренные функциональной размерной связью, при техно-
логическом проектировании превращаются в трудновы-
полнимые и даже совсем невыполнимые. К сожалению,
нередко это выясняется только на стадии технологиче-
ского проектирования. Поэтому первой и основной зада-
чей размерного анализа при технологическом контроле
является определение таких трудновыполнимых разме-
ров. Решение этой задачи путем простого пересчета раз-
мерных цепей’ уже готовой конструкции является мало
рациональным, поэтому оно должно предшествовать созда-
нию конструкции. Конструктор обязан учитывать влия-
ние функциональных размерных связей на взаимосвязан-
ные с ними технологические.
Однако требования функционального и технологиче-
ского характера могут быть противоречивы, их совместное
удовлетворение на основе оптимальных решений может
быть затруднено, а порой и невозможно. Поэтому эту
задачу конструктор должен решать в одном из следующих
направлений.
1. Поиск компромиссных решений на базе типовых
схем размерных связей. На рис. 6 показаны типовые схемы
формирования технологических размерных связей и про-
становки размеров для отдельных видов изделий, полу-
чаемых обработкой резанием. Понятия «рационально»
и «нерационально» имеют здесь относительный характер.
Их необходимо соотносить с конкретными условиями
будущего производства. Задача специалиста, осуществ-
ляющего технологический контроль, состоит в своевре-
менной помощи разработчику в проведении такого ана-
лиза в процессе формирования функциональных размер-
ных связей.
2. Выявление и фиксирование функциональных размер-
ных связей, имеющих максимально допустимые предельные
отклонения составляющих звеньев. Для любой конструк-
ции в процессе .разработки возможно образование не-
скольких размерных связей, равноценных в функциональ-
ном отношении. Из этого множества конструктор должен
выбрать только ту размерную связь, для которой состав-
ляющие звенья (все или большая часть) будут иметь наи-
большие допускаемые отклонения. Подобную задачу це-
лесообразно решать оптимизационными методами, при
о
Рис. 6. Типовые размерные связи:
а — ступенчатых валов, б — деталей типа крепежных, изготовляемых из прутка; в — деталей, получаемых обработ-
кой резанием из отливок и поковок; г — поперечных пазов; д — точно обработанных несквозных отверстий в валах,
корпусах и т.-д.; е — деталей, получаемых гибкой или вытяжкой из листового и профильного материала
302 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ И ЕГО СВЯЗЬ
зез
этом в качестве критерия оптимальности лучше всего
принимать себестоимость изделия при его изготовлении.
Задача специалиста, осуществляющего технологический
контроль, состоит в моделировании себестоимости как
функции от точности и способа изготовления при форми-
ровании функциональных размерных связей.
Кроме описанной основной задачи размерного анализа
при технологическом контроле обязательному учету под-
лежат следующие основные требования:
точность изготовления изделия должна быть экономи-
чески обоснованной;
при назначении допусков необходимо максимально
использовать зависимые допуски, являющиеся резервом
расширения полей допусков при изготовлении изделия.
Если при технологическом контроле выявляется необ-
ходимость изменения размерных цепей, то эта задача
должна решаться путем пересчета необходимых размеров
с применением методов теории размерных цепей. Учитывая
сложность поиска компромиссных решений, а тем более
оптимизации функциональных размерных связей по тех-
нологическим критериям, при практических разработках
подобную задачу целесообразно решать с помощью ЭВМ.
Методы сравнительной количественной оценки. Эти
методы подробно рассмотрены в гл. 2 и 3. Методы сравни-
тельной количественной оценки применяют при техноло-
гическом контроле в тех случаях, когда необходимо до-
полнить качественную оценку технологичности сравнением
контролируемого конструкторского решения с решением,
принятым за эталон по основным показателям, выража-
ющим технологическую рациональность и преемственность
конструкции изделия.
Связь технологического контроля с нормоконтролем.
Нормоконтроль — это проверка исчерпывающего и точ-
ного соблюдения в конструкторской документации требо-
ваний и норм действующих нормативно-технических доку-
ментов и использования в ней принципов конструктивной
и технологической преемственности, унификации и стан-
дартизации.
Технологический контроль, как и нормоконтроль,
является эффективным средством проверки соблюдения
требований стандартов на систему подготовки производ-
ства, определяющих порядок и методы обеспечения тех-
304
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
нелогичности конструкций изделий, а также других нор-
мативно-технических документов, регламентирующих кон-
структивно-технологические нормы и требования. Раз-
личие между этими видами контроля состоит лишь в том,
что при нормоконтроле проверяется применение в кон-
структорской документации всех действующих норма-
тивно-технических документов, а при технологическом
контроле — только тех, которые имеют отношение к кон-
структивно-технологическим нормам и требованиям.
При технологическом контроле, как и при нормокон-
троле, проверяют использование в документации прин-
ципа конструктивной и технологической преемственности.
Это естественно, так как преемственность конструкции
наряду с ее технологической рациональностью определяет
технологичность конструкции изделия.
При нормоконтроле проверяют соблюдение правил
оформления чертежей деталей и сборочных единиц,
установленных стандартами ЕСКД. Однако многие из
этих правил прямо или косвенно затрагивают различные
аспекты технологичности.
' Поэтому при организации работ по технологическому
контролю на предприятии (в объединении) следует четко
разграничивать функции нормоконтроля и специалиста,
осуществляющего технологический контроль.
Технологический контроль может рассматриваться как
выборочный нормоконтроль по нормативно-техническим
документам, регламентирующим технологические нормы
на конструирование. Перечень таких документов для тех-
нологического контроля должен быть четко определен,
а возможность дублирования проверки их соблюдения
нормоконтролем — полностью исключена.
Сферу приложения принципа конструктивной и тех-
нологической преемственности для нормоконтроля опре-
деляют, исходя из следующих возможных результатов:
конструкция оригинальна и не имеет никакого сход-
ства (подобия) с ранее разработанными;
конструкция подобна ранее разработанным (находя-
щимся в производстве, примененным в других изделиях,
стандартным) и может быть отнесена к определенной
классификационной группе изделий. Такие конструкции
разрабатываются на основе типовых конструктивных ком-
поновок и базовых моделей;
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ И ЕГО СВЯЗЬ
305
конструкция тождественна уже известным конструк-
циям и может быть без ущерба для качества заменена
ими. Такие тождественные решения обычно называют
унифицированными. Возможны промежуточные решения
(унификация по отдельным элементам, частичное подобие
и т. д.).
Работы по унификации изделий (изделий в целом,
материалов, конструктивных элементов, линейных раз-
меров и т. д.) относятся к одной из эффективных областей
конструкторской деятельности. Их часто выделяют в са-
мостоятельное направление конструирования. Поэтому
контроль унификации относят, как правило, к сфере
деятельности нормоконтролера.
Унификация существенно влияет на уровень техноло-
гичности. Однако наибольший эффект дает типизация
изделий, выполненная при их конструировании. Типиза-
ция, как и унификация, уменьшает многообразие конструк-
тивных решений, но по сравнению с унификацией яв-
ляется менее жесткой в отношении ограничения числа
типов составных частей изделий, завершенности их кон-
струкций и, следовательно, возможности замены приме-
няемого оборудования и технологических процессов более
прогрессивными. Поэтому контроль за типизацией кон-
струкций относят, как правило, к сфере деятельности
технологического контроля.
Для исключения случаев, когда требования нормокон-
троля будут снижать уровень технологичности конструк-
ций, обязательна четко налаженная взаимосвязь специа-
листов, осуществляющих нормоконтроль и технологиче-
ский контроль, а в необходимых случаях одновременное
проведение нормоконтроля и технологического контроля,
подготовка совместных рекомендаций, объединение их
исполнителей под единым руководством и т. п.
Оценка рациональности декомпозиции конструкции
изделия при технологическом контроле. Одной из задач
технологического контроля является оценка рациональ-
ности расчленения (декомпозиции) машины на составные
части, требующая применения специальных правил и вы-
полнения специфических требований.
При конструировании принято называть декомпози-
цией расчленение конструкции изделия (машины) на со-
ставные части, получаемые в первую очередь сборкой.
306
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
Если декомпозиция производится в процессе разработки
конструкций, то образуемые составные части принято
называть конструкторскими. Составные части, образуе-
мые в связи с технологическим проектированием, назы-
вают технологическими.
Задачей технологического контроля при проверке ра-
циональности декомпозиции является сведение до нуля
необходимости создавать технологические сборочные еди-
ницы.
Основным подходом к оценке рациональности деком-
позиции является оптимизационный. Задача декомпозиции
относится к задачам структурной оптимизации.
Процедуру формализации структуры можно, свести
к заданию набора допустимых структур. Типовые струк-
туры можно и нужно создавать, когда технические тре-
бования к составным частям (в первую очередь непосред-
ственные размерные связи к деталям) определены. В этом
случае сложная задача формализации структуры сводится
к более простой — классификации многозвенных меха-
низмов.
Дальнейшее повышение технологичности декомпози-
ции на основе классификации механизмов возможно,
если классификация будет подкреплена количественной
оценкой по основным показателям технологичности.
Иногда прибегают к эквивалентным критериям, называе-
мым обычно сложностью сборочной единицы.
Пренебрежение технологичностью декомпозиции недо-
пустимо. По существу затраты на создание технологиче-
ских сборочных единиц практически сопоставимы с за-
тратами на разработку конструкторских сборочных еди-
ниц. В то же время эта работа зачастую выполняется
менее качественно: конструкторские документы на техно-
логические сборочные единицы по правилам ЕСКД, как
правило, не выполняются, технические требования на
изготовление и контроль часто не формулируются.
Можно сформулировать ряд локальных требований и
правил, которые зависят от серийности машины и оказы-
ваются весьма полезными при технологическом контроле
декомпозиции изделий. При пользовании этими требо-
ваниями и правилами следует учитывать рекомендации
по отнесению изделий к тому или иному типу производ-
ства в зависимости от программы выпуска. В частности,
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ КОНТРОЛЯ И ЕГО связь
307
рекомендуется учитывать при технологическом контроле
следующие требования:
1. Требования по степени расчленения конструкции
машины единичного и мелкосерийного производства сле-
дующие:
сборочная единица в процессе комплектации и обра-
зования не должна требовать ее разборки и разборки
входящих в нее составных частей;
образование сборочных единиц обязательно в случаях,
когда они выполняют в машине, агрегате самостоятель-
ные функции;
сборочные единицы, входящие в различные агрегаты
(сборочные единицы высшего порядка) отдельными своими
частями, должны расчленяться на части таким образом,
чтобы одна сборочная единица целиком входила хотя бы
в один агрегат (сборочную единицу высшего порядка);
сборочная единица образуется в обязательном по-
рядке, если по мере ее комплектования составными ча-
стями появляется хотя бы один параметр, являющийся
конечным для агрегата (машины, единицы высшего по-
рядка).
2. Требования по- степени расчленения конструкции
машины серийного производства включают все требования,
изложенные выше, под номером 1. Кроме того:
должен соблюдаться принцип постоянства баз в тече-
ние всего процесса сборки. При расчленении сборочная
единица образуется в обязательном порядке, если по мере
ее комплектования составными частями возникает необхо-
димость изменения базы (базовой детали) для сборки;
сборочная единица должна образовываться на основе
применения одного способа соединения. Как правило, не
допускается в одной сборочной единице или агрегате сов-
мещения сварки и сборки, сварки и склеивания, склеива-
ния и сшивки. Как исключение, допускается объединять
сварочные и сборочные работы для машин, подлежащих
изготовлению с применением единых сварочно-сборочных
конвейеров;
сборку однотипных подшипников с корпусом рекомен-
дуется выделять самостоятельными сборочными едини-
цами, кроме случаев, когда такая сборка без вала не-
возможна, а вал является составной частью другой сбо-
рочной единицы;
308
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
электро-, гидро- и пневмооборудование должно (каж-
дое в отдельности) быть рассредоточено по составным
частям изделия (агрегатам, сборочным единицам), в ко-
торые они входят непосредственно, а чертеж общего вида
машины (агрегата) должен содержать отдельные листы,
оговаривающие соответственно монтажную схему соеди-
нений;
ввод составных частей в сборочную единицу (агрегат)
должен производиться по принципу наикратчайшего пути.
Исполнительные звенья сборочной единицы (агрегата)
должны соединяться наименьшим числом деталей;
любые операции пригонки и регулировки в процессе
сборки должны быть по возможности исключены, кроме
случаев, когда такая регулировка является единственным
способом обеспечения качества (например, сборка кониче-
ских передач с круговым зубом).
3. Требования по степени расчленения конструкции
машины шагового производства. Обязательно выполнение
всех требований, изложенных выше под номерами 1 и 2.
Кроме того:
сборочная единица или агрегат, получаемые сваркой,
должны образовываться на основе одного вида сварки.
Нежелательно в одной сборочной единице применять
различные виды сварки (дуговой и контактной, сварки
в защитных газах и ручной дуговой, газовой сварки и
пайки и т. п.);
при расчленении машины следует ориентироваться па
соединения, наиболее рациональные с точки зрения их
автоматизации (сварка, запрессовка и т. п.).
4. Общие требования по степени расчленения конструк-
ции машины. Обязательно выполнение всех требований,
изложенных выше под номерами 1—3. Кроме того:
число деталей, входящих в одну сборочную единицу,
должно быть от 2 до 5 шт. — при полуавтоматизированной
сборке, от 4 до 8 шт. — при автоматизированной сборке
с применением роботов;
для сборочной единицы, соединяемой дуговой сваркой,
масса наплавляемого металла на 1 кг конструкции не
должна превышать 0,3 кг.
Приведенные требования уточняются в конкретных
условиях. Так, например, если в массовом производстве
при организации производства новой машины будут ис-
метод балансов; балансовые таблицы
309
пользованы специально действующие сварочные кон-
вейеры, одновременно выполняющие различные способы
сварки, нет необходимости при технологическом контроле
требовать, чтобы расчленение изделия было проведено
с разделением видов сварки. Однако при творческом под-
ходе выполнение приведенных выше требований при тех-
нологическом контроле позволяет повысить технологич-
ность конструкций.
МЕТОД БАЛАНСОВ, БАЛАНСОВЫЕ ТАБЛИЦЫ
В экономике балансом называется два сопоставляемых
перечня ценностей, вошедших в данную экономическую
систему и вышедших из нее за некоторый период. Состав-
ление балансов полезно и при технологическом контроле
для полного понимания и оценки взаимосвязи между
конструкцией изделия и технологией его изготовления.
Баланс при технологическом контроле. Баланс, состав-
ляемый при технологическом контроле, представляет собой
сопоставляемые перечни всех оценочных признаков кон-
струкции изделия и технологического процесса его изго-
товления на определенный период и применительно к кон-
кретным производственным условиям.
При составлении балансов необходимо иметь признаки
конструкции изделия и их оценочные критерии. Крите-
рии оценки могут иметь количественное и качественное
выражение. Количественное выражение оценки может
быть представлено оценками типа «да» или «нет», «хо-
рошо» или «плохо» и т. п.; качественное выражение
оценки — «лучше», «хуже» и др. По форме представления
балансы делятся на балансовые матрицы и балансовые
списки. Балансовые матрицы представляют собой усовер-
шенствованную форму балансовых таблиц. Инвентарные
списки, т. е. перечни, в которых приведены признаки
анализируемой конструкции без сопоставления их с оце-
ночными признаками, — это упрощенная форма балан-
совых таблиц.
При технологическом контроле проектной конструк-
торской документации целесообразно составлять балансо-
вые матрицы, при технологическом контроле рабочей
конструкторской документации — инвентарные списки.
При экспертной оценке технологичности конструкции
изделия также необходимы инвентарные списки.
310
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
2. Балансовая таблица для оценки технологичности конструкции нала
Балансируемый признан (размер вала) Соответствующий технологический признак (размер станка)
Длина 800 мм Расстояние между центрами 0—1501 мм
Диаметр 60 мм Высота центров 0—200 мм
Особенности балансов. Первая особенность балансов,
составляемых при технологическом контроле, состоит
в том, что для технологически рациональной конструкции
они должны соответствовать нейтральному сальдо (рав-
новесию, взаимоувязке признаков конструкции и техно-
логического процесса ее изготовления).
Вторая их особенность в том, что статьи, входящие
в систему (баланс), имеют точечную оценку, а статьи,
3. Исходные данные для составления балансовой таблицы
Обязательные статьи баланса Оценочный признак Условии получения нейтрального сальдо
Форма детали Геометрическая фигура Геометрическое подобие форме типовой конструк- ции
Габариты дета- ли Размеры Соответствие интервалу размеров, обусловленно- му возможностями обо- рудования, применяемого в типовом технологиче- ском процессе
Исполнение ба- зовых поверх- ностей Форма и положение Геометрическое подобие типовой детали
Размерные цепи Схема Соответствие типовой схе- ме размерных цепей
Шероховатость поверхности Параметр шероховатости Соответствие экономиче- ски целесообразному и принятому для типовой конструкции параметру шероховатости
Материал Обрабатываемость, штам- цуемость, свариваемость, марка и размеры Соответствие ограничи- тельным стандартам и материалу типового из- делия
МЕТОД БАЛАНСОВ, БАЛАНСОВЫЕ ТАБЛИЦЫ
ЗН
выходящие из нее, — интервальную. Следовательно, для
получения нейтрального сальдо в этом случае достаточно,
чтобы интервальная оценка на выходе системы обязательно
покрывала точечную на входе. Например, если при оценке
технологичности конструкции вала (табл. 2) значения
балансируемых признаков (800 и 60 мм) покрываются
интервалами (соответственно 0—1500 и 0—200 мм), т. е
800 g (0, 1500] и 60 g 10,200], то здесь имеет место
нейтральное сальдо.
При разработке балансовых таблиц можно руковод-
ствоваться рекомендациями, приведенными в табл. 3.
Как следует из таблицы, для составления этих таблиц
необходима определенная справочная и нормативная ин-
формация.
Пример. Необходимо оценить технологичность кон-
струкции вала, обрабатываемого резанием (рис. 7, а),
сопоставлением конструкции вала с технологическими
требованиями к нему. Обработка вала ведется на базе
типового технологического процесса.
В анализируемой конструкции выделяют все поверх-
ности (элементы), подлежащие обработке резанием, и
присваивают им порядковые номера (рис. 7, б).
Составляют инвентарный список, куда вводят все
операции, предусмотренные типовым технологическим про-
Рис. 7. Конструкция вала, анализируемая с помощью метода балансов
312
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
4. Инвентарный список технологического контроля шлицевого вала
(см. рис. 7) с применением типового технологического процесса
Шифр опера- ции Наименование операции Рекомендуемое оборудование Номера поверхностен, обрабатываемых на данной операции
001 Заготовительная В графу записи- —
005 Фрезерно-центроваль- ная вается наимено- вание оборудова- ния исходя из
010 Токарная условий произ- 19; 20; 13; 11;
015 водства 8; 10; 9; 14;
15; 21
020 » 2; 5
025 > 10; 11; 20
030 Формообразование 3
шлицев
035 То же 12
040 Формообразование резьбы 17
045 Моечная Все поверхно-
сти
050 Контрольная ' —
051 Транспортная —
055 Термическая обработ- Анализируется
ка особо
056 Транспортная —
060 Шлифовальная 10
065 » 5
070 11
075 Шлифовальная 2
080 Шлицешлифовальная 3
085 » 12
090 Моечная Все поверхно-^
сти
095 Клеймение —
100 Контрольная —
101 Транспортная —
102 Консервация и упа- Анализирует-
ковка ся особо
УЧЕТ ЗАМЕЧАНИЙ
313
цессом (табл. 4). Все обрабатываемые поверхности анали-
зируемой конструкции разносят по соответствующим гра-
фам инвентарного списка. Против каждой графы уточ-
няют номера поверхностей, которые могут быть обрабо-
таны на данной операции. Это позволяет установить,
что почти все обрабатываемые поверхности анализируемой
конструкции могут быть обработаны по типовому техноло-
гическому процессу. Исключение . составляют поверх-
ности 16 и 17, для которых в типовом технологическом
процессе не предусматриваются оборудование и соответ-
ствующие операции.
Возможен второй вариант инвентарного списка, где
последняя графа, содержащая номера поверхностей, кото-
рые можно обрабатывать на данной операции, заменяется
графой «Допускает ли анализируемая конструкция обра-
ботку на данной операции?», в которой проставляются
ответы: «да» или «нет».
УЧЕТ ЗАМЕЧАНИЙ, ВЫЯВЛЕННЫХ
ПРИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ КОНТРОЛЕ
В зависимости от количества и содержания разраба-
тываемых конструкторских документов технологический
контроль может производиться одним или несколькими
контролерами.
Конструкторские документы должны предъявляться на
технологический контроль комплектно.
При технологическом контроле конструкторской до-
кументации руководствуются действующими стандартами,
руководящими материалами и другими документами. Во
всех проверяемых документах карандашом наносят услов-
ные пометки к элементам, которые должны быть исправ-
лены. Сделанные пометки сохраняют до подписания под-
линников.
По каждому проверенному документу составляется
перечень замечаний (предложений), в котором против
каждой пометки кратко и ясно излагают содержание за-
мечаний и предложений технологического контроля. Вме-
сто перечня замечаний допускается составлять журнал
замечаний. Представление замечаний в виде перечня
следует считать более предпочтительным. Перечень за-
мечаний при необходимости может быть вручен непосред-
ственно конструктору для принятий конкретных решений.
314
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
В перечне предусматривается специальная графа, в ко-
торой конструктор-разработчик документации делает по-
метки о согласования полученных им замечаний.
Предложения технологического контроля, касаю-
щиеся различных аспектов изменения конструкции и
направленные на улучшение показателей технологич-
ности, вносятся в документацию при условии согласова-
ния их с разработчиком документации. Если разработчик
не согласен с предложениями, то возникшие разногласия
рассматриваются техническим руководителем предприя-
тия.
При проведении входного технологического контроля
(который иногда на практике неточно именуют «согласо-
ванием на технологичность») подобная форма взаимоотно-
шений может быть рекомендована только в тех случаях,
когда входной технологический контроль выполняется
путем последовательной выдачи заводу документации,
рассмотрения ее заводом, подготовки замечаний специа-
листами завода, рассмотрения замечаний разработчиком
и т. д.
Если подобные работы проводятся на заводе-изготови-.
теле с непосредственным участием специалистов конструк-
торской организации, процесс подготовки замечаний и
согласования предложений, а также форма документа,
составляемого при входном технологическом контроле,
могут быть значительно упрощены, так как окончательные
решения принимаются сторонами непосредственно в ходе
совместного рассмотрения конструкторской документа-
ции. В этом случае отпадает необходимость заполнять
графы «Замечания (предложения)» и «Решение конструк-
тора», они Mot-yr быть объединены в одну — «Содержание
изменения», в которую записываются окончательные ре-
шения, принимаемые сторонами в ходе обсуждения кон-
структорской документации. Примерная форма подобного
документа приведена в виде табл. 5.
Записи в графе «Содержание изменения» рекомендуется
выполнять по правилам, установленным ГОСТ 2.503—74.
В связи с тем, что при обсуждении вопросов в ходе
входного технологического контроля могут возникнуть
разногласия, рекомендуется давать окончательные фор-
мулировки, поясняющие позиции каждой из сторон по
нерешенному вопросу. Эти формулировки целесообразно
УЧЕТ ЗАМЕЧАНИЙ
315
5. Перечень изменений в конструкторских документах ----------
взаимосогласованных КБ по машинам с заводом ---------------------
в процессе входного технологического контроля по
согласования
этапу
№ п/п Обозначение чертежей деталей и сборочных единиц Наименование деталей н сборочных единиц Изменение в чертежах
№ п/п Содержание . изменений
заносить в специальный документ, обычно называемый
«Протокол разногласий». Примерная форма такого доку-
мента приведена в виде табл. 6.
Формой протокола разногласий предусматривается
принятие вышестоящей организацией окончательных ре-
6. Протокол разногласий при рассмотрении на технологичность
чертежей
между КБ ----------------- и заводом ------
Этап согласования
№ ц/п Номер» наименова- ние детали, сборочной единицы Выпол- нено в чер- теже Замеча- ния завода и их обое но- ва ин я Обоснование отказа КБ в изменении конструк- ций по замечаниям за вода Решение отрасле- вых институтов
наимено- вание и истн - тута наимено- вание инсти- тута
Главный завод! инженер 1 Начал ьник КБ Подписи дителей вых инет руково- отрасле- итутов
316
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ ДОКУМЕНТАЦИИ
шений. Можно ограничиться принятием окончательных
решений техническим руководителем предприятия (объ-
единения), если конструкторская организация входит
в состав этого предприятия (объединения).
До принятия окончательного решения рекомендуется
провести техническую экспертизу тех вопросов, по кото-
рым возникли разногласия. Такая экспертиза может осу-
ществляться специально созданными группами специа-
листов или отраслевыми институтами. Форма протокола
разногласий предусматривает проведение технической
экспертизы по нерешенным вопросам отраслевыми инсти-
тутами, для чего предусматриваются две графы — одна
для заключения отраслевого конструкторского института,
вторая — для заключения отраслевого технологического
института.
После утверждения «Перечня взаимосогласованных
решений» и заключений по «Протоколу разногласий»
в конструкторскую документацию должны быть внесены
соответствующие изменения. Порядок и правила внесения
этих изменений установлены ГОСТ 2.503—74.
Подписание контролером конструкторских документов,
проверенных при внутреннем технологическом контроле,
производится следующим образом:
если документ по всем показателям проверяет один
контролер, то он подписывает эти документы в графе
«Т. контроль» основной надписи;
если документ последовательно проверяют несколько
специализированных контролеров, то подписывает эти
документы в графе «Т. контроль» основной надписи ис-
полнитель наиболее высокой (в группе контролеров)
должностной категории Остальные контролеры ставят
свои подписи на поле для подшивки.
Исправлять и изменять подписанные контролером
подлинники, не сданные в отдел (бюро) технической
документации, без его согласия не допускается.
Аналогичные требования должны соблюдаться и при
проведении входного технологического контроля. Для
исключения необходимости подписания каждого конструк-
торского документа контролерами завода-изготовителя
рекомендуется составлять обобщающий документ, отра-
жающий результаты проведения входного технологиче-
ского контроля.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
317
Учитывая, что между технологическим контролем и
нормоконтролем существует определенная взаимосвязь,
рекомендуется одновременно с входным технологическим
контролем производить входной нормоконтроль. В тех
случаях, когда входной нормоконтроль не производится,
участие нормоконтролера в работах по входному техноло-
гическом контролю обязательно.
Глава 6
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ
ИЗДЕЛИЯ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Особенности развития автоматизированных систем
в машиностроении. Общим недостатком многих тради-
ционных методов обеспечения и оценки ТКИ является
отсутствие системной связности между ними и неадекват-
ность расчетных методик с реальными факторами и про-
цессами, определяющими ТКИ Этого недостатка лишены
методы, используемые в интегрированной автоматизиро-
ванной системе обработки информации и основанные на
математическом моделировании этапов жизненного цикла
изделия (рис. 1).
Ускорение научно-технического прогресса требует ком-
плексного преобразования элементов производства и экс-
плуатации изделий, перехода от разрозненных технологий
и технических средств к целостным системам, охватыва-
ющим конструирование изделия, технологическую подго-
товку производства, изготовление и эксплуатацию изде-
лия. Поэтому интеграция автоматизированных систем раз-
личного назначения в единую автоматизированную систему
Является основным направлением их развития.
Основной формой производства становится интегриро-
ванное автоматизированное производство (ИАП). Любые
неувязки в конструкторской, технологической и управ-
ляющей информации ведут к сбоям и снижению эффек-
тивности функцинирования ИАП. Конструкторская под-
Рис. 1. Схема связей показателей ТКИ и этапов жизненного цикла изделия
318 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
319
готовка должна обеспечивать создание изделий, макси-
мально учитывающих особенности производства; техноло-
гическая подготовка производства должна обеспечивать
не только эффективное решение всех задач технологиче-
ского проектирования до начала изготовления изделия,
но и оперативное изменение технологии с учетом измене-
ния производственных условий. Поэтому сама, система
проектирования и управления также должна быть гиб-
кой, обеспечивающей в кратчайшие сроки комплексное
решение проектно-конструкторских, технологических и
управленческих задач.
Моделирование всех этапов жизненного цикла изделия
с целью нахождения проектных решений, планирования,
управления и т. п. осуществляется в автоматизированных
системах обработки информации (АСОИ). По своему
функциональному назначению АСОИ разделяются на
системы автоматизированного проектирования (САПР),
системы автоматизированного управления (АСУ), системы
автоматизации научных исследований (АСНИ) и др.
При функционировании АСОИ любого назначения исполь-
зуются следующие средства обеспечения:
методическое обеспечение — документы, отражающие
взаимодействие пользователей с комплексом средств авто-
матизации обработки информации, включая описание
системы в целом и ее подсистем, состав и правила приме-
нения пользователем средств автоматизации в процессе
функционирования подсистем (технологию функциони-
рования);
лингвистическое обеспечение — языки общения поль-
зователя с системой и терминология;
математическое обеспечение — методы, математические
модели и алгоритмы;
информационное обеспечение — базы данных и от-
дельные наборы данных, содержащие сведения, необхо-
димые для автоматизированного функционирования си-
стемы;
программное обеспечение — документы с пакетами про-
грамм, программы на машинных носителях и эксплуата-
ционные документы;
техническое обеспечение — устройства вычислитель-
ной техники и организационной техники, средства пере-
дачи данных, другие устройства;
320
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
организационное обеспечение — положения, должно-
стные инструкции, штатные расписания и другие доку-
менты, устанавливающие организационную структуру,
функции подразделений и порядок их взаимодействия
в условиях функционирования АСОИ.
Качество получаемых в АСОИ решений определяется
прежде всего информатикой системы, в состав которой
входят компоненты математического, информационного,
лингвистического и программного обеспечения. Приме-
нение средств вычислительной техники для автоматиза-
ции инженерного труда основано на формализации дей-
ствий, выполняемых человеком. Только такие формали-
зованные операции и процедуры могут быть переданы на
исполнение ЭВМ Формализация процессов проектирова-
ния заключается в том, что все закономерности и связи
между факторами, влияющие на принятие проектного
решения, представляются в виде формальных (математи-
ческих) отношений между информационными объектами,
моделирующими эти факторы, закономерности и связи.
Основные задачи обеспечения ТКИ в. автоматизиро-
ванных системах. При автоматизированном решении за-
дач обеспечения технологичности конструкции изделия
применяется математическое моделирование изделия, про-
цессов и систем конструкторской и технологической под-
готовки производства, процессов производства, эксплуа-
тации и ремонта. При этом решаются следующие основные
задачи:
анализ возможностей производственной системы, си-
стем эксплуатации и ремонта;
расчет показателей технологичности изделия;
разработка требований к конструкции изделия с целью
улучшения его технологичности;
разработка рекомендаций по содержанию и порядку
совершенствования производственной системы, систем экс-
плуатации и ремонта.
Более подробный перечень решаемых задач, виды ма-
тематических моделей и результаты решения приведены
в табл. 1. Общий порядок применения математических
моделей при автоматизированном решении задач обеспече-
ния технологичности конструкции изделия показан на
рис. 2.
Объектами моделирования являются!
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
321
Видор показателей
дпя оценкиТКИ
„ Корректировка
* поаепа азделал
Разработка
поде па азделал
По дело азделал
Разработка подепей
састеп КПП, ТПП,
производства,
эксплуатации, репонта
Корректировка моделей
КПП.ТКП, производства,
эксплуатацаа, реп он то
Да
Нет
Модели састеп
КПП, ТПП, производства,
эксплуатации, репонта
Нет
Да
Изпенить
изд ел ап?
Достаточно
повело
данных длп подели-
родинал?
Корректировка
по дел ci КПП.ТКП.
проаздедства,
зксплуатацаа,
репонта
Нет
Да
Моделародкае процессов
конструирования, техно-
логаческого проектаро-
да нал, азитадлепил,
зксплуатацаа а репой та
Корректировка
подели азделал
Нет
Да
Расчет показателей
а сцепка ТКИ по
келачестденсып поделяп
Изпенить
изделия?
точно донны.
лп расчета попазате^
леа а а иен к
ТКИ?.
Достг-
повело
Нет
Технологач-
посте конструкции
одеспечена?
Да
Показатели
текнологачнести
Рис. 2. Схема математического моделирования при автоматизирован-
ном решении задач обеспечения ТКИ
11 П/р Амирова
1. Перечень задач обеспечения ТКИ, средства и результаты их решения в автоматизированных системах
Решаемые задачи Источники информации Вид математической модели Метод решения Результаты
Конструктивно-тех- нологический ана- лиз изделия Техническое зада- ние Техническое пред- ложение Математическая мо- дель детали, сбороч- ной единицы Моделирование про- цессов конструиро- вания изделия Технико-экономиче- ские показатели кон- струкции изделия
Анализ техноло- гических возмож- ностей производ- ственной системы Укрупненные данные о производственной системе Укрупненные дан- ные об изделии Математическая мо- дель производствен- ной системы Моделирование про- цессов производства изделия Выводы о возможно- сти и эффективности производства изделия
Анализ функцио- нальных возмож- ностей системы эксплуатации Укрупненные данные о системе эксплуа- тации изделия Укрупненные дан- ные об изделии Математическая мо- дель системы эксплу- атации Моделирование про- цессов эксплуата- ции изделий Выводы о возможно- сти и эффективности эксплуатации изде- лия
Анализ производ- ственных возмож- ностей системы ре- монта Укрупненные данные о системе ремонта изделия Укрупненные дан- ные об изделии Математическая мо- дель системы ремонта Моделирование про- цессов ремонта изде- лия Выводы о возможно- сти и эффективности ремонта изделия
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Решаемые задач? Источники информация Вид математической модели
Проектирование укрупненных тех- нологических про-' цессов Эскизный проект Технический проект Математическая мо- дель проектирова- ния укрупненных технологических про- ' цессов
Проектирование и изготовление средств оснащения Технологическая до- кументация Математическая мо- дель проектирова- ния и изготовления средств оснащения
Анализ укрупнен- ных технологиче- ских процессов — Математическая мо- дель укрупненных технологических про- цессов
Продолжение табл. 1
Метод решения Результаты
Моделирование про- цессов технологиче- ской подготовки производства Технико-экономиче- ские показатели про- ектирования техно- логических процес- сов
Моделирование про- цессов проектирова- ния и изготовления средств оснащения Технико-экономиче- ские показатели про- ектирования и изго- товления средств ос- нащения
Моделирование ук- рупненных техноло- гических процессов Технико-экономиче- ские показатели тех- нологических про- цессов
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ
324
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
конструкции изделия;
процессы конструирования, технологической подго-
товки производства, собственно производства, эксплуата-
ции и ремонта изделия;
системы конструкторской подготовки производства,
технологической подготовки производства, собственно про-
изводства, эксплуатации и ремонта изделия.
Состав математических моделей, необходимых для
обеспечения технологичности конструкции изделия кон-
кретного вида, определяется составом показателей техно-
логичности, составом и взаимосвязями решаемых задач,
стадиями разработки конструкторской и технологической
документации, стадиями жизненного цикла изделия (см.
гл. 1, рис. 15).
ТИПОВЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ В САПР
Описание объектов проектирования. Наиболее важным
фактором, оказывающим влияние на качество изделия,
а также эффективность его производства, эксплуатации
и ремонта, является производственная технологичность
изделия. Хотя процессы производства и ремонта отно-
сятся к принципиально различным этапам жизненного
цикла изделия, физическое содержание технологических
процессов изготовления и ремонта изделия имеет много
общего, поэтому при моделировании производственной
системы и системы ремонта изделия используются сходные
математические модели и методы решения задач обеспе-
чения технологичности. Математическое моделирование
и методы моделирования эксплуатации изделий машино-
строения также сходны с моделированием производства.
Во всех этих случаях наиболее удобными являются ти-
повые математические модели системы ИСТРА — иерар-
хической системы математического моделирования объек-
тов на различных уровнях абстрагирования.
В системе ИСТРА любой объект — конструкция изде-
лия или оснастки, технологический процесс или процесс
проектирования — моделируется одинаковыми средствами.
Рассматриваемый на любом уровне абстрагирования объ-
ект А с математической точки зрения имеет один и тот
же прообраз А, адекватный реальному объекту. Абстра-
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ
325
гированпе при моделировании объекта осуществляется по
двум направлениям — по глубине структурирования и
по степени абстрагирования описания элементов и свойств
объекта, а также отношений между ними.
По глубине структурирования сложный объект рас-
сматривается либо как неструктурированный, представля-
ющий собой единое целое, либо как система взаимосвязан-
ных элементов. По степени абстрагирования моделирова-
ние осуществляется на уровнях теоретико-множественных
(методами теории множеств и теории графов), логических
(методами математической логики) и количественных
свойств и отношений. На каждом из этих основных уров-
ней возможны описания объекта с различной степенью
полноты и обобщения, соответствующие разным уровням
абстрагирования. Кроме того, часто в роли самостоятель-
ного уровня моделирования выступает лингвистическое
(словесное) описание объекта и его свойств. В моделях
различаются данные трех типов: данные об элементах
самого объекта моделирования, данные о свойствах и дан-
ные об отношениях между элементами и свойствами
объекта. Составы этих данных представляются в виде
множества А элементов объекта, множества F контуров
и множества R отношений между элементами и контурами.
Понятие контура является обобщением таких поня-
тий, как свойство, признак, характеристика, параметр
и т. п. Одни и те же объекты, их реальные свойства и
отношения рассматриваются либо как теоретико-множе-
ственные, либо как логические, либо как количественные
величины и отношения. Переход от одного к другому
уровню описания осуществляется регламентированными
способами с помощью межуровневых отношений, с указа-
нием границ и условий перехода одних величин и отно-
шений в другие.
При моделировании все свойства объекта описываются
как контуры Понятие контура может использоваться
и для описания составных частей объекта, если эти части
не рассматриваются как самостоятельные объекты (та-
ковы контуры стыков и разъемов деталей в сборочной
единице, контуры сварных и заклепочных швов и т. д.).
По природе описываемых свойств все контуры разде-
ляются на геометрические, физические, химические, тех-
нико-экономические и т. д. Контуры, связанные с функ-
326
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
циональным назначением элементов объекта (например,
поверхности детали, связанные с ее служебным назначе-
нием), называются функциональными, а связанные со
специфическими способами производства (например, техно-
логические припуски на заготовке детали), называются
технологическими контурами.
Геометрические контуры характеризуют форму и взаим-
ное расположение объектов в пространстве Физические
контуры характеризуют массу, прочность, механические,
электрические и другие физические свойства объектов.
Технико-экономические контуры характеризуют трудовые
и материальные затраты в проектировании, производстве
и эксплуатации изделия — трудоемкость, себестоимость,
цикл производства и т. п.
На теоретико-множественном уровне состав контуров
объекта Ah представляется в виде множества F (Лй); кои-
тур Fi, входящий в F (Ak), обозначается Ft (ЛА). Помимо
реальных контуров, в состав F (ЛА) может входить мни-
мый — «пустой» контур Fo, играющий служебную роль
при моделировании.
В зависимости от назначения модели объекта любой
его контур Ft может рассматриваться либо только е ка-
чественной стороны (качественный контур Ft), либо и
с качественной, и с количественной стороны (количе-
ственный контур Гг).-В последнем случае контур можно
расчленить на составные части вплоть до величин, име-
ющих определенное числовое значение, называемых пара-
метрами контура Ft. Если контур характеризуется
множеством параметров, то требуемое качество Ft
будет обеспечено, когда для каждого параметра g Mt
погрешности числового значения не выходят за пределы
установленного поля допуска: у/т, £ (чз, е Д,), По-
этому на логическом уровне состояние контура опреде-
ляется логической переменной
( I, если (чз} s Л;);
~ { 0, если ^rrifZ Mt ((0;\Д>=/= 0),
где — поле рассеяния погрешностей параметра mh
а Д; — поле допуска на погрешности параметра т}
При Ft — 1 контур удовлетворяет всем предъявляем
мым к нему требованиям — контур реализован (суще-
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ
327
Рис. 3. Варианты конструкции изделия:
а — монолитный элемент вал-шестерня; б — сборный элемент вал-шестерня;
® — граф сопряжений деталей \at — вал: а, — шестерня: а, — шпонка: at —
накладка)
ствует), а в случае Ft = 0 контур не реализован. Таким
образом, на теоретико-множественном уровне контур Ft
представляется как элемент множества F (Лй), на логи-
ческом уровне — как логическая величина, истинност-
ные значения которой определяются выражением (1),
а на количественном уровне — одной или несколькими
числовыми величинами; выражение (1) является приме-
ром межуровневого отношения, описывающего переход от
теоретико-множественной к логической величине.
Если изделие Ah рассматривается как неконструкту-
рированный объект (рис. 3), то его модель включает в себя
только множество контуров F (Л;<) и наборы теоретико-
множественных, логических и количественных отношений
между контурами; состав этих отношений зависит от ре-
шаемой задачи. Теоретико-множественные отношения /?s
описывают принадлежность элемента к определенному
множеству (подмножеству), отношения смежности (сопря-
женности, соседства) и порядка между элементами. Так,
отношение порядка между контурами представляется
определенным образом упорядоченным множеством
F(Ah) = rf (F (Ah)) =
= Ftk, Ftm). (2)
328
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Контур Fo в F (Ah) является «пустым» и играет слу-
жебную роль при моделировании.
Более сложные бинарные отношения представляются
подмножествами [F (Ль) X У7 (Л^) ] декартора произве-
дения F (Ah) X F (Ah) или в виде булевой матрицы
1^(7)^ (Ah) = Ил) х F Ил)] =
Fi Fg ,.. Fm
Cl (1) Cl (2) ... Cl (m) Ft
C2(l) c2(2) ... C2 (m) Fg
-Cm (1) Cm (2) ... Cm (m)_ Fm
где ci (/) = 1, если бинарное отношение между Ft, F}
существует, в противном случае с,- </) = 0.
Примеры таких бинарных отношений между геометри-
ческими поверхностями элемента конструкции: поверх-
ности Ft, Fj — смежные; поверхности Ft, F} соединены
размером; поверхность Ft является измерительной базой
для Fj и т. п. Матрица (3) соответствует матрице смеж-
ности вершин графа G = (F (Л), С), дуги ы </> которого
эквивалентны элементам ci </) =1.
Моделируемый объект Ah может иметь сложную,
в том числе — многоуровневую иерархическую структуру.
Если структура Ah двухуровневая, то состав элементов
этого объекта представляется как множество Ah =
ал, ..., ап}, а в модель S (ЛЛ) добавляются наборы тео-
ретико-множественных и логических отношений, суще-
ствующих между Аь и его элементами. Помимо реальных
элементов, в состав множества Ah может входить мни-
мый — «пустой» элемент а0, играющий служебную роль
при моделировании. Отношение порядка между элемен-
тами А/, описывается упорядоченным множеством
Ak = Kf (Лк) = (ао, а{, а{, ..., сц , сц , ..., at ).
Более сложные бинарные отношения между элемен-
тами Лй представляются подмножествами [ЛЛ X Лп]<£
£ Лл х Ак или в виде булевой матрицы
lh (/)||Ah = nft х лА], (4)
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ
329
аналогичной (3). Матрицу (4) можно рассматривать как
матрицу смежности вершин графа G = (А, С) (см. рис. 3).
Состав контуров F (аг) элементов Ah описывается матри-
цей контуров
IIе* (/) к» Р (Ah) = [AkX F (Л*)] =
Fi
" Й (1)
С2(1)
- сп (1)
F2 . . . Гт
С1 (2> ... Cl (m)
С2 (2) • . . С2 (т) а2
Сп (2) • • Сп (т) _ С1п
(5)
Здесь а (/> = 1, если элемент сц имеет контур F). Бинар-
ные отношения между контурами сложного объекта опи-
сываются так же, как и для неструктурированного объекта.
Теоретико-множественные, логические и количествен-
ные отношения между контурами отдельных элементов а(
описываются так же, как между контурами самого объ-
екта Ah. Следует иметь в виду, что множество дуг графа
или элементов булевой матрицы вида (3), (4) и т. д. может
рассматриваться как самостоятельный объект С, имеющий
состав контуров F (С). Между элементами С и конту-
рами F (С) также возможны теоретико-множественные,
логические и количественные отношения, аналогично опи-
сываемые отношениями между элементами Ak и конту-
рами F (Лй). При необходимости, эти отношения также
включаются в состав модели объекта.
Связи между контурами и элементами объекта по
условиям их существования описываются матрицей вида
(3), где ci (/) = 1, если контур Ft влияет на существова-
ние Fj. Зависимость F} от существования Ft можно пред-
ставить в виде логического уравнения F] = F{ /\ сщу.
Если существование F} зависит от нескольких контуров,
то эта связь описывается на логическом уровне отноше-
нием вида
Е/ = RL ((Fi Д ci (/)), (F2 Л с2 </)), ..., (Fm Л ст щ)), (6)
соответствующим/-му столбцу матрицы [F (ЛЛ) X Г(ЛЛ)].
Здесь RL определяет вид логической функции, отража-
ющей зависимость существования Fj от других конту-
ров F (Ah).
330
ОЬЕСПЕЧЕНИЕ ГК И В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Как правило, контур Ff (Л) сложного объекта А
образуется из контуров нескольких входящих в объект А
элементов. Отношение между Fj (Я) и контуром Fj (at)
элемента at есть отношение иерархической подчиненности,
связанной с иерархической структурой элементов
объекта А.
Иерархическая структура А представляется в виде
графа — дерева иерархической структуры GJ — (AJ, CJ),
где
Л' = (4, ЛГ, .... Л*1, Л!11,........Л"), (7)
а состав дуг равен либо
1, если А( 3 Л/+1;
CJ3c{ih= п (8)
0 —в противном случае,
либо
1, если Л/ 3 Л/+1;
С-/Зс/(0= п (9)
' 0 — в противном случае.
Граф GJ при составе дуг (8) характеризует декомпози-
цию (расчленение) объекта Л на входящие в него струк-
турные элементы более низких уровней, а при составе
дуг (9) — композицию (агрегирование) объекта Л из
элементов более низких структурных уровней. Висячими
вершинами такого графа будут неделимые элементы а, £
G Л; если Л — изделие, то аг — монолитный элемент
конструкции (деталь) этого изделия. Возможно также
иерархическое расчленение контуров, связанное с дета-
лизацией их описания.
Иерархическая структура контуров аналогично опи-
сывается графом-деревом GJ — (FJ (Л), CJ). Описание
иерархических отношений между контурами F (Л) отли-
чается от описания иерархических отношений между эле-
ментами Л в связи с существованием аддитивных и неад-
дитивных контуров.
Аддитивные контуры Ft низшего уровня, рассматри-
ваемые как самостоятельные элементы, обладают теми же
свойствами, что и при рассмотрении этих контуров в со-
ставе контура Ft высшего уровня. К аддитивным отно-
сятся контуры массы, объема, трудоемкости изготовления
и т. п. Иерархическая структура аддитивных -контуров
математически:-, модели объектов
331
описывается аналогично иерархической структуре эле-
ментов А. Характер логической связи контура Ft высшего
уровня с набором контуров {F^ ... Fin} низшего уровня
для аддитивных контуров имеет вид
п
= ЛЛИ = (Ю)
А=1
при ЭТОМ
(п \
mt = £> т.], (И)
Л=1 *7
где mt и niih — числовые величины соответствующих пара-
метров Ft и Fih;. Л4, — множества параметров Ft.
Неаддитивные контуры низшего уровня отличаются
тем, что в составе контуров высшего уровня они приобре-
тают новые свойства, отличные от свойств, которыми они
обладают как самостоятельные элементы. К неаддитивным
относятся контуры моментов инерции, центровки, гео-
метрические контуры и т. о, Каждый неаддитивный кон-
тур Fr представляется состоящим из двух частей — из
персонального контура Ff, характеризующего F, как
отдельный элемент, рассматриваемый независимо от дру-
r-U
гих контуров, и унитарного контура г/, характеризую-
щего свойства F,, отличные от свойств F} в случае, когда F,
является частью контура высшего уровня. Так, в гео-
метрическом контуре F, персональный контур Ff будет
контуром формы объекта в собственной системе коорди-
нат Fj, а унитарный контур F/ — контуром положения
относительно системы координат высшего порядка. Пред-
ставление неадднтивного контура через персональный и
унитарный контур, позволяет существенно упростить его
математическое описание, так как описание персонального
контура становится инвариантным по отношению к его
положению во внешней системе координат (рис. 4). Мно-
жество неаддитивных контуров {F/t ... F/ }, рассматри-
ваемых в качестве самостоятельных контуров, при пере-
ходе к рассмотрению их как составных, частей контура
высшего уровня превращается в множество {(F^, F/f)»
332
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Ft’X**y2’1
F}°(x-7)4y-3)4
Ff(x-7)4y-Sfil
Fp=x2+y2=1, F;V-(0.0)
F2*X2+y2=1, F,U-(J.F)
FP=X2+y2=1, #(7,3)
F#X^y2‘1, #(7,9)
Рис. 4. Представление неад-
дитивных контуров: F? —
—J]
персональный контур; г“ —
унитарный контур
............(СХ.)}.
Если контуры низшего
уровня неаддитивны, то
т , _
(12)
при этом между пара-
метрами контуров Fih и
F} будут более сложные
количественные отноше-
ния, чем (12).
Поскольку элемент
а} характеризуется на-
бором контуров F (а}),
его состояние может
быть представлено в ви-
ной — очевидно,
ряет заданным требованиям, если
де логической перемен-
а} существует (а; = 1), т. е. удовлетво-
т
F(a}) = Д Ft (aj) = 1,
(13)
где т — общее число контуров в F (аД Если в состав F (а.})
входят и аддитивные, и неаддитивные контуры, то усло-
вие существования а} определяется отношением
/m—и \ / п \
^(о/) = ( Л Рс («/)) Л ( Л G>(a/) Л = 1- U4)
\Г=1 / Xf"=l /
Если все контуры объекта А существуют (реализованы),
то говорят, что объект А также реализован (существует).
Поэтому на логическом уровне описания условие сущест-
вования объекта А имеет вид: А существует (Л = 1),
если
(т—п \ / п , „ ... \
Л Л) Л ( Л Л F/7)) = 1- (15)
l'=l / \/=1 /
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ
333
Влияние условий существования контуров ГД^) на
Fj (Л) записывается в виде отношения
Fl(A) = R^((Fl(ai)/\cl (/)),
(Fl (а2) Л с2 (/>), (F, (ап) Л сп (/))), (16)
соответствующего /-му столбцу матрицы контуров (5).
Учитывая отношение (16) для всех контуров F (Л), можно
выразить условие существования А в зависимости от
существования контуров входящих элементов: А = 1, если
т пт
W) = AF,(d)=AAW=i. (17)
/ с /
Исходя из функциональной связи контуров объекта А,
можно определить условия его существования в виде от-
ношения RL (А) в зависимости от существования элемен-
тов ак £ А:
А = аг Л (h Л • • • Л ап = Л ak = 1. (18)
*=i
Здесь ак — 1, если выполняется условие (13) или (14),
и ак — 0 в противном случае.
Контуры F (Л) объекта разделяются на основные,
непосредственно определяющие заданные функции А,
и вспомогательные, обеспечивающие существование ос-
новных контуров. Основные и вспомогательные контуры
называются функциональными; все остальные контуры,
не влияющие на реализацию заданных функций Л, назы-
ваются свободными. Контуры F (аг) элемента at £ А
также разделяются на функциональные и свободные.
При анализе структурных связей между элементами и кон-
турами Л каждый контур Ft (Л) рассматривается как аб-
страктный контур, а состав элементов
^t(A) = (ait, ati, ..., %)s Л, (19)
свойства (контуры) которых влияют на существование
Ft (Л), рассматривается как конструктивное тело или
конструктивный контур SF"i (Л) абстрактного контура
Ft (Л). Элементы SF"t (Л) называются звеньями тела кон-
тура; при этом звенья, соответствующие строкам матрицы
(5), в которых сц/у — 1, называются исполнительными
звеньями, а звенья, определяемые через элементы а </> = I
334
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
/-го столбца матрицы [F (Л) xF (Л) ]',—внутренними
звеньями тела контура (Л). Например, шестерня а2
является исполнительным звеном, а вал аи шпонка а3
и накладка — внутренними звеньями конструктивного
контура (Л) зубчатого зацепления (см. рис. 3, б).
Классификация структурных моделей объектов про-
ектирования. Теоретико-множественный и логический
уровни моделирования объектов удобны для автоматиза-
ции решения задач структурного, проектирования, когда
определяется состав и взаимосвязь элементов проектируе-
мого объекта.
В общем случае для построения структурных моделей
объекта проектирования вначале устанавливается состав
свойств (контуров), по которым могут быть выделены
элементы проектируемого объекта. Состав этих свойств
определяется в первую очередь целевым назначением объ-
екта и функциями, обеспечивающими выполнение целе-
вого назначения. Далее выявляется природа отношений,
связывающих элементы и их контуры (геометрические,
механические и т. п. связи). На основе такого анализа
определяется возможный состав элементов проектируе-
мого объекта и строится модель порождающей среды, -
в которой будет осуществляться синтез этого объекта.
Порождающая среда включает данные о предметной об- .
ласти, к которой относится объект, о существующих и
разрабатываемых структурных моделях объекта, извест-
ные или прогнозируемые отношения и связи между эле-
ментами и свойствами объекта и внешней среды.
Типовая структурная математическая модель S’(Л)
содержит состав элементов, входящих в проектируемые
объекты Ак, матрицу контуров, теоретико-множественные,
логические и количественные отношения между элемен-
тами и контурами А, определяющие состав и все свойства
проектируемого объекта Ak.
Отличительной особенностью системы ИСТРА является
полное отделение формы- математических моделей и отно-
сящихся к ним алгоритмов от семантического содержания
данных о конкретных объектах проектирования, что поз
воляет использовать одни и те же математические модели
и алгоритмы для проектирования разнородных объектов.
Это позволяет создать типовые математические модели
порождающей среды, инвариантные к конкретным объек-
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ
335
F(Ai)
л)
Рис. 5. Структурные модели порождающей среды:
а — несвязанная структурная модель; б — упорядочивающая связанная
структурная модель
там проектирования, Для удобства структурные .модели
различного назначения обозначают разными символами.
Так, структурную модель производственной системы
обычно обозначают символам 3 (Р), модель технологиче-
ских операций — 3 (Т), модель средств оснащения произ-
водства — 3 (77). Символом 3 (Л) обычно обозначают мо-
дель объекта производства — изделия, сборочной еди-
ницы, деталей и т. п.
При обеспечении производственной технологичности
наибольший интерес представляют проектные решения,
определяющие содержание производственного или тех-
нологического процесса, состав и структуру средств тех-
нологического оснащения и т. л. Исходными данными для
получения проектного решения являются данные об ис-
ходных и требуемых свойствах объекта обработки At.
Проектное решение может представлять собой либо про-
стой набор Pt элементов производственной системы Р
(рис. 5,«), либо некоторую структуру с 'составом элемен-
тов Pt — например, линейный ориентированный граф
(рис. 5, б), являющийся частью графа G = {Р, С) взаимо-
связи элементов производственной системы.
336
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Типовые структурные модели порождающей среды
в системе ИСТРА классифицируются в зависимости от
структурных свойств порождающей модели и проектного
решения, а также характера унификации получаемых
проектных решений.
Свойства порождающих моделей S (Р) представля-
ляются набором контуров F (S) = (Fp, Fnp, Ркр, Fc, Рпа,
Fg). Контур F„ = 1, если во всех вариантах проектных
решений P’i, Pi, ..., соответствующих одному и тому же
обрабатываемому объекту Ah состав элементов одинаков,
т. е. P't = Р"{ = .... и Fp = 0 — в противном случае;
Fnp = 1, если число элементов во всех вариантах P't,
P'i, ... одинаково; F\p = 1, если отношение порядка
между одинаковыми элементами pt, р}- во всех вариантах
проектных решений одинаково.
Аналогично характеризуются составы ребер (звеньев
или дуг) графов Gt = (P't, C'i), G”i = (P’t, Ci), ... вариан-
тов проектных решений: Fc = 1, если во всех вариантах
состав ребер (звеньев или дуг) в графах G'(, G'i, ... оди-
наков; Fnc = 1, если число ребер (звеньев или дуг) во
всех графах G'i, С, ... одинаково. Контур FG характери-
зует вид графа проектного решения; FG = 1, если все
графы St = (Pit С{) проектных решений суть простые
элементарные пути или цепи, и FG » 0 — если какой-
либо граф Gt = (Pt, Ct) имеет более сложную структуру.
Если порождающая модель S (Р) не содержит графа
G >= (Р, С), то она называется несвязанной и характери-
зуется набором контуров F (S) = (Fp, Fnp, Fkp)- Несвя-
занные модели разделяются на классы сочетательных н
кортежных (табл. 2): проектное решение, получаемое по
сочетательной модели, представляет собой неупорядо-
ченное множество Р{, а получаемое по кортежной модели —
упорядоченное множество Pt (кортеж). Примером несвя-
занной модели является кортежная модель КОМ 2 (см.
рис. 5, а).
Если порождающая модель S (Р) включает в себя
граф G = (Р, С), имеющий ребра, то она называется свя-
занной и в общем случае характеризуется набором кон-
туров F (S) = (Fp, Fnp, Fc, Fnc, Fg). В случае,
когда вершины графа G = (Р, С) соединяются только
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ
337
2. Классификация несвязанных моделей объектов проектирования
Модель Признак унификации объектов проектирования
Класс Подкласс FP ч F1 кр
Сочетательный СОМ 1 1 1 __
СОМ 2 0 1 —•
СОМ 3 0 0 —'
Кортежный КОМ 1 1 1 1
КОМ 2 0 1 1
КОМ 3 0 0 1
КОМ 4 1 1 0
КОМ 5 0 1 0
КОМ 6 0 0 0
неориентированными звеньями, модель называется не-
ориентированной (табл. 3); структура проектного реше-
ния, получаемого по такой модели, также представляет
собой неориентированный граф Gt = (Ph Ct). Если граф
G = (Р, С) порождающей модели является ориентирован-
ным, т. е. имеет дуги, задающие ориентацию — отноше-
ние порядка между вариантами, то модель S (Р) назы-
вается упорядочивающей (табл. 4). Примером упорядо-
чивающей связанной модели является сетевая модель
СЕМ 2 (см. рис. 5, б).
Упорядочивающие связанные модели применяются для
решения наиболее важных задач обеспечения технологич-
ности. Разделение этих моделей на табличные, сетевые
н перестановочные связано с уровнем унификации и на-
личием вариантов проектных решений, получаемых по
этим моделям. В табличной модели каждому набору кон-
туров F (Лл) соответствует единственный вариант проек-
тируемого объекта Ph. Поэтому табличные модели ис-
пользуются для поиска стандартных или готовых проект-
ных решений. Сетевые и перестановочные модели исполь-
зуются для получения унифицированных и индивидуаль-
ных проектных решений при наличии их вариантов и не-
обходимости оптимизации решения. Структура элементов
сетевой модели описывается ориентированным графом
838
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
G = (Р, С), не имеющим ориентированных циклов. В се-
тевых моделях может содержаться несколько вариантов
проектируемого объекта Ph, но во всех вариантах Ph
сохраняется неизменным отношение порядка между вхо-
дящими элементами.
Отношение порядка между элементами проектируемого
объекта Л1В перестановочной модели задается либо гра-
фом G = (Л, С), содержащим ориентированные циклы,
либо с помощью описания условий, при которых это от-
ношение выполняется. Множество элементов объекта бу-
дет упорядоченным, если выполняются условия:
V ah € Ai |з Bi (ak) (В{ (ak) S Ag)]; (20)
V ak G At [у (ak) (Wj (ak) ф Л?)]. (21)
Здесь Bt (ak) — подмножество элементов, при наличии
которых возможно- существование ah на данном месте
в упорядоченном множестве At; Wj(ah) —подмножество
элементов, при наличии которых существование ak на
данном месте невозможно; Ак — подмножество элемен-
тов, предшествующих в упорядоченном множестве At,
3. Классификация неориентированных связанных моделей объектов
проектирован ин
Модель Признак унификации объектов проектированияк
Класс Под- класс ч ч Fg
Табличный нео- ТНМ 1 1 1 1 1 1
риентярованяый ТНМ 2 1 1 : 1 : 1 0
СНМ 1 1 1 1 0 1 1
СНМ 2 0 1 0 1 1
СНМ 3 0 0 0 0 1
Сетевой неориея- СНМ 4 1 1 0 1 0
тированный СНМ 5 1 1 0 0 0
СНМ 6 0 1 0 1 0
СНМ 7 0 1 0 0 0
СНМ 8 0 0 0 1 i)
СНМ 9 0 0 0 0 0
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ОБЪЕКТОВ
339
4. Классификация упорядочивающих связанных моделей объектов
проектирования
Модель Признак унификации объектов и роекти ров а ня я
Класс Под- класс FP ч Fc Fnc Fg
Табличный : ТАМ 1 1 1 1 1 1 1
ТАМ 2 1 1 1 1 1 0
СЕМ 1 1 1 t 0 I 1
СЕМ 2 0 1 1 0 1 1
СЕМ 3 0 0 1 0 0 1
СЕМ 4 1 1 I 0 1 0
Сетевой СЕМ 5 1 ' 1 г 0 0 0
СЕМ 6 0 1 I 0 t 0
СЕМ 7 . 0 1 1 0 0 0
СЕМ 8 0 0 1 0 1 0
СЕМ 9 0 0 1 0 0 0
ПЕМ 1 1 1 0 0 1 1
ПЕМ 2 0 1 & ; & 1 1
ПЕМ 3 0 0 0 о 0 1
Перестановочный ПЕМ 4 1 I 0 0 1 0
ПЕМ 5 1 1 0 0 ' 0 о
ПЕМ 6 О ; 1 0 0 I 0
ПЕМ 7 0 1 0 0 0 0
ПЕМ 8 0 . 0 0 0 1 0
ПЕМ 9 0 0 0 0 0 0
На логическом уровне все составы Вг (ак) и W} (,ак)
могут быть представлены в виде логических уравнений
В (аА) и W (ак): в этих уравнениях наборы Bt (aft) и
W, (ак) представляются как группы элементов ак. G Ait
связанные конъюнкцией. Поэтому на логическом уровне
условия (20)—(21) принимают вид
В (аь) (ah) = 1
уа^А, W (ак) = у Wf(ah) = 0 .
» / 1
(22)
(23)
340
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
В уравнениях В (ah) и W (ah) логические переменные
Of = 1, если о» g Л*, и at = 0 — в противном случае.
Упорядоченное множество Л( возможно, если для каждого
элемента ak, расположенного на Л-м месте, одновременно
выполняются условия вида (20)—(21) или (22—(23).
При проектировании объекта А, по модели порождаю-
щей среды исходными данными об At служит требуемый
состав контуров F (Af) этого объекта; результатом про*
ектирования является структура Ait элементы которой
реализуют контуры F (Л,-). Поэтому объект Лг может быть
спроектирован только в том случае, если F (Л;) является
подмножеством контуров модели, а требуемые теоретико-
множественные отношения между контурами объекта
также являются подмножеством отношений между эле-
ментами модели. Кроме того, необходимо, чтобы требуе-
мые логические отношения между контурами объекта А(
были выводимыми из логических отношений между кон-
турами модели.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЯ
Основными этапами жизненного цикла изделия яв-
ляются техническая подготовка производства, включаю-
щая в себя конструкторскую и технологическую подго-
товку, собственно производство — изготовление изделия,
его эксплуатация и утилизация.
При проектировании изделия, начиная с разработки
технического задания, необходимо моделировать все
этапы жизненного цикла, чтобы иметь возможность ана-
лизировать влияние принимаемых конструкторских ре-
шений на технико-экономические показатели производства
и эксплуатации изделия (см. рис. 1). Системное единство
моделей самого изделия, конструкторской и технологиче-
ской подготовки производства, собственно производства
изделия, его эксплуатации и ремонта осуществляется
средствами системы моделирования ИСТРА.
Моделирование изделий как объекта проектирования.
Моделируемое изделие представляется как объект At
с набором свойств — контуров F (Аг). В зависимости
от служебного назначения изделия все его контуры раз-
деляются на функциональные и свободные (см. п. 2).
Контуры объекта At как материального тела разделяются
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЯ
341
на геометрические контуры F' (Л,) с: F (At), характери-
зующие форму, положение и другие геометрические свой-
ства конструкции, и контуры F" (Л,) с: F (Л,), характери-
зующие физические, химические и другие свойства эле-
ментов конструкции изделия. Все эти свойства рассма-
триваются на различных физических уровнях.
Первый уровень соответствует случаю, когда изделие
At — сборочная единица; здесь Лг рассматривается как
система материальных тел Лг = |ах, .... исписывается
средствами модели S (Af). Другие уровни характеризуют
свойства монолитных элементов конструкции — деталей
изделия Лг. К ним относятся:
уровень детали ак с составом ее частей ах ... аП(х и
их контуров F (а), характеризующих свойства отдель-
ных частей детали изделия;
уровень компонентов (фракций) рх ... Рпр материала
детали с составом контуров F (Р);
молекулярный уровень материала с составом молекул
Vi ••• Ут,у и их контуров F (у);
атомарный уровень материала с составом атомов бх ...
бпв и их контуров F (б);
субатомарный уровень материала с составом элементар-
ных частиц ех ... eng и их контуров F(e).
Каждый из этих уровней описывается моделями S (Л),
S (a), S (р), S (у), S (б), S (е), аналогичными (с формаль-
ной точки зрения) моделям S (Л). Это позволяет организо-
вать единую базу данных об изделии Лг в виде иерархи-
ческой структуры элементов и их свойств.
В связи с необходимостью широкой унификации и
стандартизации средств обеспечения САПР отношения Rs,
RL и RN между элементами и контурами объекта обра-
ботки в типовых математических моделях унифицированы.
Каждое из таких унифицированных отношений имеет
определенное смысловое содержание. Так, форма детали
может быть образована набором различных поверхностей
в любом их сочетании; логическое отношение между та-
кими контурами описывается неразделительной дизъюнк-
цией
m
P(Ai) = F1\/F2\/...\/Fm= \/ Fj. (24)
/=i
.42
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ( HCTFMAX
С другой стороны, если рассматривать только основ-
ные контуры, связанные со служебным назначением из-
делия, то все они должны одновременно входить в со-
став F (Ai). Такая связь описывается конъюнкцией
п
F(At) = FhA Л ... Л Fln = Л F)h. (25)
fe=l
Имеются, однако, и контуры, исключающие их сов-
местное существование в одном объекте. Логическое от-
ношение между такими контурами описывается раздели-
тельной дизъюнкцией
/п
F(4Z) = F1VF2V ... VFm= V F;. (26)
/=1
Возможны и более сложные количественные отноше-
ния между контурами. Если, например, в (24) представ-
лены контуры формы изделия, то каждому из них в свою
очередь соответствует набор контуров низшего уровня —
квалитет, параметры шероховатости, допускаемые откло-
нения и др., связанные конъюнкцией. В итоге общая за-
висимость между всеми контурами описывается логиче-
ским отношением вида
т / п \
F(Ai)= у Д FJ . (27)
/=i \*=i ft//
Учет отношений вида (24)—(27) между контурами поз-
воляет существенна повысить эффективность применения
базы данных при моделировании.
Моделирование процессов проектирования и изготов-
ления изделия. Процесс проектирования изделия пред-
ставляется как процесс изменения состояния данных об
изделии Ai, а процесс производства— как процесс изме-
нений состояния предметов труда, завершающийся пре-
вращением их в конструкцию изделия. Каждый этап
такого изменения представляется как переход изделия
из предшествующего (Л,)^ в последующее (Л4)й состоя-
ние под воздействием проектного или технологического
оператора тЛ. В содержательном плане этот переход опи-
сывается в виде отношения
F(Ai)k = R (FlA^.i, F(Th))
между контурами изделия и оператора. Это отношение
описывается на теоретико-множественном или логическом
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЯ
343
уровне. В последнем случае оно представляется в дизъ-
юнктивной или конъюнктивной форме. Рассмотрим про-
цесс изменения состояния изделия на примере процесса
производства.
При математическом моделировании производственная
или технологическая система обозначается символом Р.
Производственная система рассматривается в двух аспек-
тах: как система материальных объектов, включающих
оборудование, инструмент, оснастку и т. и., и как си-
стема технологических операторов, характеризующих про-
цессы производства. Технологический оператор rh пред-
ставляет часть технологического процесса Tit при реали-
зации которой объект производства приобретает какие-
либо заданные свойства. Состав операторов Т} есть
часть множества Т операторов своей технологической си-
стемы. Материальные объекты производственной системы
образуют множество II, а полный состав элементов си-
стемы описывается множеством Р — Т U П. Отношения
смежности, порядка или иерархической подчиненности
между элементами Р описываются булевой матрицей
[РхР1, а между операторами—булевой матрицей
{TxTl. Для установления отношений и связей между
свойствами изделия At п производственной системы Р
используется пространство контуров F„ единое для всех
элементов изделия и производственной системы;
F = (F1....FN), yF(Af), F(P) (F(At), F(P)^F). (28)
Пространство контуров F при решении задач в САПР
удобно представлять как булево векторное пространство,
в котором составы контуров изделия, технологических
операторов и других элементов производственной системы
представляются как булевы векторы в пространстве (28)
Составы контуров элементов производственной системы
описываются булевой матрицей контуров
11€« (/) II/*. f (Р) = [Р х F (Р)]. (29)
Множество F (Р) контуров производственной системы
разделяется на подмножества F~ (Р) заходящих, F+ (С),
исходящих и F° (Р) собственных контуров. Заходящие
контуры характеризуют свойства предметов производ-
ства, с которыми они могут поступать в данную произ-
водственную систему, а исходящие контуры — свойства
344
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
предметов производства, которые могут быть получены
после воздействия производственной системы. Подмноже-
ство собственных контуров характеризует собственные
свойства элементов производственной системы. Если кон-
туры производственной системы не разделяются на захо-
дящие, собственные и исходящие, то при совместном опи-
сании изделия и производственной системы они характе-
ризуются одними и теми же контурами, причем Ft (Л)
описывает свойства изделия, a Ft (Р) отражает возмож-
ность получения F, (Л) в процессе производства.
Элемент производственной системы ph g Р называется
операторным модулем; поскольку Р = Т U П, то я
Ph — U Щ, т. е. свойства операторного модуля оп-
ределяются свойствами технологического оператора тА
и соответствующих ему средств технологического осна-
щения ПА.
По отношению к технологическому оператору все
контуры изделия в состоянии F (Л)А_Х разделяются на
три группы:
преобразуемые контуры, подлежащие изменению (реа-
лизации) в процессе производства;
ограничивающие контуры Ff (Л), не подвергаемые
преобразованию, но влияющие на возможность приме-
нения оператора тА;
свободные контуры, не оказывающие влияния на воз-
можность применения оператора тА.
В составе F (тА) также различаются:
преобразующие контуры, взаимодействие которых
с контурами изделия может привести к изменению со-
стояния преобразуемых контуров изделия;
ограничивающие контуры Ff (xk), взаимодействие ко-
торых с контурами изделия ограничивает возможность
использования ть либо только наличием определенных
контуров, либо определенными величинами параметров
этих контуров. В первом случае в качестве ограничиваю-
щих контуров выступают марки материалов изделия,
защитные
При этом
покрытия, наличие термообработки и т. п.
1, если оператор xh допускает существование
Fj (Л)*_1;
О — в противном случае.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЯ
345
Во втором случае в качестве ограничивающих контуров
выступают габаритные размеры изделия, размеры обра-
батываемых поверхностей, их квалитеты, параметры ше-
роховатости, твердости и т. п. При этом
Fr (тк) =
1, если у Щ (| mj |mln < | т} | < | mj |max);
О, если 3KIт/1 <Ikm)^(11> (30)
| tTlj |max) = Hi
где |m/| —величина параметра mj контура F} (Л)ь_х;
|m; |mm. l^/lmax —предельные значения параметра, до-
пускаемые контуром Ff- (т*). Результат воздействия огра-
ничивающих контуров на изделие проявляется в возмож-
ности реализации оператора тй.
При моделировании процесса изготовления изделия At
в производственной системе Р' исходным данным об изде-
лии служит требуемый состав F (^f) контуров этого из-
делия. Результатом является структура элементов про-
изводственной системы, реализующих контуры изделия.
Свойства изделия и производственной системы описы-
ваются одинаковыми контурами ^(Лг) = Fj(P), где
Fj(At) есть действительно свойство изделия, а наличие
контура Fj (Р) отражает возможность реализации Fj (^f)
в производственной системе Р.
Изготовление изделия моделируется в виде техноло-
гического процесса Тг как упроядоченной последователь-
ности технологических операторов
У,- = (тх, Та, ..., ть_х, ть, ..., тп),
воздействующих на модель изготовляемого объекта А{
и осуществляющих преобразование этой модели из пред-
шествующего (Лг)й_х в последующее (Лг)ь состояние.
При этом принимается F (Т) = F (Р).
Множества контуров F (Р), F (Т), F (Лг), F (тй) и др.
представляются в виде булевых векторов; при этом исполь-
зуются две формы представления связей между конту-
рами объекта и модели порождающей среды — дизъюнк-
тивная и конъюнктивная.
При дизъюнктивной форме связи контуров объекта At
и модели производственной системы S (Р) принимаются
следующие логические значения контуров: Fj(At) = 1,
если контур реализован (существует), и Fj(At) = 0 —
346
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
в противном случае. Истинностные значения контуров
F} (xh) оператора принимаются: Fj(xh) = 1, если опера-
тор Th реализует контур F} (Л^, и F} (xft) = 0 — в про-
тивном случае. Матрица контуров структурной модели
S (Т) в этом случае называется дизъюнктивной. Состав
контуров, реализуемых операторами модели производ-
ственной системы, равен
F(P) = F(T) = V F(xh). (31)
fe==l
Необходимым условием, определяющим возможность
использования модели S (Р) с составом контуров F (Р)
для изготовления изделия Ait является отношение
P(A)s(F(P) = P(P))1 (32)
или на логическом уровне
Р(Л4) = F(P) Л FМО. ^Mi) = Р(Т) Л FMf). (33)
Состав контуров изделия Л( после воздействия опера-
тора тй определяется по формуле
FW^FkA^y F{xh), (34)
если F (A t) = F (Т), или
FHi)h = (FMi)ft_1VF(Th))A/rMi). (35)
если F (Лг) с: F (Т). Состав контуров, которые могут быть
реализованы оператором ть, определяется по формуле
F(At)[ = FtA^ Л F(xk) Л F(Ai), (36)
где F (Ai)^ — результат инверсии вектора F (Л,)Й_Р
Логические значения контуров вектора F (Л{)Л_Х противо-
положны значениям соответствующих контуров вектора
FКонтуры, которые не могут быть реализованы
оператором ть, определяются по формуле
F (Л,)Г = F (Д Д F (xfc) Д F (А(), (37)
где F (ть) — результат инверсии вектора F (ть); контуры,
которые уже реализованы, но могли бы быть реализованы
оператором тй, определяются по формуле
F (Л/)1И = ^(Л^)*_1 A F (Tft); (38)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЯ
347
F3 Ъ F,
F&Ws,W'l
F, Ft F3 Л Fs Ft 6 FS F, 7s Г2 1
Пш/реэка •- • • •
Обтачивание *2 • • • •
Обтачивание • • • •
Сверление • • •
Сверление Ъ • • • • •
Раетачивание Те • •
Обтачивание гТ • • • •
Обтачивание Ге » • •
Отрезка Г) • • • •
5) V
Рис. 6. Табличные модели технологических операторов механической
обработки деталей*.
а — группа деталей; б — дизъюнктивная матрица контуров; в конъюнк-
тивная матрица контуров; • — элемент матрицы
контуры, которые уже реализованы, но не могли бы быть
реализованы оператором ть, определяются по формуле
F (А ,)Г = F (At)k-i /\ F (т*). (39)
Примером дизъюнктивной матрицы является матрица
контуров [TxF(T)) табличном модели операторов из-
готовления группы деталей (рис. 6, б). Матрица контуров
является основным компонентом табличной модели по-
рождающей среды. Строки этой матрицы упорядочены
в соответствии с отношением порядка между элементами
348
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
модели. Исходными данными для моделирования техноло-
гического процесса являются булевы векторы F (Лг)0 —
исходного и F (Aj)—требуемого конечного состояния
контуров изделия Лг.
Упорядоченный набор технологических операторов,
реализующих контуры изделия, получают следующим
образом.
1. Начиная с первой строки, рассматривают очеред-
ную k-ю строку матрицы контуров [TxF(T)L
2. Предшествующее состояние F (А,)^ контуров из-
делия заменяют инверсией F (Лг)ь_х и по формуле (36)
вычисляют /?(Л1)1. Если F (Л ,)&=/= О, то г* участвует
в реализации контуров изделия, поэтому тй включают
в Tt и переходят к п. 3; если F (Л t)[ = 0, то возвращаются
к п. 1.
3. По формуле (35) вычисляют F (Лг)й и проверяют,
все ли контуры изделия реализованы. Если F (Л t)h =
= F (At), вычисление заканчивают, так как требуемая
последовательность сформирована. В противном случае
возвращаются к п. 1.
Дизъюнктивная форма связи контуров в модели по-
рождающей среды применима только в тех случаях, когда
любой контур объекта реализуется единственным элемен-
том. Если для реализации контура необходимо несколько
элементов, то дизъюнктивная форма неприемлема, в этих
случаях применяется конъюнктивная форма связи, при
которой в исходном и конечном состоянии объекта истин-
ностные значения логической величины контура Fj(At),
подлежащего реализации, принимаются равными еди-
нице. Истинностные значения контура Fj (xft) оператора
принимаются: Fi(th)= 1, если оператор тй участвует
в реализации Fj (Лг), и Fj (xh) = 0 — в противном слу-
чае. Матрица контуров структурной модели в этом слу-
чае называется конъюнктивной. Так, матрица контуров
(рис. 6, в) модели операторов изготовления группы дета-
лей будет конъюнктивной. Возможности участия опера-
тора в реализации контуров объекта At характеризуются
следующими группами контуров:
контуры, которые могут быть реализованы с уча-
стием xh:
FG4z)l = F(A<)AF(Tft), (40)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЯ
349
где F (At) — вектор состава контуров объекта, подлежа-
щих реализации;
контуры, подлежащие реализации, в реализации ко-
торых не может участвовать хк:
Р(А$ = F(A() /\F(rky, (41)
контуры, не подлежащие реализации, в реализации
которых мог бы участвовать оператор хк:
F(At)\" =F(Al)/\F(xk)-, (42)
контуры, не подлежащие реализации, в реализации
которых не может участвовать оператор хк:
F(A^ = F(A{)/\F(xk). (43)
При конъюнктивной форме связи контуров изделия и
технологического оператора принимается, что опера-
тор ть может участвовать в реализации контура F/(At)
совместно с другими операторами. Состав этих операторов,
действительно реализующих контур Fj(Ai), описывается
отношением вида
= Fj (тА) Л F} (т4) Л ... Л Fj Ы = Д F, Ы.
(44)
Состав контуров, реализуемых операторами техноло-
гического процесса Т„ равен
m m п
F(Tt)~V Fj(Tt)~V (45)
где F}(Ti) вычисляется по формуле (44).
Исходные данные при проектировании технологиче-
ского процесса по табличной модели вида (рис. 6, в)
определяются булевым вектором F (Лг) контуров изделия,
подлежащих реализации.
Упорядоченный набор технологических операторов,
реализующих контуры изделия, получают следующим
образом.
1. Начиная с первой строки, рассматривают очеред-
ную k-ю строку матрицы контуров [TxF(T)].
2. По формуле (40) проверяют, участвует ли в реа-
лизации контуров F (At): если да, то включается в Tit
если нет — не включается.
350
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Fl Ft F3 Fi Fs БЗБЗ
ввтичивиние Pt • •
Сверление Ре •
Фрезерование Рз • • □□
Электрозрозшш обработка Ро • • • • □□
Улыпразвуковия обработка Рз • • • • □□
Резец Ре • •
Сверло Р7 •
Фреза Ре • • ID
Электрой Ро • • • • □□
Пуансон Рю • • • • □□
Токарный станок Pit • • • ID
Сверлильный станок Рп • ID
Вертикально-фрезерный станок r г Ргз • • □□
Гчризонтально-фрезерный станок Рю • •
Обрабатывающий центр Pts • • • • □□
Электроэрозимный станок Рю • • • • DD
Ультразвуковой станок Рп • • • • □□
Станочное приспособление Рп • • • • • CD
<0
S)
Рис. 7. Сетевая модель производственной системы обрабо1ки поверх-
ностей деталей:
а — матрица контуров (F, — плоская поверхность: Ft •— цилиндрическая
поверхность; F, — торец плоский; F, — отверстие цилиндрическое; Ft —
отверстие фасонное; F« — паз криволинейный иа плоской поверхности, F? —>
металл; F, — керамика; F, — стекло); б — граф взаимосвязи элементов про-
изводственной системы
Затем рассматривают следующую строку и т. д. Вы-
числения заканчивают, когда просмотрены все строки
матрицы контуров.
Сетевая модель S (Т) состоит из матрицы контуров
[TX.F (Т)] и ациклического ориентированного графа
G = (Т, С). Каждый из путей в этом графе определяет
состав операторов Тh удовлетворяющих отношениям смеж-
ности и порядка. Этот состав операторов является одним
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЯ
351
из вариантов технологического процесса, если его опе-
раторы реализуют заданный набор контуров изделия.
Проектирование осуществляют следующим образом.
1. В графе G = (Т, С) вычисляют очередной путь
с составом вершин Тt.
2. По матрице контуров [TxF (Т)] определяют, реа-
лизуют ли операторы Tt заданный набор контуров изде-
лия: если да, то путь с составом вершин T-t является воз-
можным вариантом технологического процесса, если нет —
возвращаются к п. 1 и т. д.
Сетевые модели с конъюнктивной формой связи кон-
туров могут использоваться для определения вариантов
состава разнородных элементов, реализующих заданные
контуры. На рис. 7 показан фрагмент сетевой модели
$ (Р) производственной системы, включающей разные
способы обработки. Каждый путь в этой модели опреде-
ляет один оператор, инструмент, станок и приспособле-
ние, необходимые для реализации определенных контуров
детали. Модели S (Р) вида, показанного на рис. 7, ис-
пользуются в дополнение к моделям S (Т) для выбора
средств оснащения производства, обеспечивающих реали-
зацию контуров изделия.
Перестановочные модели отличаются от табличных и
сетевых тем, что по ним могут быть получены варианты
проектируемых объектов, различающиеся отношением по-
рядка элементов в структуре объекта. Перестановочная
модель операторов S (Т) состоит из матрицы контуров
ITxF (Т) 1, которая служит только для определения тре-
буемого состава операторов, т. е. аналогична матрице кон-
туров сочетательной модели, и набора отношений, оп-
ределяющих порядок операторов в технологических про-
цессах. Для унификации алгоритмов при проектировании
по перестановочным моделям широко используются алго-
ритмы табличных и сетевых моделей. Так, составы опера-
торов Tt определяются по табличным или сетевым моде-
лям. При этом.порядок элементов в табличной или сете-
вой модели не имеет существенного значения, он назна-
чается лишь исходя из удобства применения данной мо-
дели для определения состава элементов Tt. Требуемый
порядок элементов определяется средствами перестано-
вочной модели с учетом условий вида (20)—(21) или (22)—
(23).
352
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Поскольку по сетевой и перестановочной модели мо-
гут быть получены различные варианты проектных реше-
ний, для выбора оптимального варианта эти модели до-
полняются количественными моделями расчета числовых
значений параметров проектных решений. Взаимосвязь
структурных и количественных моделей, обеспечиваю-
щая комплексное решение задач определения возможной
структуры объекта проектирования-, расчет числовых ве-
личин соответствующих параметров и выбор оптимальной
структуры объекта, моделируется с помощью булевых
матриц взаимосвязи структурных и количественных эле-
ментов моделей.
При комплексном решении задач технологического
проектирования решаются все основные проблемы обес-
печения технологичности методами математического мо-
делирования производства, если имеется единая база
данных, охватывающая как существующие, так и вновь
создаваемые или прогнозируемые технологические про-
цессы и средства оснащения производства. Такая база
данных строится на основе универсальной технологиче-
ской классификации (УТК) методов и средств произ-
водства.
Основными понятиями УТК являются объект обработки
(предмет труда) А, обрабатывающая система Р и про-
цесс обработки Т. Объектами обработки могут быть ма-
териальные (вещественные или энергетические) и инфор-
мационные объекты. В машиностроении в процессе про-
ектирования обрабатываются информационные объекты,
а в процессе материального производства — материаль-
ные (в основном — вещественные) объекты.
Все изменения вещественного объекта на любом уровне
физической организации описываются типовыми опера-
торами:
Т1 — оператор обеспечения неизменного состояния объ-
екта;
Т11 — оператор количественного уменьшения контуров
объекта;
Т111 — оператор количественного увеличения контуров
объекта;
T1V— оператор изменения состояния объекта в си-
стеме предшествующего уровня;
Tv — оператор удаления объекта из системы;
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СОЗДАНИЯ ИЗДЕЛИЯ
353
Tvl — оператор включения (добавления) объекта в си-
стему.
Операторы Tl, Т11, Т1*1 характеризуют изменение соб-
ственных состояний объекта, a TIV, Tv, Tvl — изменения
состояний объекта относительно системы предшествую-
щего уровня. Например, если оператор Т111 может харак-
теризовать увеличение размеров самой детали, то T1V
будет характеризовать изменение положения детали в сбо-
рочной единице.
Кроме операторов, существенное значение имеют свой-
ства средств технологического оснащения обрабатываю-
щей системы. В группе средств технологического осна-
щения особо важное место принадлежит контактору —
материальному объекту, непосредственно воздействую-
щему на объект обработки с целью изменения его состоя-
ния. Контактор сам по себе может быть вещественным или
энергетическим объектом. Основные виды и разновидности
контакторов приведены в табл. 5. Более детальная клас-
сификация контакторов строится с учетом геометриче-
ских свойств области контакта, обрабатываемой области,
физических свойств контактора, вида потребляемых ре-
сурсов в процессе обработки.
Вид контактора и вид энергии, потребляемой при об-
работке предмета труда, очено тесно, а иногда взаимно
однозначно, связаны между собой. Поэтому вид потреб-
ляемой энергии может использоваться при построении
обобщенной классификации технологических процессов
в качестве основного классификационного признака. Уни-
версальная технологическая классификация (УТК.) пред-
ставляет собой комплекс иерархически связанных клас-
сификаторов элементов обрабатывающих систем на раз-
личных уровнях абстрагирования. При переходе от бо-
лее обобщенного к более детальному уровню классифика-
тора степень подробности описания элементов обрабаты-
вающей системы увеличивается.
Создание новых машин — процесс чрезвычайно слож-
ный по содержанию, трудоемкости и объему работ. Поэтому
выбор стратегии создания и применения новой техники дол-
жен опираться па системный подход к проектированию,
производству и применению машин. Стадии и этапы проек-
тирования изделия моделируются с помощью типовых мате-
матических моделей аналогично процессам производства.
J2 П/р Амирова
354
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
5. Классификация вещественных и энергетических контакторов
Обозна- чение Описание контактора
Твердые тела
П1 Компактное тело — инструмент (резец, матрица штампа, металлический кокиль при литье)
п* Насыпь (набивка опоки прн литье)
nJ Рой — совокупность хаотически движущихся твердых тел нлн твердых частиц, соприкасающихся с объектом об- работки
nJ Струя — совокупность однородно движущихся твердых тел нлн твердых частиц, направленная на объект обра- ботки (дробеструйная нлн пескоструйная обработка)
Жидкости
П}1 Объем — жидкость, в которой размещается объект обра- ботки
nJ1 Поток — жидкость, обтекающая объект обработки
nJ* Струя ЖИДКОСТИ
Газы
nJ11 Объем
nJ" Поток
nJ" Струя
Плазма
njv Объем
nJV Поток
n3,V Струя
Молекулярный контактор
ny Рой молекул нлн других связанных групп атомов (ионов, радикалов и т. п.)
i Й Поток молекул илн других групп атомов
1 в Струя молекул нлн других групп атомов
п/ Единичная молекула нли связанная группа атомов
ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ В САПР
355
Продолжение табл. 5
Обозна- чение Описание контактора
Атомарный контактор
пУ1 Рой атомов нлн ионов
пУ Поток атомов
n3vl Струя атомов
пУ Единичный атом или нон
Корпускулярный контактор
пУ11 Рой элементарных частиц
пУ11 Поток элементарных частиц
n3vu Струя элементарных частиц
пУ1' Элементарная частица
Энергетический контактор
пуш Стационарное поле
пУ111 Волновое поле
пУ" Нестационарное поле
пуш Импульсное поле
ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ В САПР
НА РАЗЛИЧНЫХ ЭТАПАХ РАЗРАБОТКИ ИЗДЕЛИЯ
При моделировании различных стадий жизненного
цикла используются математические модели изделия, со-
держание которых соответствует характеру решаемых
задач. Естественно, что по составу и смысловому содер-
жанию информации это будут различные модели одного
и того же объекта. Системная связность этих моделей обес-
печивается за счет единого пространства контуров (28).
Определение новизны изделия. Разработка изделия
начинается с предпроектных исследований и определения
технических требований к изделию. Эффективное удовлет-
ворение изделием потребности, ради которой оно создается,
характеризует качество этого изделия. Поэтому наличие
12*
356
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
достаточно полного и точного описания потребности при-
менительно к данному изделию — обязательное условие,
на основании которого заказчик или разработчик опреде-
ляют исходные данные — технические требования к из-
делию.
Создание изделия нового типа должно быть обоснован-
ным. Если средства для удовлетворения потребности уже
существуют, то создание нового изделия может быть оп-
ределено следующими объективными причинами:
существующие изделия становятся морально устарев-
шими с технической, экономической или экологической
точки зрения, а новое изделие .может лучше выполнить
те же функции при удовлетворении имеющейся потреб-
ности;
развитие методов и средств общественного производ-
ства и потребления вызывает новую потребность, вызы-
вающую необходимость в новом типе изделия.
Новый тип изделия может быть необходимым и для
изучения новых концепций в удовлетворении известных
потребностей.
При составлении технических требований к изделию
на первом шаге оценивается объем работ, который пред-
стоит выполнить изделиям данного типа, и рассчитывается
потребное количество изделий, определяющее серийность
их производства. Затем процесс удовлетворения потреб-
ностей расчленяется на ряд функций, которые могут быть
основанием для определения технических требований
к изделию. Выделение различных функций в ходе удов-
летворения потребности можно представйть как деком-
позицию основной цели на подцели (частные цели). Ча-
стная цель полностью определена лишь тогда, когда она
представлена множеством требований — либо в виде под-
целей последующего уровня, либо так, что последующее
разбиение оказывается невозможным или нецелесообраз-
ным. Такая структура разбиения цели создания изделия
на подцели описывается графом—деревом целей.
Достижение любой цели проектирования изделия осу-
ществляется при наличии граничных условий. Если цель
и ее составляющие являются критериями, относительно
которых выбираются наилучшие решения, то граничные
условия ограничивают множество возможных решений
или множество стратегий поиска наилучшего решения.
ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ В САПР
357
Состав технических требований должен обеспечивать
достижение заданного качества проектируемого изделия
с учетом его взаимосвязи с внешней средой на всех этапах
жизненного цикла — от прикладных исследований и
опытно-конструкторских работ до технологической под-
готовки производства, изготовления, эксплуатации и ути-
лизации. Технические требования отражаются в техниче-
ском задании (ТЗ) и реализуются при проектировании из-
делия в виде технических решений.
По степени новизны технические решения можно раз-
делить на известные (заимствуемые) и новые. Кардиналь-
ное улучшение и получение принципиально новых свойств
изделий можно достигнуть лишь за счет новых техниче-
ских решений, ^особенно на уровне изобретений и патенто-
способных решений. Однако изделие может успешно из-
готавливаться и эксплуатироваться лишь в том случае,
если число новых технических решений в нем составляет
лишь часть общего числа решений (например, не более
одной трети), в противном случае недопустимо удлиня-
ются сроки освоения и доводки изделия в производстве.
Оптимизация проектного решения. Перед началом про-
ектирования не только формируется цель создания изде-
лия, но и выясняются ограничения, сужающие выбор
^возможных вариантов проектных решений. Эти ограни-
чения обычно выражаются в виде четко сформулированных
условий или технических требований. Любое решение,
удовлетворяющее этим ограничениям, считается допу-
стимым, и главная задача проектирования — найти
хотя бы одно такое решение. Если налагаемые ограниче-
ния не очень жесткие, может существовать множество
различных допустимых решений. В этом случае появ-
ляется возможность сравнения и выбора решения, обла-
дающего преимуществами по тем или иным технико-
экономическим показателям, или выбора оптимального
решения. Найти оптимальное решение и доказать его
существование в' условиях существенной неопределен-
ности часто весьма трудно либо вообще невозможно.
При решении проектно-конструкторских задач многие
расчетные формулы и количественные соотношения яв-
ляются приближенными, так как основаны на статистиче-
ских зависимостях или эмпирических данных. Поэтому
следует осмотрительно подходить к оценке близости
358
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Рис. 8. Общая схема и варианты исполнения конструкции корпуса
изделия:
а — общая схема корпуса; б — монолитный корпус; в — сборный сварной
корпус из раскатных полукорнусов I и 2; г — сборный сварной корпус (/, 2 —
фланцы; 3 — сварная обечайка); д — сборный корпус с неметаллической обе-
чайкой 3 и металлическими фланцами I, 2
полученных решений к действительно оптимальным реше-
ниям.
Основная особенность оптимизации проектных реше-
ний при функциональном проектировании заключается
в том, что внимание конструктора, главным образом, со-
средоточено на выборе метода синтеза возможных реше-
ний. И только после того, как множество возможных ре-
шений сформировано либо найден эффективный алгоритм
формирования возможных решений, возникает проблема
выбора метода поиска оптимального решения. По существу
все эти методы оптимизации относятся к поиску оптимума
на дискретном множестве возможных решений. В отдель-
ных случаях, когда множество возможных решений пред-
ставляется какой-либо структурой определенного класса,
могут применяться известные методы оптимизации (на-
пример, методы оптимизации на сетях, комбинаторные
методы оптимизации и т. п.). В остальных случаях един-
ственной альтернативой методу глобального перебора
выступает тот или иной метод ограниченного перебора
возможных вариантов проектных решений.
Пример. Рассмотрим состав математических моделей
конструкции изделия на различных стадиях проектирова-
ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ В САПР
359
ния на примере корпуса изделия (рис. 8). В процессе
эксплуатации корпус изделия находится в воздушном
потоке и воспринимает аэродинамические нагрузки. Кроме
того, он является частью конструктивно-силовой схемы
изделия.
На стадии разработки технического предложения для
дальнейшего проектирования формируется состав основ-
ных контуров Fqch И) изделия, определяющих его функ-
циональное назначение. Для корпуса состав контуров
Рося (Л) наряду с описанием контуров служебного назна-
чения включает в себя ряд контуров, непосредственно
влияющих на выбор конструктивного решения и показа-
тели технологичности корпуса:
Рт.1 — цилиндрическая поверхность контура наруж-
ного обвода;
Рт. 2 — контуры фланцевых разъемов;
Рт. з — длина корпуса L = 950 мм;
Ft. 21 — диаметр корпуса D = 510 мм;
Ft. 24 — допустимые отклонения контура наружного
обвода от теоретической поверхности Ft. i — Дт 2i ~
= 2 мм;
Ft 27 — допустимое отклонение от параллельности
плоскостей разъемов Дт. 27 ~ 0>5 мм;
Ft. зо — допустимая шероховатость поверхности на-
ружного обвода Rza = 60.
В процессе поиска конструктивных решений рассма-
триваются варианты конструкции корпуса, различающиеся
характером расчленения (степенью монолитности), ма-
териалом конструкции, возможными видами заготовок
и т. д. Оценка технологичности корпуса на этом этапе
проводится с использованием модели технологической под-
готовки производства, которая позволяет укрупненно
оценить длительность технологической подготовки произ-
водства, и модели производства для укрупненной оценки
трудоемкости изделия в изготовлении.
На рис. 8, б—д показаны варианты конструкции кор-
пуса, ориентированные на различные процессы произ-
водства:
монолитный корпус, который может быть получен из
отливки (металлический) или прессованием (из неметалли-
ческих материалов) с обработкой обвода и разъемов (см,
рис. 8, б);
360
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
S)
Рис. 9. Фланцевый разъем
корпуса (а) и его типовые
сечения по стыковому отвер-
стию (б н в)
корпус, получаемый из двух штамповок с последующей
раскаткой полукорпусов, их сваркой и обработкой обвода
и разъемов (см. рис. 8, в);
сборный корпус, который включает сварную обечайку
и два фланца; основной вид соединительной операции —
сварка, с последующей обработкой разъемов (см. рис. 8, е);
корпус, получаемый намоткой цилиндрической части
по оправке с последующей заделкой фланцев и обработкой
разъемов (см. рис. 8, д);
Математическая модель корпуса описывается набором
контуров
FT(H) = (FT.1, Fy. 2, FT-17, FT. 2i> Ft. 24> Ft. 27, Ft. зо. • • •)»
в который включаются также контуры, соответствующие
конкретному конструктивному решению (марка мате-
риала конструкции, вид соединений, масса, толщина
стенки и т. п.), а также контуры, характеризующие осо-
бенности производственной системы (вид заготовок, ме-
тоды базирования и др.).
ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ В САПР
361
На стадии эскизного проектирования ведется про-
работка конструктивной схемы корпуса, его составных
частей и контуров. На рис. 9 в качестве примера для
оценки технологичности показан фланцевый разъем кор-
пуса (см. рис. 9, а) и типовое сечение по стыковому от-
верстию (см. рис. 9, б).
Состав контура Fg, 2 описывается иерархической струк-
турой, где F3. 2.10. Fg,2, 12. ^Э.2.30. Лэ. 2. 40. ^Э.2.60 ~ ЧИСТИ
контура фланцевого разъема, a F3.2.2l, Fg, г. 22, Fg. 2.3i,
Fg. 2. si, ••• — обрабатываемые поверхности. Поскольку не-
обходимо обеспечить взаимозаменяемость и взаимособи-
раемость корпуса по фланцу, то на этом этапе ставится
задача оценки технологичности разъема с точки зрения
различных процессов и оснащения для обработки разъема.
На стадии рабочего проектирования ведется прора-
ботка отдельных конструктивных элементов корпуса.
В качестве примера для оценки технологичности выбран
карман корпуса под установку стыковых болтов (см.
рис. 9). Как видно из рисунка, карман может быть выпол-
нен как цилиндрическим, так и овальным (вид Л). В пер-
вом случае карман может быть получен только сверле-
нием, зенкерованием и цековкой. Однако для того, чтобы
головка болта легла на стенку кармана, необходимо сде-
лать цековку отверстия под стыковые болты, т. е. появ-
ляется дополнительная операция, выполняемая на дру-
гой позиции. Во втором случае цековка не требуется,
однако карман может быть изготовлен не менее чем в две
операции: сверление, фрезерование. Задача определения
технологичности на эта'пе рабочего проектирования за-
ключается в оценке вариантов операций и переводов
обработки конструктивных элементов изделия. Эта за-
дача решается с использованием математической модели
производственной системы на уровне операций и перехо-
дов и конкретных типов оборудования и оснастки.
Контроль и устранение конструктивно-технологи-
ческих неувязок. Обозначения контуров изделия на раз-
личных стадиях проектирования могут устанавливаться
произвольно, однако они должны быть увязаны с обозна-
чениями контуров на других стадиях проектирования
п с единой системой обозначений в пространстве конту-
ров FBHfla (28). Эти связи описываются с помощью блоч-
ных матриц, например, увязка обозначений множества
362 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Рис. 10. Принципиальная схема выявления конструктивно-технологи-
ческих неувязок между контурами изделия и производственной си-
стемы:
1 — разработка конструкторской документации: 2 — конструкторская доку-
ментация, 3 — разработка технологической документации; 4 — технологиче-
ская документация; 5 — изготовление технологического оснащения, 6 — тех-
нологическое оснащение производства; 7 — освоение производства и изготов-
ление изделия; 8 — готовое изделие; 9 — сдача изделия заказчику; 10 —
эксплуатация изделия; 11 — принятие решений по устранению КТН; 12 —
выявление КТН при разработке технологической документации; 13 — выяв-
ление КТН при изготовлении технологического оснащения; 14 — выявление
КТН прк освоении производства и изготовлении изделия; 15 — выявление
КТН при эксплуатации изделия; 15 — изменение конструкторской докумен-
тации; 17 — изменение технологической документации; 18 — доработка тех-
нологического оснащения; 19 — доработка изделия
контуров FT (Л) стадии технического предложения с мно-
жеством контуров F3 (А) стадии эскизного проектирова-
ния осуществляется с помощью блочной матрицы
Нс<(/) I|ft (Л) рэ(Л) =
Fy(A) F3(A)
~ [FT (Л) х FT И)] : (МЛ) X F9 (Л)] “|FTG4)
= ....................:......................... (46)
_ [F9H) X МЛ)] [МЛ) x F9H)J _ F3(A),
где [Ft(A)xF9 (Л)] — матрица связи контура Гт (Л)
с контурами F9 (Л), a [F9 (4)xFT (Л) ] — матрица связи
контуров F9 (Л) с контурами Ft (Л). Блочные матрицы
вида (46) составляются для всех пар множеств контуров
изделия, различающихся обозначениями одинаковых кон-
туров. Если на всех стадиях проектирования исполь-
ОСОБЕННОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТКИ В САПР 303
зуются обозначения, принятые в едином пространстве
контуров F, эти матрицы связи не нужны.
Основной причиной низкой технологичности элементов
конструкции изделия являются конструктивно-техноло-
гические неувязки (КТН) между контурами изделия и
производственной системы. Появление КТН обусловлено
не только прямыми ошибками конструктора или техно-
лога, но и отсутствием достоверной информации об осо-
бенностях производства, дефицитом времени на принятие
проектного решения и т. п. Состав задач, решаемых при
устранении КТН и для предупреждения их появления
затраты времени и материальных ресурсов на устранение
КТН непосредственно зависят от этапа технической под-
готовки производства изделия, на котором они выявля-
ются (рис. 10).
Все неуйязки возникают в процессе разработки кон-
структорской и технологической документации. Наиболее
характерными сценариями выявления и устранения КТН
являются, следующие.
1. Принятие решения по устранению КТН И (см.
рис. 10) в ходе контроля конструкторской документации
при проектировании изделия 1. В этом случае требуемые
изменения немедленно вносятся в чертежи изделия и не
оказывают негативного воздействия на последующие этапы
производства.
2. Выявление КТН 12 (см. рис. 10) в ходе разработки
технологической документации 3. Здесь решения по устра-
нению КТН затрагивают не только технологическую,
но и конструкторскую документацию, что требует возвра-
щения на предшествующий этап подготовки производ-
ства.
3. Выявление КТН 13 (см. рис. 10) при изготовлении
средств 5 технологического оснащения. Для устранения
КТН необходимо вернуться к разработке и конструктор-
ской, и технологической документации.
4. При выявлении КТН 14 (см. рис. 10) на этапе ос-
воения производства и изготовления изделия 7 изменения
могут производиться в конструкторской и технологиче-
ской документации, а также в конструкции средств тех-
нологического оснащения.
Очевидно, чем раньше будут выявлены КТН, тем
меньше нужно времени и затрат на их устранение. Поэ-
364
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
тому математическое моделирование изделия и процес-
сов его изготовления на ранних этапах разработки поз-
воляет существенно улучшить технологичность изделия
при одновременном сокращении затрат на технологиче-
скую подготовку производства и изготовление изделия.
ТКИ В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ СИСТЕМЫ
Особенности математического моделирования. Мате-
матические модели производственной системы, применяе-
мые на различных стадиях проектирования, различаются
степенью подробности описания состава и взаимосвязи
методов и средств производства. Так, на стадии разра-
ботки технического предложения применяется структур-
ная модель S (Р) производственной системы, определяю-
щая состав и взаимосвязь основных операций и этапов
технологических процессов, характерных для изделий
данного типа. Например, модель (рис. 11) включает тех-
нологические операторы — основные операции и этапы
изготовления корпусов изделия вида, показанного на
рис. 8. Для оценки технологичности вариантов конструк-
ции корпуса пользуются количественными моделями рас-
чета показателей технологичности изделия. Например,
на рис. 12 показана количественная модель расчета трудо-
емкости изготовления корпуса. Трудоемкость выполне-
ния /г-й операции вычисляют по формуле
п
Ь = А.1[а^, (47)
i=i
где Ат — коэффициент пропорциональности; а, — коли-
чественная величина контура или параметра изделия;
а( — количественная величина, характеризующая свой-
ства производственной системы, влияющие на трудоем-
кость операции.
При необходимости в формулу (47) добавляют другие
сомножители, например коэффициент учитывающий
влияние вида оборудования. Количественная модель (см.
рис. 12) включает в себя: булеву матрицу (см. рис. 12, а),
связи операции структурной модели производственной
системы (см. рис. 11) с номерами формул расчета трудоем-
кости; числовую матрицу (см. рис. 12, б) количественных
Рис. 11. Модель производ-
ственной системы, пред-
назначенной для изго-
товления корпуса изде-
лия (Н — начало; К —
конец; <о — отклонение от
параллельности)
5
I
8
а
i.
1
£
i
i
$
Хинтцри
§
I
I
I
5
S.
ь
§
I
6
?
<□
*
I
I
I
I
i
§
1
t
1
1
unepauut
прессование корпуса |
Отливка заеослаВки |
Изготовление аодуаиаГУ
ШтаппоЗка пдл^орлусоИ\
Штанмвка шпангоут^
Ь&райотка шпанеоутоа |
ла кантири ;
ОЗрабатко шланговтоЗ\
по разъему____________
Йк катка лвлуотсёкоп
Предварительная меха-
HoodpadamitQ
Намотка ло етравке ~
Сделка итакёаутов
Сборка-сварка полукорпу-
уов ________
Обработка обвада корпу-
са ____________
Сборка-сварка обечайки
Сворка -сварка одечаики
и шпангоутов
Доводочная обработка
разъема
UQQI
UUBMI
laacnK
1И1КО
1ЙПСЖ
10ПСО
ISDQQI
IQQQO'
IUUQBI
ISQQII
1иа5а
1ипоа
ISDDI
IBQSI
1ИСКЮ1
ISQQD
I0DDD
S
6
I&QI
IGUI
КО
OJI___
□Cl
!□□□□!
□DDCl
9
10
11
1013 и
1516
s:
ICI
S
9
X
S
вэ
ЯПВВПВЖШШШ
апишоааиооиааоас
ааапапдпппппаапа
яасиаааыааашаиа
□□□□□□□□□□□□□а
ааааааааЗопааппа
ВВЕВВВВВВВВВВВИ
QSI1BBIIIBIBQBI1
вввввввввввввввв
Q3CIBBIQBBBBQBSC
B33BBB0B3BBB0BBB
язппапаяспппипЕ
ивнхазЕвавии
В)
УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ
00
0>
<л
366 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Рнс. 12. Количественная модель для оценки технологичности вариан-
тов конструкции корпуса
величин а4, соответствующих параметрам аг корпуса;
числовую матрицу (см. рис. 12, в) количественных вели-
чин коэффициента пропорциональности Лт.
В рассматриваемом случае параметрами корпуса бу-
дут: L — длина корпуса; D — диаметр корпуса; b —
ширина плоскости фланцевого разъема; 6 — толщина
стенки корпуса; т — масса корпуса; Кт, Кб» Ке — коэф-
фициенты, зависящие от марки материала, способа ба-
зирования и вида соединения элементов конструкции кор-
пуса соответственно. Поэтому формула (47) принимает
следующий вид:
tk = ALa,Da,6a>6“‘ma,KM’/<?‘.
Для расчета трудоемкости Л-й операции в матрице
(см. рис. 12, а) находят /-ю строку, в которой элемент
ТКИ В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ 3*7
Cj <», = 1; номер /-й строки соответствует номеру формулы
(см. рис. 12, а). Затем из /-й строки матрицы (см. рис, 12, б)
определяют числовые значения сц, а из матрицы (см.
рис. 12, в) числовое значение Лт и по формуле (47) вы-
числяют значение трудоемкости tk.
Для определения технологической себестоимости ис-
пользуется количественная модель, аналогичная модели,
показанной на рис. 12. Однако в данных моделях не учи-
тываются затраты на технологическую подготовку про-
изводства. Для учета этих затрат формируется модель
системы технологической подготовки производства. Объем
и содержание технологической подготовки производства
зависят от состава технологических процессов и средств
оснащения производства. Поэтому в математической мо-
дели системы технологической подготовки производства
в качестве контуров используются наименования элемен-
тов из модели производственной системы (рис. 13). Коли-
чественная модель расчета материальных, трудовых и дру-
гих затрат на технологическую подготовку производства
включает в себя матрицу связи элементов структурной
модели системы технологической подготовки производ-
ства с формулами расчета затрат (рис. 14) и числовые
матрицы числовых коэффициентов, аналогичные показан-
ным на рис. 12.
Оценка технологичности производится с учетом показа-
телей, характеризующих технологическую подготовку
производства каждого варианта конструкции и показате-
лей производства. На стадии разработки технического
предложения выбирается принципиальная конструк-
тивная схема корпуса, которая в дальнейшем остается
неизменной, а оценка технологичности производится для
отдельных частей или контуров корпуса с учетом работ,
выполняемых при технологической подготовке производ-
ства. Аналогичными методами моделируются производ-
ственные системы на других этапах проектирования и
производства изделия. Наиболее подробными по своему
содержанию являются модели производственной системы
и технологической подготовки производства, используе-
мые на стадии рабочего проектирования. Эти модели
включают в себя полное описание свойств технологиче-
ских операторов, оборудования, инструмента, приспособ-
лений и других средств оснащения производства.
Рис. 13. Математическая модель системы техноло-
гической подготовки производства (Я — начало:
К — конец)
Подготовка произвовства
Опытно-конструкторская отработка изделие
Опытно-технологическая отработка процесса
Проектирование и изготовление пресс-дхорны
Приобретение установки для сварки обечайки_____________
Проектирование и изготовление СП для сварки и абес шп-т
Проектирование и изготовление кондукторного приспособления
Проектирование и изеотовления штамповой оснастки_______
Проектирование и изготовление оснастки для раскатки
Проектирование и изготовление приспособления для сварки
Проектирование и изготовление оправка
Проектирование и изготовление приспособления для заделки
шпангоутов
Проектирование технологических процессов
2
3
4
5
7
7
в
9
10
И
К
Операция
g
i*
a
I
л>
1
§
<к>
§
1
i
2
i
I
о
£
I
I
й
г
§
I
£
а)
I
I
S'
1
I
й
I
§
1
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
I
I
5
I
I
A
I
I
I
1
§
§
I
§
в
J
сз
I
S'
I
§
Qj
t
7
1Е1И
!□
____131__________
□□□□□□□□
!□□□□□□□□□□□□
□□□
□□□□□□
□□□□□□
3
4
6
8
9
10
11
12
13
14
□m
ТКИ В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ
369
Рис. 14. Количественная модель расчета затрат иа технологическую
подготовку производства
370
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Рис. 15. Структура математических моделей проектирования (синоло-
гического процесса:
Wl, VW2 — словари элементов производственной системы и технологических
операторов: VW3 — словарь контуров; ML1— матрица смежности вершин
графа В = (Р, С); ML2— матрица контуров; ML3, ML4, ML5 — матрицы
связей структурной модели с моделями расчета трудоемкости и затрат на ос-
настку; VN3, VN4, VN5, MN3, MN5 — коэффициенты и показатели степени
и формулах расчета трудоемкости и затрат на оснастку.
На рис. 15 приведена структура математических мо-
делей на примере задачи проектирования технологиче-
ского процесса с применением сетевой модели производ-
ственной системы, которая служит для определения воз-
можных составов технологических операторов и средств
их оснащения, обеспечивающих требуемый состав реали-
зуемых контуров изделия. Матрица контуров и граф
взаимосвязи элементов производственной системы пред-
ставляют собой сетевую модель СЕМ 2. Для ввода и вы-
вода данных на языке технолога-проектировщика компо-
ненты модели дополняются словарями элементов произ-
водственной системы и технологических операторов, а
также словарем наименований контуров: эти словари
представляют лингвистические векторы VW1, VW2, VW3,
связанные с соответствующими контурами и элементами
модели СЕМ 2.
Для расчета трудоемкости и технологической себе-
стоимости изделия структурная модель СЕМ 2 допол-
няется количественными моделями, обеспечивающими рас-
чет этих показателей.
ТКИ в УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ
371
Определение основных показателей ТКИ. Основными
показателями ТКИ являются трудоемкость и технологиче-
ская себестоимость изготовления изделия. Трудоемкость
рассчитывается по формуле вида (47). Себестоимость оп-
ределяется с учетом трудоемкости изготовления и затрат
на технологическую оснастку. Затраты на оснастку оп-
ределяются по формуле
л в
Со = ВоШ?,
z=i
где Во — коэффициент пропорциональности; bt — коли-
чественная величина контура изделия; — количествен-
ная величина контура средств оснащения.
Технологическую себестоимость определяют после вы-
числения th и Со. Для расчета величин tk и Со структур-
ную модель СЕМ12 дополняют количественными век-
торами VN3, VN4, VN5 численных значений коэффициен-
тов Лт, Коб. Во и количественными таблицами MN3,.
MN5 численных значений аг, рг. Численные значения кон-
туров аг, bi поступают из исходных данных на проекти-
рование технологического процесса.
Связь лингвистических, структурных и количествен-
ных компонентов математического обеспечения осуществ-
ляется либо непосредственно (элемент производственной
системы — его наименование в лингвинстическом век-
торе VW1 или VW2-, номер контура в матрице ML2 —
его наименование в лингвистическом векторе VW3), либо
через матрицы ML3, ML4, ML5 взаимосвязи элементов
структурной и количественной модели.
При проектировании технологического процесса на
ЭВМ вначале по сетевой модели технологической системы
(массивы ML1, ML2) определяется состав возможных опе-
раций, оснастки и оборудования, необходимого для ре-
ализации контуров изделия. Затем проверяется условие
существования операций (хотя бы в единственном вари-
анте) для реализации каждого контура. Если это условие
не выполняется, то состав контуров, которые не могут
быть реализованы в данной технологической системе, вы-
дается на печать как результат диагностирования недо-
стающих свойств производственной системы. Чтобы из-
готовление изделия стало возможным, технологическая
система должна быть обеспечена недостающими операто-
372
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
рами, оборудованием и оснасткой, позволяющими реали-
зовать все контуры изделия. Далее для возможных опе-
раций технологических процессов осуществляется норми-
рование трудоемкости, расчет технологической себестои-
мости и, при необходимости, других технико-экономиче-
ских показателей.
Возможен такой случай, когда в массивах информа-
ционного обеспечения нет некоторых данных, необходи-
мых для нормирования возможных операций технологи-
ческих процессов. В этом случае состав контуров изде-
лия и относящихся к ним операций, не обеспеченных нор-
мативными данными, выдается на печать как результат
диагностирования недостающих нормативных данных
в технологической системе. Если свойства технологиче-
ской системы достаточны для изготовления данного из-
делия, ЭВМ автоматически переходит к следующим эта-
пам проектирования:’ выбору оптимального состава опе-
раций, формированию технологического процесса в со-
ответствии с заданной последовательностью выполнения
операций, расчету цикла. В качестве критериев оптималь-
ности могут назначаться трудоемкость, технологическая
себестоимость или цикл изготовления изделия.
Выходная документация с ЭВМ включает маршрутные
карты технологических процессов и показатели техноло-
гичности конструкции изделия. Одновременно печатаются
исходные данные об изделии и материалы по результатам
промежуточных вычислений:
допустимые варианты технологических операций;
оценка допустимых вариантов по трудоемкости и тех-
нологической себестоимости;
содержание и технико-экономические параметры опе-
раций оптимального технологического процесса;
последовательность операций;
расчет цикла изготовления изделия.
Состав математических моделей вида (см. рис. 15)
и соответствующие алгоритмы проектирования не зависят
от применяемой ЭВМ (ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ и т. п.) и данных
о конкретной производственной системе, т. е. уровень
унификации компонентов математического и програм-
много обеспечения здесь весьма высок. Очевидно, чем выше
уровень унификации компонентов средств обеспечения,
тем ниже затраты и трудоемкость создания и эксплуата-
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ
373
ции САПР. Объективные предпосылки унификации ком-
понентов САПР кроются в математическом подобии раз-
личных задач проектирования, однако эти предпосылки
могут быть успешно реализованы только в случае, если
при решении таких задач будут использованы одинаковые
математические модели и алгоритмы проектирования.
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ
СИСТЕМ ПРОИЗВОДСТВА, ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА
Разработка рекомендаций является заключительным
этапом комплекса работ по обеспечению технологичности
конструкции изделий. Рекомендации должны быть на-
правлены на снижение трудоемкости и себестоимости из-
делия в изготовлении, эксплуатации и ремонте, а также
технологической подготовки производства, снижение ма-
териалоемкости изделия и производства и т. п. Они вклю-
чают мероприятия не только по преобразованию конструк-
ции изделия, но и по совершенствованию технологии из-
готовления, эксплуатации, ремонта или технологической
подготовки производства с целью улучшения значений
показателей технологичности конструкции изделия.
Изделия машиностроения часто включают в себя но-
вые проектно-конструкторские решения, для реализации
которых существующие методы и средства производства
оказываются недостаточными. В этих случаях уже на этапе
проектирования изделия необходима проверка: возможно
ли производство данного изделия существующими мето-
дами и средствами, а если нет — то возможно ли создание
новых методов и средств производства, обеспечивающих
изготовление изделия с требуемыми технико-экономиче-
скими показателями производства. Таким образом, обес-
печение технологичности конструкции изделия связано
с решением прямой и обратной задач технологического
проектирования, (рис. 16).
При решении прямой задачи на основании данных о
конструктивно-технологических свойствах изделия раз-
рабатывается технологический процесс изготовления из-
делия, а если изготовление изделия невозможно, то вы-
является состав недостающих элементов производствен-
ной системы. При решении обратной задачи технологи-
ческого проектирования выявляются изделия, которые
374
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
P
Fty-FtAfr
F(Ai)
F(P)
[P*F(P)]
F(P)
[P”F(P)J
5)
P
FtP^FiA^
a)
Рис. 16. Прямая (а) н обратная
тирования
(б) задачи технологического проек-
могут быть изготовлены в данной производственной си-
стеме, а для изделий, которые не могут быть изготовлены,
определяются необходимые изменения их конструкции,
после которых они могут быть изготовлены в данной про-
изводственной системе. Аналогично решаются прямая
и обратная задачи технологического проектирования
с целью повышения эффективности производства изделия.
Особенно усложняется решение задач обеспечения
производственной технологичности в условиях гибкого
автоматизированного производства, а важность получе-
ния наиболее эффективных решений резко возрастает.
Гибкое автоматизированное производство создается с це-
лью более эффективного изготовления различных изделий
за счет гибкости методов и средств производства. Внедре-
ние рекомендаций по изменению производственной си-
стемы с целью повышения эффективности производства
конкретного изделия может привести к уменьшению гиб-
кости и снижению эффективности ГАП (с учетом произ-
водства других изделий в данной системе). Поэтому отра-
ботку технологичности конкретного изделия примени-
тельно к условиям ГАП необходимо осуществлять с уче-
том других изделий, изготавливаемых или планируемых
для изготовления в данной производственной системе.
Чтобы рекомендации по изменению конструкции из-
делия, состава и свойств элементов производственной
системы с целью улучшения показателей технологичности
конструкции изделия носили конкретный характер, за-
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ
375
дачи обеспечения технологичности необходимо решать на
основе математического моделирования производства, от-
ражающего реальное содержание технологических про-
цессов, методов и средств производства. Комплексное
решение всех задач обеспечения технологичности изделия
осуществляется путем математического моделирования
производства на основе типовых математических моде-
лей.
При решении прямой задачи технологического проек-
тирования (см. рис. 16, а) на вход модели производствен-
ной системы поступают в виде множества контуров F (At)
данные о свойствах изделия Лг, подлежащих реализации.
На выходе получают набор контуров F (Р,) и элементов Рг
производственной системы, участвующих в реализации
свойств изделия, и, следовательно, набор реализуемых
контуров изделия:
F(Al)P = F(Ai). (48)
Очевидно, если выполняется условие (48), изделие At
может быть изготовлено в данной производственной си-
стеме; если же это условие не выполняется, то часть кон-
туров изделия F (At)p, вычисляемая по формуле
F(Ai)°P = F(Ai)\F(Al)P, (49)
не может быть реализована, поэтому изделие At не может
быть изготовлено в данной производственной системе.
Рассмотрим конъюнктивную сетевую модель произ-
водственной системы (рис. 17). При моделировании про-
изводства по этой модели вначале определяется путь
Pt = (P‘i’ Р'г' Р'т) в гРаФе G = О. а затем про-
веряется условие (48). Если оно выполняется, то Pt —
один из возможных вариантов проектного решения. Ус-
ловие (48) в данном случае выполняется, если каждая
строка матрицы [РхР(Р)1, соответствующая вершинам
пути Pi, содержит как подмножество состав контуров
F (Ai). Например, в модели (см. рис. 17, а) при исход-
ных данных F (A i) = (Flt Ft, F&) существуют два варианта
проектных решений — Р,- и P"t. При исходных данных
F (Л /) = (Р2, F&) проектного решения в данной модели
не существует — не выполняется условие (48) ни для од-
ного из путей в графе G = (Р, С): для путей, начинающих-
378 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
F(Ai)
Ф Ф
F/ Pi Fj Ft Fs Fg
G-(P.C)
Р'<.-(РъРз,Р7>
а)
G*(P,C)
5)
z
£
р£(Р/.Рг)
Pj’(Pt,P3,P4’Pf)
(7)
Р'ЧРгМ.Рв)
Рис, 17, Конъюнктивная сетевая модель производственной системы
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ
377
ся с вершины pi, имеем F (Ai)°p = F?, а для путей, начи-
нающихся с вершины р2, имеем F (Л,)р = F$.
Состав контуров F (А/)р непосредственно определяет
существо мероприятий по обеспечению технологичности
конструкции изделий: либо в состав производственной
системы должны быть включены новое оборудование и ос-
настка, реализующие контуры F, £F(Ai)p, либо кон-
туры изделия следует изменить так, чтобы их можно было
реализовать в системе Р, а это потребует изменения кон-
струкции изделия. Выявление преимуществ того или иного
пути осуществляется моделированием процесса произ-
водства в обоих случаях. Для оценки первого пути в со-
став элементов Р следует включить как имеющиеся в на-
личии средства оснащения производства, так и намечае-
мые к приобретению (известные по каталогам и др.),
свойства которых обеспечивают реализацию контуров
F (А/)р изделия. Например, если в модели элемент р±
заменить на элемент р{, способный участвовать в реализа^
ции контура F?, или элемент р2 заменить на элемент р2,
способный участвовать в реализации контура Fb, то в та-
кой модернизованной производственной системе станет
возможным изготовление изделия Aj, F (Aj) = (F2, Fb)
(см. рис. 17, б).
Включение в модель производственной системы средств
технологического оснащения, которыми предприятие не
располагает, позволяет выявить технологические функции
и эффективность этих средств до того, как они будут при-
обретены. Для оценки второго пути необходимо опреде-
лить ущерб от изменения конструкции изделия с целью
обеспечения возможности его изготовления в существую-
щей производственной системе и сравнить затраты на воз-
мещение этого ущерба с затратами на модернизацию про-
изводственной системы, определяемыми по первому
пути.
Если изменение конструкции изделия At невозможно
или нецелесообразно, а недостающие элементы производ-
ственной системы не могут быть приобретены, то они
должны быть заново спроектированы и изготовлены.
При этом состав контуров F (А^р является основой для
разработки технического задания на создание новых
средств оснащения производства.
378 ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТКИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ
Обратная задача технологического проектирования ре-
шается по тем же моделям производственной системы.
Отличие от прямой задачи заключается лишь в том, что
входом является набор Р} элементов производственной
системы, характеризующих /-й технологический процесс,
а выходом — состав контуров F (Р}) = F (Л })Р, характе-
ризующих изделие Акоторое может быть изготовлено
при выполнении данного технологического процесса.
Моделирование процессов эксплуатации и ремонта
с целью разработки рекомендаций по их совершенство-
ванию осуществляется аналогичными методами.
ЧАСТЬ II
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛЕЙ,
СОЕДИНЕНИЙ И СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ
Глава 1
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ. ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
Литейное производство — одно из основных заготови-
тельных производств в машиностроении. По сравнению
с другими способами получения деталей машин и их заго-
товок (прокатка, ковка, сварка) оно обладает возможно-
стью изготовления деталей, не требующих последующей
обработки, практически любой конфигурации, или их
заготовок с минимальными припусками на обработку ре-
занием, способствует снижению металлоемкости и трудо-
емкости деталей в изготовлении.
Классификация металлических деталей-отливок. От-
ливки классифицируют по массе, сложности конфигура-
ции, назначению и точности размеров.
В зависимости от массы чугунные и стальные отливки
подразделяют на мелкие (до 100 кг), средние (100—1000 кг),
крупные (1000—5000 кг), тяжелые (5000—20 000 кг)
и особо тяжелые (свыше 20 000 кг), а отливки из цветных
сплавов на девять групп (табл. 1).
По сложности конфигурации отливки подразделяют
на следующие группы.
1. Преимущественно плоскостные отливки общего на-
значения; наружные поверхности с наличием невысоких
ребер, буртов, бобышек, фланцев и отверстий. Типовые
отливки — различные крышки, рукоятки, маховики без
спиц, грузы, диски, втулки и др. (рис. 1).
2. Отливки преимущественно открытой коробчатой
формы; наружные поверхности прямолинейные и криво-
линейные с ребрами, буртами, бобышками, отверстиями
и углублениями, внутренние — с прямолинейными по-
верхностями, со свободным широким выходом наружу.
Типовые отливки — плиты, колпаки, маховики со спи-
380
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
1. Классификация отливок из цветных сплавов по массе, hi
Группа Бронза» латунь и цинко- вые сплавы Алюмииневые и магииевые сплавы
1 До 0,25 До 0,2
2 0,25—1,0 0,2—0,4
3 1—4 0,4—0,8
4 4—10 0,8-1,6
5 10—20 1,6—3,2
6 20—50 3,2—6,3
7 50—200 6,3—12,5
8 200—500 12,5—25
9 Св. 500 Св. 25
цами, барабаны для мельниц, железнодорожные буксы,
колеса и др. (рис. 2).
3. Отливки открытой коробчатой или цилиндрической
формы ответственного- назначения, служащие для полу-
чения шкивов диаметром свыше 1 м, блоков шпинделей,
ребристых цилиндров, зубчатых колес с литыми нарез-
ными зубьями диаметром до 3 м, фигурных кронштейнов,
тройников и др. (рис. 3).
4. Отливки закрытой и частично открытой коробча-
той или цилиндрической формы ответственного назначе-
ния, служащие для производства станин, столов, основа-
ний прессов, молотов, корпусов насосов и др. (рис. 4).
5. Отливки закрытой коробчатой и цилиндрической
формы особо ответственного назначения, а также комби-
нированные, служащие для производства станин специаль-
ных металлорежущих станков, фасонных стальных ци-
линдров крупных деталей и др. (рис. 5).
Рис. I. Отливки I-б группы сложности:
а балка; б — баидаж; в — плита; г — сектор; д — крышка
ДЕТАЛИ,- ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
381
Рис. 2. Отливки 2-й группы сложности;
а — крышка подшипника; б — корпус подшипника; в — ступица; г — зуб-
чатое колесо; д — ролик; е — кронштейн
По назначению отливки подразделяются на три группы
(табл. 2).
С учетом размерной точности отливки из черных и
цветных металлов и сплавов подразделяются на 16 клас-
сов, для которых по ГОСТ 22645—85 установлены допу-
скаемые отклонения по размерам и массе, а также при-
пуски на механическую обработку.
Литейные сплавы, выбор материалов и способов литья.
Выбор литейного сплава при конструировании детали за-
Рис. 3. Отливки 3-й группы сложности:
а — корпус; б — крышка редуктора; в, г — основание; д зубчатое колесо-,
в — рама балансира
382
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 4. Отливки 4-6 группы сложности:
д — шкворкеваи балка; б — стации а станка; в —* ползун; г — корпус шибера;
а — улитка
<0 S)
Рис. 5. Отливки 5-6 группы сложности:
а, б траверса; в — станина
2, Классификация отливок по назначению
Группа Назначение Характеристика
1 Отливки неответственно- го назначения Отливки деталей, не испытывае- мых на прочность. Конфигура- ция и размеры отливок опреде- ляются конструктивными и тех- нологическими параметрами
2 Отливки ответственного назначения Отливки деталей, испытываемых на прочность, работающих при статических нагрузках, а также в условиях трения скольжения
3 Отливки особо ответ- ственного назначения Отливки деталей, испытываемых на прочность и эксплуатируемых в условиях динамических и зна- копеременных нагрузок
ДЕТАЛИ,- ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
383
висит прежде всего от характера нагрузок, которым она
подвергается в процессе эксплуатации, ее,конфигурации,
определяющей технологию изготовления, условий кри-
сталлизации жидкого металла, физических, механиче-
ских, литейных свойств сплавов, а также его стоимости.
Применяемые в литейном производстве сплавы можно
разделить на пять групп: 1) чугуны и стали; 2) бронзы
и латуни; 3) сплавы алюминия; 4) магниевые сплавы;
5) сплавы на основе титана, хрома, молибдена, цинка,
олова и других металлов.
К наиболее распространенным сплавам для изготовле-
ния отливок относятся сплавы группы 1: около 75 %
всех отливок (по массе) изготовляются из чугуна и около
20 % — из стали. Однако применение цветных сплавов
(сплавы групп 2—4) имеет важное значение для авиацион-
ной, автомобильной, судостроительной, приборострои-
тельной и других отраслей промышленности. Наиболее
полные сведения о физических, механических, литейных
свойствах сплавов, технологии их изготовления, подго-
товке к заливке и стоимости можно найти в специальной
литературе [24].
При выборе способа литья необходимо учитывать влия-
ние особенностей формирования структуры металла от-
ливки, технологических, физико-механических, литей-
ных свойств сплава на конструкцию литой заготовки.
Характеристики и области применения различных спо-
собов литья приведены в табл. 3.
Технико-экономические показатели процесса литья за-
висят от типа производства, массы отливок и их конструк-
тивных особенностей (габаритных размеров, конфигура-
ции, точности размеров, шероховатости поверхности и
др.), а также уровня механизации и автоматизации про-
изводства.
Общие технологические требования к отливкам. При
обеспечении технологичности конструкции отливки не-
обходимо прежде’всего учитывать выбранный способ ли-
тья, исходные механические и эксплуатационные свой-
ства (стойкость к абразивному изнашиванию, агрессив-
ным средам, жаропрочность и др.), влияющие на уровень
производственных и эксплуатационных затрат. Отливки
должны иметь очень близкую к очертаниям готовых де-
талей конфигурацию, высокую размерную точность, обус-
3. Области применения и краткая характеристика способов литья
Способ литья Область применения Характеристика
В песчаные формы От опытного до крупносерийного произ- водства отливок массой от 0,2 кг до де- сятков тони Универсальный способ литья деталей прак- тически из любых сплавов. Большой рас- ход формовочных материалов, необходи- мость больших производственных площа- дей и высококвалифицированных рабочих.
Под давлением В массовом и крупносерийном производ- стве сложных по конфигурации отливок массой до 50 кг Высокопроизводительный способ, хорошо автоматизируется и механизируется. От- ливки изготовляют из цветных сплавов и стали очень точными, с высоким каче- ством поверхности. Большая трудоемкость при изготовлении пресс-форм
В кокиль В массовом и крупносерийном производ- стве разнообразных несложных по кон- фигурации отливок массой до 5 т Способ литья деталей из чугуна, стали и цветных сплавов. Отливки имеют мелко- зернистую структуру, повышенные меха- нические характеристики, минимальные припуски на механическую обработку
В оболочковые формы В крупносерийном и массовом производ- стве* отливок массой до 100 кг Позволяет получать тонкостенные отливки (толщина стеики 6—8 мм) из любых спла- вов. Очень хорошо автоматизируется и ме- ханизируется. Отливки используют прак- тически без механической обработки
По выплавляемым моде* В крупносерийном и поточном массовом Позволяет получать отливки из любых
лям производстве отливок массой 0,02—100 кг, а также в мелкосерийном производстве, когда отливку другим способом получить невозможно сплавов, в том числе из жаропрочных не- деформируемых, с минимальными при- пусками иа механическую обработку (0,2— 0,7 мм) и высоким качеством поверхности. Дает возможность снизить трудоемкость изготовления деталей, уменьшить отходы дорогостоящих и дефицитных металлов, а также объединить отдельные детали в целые, неразъемные литые узлы
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
ЛЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
385
ловливающую минимальные припуски на механическую
обработку, и малую шероховатость поверхности.
Конструкция детали должна отвечать следующим ос-
новным технологическим требованиям:
иметь простое внешнее очертание — без резких углов,
поворотов, высоких ребер и выступов, а также минималь-
ное число внутренних полостей;
обеспечивать направленное затвердевание металла и до-
статочную сопротивляемость усадочным и термическим
напряжениям;
отливки следует изготовлять по возможности неболь-
шой массы; последующая механическая обработка должна
быть минимальной. Необходимо предусматривать техно-
логические уклоны, обеспечивающие легкое извлечение
модели из формы или стержня из них. Стенки должны быть
оптимальной толщины, удовлетворяющей условиям за-
ливки металла в соответствии с выбранным способом
литья;
обеспечивать технологичность моделей, а также воз-
можность изготовления и применения простой и дешевой
оснастки.
Технологичность конструкции отливки, получаемой
литьем в песчаные формы. Изготовление металлических
отливок в разовых песчаных формах — наиболее распро-
страненный и универсальный способ, отличающийся воз-
можностью получения отливок практически из любых
сплавов, разнообразной конфигурации и массы, а также
широкой механизацией процессов изготовления разовых
форм и стержней. Конструкция отливок, изготовляемых
в песчаных формах, должна обеспечивать минимальное
число поверхностей разъема модели или формы, исключать
отъемные части и по возможности стержни. Необходимо
стремиться к использованию одной плоскости разъема.
Возможность ее создания определяется по правилу свето-
вых теней, согласно которому теневые участки при во-
ображаемом освещении детали параллельными лучами
в направлении, перпендикулярном к плоскости разъема
формы или стержневого ящика, должны отсутствовать
(рис. 6). Наличие большого числа стержней приводит
к увеличению трудоемкости, а следовательно, и себестои-
мости отливки в изготовлении, появлению брака по пере-
косу и искажениям размеров их внутренних полостей
13 П/р Амирова
386
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рационально
Рис. 6. Конструкции отливок
в результате неточностей при установке стержня. Для
облегчения формовки и уменьшения числа стержней вер*
тикальные ребра жесткости и полки для упора и крепле-
ния других деталей необходимо располагать перпендику-
лярно к плоскости разъема формы, горизонтальные —
в плоскости разъема. В табл, 4 приведены основные пра-
вила отработки конструкции отливки на технологичность
при проектировании.
Для удаления модели из формы без разрушения по-
следней необходимо предусмотреть технологические ук-,
лоны (табл. 5). Правильный выбор угла и направления
уклона позволяет устанавливать рациональную толщину
стенок отливки, обеспечивающую минимальный расход и
направленное затвердевание металла.
Угол уклона местных невысоких утолщений стенок
(бобышек, приливов, платиков, планок) рекомендуется
увеличивать до 30—50°.
Минимальные толщины стенок отливок из различных
сплавов, получаемых в песчаных формах, приведены
в табл. 6.
Стенки отливки должны быть по возможности без
резких переходов от тонких сечений к толстым, так как
в противном случае в узлах скопления металла возможно
появление дефектов литья и коробление стенок.
Качественная отливка получается за счет обеспечения
плавных переходов от тонких сечений к сечениям большей
4. Основные правила отработки конструкции отливки на технологичность
Условия получения
рациональной конструкции
Для упрощения изготовления
модели и формы разъем модели
следует осуществлять в одной
плоскости с плоскостью разъема
формы
Внутренние полости следует вы-
полнять открытыми и без под-
нутрений для исключения необ-
ходимости применения стержней
Верхние (по положению при за-
ливке) горизонтальные поверх-
ности следует заменять наклон-
ными
Конструкция детали должна по-
зволять крепить стержень, офор-
мляющий ее внутреннюю по-
лость, с обоих концов и исклю-
чать применение жеребеек
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
Продолжение табл. 4
Условия получения рациональной конструкции Схема коиструкцвв
Нерациональная Рацвовальвая
Элементы, выступающие на по-
верхности детали и выполняемые
в моделях отъемными (например,
бобышки Б), следует объеди-
нять и соединять с выступаю-
щей неотъемной частью
Внутренней полости детали,
оформляемой стержнем, следует
придавать простейшие очерта-
ния без поперечных перегородок
и глубоких впадин
Ребра жесткости следует распо-
лагать в плоскости разъема фор-
мы и перпендикулярно к ней
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Продолжение табл. 4
Условия получения
рациональной конструкции
Нерациональная
Схема конструкции
Рациональная
Двусторонние бобышки на стен-
ке детали, подлежащие сверле-
нию, следует заменять односто-
ронними
При оформлении внутренней по-
лости стержнем и наличии с на-
ружной стороны бобышек и при-
ливов целесообразно переносить
их на внутреннюю поверхность
Стенкам деталей необходимо при-
давать равномерные сечения
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ 389
Нерациональная
Условия получения
рациональной конструкции
Особое внимание следует обра-
щать на принцип направленного
затвердевания
Для снижения трудоемкости
формовки и уменьшения расхо-
да формовочных материалов де-
тали должны иметь компактную
конфигурацию и по возможно-
сти небольшие габариты (особен-
но по высоте)
В конструкциях крупных шесте-
рен, шкивов и Маховиков следу-
ет применять изогнутые спицы
Продолжение табл. 4
Схема конструкцив
Рациональная
са
3
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Нерациональная
Условия получения
рациональной конструкции
Обрабатываемые взаимно пер-
пендикулярные поверхности сле-
дует располагать так, чтобы при-
пуски П на обработку не созда-
вали участки, не выполнимые
при формовке
Обрабатываемые бобышки сле-
дует располагать на одном уров-
не, обеспечивающем обработку
их за один рабочий ход
6
Бобышки и приливы, располо-
женные на наружных стенках и
подлежащие обработке, реко-
мендуется заменять выточками,
если это допустимо при задан-
ной толщине тела отливки
Продолжение табл. 4
Схема конструкции
Рациональная
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
Продолжение табл. 4
Условия получения
рациональной конструкции
Нерациональная
Схема конструкции
Рациональная
Конструкция отливки должна
исключать применение при за-
ливке стержней с одним знаком
Кромки стенок и отверстий дол-
жны быть окантованы для при-
дания им жесткости
392 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
ДГ. ГАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
393
3. Значение угла уклона в зависимости от высоты детали
₽
Эскиз
а, мм
a/h
До 25 1 : 5 11° 30'
25—500 1 : 10 5° 30'
1 :20 3°
Св. 500 1 : 50 1°
толщины и правильных сопряжений стенок. При правильно
сконструированной детали отношение толщин стенок при
переходе от одного сечения к другому должно быть не
больше 4:1. При соотношении сопрягаемых толщин
0. Минимальная толщина стенкн отлнвкн при литье в песчаные формы
Размеры, мм
Материал Масса отливки, кг Максимальная длина стенки Минималь- ная толщина стенки
Сталь До 100 До 200 8—10
100—1000 200—800 12—14
Св. 1000 Св. 800 20—22
Чугун серый До 100 До 200 3—4
100—1000 200—800 6—8
Св. 1000 Св. 800 10—20
Чугун ковкнй До 100 До 100 2,5—3,5
100—300 100—200 4—5,5
Св. 300 Св. 200 6—8
Бронза оловянная До 10 До 50 3—4
10—50 50—100 5—6
Св. 50 Св. 100 7—8
Бронзы н латуни спе- До 0,25 До 50 6—7
цнальные 0,25—4,00 50—100 8—10
Сплавы алюминиевые До 2,00 До 200 3—5
2,00—10,00 200-500 6—8
Сплавы магниевые До 2 До 200 3,5—4,5
2—8 200—400 6—7
Сплавы цинковые До 10 До 500 3—5
394
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 7. Схемы выполнения односторонних (а) и двусторонних (ff) кли-
новых сопряжений
s:sj < 2 переходы от одного сечения к другому выпол-
няются с помощью радиусов R скруглений. Для отливок
из чугуна, магниевых и алюминиевых сплавов R — 0,3 X
X (s — Sj), для отливок из стали и медных сплавов R =
— 0,4 (s — Sj). Такие же радиусы принимают и для де-
талей, не испытывающих при эксплуатации ударных на-
грузок, но имеющих соотношение толщин стенок s : Sj > 2.
Если на деталь действуют ударные нагрузки, то при
ssx > 2 переходы выполняют в виде клинового сопря-
жения (рис. 7, а).
Длину участка перехода от одной толщины к другой
принимают:
для отливок из чугуна, магниевых и алюминиевых спла-
вов I > 4 (s — SjJ;
для отливок из стали и медных сплавов / 5 (s — Sj).
Переход от толстого сечения к тонкому при s : Sj > 4
(рис. 7, б) осуществляется с помощью участка, длину ко-
торого принимают равной:
для отливок из чугуна и цветных сплавов
sli___________silt \.
s + 11 S1 + к / ’
для стальных отливок
При соотношении толщин стенок s : Sj > 2 : 3 радиус
скругления при одностороннем сопряжении допускается
принимать г — s (рис. 8, а), а при двустороннем сопряже-
нии г = 0,5s (рис. 8, б). Во избежание образования тре-
щин и надрывов на острых кромках отверстий и окон от-
ливок необходимо предусматривать специальные техноло-
гические приливы. Размеры технологических приливов для
станочных чугунных отливок приведены в табл. 7.
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
395
Рис. 8. Схемы выполнения односторонних (а) и двусторонних (б) со-
пряжений при соотношении толщин сопрягаемых стенок s: Si > 2 : 3
Литье по газифицируемым моделям. Сущность способа
состоит в том, что жидкий металл заливается через лит-
никовую систему непосредственно на заформованную
в наполнитель пенополистироловую модель, которая под
действием его теплоты газифицируется, освобождая по-
7. Размеры технологических приливов для станочных чугунных
отливок, мм
9 Односторонние Двусторонние
h ь п И ь Г
4 7 10 5 1 8 10 3
6 10 10 5 2 12 14 3
8 14 12 8 3 16 18 5
10 16 15 10 3 18 20 6
12 20 18 12 5 22 25 8
14 22 20 -15 5 25 28 8
16 25 22 16 6 28 30 8
18 28 25 16 6 30 32 8
20 30 28 20 8 32 32 8
22 32 30 20 8 35 35 10
25 35 32 20 10 38 35 10
28 38 35 20 10 40 36 10
396
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ детали
лость формы. Главной особенностью этого процесса яв-
ляется использование не извлекаемой перед заливкой ра-
зовой пенополистироловой -модели, отсутствие стержней
и плоскости разъема формы. Все это расширяет техноло-
гические возможности процесса литья в песчаные формы,
способствует повышению точности и качества отливок,
позволяет конструктору придавать отливке конфигура-
цию, которая наиболее полно отвечает условиям работы
отливок в изделии.
К технологичности конструкции отливок, изготовляе-
мых по газифицируемым моделям, предъявляют дополни-
тельно следующие специальные требования:
конфигурация отливки должна предусматривать та-
кую конструкцию л итн и ко во-питающей системы, которая
обеспечивает сифонный подвод металла, исключает обра-
зование застойных зон, способствует созданию сплош-
ного фронта течения расплава для последовательного и
направленного заполнения формы и вывода из нее про-
дуктов разложения модели;
при выборе толщины стенок отливок необходимо учи-
тывать механические свойства материала модели и его
плотность;
расположение и конструктивное оформление выступаю-
щих частей, поднутрений, усиливающих ребер и других
элементов отливки должны предусматривать возможность
уплотнения смеси вокруг соответствующих элементов
модели при формовке;
при наличии в детали изолированных каналов и по-
лостей в ее конструкции необходимо выполнять техноло-
гические отверстия, обеспечивающие заполнение модели
формовочной смесью и удаление смеси после охлаждения
отливки.
Технологичность конструкций деталей, получаемых
специальными способами литья. К специальным способам
литья относятся следующие: под давлением, в кокиль,
по выплавляемым моделям, в оболочковые формы и др.
Литье под давлением. Сущность этого способа литья
заключается в том, что расплав металла подается в сталь-
ные пресс-формы под давлением до 700 МПа. Для литья
под давлением используют специальные машины: с хо-
лодной камерой прессования (тигель с расплавом отделен
от машины) и горячей камерой прессования (тигель с ра-
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
397
сплавом встраивается в машину). Подача жидкого металла
в камеру прессования производится автоматически маг-
нитодинамическими и другими заливочно-дозирующимп
устройствами. Этим способом получают отливки с высо-
кой точностью размеров, низкой шероховатостью поверх-
ности и минимальными припусками па механическую об-
работку.
Важнейшая задача при конструировании отливок —
определение рациональной плоскости разъема пресо-
формы и возможность формирования отверстий с помощью
подвижных и неподвижных стержней. При установлении
плоскости разъема целесообразно использовать правило
световых теней, описанное выше.
При этом способе литья соблюдение принципа направ-
ленности затвердевания затрудняется в связи с высокими
скоростями кристаллизации, поэтому конструкция от-
ливки должна быть такой, чтобы металл затвердел по
всем ее сечениям одновременно. Этому требованию удов-
летворяет равновесная конструкция с минимально воз-
можной толщиной стенки. Рекомендуемые толщины сте-
нок приведены в табл. 8.
Величина технологических уклонов зависит от вида
сплава и толщины стенки отливки. Уклоны внутренних
и наружных поверхностей определяют по табл. 9.
Минимальный диаметр отверстий, получаемых в от-
ливках из цинковых сплавов, 1,5 мм при глубине отвер-
стия 6—10 мм, алюминиевых и магниевых 2,5 мм при
длине 3—4 мм, медных 5 мм при длине до 10 мм. В отлив-
ках из медных сплавов литьем можно получать отверстия
8. Толщина стенок отливки в зависимости от площади ее внешней
поверхности, мм
Сплавы Площадь внешней поверхности отливки, см2
До 25 25 — 100 100—250 250—500 Св. 500
Цинковые 0,5 0,8 1,0 1,5 2,0
Алюминиевые 0,8 1,2 1,5 2,5 3,0
Магниевые 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
Медные 2,0 2,5 3,0 3,5 ' —
Сталь 2,0 3,0 5,0 — —
398
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
9. Уклоны стенок отливок
Сплавы Толщина стенок отливки, мм Уклоны стенок отливки
наружных внутренних
Цинковые До 2 0° 15' 0°30'
Се. 2 0° 10' 1°
Алюминиевые До 2 0° 30' 0°30'
и магниевые Св. 2 0°20' 0° 30'—1’
Медные До 2 О°20' 0°30'
Св. 2 0° 15' 1°—1° 30’
диаметром до 2,5 мм при глубине не более 2,5 диаметров.
При этом конструктивный уклон подвижных стержней
должен быть 2°—3° 30', а неподвижных 4—5°.
Литье в кокиль. Сущность этого способа состоит в том,
что жидкий металл подается в металлическую форму,
называемую кокилем, под действием гравитационных сил.
Преимуществами этого способа литья по сравнению с ли-
тьем в песчаные формы являются повышенные (на 10—
20 %) механические свойства сплавов, более низкая
(на 15—20 %) себестоимость процесса, меньшая (в 1,5—
2 раза) трудоемкость механической обработки отливок,
а также -более высокая производительность труда. Недо-
статок — высокая трудоемкость изготовления металличе-
ских форм и стержней.
10. Минимальная толщина стенок отливок
Материал Площадь поверхности стенки, см* Минимальная тол* щнна стенки, мм
Чугун До 5 25—125 4 6—7
Сталь 25—125 £
Магниевые сплавы До 30 3
Алюминиевые сплавы До 30 3—4
Бронза До 30 4—6
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
399
II. Минимальная толщина стенок отливки из алюминиевых сплавав,
мм
Площадь стейки, ем2 АЛ2 АЛ9, АЛ 11 АЛ8, АЛ13
100-250 2,2 3,0 4,0
250—900 2,5 3,5 4,5
Св. 900 3,5 4,0 5,0
При конструировании отливок минимальную толщину
их стенок в зависимости от сплава рекомендуется прини-
мать по табл. 10.
-Толщина стенок алюминиевых сплавов отливок также
зависит от марки сплава (табл. И).
Толщина внутренних стенок и ребер должна быть
равна 0,6—0,7 толщины наружных стенок.
Рекомендуемые технологические уклоны стенок отли-
вок приведены в табл. 12. Уклон ребер жесткости назна-
чают 8—10°, а уклон внутренних полостей, образуемых
металлическими стержнями, — не менее 6°.
Предельные значения диаметров и длин отверстий
в деталях, получаемых литьем в кокиль, приведены
в табл. 13.
12. Технологические уклоны стенок отливки
Сплавы Внесла стенки, мм
наружной внутренней
До 50 Св. 50 До 50 Св. 50
Чугун Сталь углеро- дистая Алюминиевые Магниевые Медные 0°40'—0°20' 0°30' 3°30'—1°40' 2° 20' 3°30' ГЮ'—0°17' 0*20' 1° 50' 1° 20' 3е 15' 0° 30' 0° 45' 0° 20' 1° 10'—0° 55' * 1° tO'—0° 45' 0° 45'—0° 40' *
' Для тонкостенных отливок.
400
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
13. Диаметры отверстий в отливках и их глубина
Размеры, мм
Сплавы Минимальный диаметр Максимальная глубина отверстий
глухих сквозных
Алюминиевые, 8 16 24
магниевые и цин- ковые Медйые 10 15 20
Литье по выплавляемым моделям. Особенностью этого
способа является получение отливок по разовым моделям
(выплавляемым, выжигаемым, растворимым) в много-
слойных, неразъемных огнеупорных формах, подвергну-
тых прокаливанию и заливаемых в горячем или охлажден-
ном состоянии. Способ позволяет изготовлять отливки
очень сложной конфигурации, с высоким качеством по-
верхности.
При конструировании отливок учитывают следующие
их особенности. Наименьшая толщина стенок отливок по
выплавляемым моделям, которая может быть выполнена
без применения специальных условий заливки (вакуумное
всасывание, центробежное литье, литье под низким давле-
нием), I—2 мм.
Наиболее распространена толщина стенки отливки
2—5 мм. Тонкие стенки могут выполняться только при
14. Минимальная толщина стенок отливок (литье по выплавляемым
моделям)
Размеры, мм
Сплавы Размеры отливки
10—50 50—100 100—200 200—350 Св. 350
Сталь углеродистая 2,5 3,0 4,0
Чугун 1,0 1,5 2,0 2,5 3,5
Алюминиевые 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
Магниевые 2,5 3,0 3,5
Медные 2,5 3,0 3,5
Цинковые 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
401
Рис. 9. Отливка с литниковой
системой
Рис. 10. Конструкция паза в от*
ливке
определенной площади их поверхности (не более 75 X
X 75 мм), так как в противном случае происходит коро-
бление стенок формы.
Толщину стенок отливок, получаемых литьем по вы-
плавляемым моделям из различных сплавов, выбирают
о учетом минимально допустимых ее значений (табл. 14).
В длинных плоских стенках, имеющих площадь более
100 см2, следует предусматривать технологические отвер-
стия диаметром 10—20 мм (рис. 9). При конструировании
пазов в отливках необходимо, чтобы расстояние между
выступами или ребрами, образующими ширину d и глу-
бину Н паза (рис. 10), для цветных сплавов было не менее
1 мм, а для стали — не менее 2,5 мм. В общем случае
должно выполняться условие d 0,5/7. Необходимо избе-
гать внутренних полостей, усложняющих изготовление
моделей и требующих изготовления стержней.
Внутренняя полость отливки должна иметь выходные
отверстия, достаточные для того, чтобы прочно соединять
внешние и внутренние стенки формы. В рациональном
варианте конструкции отливки (рис. П) полости А и В
соединены и образуют общую полость С, что обеспечивает
необходимую устойчивую связь внутренней стенки формы
с наружной. Внутренние полости должны иметь выходные
отверстия для удаления остатков формы при очистке
отливок.
402
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Нерационально
Выполнение резьбы литьем
по выплавляемым моделям пред-
ставляет большие трудности,
особенно при мелком шаге (ус-
ложняется изготовление моде-
лей, а на отливках в углубле-
ниях резьб возникают дефекты
в виде металлических прили-
вов).
При литье по выплавляемым
моделям желательно, чтобы де-
таль имела одни и те же базо-
Рис. 11. Конструкции поло- вые плоскости для изготовления
стей в отливках и проверки пресс-форм и для ме-
ханической обработки детали.
Базовые поверхности должны образовываться мини-
мальным числом элементов пресс-формы, желательно —
одним элементом, например, в случае, если они располо-
жены в одной плоскости пресс-формы.
Литье в оболочковую форму. При этом способе литья
заливку металла производят в оболочковые песчано-смо-
ляные формы, которые позволяют устранить недостатки,
свойственные толстостенным песчаным формам (большой
расход формовочных материалов, низкая скорость затвер-
девания). Эти формы имеют небольшую толщину стенок
(6—8 мм), высокое значение временного сопротивления
15. Наименьшая толщина стеиок отливок при литье в оболочковую
форму
Размеры, мм
Наибольший габаритный размер отливок
Сплавы 50—100 100—200 200—350 350—500 До 1500
Чугун Сталь Алюминиевые Магниевые Цинковые Медные Бронзы оло- вянные 2,5—3,5 2,5—4,0 2,5—4,0 2,5—4,0 2,0—4,0 2,5-4,0 1,5—2,0 2,5—4,0 3,0—3,5 3,0—5,0 3,0-4,0 2,5—3,5 3,0—4,0 2,0—3,0 3,0—4,5 3,5—6,0 4,0—6,0 3,5—5,0 3,0—4,0 3,5— 5,0 2,5—3,5 4,0—5,0 5,0—7,0 4,0—7,0 4,0—6,0 3,5—5,0 4,0—6,0 3,0—4,0 8,0—10,0 8,0—12,0 7,0—10,0 5,0—7,0 4,0—6,0
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИТЬЕМ
403
(до 6 МПа), что объясняется использованием в качестве
связующего материала термореактивных смол, которые
п процессе нагрева при изготовлении формы полимери-
зуются и прочно связывают кварцевый песок.
При литье в оболочковую форму припуски на механи-
ческую обработку назначают меньшими, чем при литье
в песчаную форму, что способствует значительной эконо-
мии металла. Разъем формы должен быть плоским, а по-
верхности отливок по возможности плоскими или цилин-
дрическими. Следует избегать конструирования отливок
большой длины при малой ширине или толщине, так как
это ведет к их короблению при охлаждении в форме и при
термической обработке.
Толщину стенок отливок предпочтительно выполнять
одинаковой, чтобы обеспечить равномерную кристалли-
зацию металла. Выбирают ее с учетом минимально допу-
стимых значений, приведенных в табл. 15.
При малой толщине стенок отливок отверстия можно
выполнять без стержней по модели.
Оценка технологичности конструкций литых дета-
лей. Технологичность конструкций отливок оценивают
показателями, главными из которых являются коэффи-
циент использования металла (КИМ), коэффициент необ-
рабатываемой поверхности (КНП), удельная трудоем-
кость и себестоимость детали в изготовлении. Среди на-
званных показателей особое место занимают КИМ и
КНП:
КИМ — отношение массы потовой детали к массе ме-
талла, использованного для получения ее заготовки;
КНП — отношение механически необрабатываемой по-
верхности ко всей поверхности отливки.
Критерием количественной оценки технологичности
конструкции отливки может служить также коэффициент
ее конструктивной сложности р, который принимает
значения от нуля до единицы.
Для отливок,"которые вписываются в габаритный па-
раллелепипед:
2М / А . А .
где А, В и С — соответственно наибольший, средний н
наименьший габаритный размер отливки, м; М — масса
404
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ детали
отливки, кг; р — плотность отливки, кг/м8; s — пло-
щадь поверхности отливки, м2.
Для отливок, которые вписываются в габаритный
цилиндр:
ц== 2MW + L)
pRLS ’ W
где R — габаритный размер отливки, м; L — длина га-
баритного цилиндра, м.
Для отливок, которые вписываются в габаритный шар:
ЗМ /04
~ ps/?m »
где /?ш — габаритный радиус шара, м.
Чем ближе значение коэффициента конструктивной
сложности к единице, тем технологически рациональнее
конструкция отливки.
Технологичность конструкций отливок можно также
оценивать коэффициентом габаритности, дм8/кг:
Kv = V/M, (4);
где V — объем литой детали, определяемый ее габари-
тами, дм8; М — масса отливки, кг.
Чем меньше коэффициент габаритности, тем техноло-
гически рациональнее конструкция отливки.
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ
ШТАМПОВКОЙ
Технологическая характеристика материалов и их вы-
бор. Материалы, используемые для изготовления деталей
штамповкой листовых, трубных и профильных полуфаб-
риакатов, должны отвечать не только требованиям,
определяемым условиями эксплуатации (по усталостной
прочности, коррозионной стойкости и др.), но и требова-
ниям производства (по пластичности и невысокому сопро-
тивлению деформированию при определенных условиях
формоизменения).
Пластичность, т. е. свойство воспринимать пластиче-
скую деформацию при определенных условиях, является
сложной характеристикой, меняющейся в зависимости
от условий деформирования данного материала: темпера-
туры, скорости нагружения, характера действующих сил
и т. д. Характеристикой пластичности могут служить
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
405
относительное (или истинное) равномерное удлинение бь,
общее относительное (или истинное) удлинение б5, би,
относительное сужение поперечного сечения хр, опреде-
ляемые при испытаниях на одноосное растяжение. Ис-
пользование последней характеристики предпочтительнее.
Показатели пластичности могут -быть использованы для
Предварительного определения числа штамповых пере-
ходов.
Прочностные свойства материала определяются пре-
делом текучести <гт, временным сопротивлением ав, ис-
1инным напряжением о„ = оу (F/Fo) (ау — условное на-
пряжение; F и Fo — фактическая и исходная площади
сечений, перпендикулярных к направлению действия
силы), а также отношением от/ов. С уменьшением по-
следнего, как правило, пластичность повышается.
Упрочнение материала в процессе деформирования
характеризуется модулем упрочнения П (при линейной
аппроксимации og = oS1, + Пе,-, где oSo — условный
предел текучести; et- — интенсивность деформаций) или
показателем упрочнения п (при степенной аппроксимации
as = Се", где С — константа материала). С точки зре-
ния стойкости штамповой оснастки, предпочтительным
является применение материалов с малыми значениями П
и п.
При высокоскоростной штамповке (взрывом, магнито-
импульсной и др.), а также в режиме сверхпластичности
(СП) важным является показатель скоростного упроч-
нения иг, определяемый по экспериментальной зависи-
мости:
где ё — скорость деформации. При штамповке в режи-
ме СП показатель т должен быть не менее 0,3. Уменьше-
ние сопротивлению деформирования позволяет снизить
требования к штамповой оснастке в связи с относительно
малыми действующими усилиями деформирования, что
дает возможность использовать в штампах низкоуглеро-
дистую сталь, баллинит, керамику и другие материалы
при достаточной их стойкости.
Все применяемые металлы и сплавы условно можно
разделить на четыре группы: низкопластичные (ф < 0,1),
406
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
среднепластичные' (ф = 0,14-0,2), пластичные (4> — 0,24-
0,3), высокопластичные (ф > 0,3).
Сложными в технологическом отношении являются
композиционные материалы, в особенности армированные
бериллиевыми, углеродными, борными волокнами, под-
вергаемые, в основном, гибке по большому радиусу.
Кроме указанных основных требований к материалу
заготовки могут предъявляться такие дополнительные
требования, как отсутствие склонности к адгезии, к мате-
риалу штампа и склонности к газонасыщенню при повы-
шенных температурах и др. Эти требования важно учиты-
вать' при штамповке сплавов титана.
Общие технологические требования к листоштампу-
емым деталям. Полуфабрикаты (листы, профили, трубы),
поставляемые металлургическими предприятиями, имеют
определенный разброс по габаритным размерам и меха-
ническим свойствам. При штамповке необходимо учиты-
вать, что допуск на толщину стенки заготовки оказывает
влияние на точность и качество деталей, стойкость штам-
пов и силовые параметры процессов. Допуск на толщину
стенки детали должен быть больше допуска на толщину
стенки заготовки.
Для листовой горяче- и холоднокатаной стали удовле-
творительными являются следующие допуски: ±(0,084-
0,10) s при толщине стенки заготовки s - 0,54-1,5 мм;
±(0,064-0,08) s при толщине s — 1,54-3,5 мм; ±(0,034-
0,06) s для ленточной стали.
Для листов из алюминиевых и магниевых сплавов
фактический диапазон изменения толщины составляет
(4-0,05 ММ4-0.1 s). Еще больший диапазон наблюдается
у прессованных профилей, допуск на толщину стенки кото-
рых изменяется в диапазоне ±(0,084-0,10) s.
Следует иметь в виду, что механические характери-
стики также изменяются в широком диапазоне.
Простановка размеров на чертежах штампуемых дета-
лей должна подчиняться следующим основным правилам:
в качестве баз выбирают поверхности, точность обра-
ботки которых наиболее высокая;
требуемые размеры детали должны обеспечиваться
размерами инструмента. Например, на чертеже детали,
согнутой из листа, следует проставлять: радиус сгиба
вогнутой, а не выпуклой поверхности; радиусы сопряже-
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
407
ния фланца со стенкой
станка и стенки с дном;
диаметр стакана, полу-
чаемого вытяжкой. Ука-
занные размеры должны
быть только внутренни-
ми, так как они соответ-
ствуют внешним радиу-
сам закруглений элемен-
тов штампа.
Технологические тре-
бования к деталям, под-
вергаемым разделительным операциям. Основными разде-
лительными операциями являются отрезка, вырубка, про-
бивка, надрезка, обрезка. Для разделительных операций
используют гильотинные, роликовые ножницы, штампы,
фрезерные станки и пилы, установки для плазменного рас-
кроя и раскроя электронным лучом, газорезательные уста-
новки. Раскрой пластическим деформированием является
более производительным по сравнению с другими спосо-
бами и применяется при толщине листового материала от
0,05 до 25 мм.
Наибольший коэффициент использования материала
обеспечивается при контуре детали, ограниченном пря-
мыми, и форме, приближающейся к прямоугольной.
Наименьшие размеры для деталей, получаемых выруб-
кой, составляют: для углеродистых и легированных сталей
h > (2,0-i-2,25) s, для меди, латуни и алюминиевых спла-
вов ft >(l,15-i- 1,20)$, где s — толщина материала
{рис. 12). Радиус сопряжения R при а > 90° должен быть
не менее 0,25s; при а < 90° R > 0,5s.
Минимальные относительные размеры пробиваемых
отверстий в штампах обычной точности приведены в
табл. 16. Минимальные расстояния между пробиваемыми
отверстиями, а также между контуром детали и отвер-
стиями приведены на рис. 13.
В табл. 17—20 указаны предельные отклонения разме-
ров деталей при вырубке и пробивке.
Отклонение смещений осей отверстий от наружного
контура зависит от максимального размера детали в плане.
Диапазон допускаемых отклонений определяется толщи-
ной материала (см. табл. 20).
408
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 13. Минимальные расстояния между пробиваемыми отверстиями,
а также между контуром детали и отверстием:
а •— т > s; б—т > (0,7* 0,8) s; в—m > (1,5*2,0) s; г —• т (0,8*0,9) з;
д — tn di —- 2л; Di >• di 4- 2л, 4- 2s 4“ О >• Di 4“ 3s 4-rfa: a m >
> 0,5d 4- Г
16. Минимальные относительные размеры отверстий
Материал детали Форма отверстия
круглая dis квадрат- ная a/s прямо- угольная bls овальная cfs
Сталь; коррозионно-стойкая 1,5 1,4 1,2 1,1
твердая 1.3 1,2 1,0 0,9
мягкая и латунь 1,0 0,9 0,8 0,7
Алюминиевый сплав 0,8 0,7 0,6 0,5
Обозначения: а—длина стороны квадрата; b — минимальный
размер прямоугольника; d—диаметр круга; с — минимальный диа-
метр овала; s — толщина детали.
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
409
17. Предельные отклонения размеров контура плоских деталей при
вырубке и пробивке
Размеры, мм
Толщина материала Габаритный размер детали
До 50 50—120 120—260 260—500
0,2—0,5 ±0,10 ±0,15 ±0,20 ±0,30
0,5-1 ±0,15 ±0,20 ±0,30 ±0,40
1—2 ±0,20 ±0,30 ±0,40 ±0,50
2—3 ±0,30 ±0,40 ±0,50 ±0,60
3—4 ±0,40 ±0,50 ±0,60 ±0,80
4—6 ±0,50 ±0,60 ±0,80 ±1,00
18. Предельные отклонения размеров отверстий при вырубке и
пробивке
Размеры, мм
Толщина материала Диаметр отверстий
До 10 10—50 50—100
До 2 4-0,06 4-0,08 4-о.ю
2—4 4-0,08 4-0,10 4-0,12
Св. 4 4-0,10 4-0,12 4-0,14
19. Предельные отклонения размеров между центрами отверстий при
пробивке
Размеры, мм
Толщина материала . Расстояние между центрами
До 120 120—220 220—360
До 2 ±0,15 ±0,20 ±0,25
2—4 ±0,20 ±0,25 ±0,30
Св. 4 ±0,25 ±0,30 ±0,40
410
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
20. Предельные отклонения размеров от базовых поверхностей до
отверстий при вырубке и пробивке
Размеры, мм
Толщина материала Размер от базовых поверхностей до отверстий
До 50 50—120 120—220 220—360
До 2 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0.8
2—4 ±0,6 ±0,7 ±0,8 ±1,0
Св. 4 ±0,7 ±0,8 ±1,0 ±1,2
При резке на гильотинных ножницах допуски на
ширину полосы не должны быть меньше приведенных
в табл. 21.
При вырубке, пробивке и резке на поверхности среза
образуется блестящий поясок (зона смятия с Rz = 6,34-
1,6) и конусный участок (зона скола с Rz — 804-10),
Для повышения точности получаемых деталей и улуч-
шения качества поверхности среза применяют зачистку
в штампах. В этом случае шероховатость поверхности
среза Rz — 6,34-1,6, а точность размеров соответствует
приведенной в табл. 22.
Зачистку деталей из высокоуглеродистых и жаропроч-
ных сталей вследствие их высокой прочности и склон-
ности к накипанию не производят.
21. Допуски на ширину полосы, отрезаемой на гильотинных ножницах,
мм
Размеры, мм
Толщи Hd полосы Ширина ПОЛОСЫ
До 50 50— 100 100— 200 200— 400 200—700 700— 1000 1000— 1500
До 1 ±0,5 ±0,6 ±0,8 ±1,0 ±1,2 ±1,5 ±1,5
1-3 ±0,6 ±0,8 ±1,0 ±1,2 ±1,5 ±1,8 ±2,0
3-6 ±0,8 ±1,0 ±1,2 ±1,5 ±1,8 ±2,0 ±2,5
6—10 ±1,1 ±1,3 ±1,5 ±2,0 ±2,2 ±2,7 ±3,3
10—15 ±1,5 ±1,8 ±2,0 ±2,3 ±2,5 ±3,0 ±3,5
15-20 ±1,5 ±1,8 ±2,0 ±2,5 ±3,0 ±3,5 ±4,0
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
411
22. Предельные отклонения размеров детален
Размеры, мм
Толщи на детали Габаритный размер детали
До 10 10—50 50—180
До 1.0 0,015 0,020 0,025
1,0—2,0 0,020 0,025 0,035
2,0—4,0 0,025 0,030 0,045
4,0—6,0 — 0,040 0,055
6,0—10 — 0,055 0,065
Технологические требования к деталям, получаемым
гибкой. В зависимости от размеров, формы и материала
деталей, требований к их точности, характера производ-
ства гибку осуществляют в штампах на прессах, на спе-
циализированных гибочных и профилировочных станках.
Высота прямой части полки должна быть не менее удвоен-
ной ее толщины h 2s (рис. 14).
Важнейший параметр процесса гибки — минимальный
радиус сгиба, при котором происходит разрушение мате-
риала по выпуклой поверхности. Минимальный радиус
может быть определен по получаемым в результате испыта-
ний на одноосное растяжение относительным равномер-
ному и сосредоточенному удлинениям 6/, и бк и их отно-
шению е = 6к/66. Графики для определения относитель-
ного минимального радиуса (r/s)m)n и относительного
допустимого радиуса r/s при различных углах сгиба а
приведены на рис. 15.
Значения минимальных относительных радиусов для
некоторых материалов приведены в табл. 23.
Размер утонения листовой заго-
товки в зоне сгиба определяют по
рис. 16.
При гибке с тангенциальным
сжатием и гибке с осадкой мини-
мальный радиус сгиба может быть
уменьшен в 2,5—3,0 раза. При
Рис. 14. Деталь, получае-
мая гибкой
использовании этих способов тол-
щина в зоне сгиба не только не
уменьшается, а даже увеличи-
412
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
23. Допустимые относительные радиусы сгиба при гибке иа 90°
Материал r/s
Сталь конструкционная:
08кп, 10кп 0,3/1,0
15, 20 0,5/1,3
25, 30 0,8/3,0
40, 50 1,2/3,0
ЗОХГСА 0,8/3,0
Сталь коррозионно-стойкая!
12Х18Н10Т 1,0/2,0
09Х15Н8Ю:
нормализованная 2,0/4,0
полупагартованная 3,0/7,0
нагартованная 4/10
08Х17Н5МЗ:
нормализованная 1,5/3,0
полунагартованная 3,0/6,0
нагартованная 4,0/8,0
10Х15Н5Д2Т 1,8/3,0
12Х17Г9АН4 0,45/1,0
ХН67МВТЮ 1/3
Титановые сплавы:
ВТ 1-0 2,5; 1,5*
ОТ4-0 3,5; 2,0 *
ОТ4-1 5,0; 4,0 *
ВТ5-1
ВТ6 (закаленный) 7,0; 3,0 *
ВТ14 6,0
Латунь:
ЛС59 0,8/2,0
ЛС62 0,8/2,0
Л68 0,8/2,0
Медь 0,25/0,7
Алюминиевые сплавы:
АД1 0,35/1,0
Д16:
закаленный и состаренный 2,0/4,0
отожженный 1,5/3,5
01420 3,5
Магналии:
АМгЗ 1,2/3,5
АМгбМ 1,2/3,5
Магниевые сплавы:
МА1 6,0
МА8 4,0
* Гибка с нагревом.
Примечание. В числителе приведены значения относительных
радиусов при гибке поперек волокон, в знаменателе — вдоль волокон.
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
413
вается в 1,2—1,4 раза, что значительно повышает жест-
кость деталей. Однако штамповая оснастка при этом зна-
чительно усложняется, а требуемое усилие пресса возра-
стает в несколько раз по сравнению с обычной гибкой.
При гибке прессованных профилей минимальный ра-
диус определяется исходя из предельной пластичности
материала или из условия потери устойчивости стенки.
Рис. 16. Зависимость относи-
тельной толщины s±/s0 в зоне
сгиба от относительного радиуса
(s0 — толщина заготовки; S] —
толщина заготовки в зоне сгиба)
Рис, 17, Изогнутый профиль
414
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Минимальный радиус сгиба профилей, определенный
из условия разрушения растянутой полки:
Г >(Л — Уп. т)/8ь,
(5)
где h — высота полки профиля (рис. 17); уц. т —коор-
дината центра тялести сечения профиля; — относи-
тельное равномерное удлинение при одноосном растя-
жении.
Если процесс гибки ограничивается потерей устой-
чивости сжатого элемента профиля, то минимальный ра-
диус
r>I,12/i2/fe, (6)
где b — толщина полки.
Значения минимальных относительных радиусов сгиба
профилей из некоторых материалов приведены в табл.
24—26.
Радиус сгиба трубных заготовок ограничивается одним
из следующих факторов: разрушением материала по вы-
пуклой поверхности; максимально допустимым утоне-
нием стенки; максимально допустимой овальностью попе-
речного сечения; максимально допустимой волнистостью
стенки на вогнутой поверхности. Эти факторы могут изме-
няться в широком диапазоне в зависимости от условий
эксплуатации (максимального давления рабочей среды,
наличия вибраций п др.). Минимально допустимый радиус
зависит также от способа гибки (свободная гибка, гибка
наматыванием, гибка протягиванием по рогообразному
сердечнику, без нагрева, с общим или местным нагревом,
с наполнителем или оправкой либо без них).
Минимальные относительные радиусы сгиба по оси
трубы при гибке без наполнителя или оправки при отно-
сительной толщине стенки:
s/D ..................... 0,02 0,05 0,10 0,15
R/D...................... 4,0 3,6 3,0 2,0
При гибке с наполнителем минимальные относитель-
ные радиусы сгиба определяются следующими зависи-
мостями:
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
415
24. Минимальные относительные радиусы сгиба rih, определяемые
условиями разрушения
Материал профиля Z/ц т/^
0,1—0,2 0,2 —0,3 0,3 —0,4
Д16М 7—9 6—8 5—7
В95М 7—9 7—9 5—8
ЛМгб 7—9 6—8 4—6
ЛК4-1М 8-9 7—8 6-7
ОТ4-0 6—9 5—8 4—5
2,5—3,0 2,0—2,5 2,0— 2, b
ВТ20 12—15 10—12 7-9
5—6 4,5-5 3,5—4,0
ВТ22 9—10 7—9 6-7
3,0—2,5 2,0—2,5 2,0-2,5
Примечание. В числителе приведены данные для гибки без
нагрева, в знаменателе — с нагревом.
25. Минимальные относительные радиусы сгиба r/h, определяемые
условиями потери устойчивости
Мате- риал профил я Уц. т/Л
0,1—0,2 0,2 —0.3 0,3—0,4
11, мм
1.5 2 3 1.5 2 3 1.5 2 3
Д16М В95М АМгб АК4-1М ОТ4-0 ВТ20 ВТ22 10 10 9 10 9 9 8 9 7 7 7 8 9 10 8 9 8 2,5—3,0 8 6,0 8 3,5 8 9 7 8 7 2,5—3,0 7 5,5 5,0 3,0 6 7 5 7 7 2,5—3,0 7 5 4,5 2,5 7 7 7 8 6 б 6 7 6 6 5 (>
Примечание. В числителе приведены данные для гибки без
нагрева, в знаменателе — с нагревом.
416
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
26. Минимальные относительные радиусы сгиба профилей
из низкоуглеродистой стали
Сечение профиля
Направление гибки относительно осей Не менее
X—X 2,5
у—У 4,5
х—х и у—у 5 (й — 0,9b)
X—X 5 (й— 1,126)
у—У 5 (Й! — 0,8&)
х—х и у—у 2,5й
ДЕТАЛИ,* ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
417
для трубопроводов, работающих при давлении до
15 МПа:
4 = 3,79 - 0,6 4-814 (4)! +10510 (4)’ -
-35500(4)*; (7)
для трубопроводов, работающих при давлении до
22 МПа:
4 = 3,72 + 28,3 - 728 (-£-)’ + 6510 (^-)3 -
- 18 700 (8)
При гибке протягиванием по рогообразному сердеч-
нику при относительной толщине стенки s/D 0,016
может быть получен относительный радиув /?//? = 14-1,5.
Однако при этом на заготовке отсутствуют концевые пря-
молинейные участки. Минимальный радиус определяется
по формуле
R = (r/DH + 0,5) Do + O,5do, (9)
где г — радиус вогнутой образующей рогообразного сер-
дечника; DH — наружный диаметр детали; Do — на-
ружный диаметр трубы.
Если определяющим фактором является минимально
допустимая толщина smln стенки, то минимальный радиус
сгиба определяется зависимостью
R'D- • о»)
Технологические требования к деталям, изготовля-
емым вытяжкой. Вытяжка представляет собой процесс
получения полой детали любой формы из плоской заго-
товки. Основным технологическим параметром здесь яв-
ляется относительное изменение наружных размеров заго-
товки за один переход. При осесимметричной форме детали
возможности процесса характеризуются коэффициентом
вытяжки
/и = Z)/Z)3ar, (11J
где D3a„ — диаметр заготовки! D — диаметр детали.
14 П/р Амирова
418
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 18. Заготовки и готовая
деталь с фланцем
Рис. 19. Прямоугольная корот-
ка, получаемая вытяжкой:
а — готовая деталь: б — элемент
звготогки
В)
Коэффициент вытяжки зависит от материала, разме-
ров рабочих частей штампа (радиусов матрицы RM и пуан-
сона /?п), смазочного материала, условий деформирова-
ния и других факторов. Основное требование, предъявляе-
мое к деталям, получаемым вытяжкой, — минимальное
число операций вытяжки, зависящее от относительной
высоты Н/D (рис. 18).
При вытяжке прямоугольных коробок (рис. 19) их отно-
сительная высота определяется по данным табл. 27.
Радиусы закруглений и Ra зависят от толщины и
свойств материала. Радиус R„ = (14-0,5) /?м; значения
относительного радиуса сопряжения RM/s при вытяжке
27. Относительная высота прямоугольных коробок (см. рнс. 19),
вытягиваемых за одну операцию (стали 08 и 10)
Относительный радиус угловых закруглений г/Д Относительная толщина заготовки (s/D3ar) 100
2—1,5 1.5—1,0 1,0—0,5 0,5 —0,;>
0,3 1,10 1,0 0,95 0,87
0,2 0,95 0,86 0,77 0.75
0,15 0,80 0,75 0,70 0,65
0,10 0,70 0,62 0,57 0,52
0,05 0,6 0,52 0,47 0,42
0,025 0,45 0,40 0,35
ДЕТАЛИ. ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
419
28. Отклонения по диаметру цилиндрических полых деталей
Размеры, мм
Толщина материала Диаметр детали
До 60 50—120 120—260
0,5 ±0,12 ___
0,6 ±0.15 ±0,2 —
0,8 ±0,2 ±0,25 ±0,3
1,0 ±0,25 ±0,3 ±0,4
1,2 ±0,3 ±0,35 ±0,5
1,5 ±0,35 ±0,4 ±0,6
2,0 ±0,4 ±0,5 ±0,7
2,5 ±0,45 ±0,6 ±0,8
3,0 ±0,5 ±0,7 ±0,9
4,0 ±0,6 ±0,8 ±1.0
5,0 ±0,7 ±0,9 ±1.1
6,0 ±0,8 ±1,0 ±1,2
деталей с фланцем при относительной толщине заготовки
следующие:
(s/D3ar) 100............ 2,0-1,о 1,0-0,2 0,2—0,06
RM/s.................... 1Q-15 15—20 20—30
Допуски на размеры вытянутой детали не должны быть
меньше значений отклонений, приведенных в табл. 28—30.
29. Отклонения по высоте цилиндрических полых деталей
Размеры, мм
Толщина Высота детали
стеики До 18 18—30 30—50 50—80 80—120 120—180 180—260
До 1 ±0.5 ±0,6 Без ±0,8 фланца ±1,0 ±1,2 ±1,5 ±1,8
1—2 ±0,6 ±0>8 ±1,0 ±1,2 ±1,5 ±1,8 ±2,0
2—4 ±0,8 ±1,0 ±1,2 ±1,5 ±1,8 ±2,0 ±2,5
4—6 ±1.0 ±1.2 ±1,5 ±1,8 ±2,0 ±2,5 ±3,0
До 1 ±0,3 ±0,4 ±0,5 сланцем ±0,6 ±0,8 ±1,0 ±1.2
1—2 ±0.4 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0,9 ±1.2 ±1.4
2—4 ±0,5 ±0,6 ±0,7 ±0,8 ±1.0 ±13 ±1,6
4—6 ±0,6 ±0,7 ±0,8 ±0,9 ±1,2 ±1,6 ±1,8
14*
420
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
30. Отклонения от плоскостности дна детали, полученной вытяжкой
___________________________________________________ Размеры, мм
Толщина стенки Диаметр детали
До 75 75—150 150—250 250—500 Св. 500
До 0,4 0,5 0,7 0,9 1.3 1.5
0,4—1,2 0,5 0,7 0,9 1,0 1.3
1,2—2,0 0,4 0,5 0,6 0,8 1,0
2,0-3,5 0,25 0,35 0,5 0,6 0,8
Св. 3,5 0,20 0,30 0,5 0,6 0,7
Технологические требования к деталям, получаемым
рельефной формовкой. Рельефной формовкой получают
различные элементы жесткости. Формообразование осу-
ществляется исключительно в результате уменьшения
толщины материала в очаге деформации. Поэтому с уве-
личением глубины формуемых элементов их толщина
непрерывно уменьшается. Положение зоны максимального
утонения зависит от формы получаемого углубления
(рельефа). Обычно максимальное утонение не должно
превышать 0,2s.
В табл. 31 приведены размеры рифлей в деталях из
алюминиевых и титановых сплавов (рис. 20). Обычно
допуски на размеры рифлей составляют ±0,5 мм.
При формовке рифлей трапециевидного сечения
(рис. 20, б) лимитируется относительное увеличение
длины контура сечения:
Рис. 20. Поперечное сечение рифли
детали;- получаемые листовой штамповкой
421
81, Размеры рифлей в деталях из алюминиевых и титановых сплавов
Размеры, мм
$ н R Г
0,5—0,6 2 4 3/2,5
0,5—0,8 3 6,5 4/3,5
0,5-1,0 4 9 5/4,0
0,5—1,2 5 11,5 6/5,0
0,8—1,5 7 15 8/6,0
1,0—1,8 9 19 10/8,0
1,2—2,0 И 23 12/9,0
Примечание. В числителе приведены данные для алюминие-
вых сплавов, в знаменателе — для титановых сплавов.
Размеры ребер жесткости в деталях из пластичных ста-
лей типа 08кп приведены в табл. 32.
При штамповке рифлей в деталях из пластичных ста-
лей их длина и радиус сопряжения сторон не регламен-
тируются. В том случае, когда штампуются несколько
параллельных рифлей, расстояние между ними не должно
быть меньше 2В (см. рис. 20).
При формовке углублений круглой формы в плане
(рис. 21) иК размеры следует выбирать по табл. 33. Ра-
диусы сопряжения г 3,5s; гх 10s. Расстояние между
осями углублений должно быть не менее (1,14-1,2) Dx.
При штамповке с местным нагревом глубина круглых
углублений может составлять 2—2,50, что, одиако, сопро-
вождается значительным усложнением технологического
процесса.
Технологические требования к деталям, получаемым
отбортовкой. Отбортовкой получают детали типа горловин
(рис. 22). Высота отбортовки
Н = 0,5 (D—d) + 0,43г + 0,72s, (12)
Рнс. 21. Отформованное углубление
круглой формы в плане
Рис. 22. Сечеиие отбортован-
ной горловины
422
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
32. Размеры ребер жесткости в деталях
из пластичных сталей
Обозначение размеров Размеры
рекомендуемые минимальные
н 3s 2s
R 4s 3s
Г 2s s
где d — диаметр отверстия до отбортовки.
Коэффициент отбортовки К — d/D зависит от марки
материала и относительной толщины заготовки (табл. 34—
36), а также от формы рабочих частей инструмента, спо-
соба получения отверстия и др.
Ориентировочные значения коэффициентов отбортовки
следующие: 0,72 — сталь для глубокой вытяжки (б6 =
— 0,25-?0,3); 0,78 — сталь для вытяжки (бв = 0,2-4-0,25);
0,68 — латунь. Радиус сопряжения г (2-j-4)s. Толщина
стенки горловины переменна, ее минимальное значение
на кромке
= (13)
33. Размеры формуемых углублений круглой формы в кеталях
из алюминиевых и магниевых сплавов, мм
s D D, H $ D D, 11
0,3—0,5 45 53 4 0,8- 1,5 116 132 8
50 58 4 128 146 9
0,3-0,8 55 65 5 1,0- 1,5 140 160 10
60 70 6 162 184 11
0,5-1,0 65 75 5 1,2— 1,5 184 208 12
72 84 6 208 236 14
77 89 6 230 250 15
0,8-1 2 82 94 6
94 108 7
106 122 8 4»
ДЕТАЛИ. ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
428
34. Значения коэффициента сталей 1 отбортовки для низкоуглеродистых
Способ получения отверстий Относительная 'олщнна (s/d) 100
1 2 3 5 б
Сферический пуансон
Сверление с зачисткой за- 0,70 0,60 0,52 0,45 0,40
усенцев Пробивка в штампе 0,75 0,65 0,57 0,52 0,48
Цилиндрический пуансон
Сверление с зачисткой за- 0,80 0,70 0,60 0,50 0,45
усеицев Пробивка в штампе 0,85 0,75 0,65 0,60 0,55
Способ получения отверстий Относительная толщина (s/</) 100
10 125 15 20 30 100
Сферический пуансон
Сверление с зачисткой за- 0,36 0,33 0,31 0,30 0,25 0,20
усеицев Пробивка в штампе 0,45 0,44 0,43 0,42 0,4z —
Цилиндрический пуансон
Сверление с зачисткой за- 0,42 0,40 0,37 0,35 0,30 0,25
усеицев Пробивка в штампе 0,52 0,50 0,50 0,48 0,47 —
Большую высоту горловины за одну операцию можно
получить при отбортовке с утонением стенок. В этом слу-
чае высота горловины
Нг = Н + 0,5 (s/Si - I) (Н - hx), (14)
где sx — толщина стенки горловины; hx — часть высоты
борта, не подвергаемая утонению.
Предельное утонение стенки определяется по формуле
“ 2б* ехр [У(1 - 6Г- + 4.6 (1 + 6Ь) бь - (1 - Ml ’ (15)
424
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
35. Предельные коэффициенты отбортовки дли листового проката
толщиной до 6 мм при (Sp/d) 10а « 2_________________________
Материал Котб
Стали и сплавы иа никелевой и хромоникелевой ос- 0,61—0.57
нове
Алюминиевые сплавы:
AMriM 0,59
АМг1П 0,62
AMrlH 0,69
АМг2П 0,70
АМг2Н 0,71
Д20 (отожженный и свежезакалеиный) 0,72-0,70
Д20 (закаленный и искусственно состаренный) 0,78-0,74
М40 (отожженный и свежезакалеиный) 0,74
М40 (закаленный и искусственно состаренный) 0,80
АК6 (отожженный и свежезакалеиный) 0,70-0,68
АК6 (закаленный и искусственно состаренный) 0,82-0,80
АК8 (отожженный и свежезакалеиный) 0,71—0,69
АК8 (закаленный и искусственно состаренный) 0,82—0,80
Магниевые сплавы:
МА1 (нагрев до 320—350°) 0,42—0,36
МА8 (нагрев до 300—375°) 0,40—0,34
Медь и ее сплавы:
МОБ 0,75-0,56
МБ 0,72—0,53
Ml 0,49-0,36
Бронза в отожженном состоянии:
БрОФ6,5-0,15 0,71—0,67
БрОЦС4-3 0,74—0,69
БрКМуЗ-1 0,71—0,67
БрАМц9-2 0,77-0,71
БрА5 0,71—0,67
Титановые сплавы:
0,67—0,59
ВТ 1-0 0,63—0,59
0,83—0,77
ВТ5-1 0,67—0,63
ВТ 14 (отожженный) 0,77—0,71
0,71—0,63
ВТ 15 (отожженный) 0,77—0,71
0,71—0,63
» 0,83—0,77
ВТ20 0,63—0,59 ,
Примечания: 1. Отверстия обработаны резанием. Для про-
битых отверстий приведенные значения следует увеличить на 10—15%.
2. В числителе приведены данные для отбортовки без иагрева,
в знаменателе — для отбортовки с нагревом.
86. Значения коэффициентов отбортовки
Относительная толщина (s/d) 100
Ма тернал 2 3 5 8 10 12 15 20 30
Низкоуглероди- стая сталь 0,6— 0,75 0,52— 0,65 0,45— 0,60 0,40— 0,55 0,36— 0,52 0,33— 0,50 0,31— 0,50 0,30— 0,48 0,20— 0,25
12Х18НЮТ 0,65 0,48 0,42 0,40 0,40 0,40 0,38 0,37 0,37
Сталь 20 0,84 0,63 0,54 0,52 0,52 0,52 0,50 0,48 0,47
АМгбМ 0,68 — — 0,635 — — — — —
АМгбН 0,78 — 0,703 — — — 0,63 — —
Д16АМ 0,75 0,68 0,65 0,64 0,631 — — 0,63 —
Д16АТ 0,8 0,73 0,7 — 0,69 — — 0,68 —
В95 — — 0,813 — 0,776 — — 0,772 —
ОТ4-0 — 0,756 0,69 — — — — — —
ОТ4-1 — 0,682 z 0,625 — — — — — —
08Х17Н5МЗ — 0,704 — — о — — — —
Медь — 0,535 — — — — — — —
ЛС59-1 — 0,725 — — — — — — —
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
428
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
tzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz
Рис. 23. Горловина, отборто-
ванная иа трубе
где б;, — логарифмическое относительное равномерное
удлинение.
Горловины на трубе получают отбортовкой предвари-
тельно обработанного овального отверстия. Для удобства
ввода пуансона внутрь трубы и предотвращения утяжки
торца расстояние / от торца до оси отвода не должно пре-
вышать 2D и быть менее 1,5d (рис. 23). Допускается уто-
нение стенки до 20 % и овальность сечения горловины
до 15 %.
изготовленные ИЗ труб-
раздач ей: в — осадкой внутрь;
выворотом
Рис. 25. Детали,
иых заготовок:
а — обжимом: 6 — . „
г — осадков наружу; д
ДЕТАЛИ, НОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
427
Технологические требования к деталям, получаемым
обжимом, раздачей, осадкой и выворотом из трубных
заготовок. Использование трубных заготовок вместо
листовых во многих случаях позволяет снизить расход
материала и трудоемкость деталей в изготовлении. На
рис. 24 в качестве примера показана последовательность
вытяжки детали типа колпачка из плоской листовой заго-
товки. В данном случае одна операция обжима с дифферен-
цированным нагревом заменяет три-четыре операции
вытяжки. Коэффициент использования материала повы-
шается с 0,6—0,7 при использовании листовой заготовки
до 0,9—0,95 при использовании трубной заготовки.
При обжиме трубной заготовки (рис. 25) предельные
возможности характеризуются коэффициентом обжима
Лобл = d/D, значение которого зависит от марки мате-
риала и относительной толщины заготовки, угла а, сма-
зочного материала и др.
При обжиме в конической матрице без образования
цилиндрического участка меньшего диаметра предельный
коэффициент обжима определяют по формуле
К _____ ।_ 0,8<рстт (1 — е 1 п
Аобж— 1 <тв (1 +gtga)(3— 2cosa) J е
где р. — коэффициент трения заготовки о матрицу; ф =
— — коэффициент устойчивости, равный 1 при
at
s/D < 0,05; от; окр — предел текучести и критическое
напряжение.
При обжиме при 20 °C коэффициент обжима сравни-
тельно невысок (табл. 37).
В табл. 38 и 39 приведены значения /Собж при различ-
ных углах конусности а.
Предельные значения коэффициента обжима /Собж
в конической матрице трубы 40x1,0 из материала Д16
приведены ниже: -
a....... 10 15 20 30 45 60
XoG1K • - - 0,73 0,70 0,69 0,71 0,73 0,79
Значения углов конусности а, при которых усилие
деформирования минимально, зависят от относительной
толщины заготовки: при s/D = 0,02-1-0,03 a = 15°, при
s/D = 0,03-7-0,04 a = 20°; при s/D = 0,04 и более a = 30°.
428
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
37. Коэффициенты обжима труб из материалов Д16Т, Д1Т, ЗОХГСА
Размеры трубы DXJ Кобж Размеры трубы DXs ^обж
25X1,5 0,92 38Х 1,5 0,58
25X1,0 0,88 40Х 1,5 0,576
27Х 1,0 0,81 40Х 1,0 0,55
ЗОХ 1,5 0,765 45Х 1,5 0,515
ЗОХ 1,0 0,733 50X1,5 0,424
35X1,5 0,657 50X1,0 0,446
35X1,0 0,63
38. Предельные значении коэффициента обжима АСобж в конической
матрице для стальных трубчатых образцов
Относительная толщина (s/D) 100
а, • 2 3 5 8 12 1б
10 0,75 0,72 0,69 0,67 0,65 0,63
. 20 0,81 0,77 0,73 0,70 0,67 0,64
39. Значения коэффициентов обжима
Материал Тип штампа
Вез подпора С наружным подпором С наружным н внутренним подпором
Сталь низкоугле* 0,7—0,75 0,55-0,60 * 0,30—0,54
родистая Латунь 0,65—0,70 0,50—0,55 0,27—0,32
Алюминий 0,70-0,75 0,53—0,57 0,27—0,32
Дюралюмин: отожженный 0,73—0,78 0,60—0,63 0,40-0,54
закаленный 0,75—0,80 0,68-0,72 0,40-0,43
Сплав АМг 0,70—0,75 — —
При относительной толщине заготовки более 2 %
могут быть получены значения коэффициентов обжима,
пр и веден иные в табл. 39.
детали;- получаемые листовой штамповкой
429
При обжиме е диффе-
ренцированным нагревом
значения коэффициента об-
жима могут быть уменьше-
ны (рис. 26). Толщина стен-
ки в обжатой части увели-
чивается по сравнению о
исходной и ориентировоч-
но составляет
= So V 1/Кобж* (17)
При полном обжатии
до смыкания толщина
стенки на кромке
Рис. 26. Зависимость КОбж от тем-
пературы нагрева материала
D
S1 “ S° 2ese cos а
(18)
Радиус сопряжения конического и цилиндрического
участков стенки во избежание выворачивания должен
быть не меньше, чем
1/Ds 1
ГсопР “ V 2 sin а ’
(19)
При обжиме в сферической и эллиптической матрицах
• местным нагревом обжим может осуществляться до смы-
кания стенок (см. рис. 24) о обеспечением герметичности
обжатой части без дополнительных средств.
При раздаче без нагрева возможности процесса харак-
теризуются коэффициентом раздачи Кр = d/D (см. рис. 25,
б), который зависит от размеров и материала заготовки,
угла конусности и других факторов. Предельные значе-
ния коэффициентов раздачи не должны быть менее зна-
чений, определяемых следующими зависимостями:
при условии потерн устойчивости в зоне передачи
усилия
К — f 1 4. I f________________2,2qxrT___________1 ,
AP ов(1 + И cig а) (3-2 cos <х) J » W
при условии локализации деформаций
Кр « ехр
(21)
430
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
40. Значения коэффициентов раздачи для труб при а = 45°
dXs, мм кР rfX«, мм
3X0,5 0,52 18X1,0 0,78
4X0,5 0,53 20X1,0 0,79
6X1,0 0,66 24X1,0 0,80
8X1,0 0,725 24X1,0 0,83
10X1,0 0,74 27X1,0 0,835
12X1,0 0,74 ЗОХ 1,0 0,840
14X1,0 0,745 33X1,5 0,845
16X1,0 0,77 35X1,5 0,85
38X1,5 0,86
Значения Яр для труб из сплавов АМгМ, 12Х18Н10Т при
а = 45° приведены в табл. 40.
При относительной толщине (s/d) 100 >• 2,0 из раз-
личных материалов могут быть получены следующие коэф-
фициенты раздачи:
Материал
Д16Т ..................................
Д16М.................................
АВМ .................................
АМгМ.................................
12Х18Н10Т ...........................
Сталь 20.............................
Ниже приведены значения для стальных заготовок
при а = 20°:
SolD ........... 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14
Ар.............. 0,69 0,66 0,65 0,64 0,63 0,62
«
41. Значения при раздаче сварных обечаек
Марка материала
Состояние
12Х18Н10Т)
Сталь 20 J
ЗОХГСА]
АМц
Амг1-М
ВТ 1-0
ОТ4-1
Без термообработки
После отпуска
0,83-т-0,85
0,83-т-0,85
0,92-7-0,94
0,83-7-0,85
0.89-7-0.91
0,93-7-0,94
0,90-7-0,92
Р
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ЛИСТОВОЙ ШТАМПОВКОЙ
431
При раздаче жесткими
разжимными пуансонами
сварных из листа тонко-
стенных обечаек коэффи-
циент /Ср не должен быть
меньше приведенного в
табл. 41.
При раздаче с диффе-
ренцированным нагревом Рис< 27> Зависимость к от тсм.
значения коэффициента лр пературы нагрева пуансона (труба
могут быть уменьшены 40X1, а — 15°)
(рис. 27). Минимальная
толщина стенки на кромке детали Sj = sj/7(p.
Возможности процесса осадки концов труб опреде-
ляются коэффициентом = sjs, зависящим от материала
и размеров заготовки, высоты утолщенной зоны, способа
ведения процесса. Получение внутренних утолщений зна-
чительно проще, чем наружных (см. рис. 25), которые
получают с нагревом заготовки в штампах с раздвиж-
ными прижимами. Предельные значения Ко при осадке
внутрь приведены в табл. 42.
С увеличением высоты Н утолщенной части значение Ко
изменяется (табл. 43).
42. Предельные значения коэффициента Ко (для материала Д16Т)
Размеры трубы rfX«, мм % Размеры трубы f/Xv, ММ Ко
10Х 1,0 3 зох 1,о 5,5
20Х 1,0 4,5 40Х 1,0 6,5
25Х 1,0 5,0 50Х 1,0 7,5
43. Значения коэффициента Кг, в зависимости от высоты Н
(труба 20X1 из материала Д16Т)
н/п ко н/п *О
0,5 3,0 2,0 4,0
1,0 3,5 2,5 3,8
1,5 4,7 3,0 3,5
432
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ'
Данными табл. 42 и 43 можно пользоваться при проек-
тировании деталей из труб из титановых сплавов ОТ4-0.
При проектировании деталей о наружными утолще-
ниями следует иметь в виду, что без нагрева могут быть
достигнуты значения Ко = 2,04-3,0 только на трубах
cs/d>-0,l. Для получения больших значений Ко на
тонкостенных трубах (sfd < 0,02) требуются сложная
штамповая оснастка и нагрев очага деформации. При этом
могут быть образованы внешние утолщения без складок.
Например, на трубах 28 X 1 и 28 X 1,5 из сплава АМгб
получены утолщения в размерами: Н = 44-10; sx = 1,54-
20 (см. рис. 25).
Двустенные детали (см. рис. 25) могут быть получены
выворотом внутрь и наружу.
Наиболее простым является выворот без ограничения,
когда радиус свободного изгиба г = (24-4)8. При необ-
ходимости увеличения радиуса г приходится использовать
ограничивающие вкладыши, что усложняет применяемую
оснастку и снижает производительность процесса. Воз-
можности процессов ограничиваются в зависимости от
способа выворота предельными коэффициентами обжима
ХоСж или раздачи К#, приведенными на рис. 26 и 27.
Качественная оценка технологичности конструкций
листоштампуемых деталей. На себестоимость штампу-
емых деталей влияют коэффициент использования мате-
риала, трудоемкость операций, последующая механиче-
ская обработка, стоимость штамповой оснастки при задан-
ной ее стойкости и сроки подготовки производства, а
также производительность отдельных операций.
При проектировании деталей должны быть выполнены
следующие основные требования: 4
материал детали должен обладать максимально воз-
можной пластичностью, что позволяет использовать тра-
диционные способы штамповки;
не следует назначать допуски на размеры штампуемых
деталей, меньшие достижимых при традиционных спо-
собах штамповки;
коэффициенты формоизменения должны быть такими,
чтобы деталь могла быть изготовлена за один штамповый
переход;
допуски по толщине детали в различных зонах не
следует лимитировать;
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ
433
при невозможности обеспечения заданного коэффи-
циента формоизменения рационально использовать свар-
ные заготовки или узлы, сваренные из нескольких деталей
простой формы;
размеры деталей должны быть заданы с учетом воз-
можностей технологического процесса;
при конструировании следует предусматривать макси-
мальное использование материала;
конструкция детали должна давать возможность ис-
пользования универсального инструмента;
унификация и стандартизация элементов конструкции
детали должны обеспечивать сокращение номенклатуры
технологической оснастки и многократное использова-
ние ее компонентов;
целесообразно, чтобы форма детали была симметрич-
ной относительно одной или нескольких осей;
при деформировании отдельных зон заготовки следует
предусматривать участки для установки инструмента вне
деформируемой зоны.
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНОЙ
ШТАМПОВКОЙ
Технологическая характеристика и выбор материалов.
Штампованные заготовки находят широкое распростра-
нение в машиностроении в связи с их высокими механиче-
скими свойствами, высокой производительностью процес-
сов штамповки и низкой себестоимостью деталей. Часто
поверхности штамповок, сопрягаемые с поверхностями
других деталей при сборке, обрабатывают механически.
Механической обработкой удаляют также избыточный
материал (напуски). В этих случаях при выборе материала
детали обязательно следует учитывать не только его экс-
плуатационные характеристики (прочность, коррозион-
ную стойкость, жаропрочность и др.), но также и пла-
стические свойства и обрабатываемость резанием.
С технологической точки зрения, наиболее просто осу-
ществляется штамповка без нагрева заготовки. Так осу-
ществляют холодную высадку, холодное выдавливание
и некоторые другие процессы. Однако в этом случае мате-
риал заготовки должен обладать высокой пластичностью
(относительное сужение при одноосном растяжении ф >
434
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 28. Элементы штамповки
Рис. 29. Расположение ребер:
а — двустороннее: б — односторон-
нее
> 0,2). При использовании схемы штамповки, при кото-
рой в материале создаются большие сжимающие напря-
жения, без нагрева можно штамповать и менее пластичные
материалы.
Штамповку низкопластичных материалов осущест-
вляют с нагревом заготовки, что не только вызывает
удлинение технологического цикла, но ведет к дополни-
тельным трудностям, связанным с предотвращением оки-
сления или газонасыщения материала, изменением его
микроструктуры особенно в зонах критических дефор-
маций.
Для штампованных деталей и заготовок следует при-
менять материалы, хорошо освоенные в производстве,
такие, как:
углеродистая сталь марок от 08 до 45;
конструкционная легированная сталь марок 15Г2,
20Г, 35Г2, 15Х, 20Х, ЗОХ, 35Х, 40Х, 40ХН, 15ХФ,
20ХФ, 18ХНВА, 25ХНВА; 40ХФА, 40ХНМ, ШХ15, ЗОХ,
ЗОХГСА, ЗОХГСНА;
коррозионно-стойкая сталь марок 12Х18Н10Т,
08Х15Н8Ю, 08Х17Н5МЗ}
детали; получаемые объемной штамповкой
435
алюминиевые сплавы АК4, АК6, АК8, Д1, Д16, В95,
АМгб;
магниевые сплавы марок МА2, ВМ65-1;
титановые сплавы марок ВТ1, ВТЗ, ВТЗ-1, ВТ5,
ВТ6, ВТ 14, ОТ4-0;
латуни ЛС59, ЛС68;
медь;
монель-металл.
Масса деталей, получаемых штамповкой, может коле-
баться от нескольких граммов до нескольких тонн.
Элементами штамповки являются (рис. 28):
полотно / — тонкая стенка, расположенная в пло-
скости разъема штампа;
ребро 2 — тонкая стенка илн выступ, расположенные
в плоскости, перпендикулярной к плоскости разъема
штампа;
бобышка 3 — выступ, длина которого равна ширине,
а высота составляет 0,15 длины;
припуск — слой материала, удаляемый при последую-
щей обработке для получения требуемых размеров и шеро-
ховатости поверхности детали;
напуск — необходимый избыток металла, вызываемый
особенностями процесса формообразования поковки К на-
пускам относятся (см. рис. 28): штамповочный уклон 4
(внешний а и внутренний 0), необходимый для свободного
извлечения поковки из штампа; заливы 5, необходимые для
упрощения формы ручья штампа и повышения его стой-
кости, а также для создания участков, из которых выре-
зают пробы для определения механических свойств; ра-
диусы переходов, нужные для предотвращения поверх-
ностных дефектов и облегчения течения металла; закруг-
ления, необходимые для уменьшения концентрации на-
пряжений в углах дна полости чистового ручья.
Технологичность конструкции штампованной детали.
Рациональной формой детали обычно считают такую, при
которой элемент^ конструкции имеют простую геометри-
ческую форму и плавно сопряжены друг с другом. Раз-
меры конструктивных элементов должны соответствовать
возможностям технологического процесса.
Предельная точность штампованной детали в направле-
нии движения подвижной части штампа составляет
±0,05 ... ±0,10 мм, а в перпендикулярном направлении
436
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
44. Допуски на размеры стальных штампованных деталей типа
зубчатых колес, дисков, втулок и др., подвергаемых калибровке
Размеры, мм
Диаметр детали Размер и направлении обжатия
До 18 19—50 61 — 120
До 30 0,4
30—50 0,5 0,6 —
50—80 0,6 0,8 1.0
80—120 0,8 1.0 1.2
4-0,02 ... +0,05 мм. Шероховатость поверхности Ra «»
= 10-i-l,6 мкм.
Для получения максимальной точности штампованные
детали подвергают калибровке, для чего должны быть
предусмотрены допуски на размеры деталей, полученных
горячей штамповкой (табл. 44 и 45).
Технологически рациональную форму штампуемой де*
тали выбирают в учетом следующих основных требований:
рационально одностороннее расположение ребер, бо*
бышек и других выступающих элементов (рис. 29), что
позволяет повысить точность деталей, снизить расход
металла, упростить последующую обработку;
при проектировании деталей о закрытой формой сече*
ния (двутаврового и швеллерного) в полотне следует пре-
дусмотреть отверстия облегчения, служащие приемни-
45. Допуски па размеры стальных штамповаппых деталей типа
шатунов, рычагов, кронштейнов и др., подвергаемых калибровке
Размеры, мм
Длина детали Размер в направлении обжатня »
До 10 11—30 31—80
До 30 0,40 0,50
30-80 0,50 0,60 0,80
80—120 / 0,60 0,80 1.0
120—180 0,80 1,00 1,20
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ
437
ками избыточного металла при штамповке. Площадь отвер*
стий облегчения должна быть более 50 % площади по*
лотна. Если отверстия нежелательны, то на полотне пред*
дусматриваются определенные зоны для приема избыточ-
ного металла, подвергаемые последующей обработке реза-
нием;
следует избегать резких переходов по сечению детали.
Площадь поперечного сечения по длине детали не должна
изменяться более чем в 3 раза;
нежелательно, чтобы деталв имела переменную по
длине толщину ребер. Если высота ребер переменна, то
следует применять переменный радиус сопряжения ребер
о полотном;
при переменном расстоянии между ребрами толщину
ребер следует оставлять постоянной. То же требование
следует удовлетворять и при переменной высоте ребер;
штамповочный уклон, зависящий от отношения тол-
щины ребра к его высоте, при переменной высоте ребра
следует брать постоянным и равным среднему;
выступы и ребра не должны располагаться близко
друг к другу, так как при близком расположении затруд-
няется течение металла в выступы и снижается стойкость
штампов;
толщина полотна не должна быть очень малой, так как
в противном случае происходит быстрое остывание заго-
товки, ведущее к снижению стойкости штампа;
деталь не должна иметь длинных узких отростков
в плоскости полотна, так как это приводит к .большому
расходу металла и браку по незаполнению фигуры;
. бобышки, в которых предполагается сверление отвер-
стий, для обеспечения минимально допустимой толщины
.стенки следует делать овальными в направлении возмож-
ного смещения отверстий. На деталях с двумя и более
бобышками, у которых трудно определить направление
смещения, следует увеличивать диаметр бобышек на вели-
чину, гарантирующую получение толщины стенки, не
меньшей минимально допустимой;
взамен цельноштампованных деталей сложной формы
со значительными выступами в различных направлениях
целесообразно использовать сварные из нескольких ча-
стей, расчленяя сложную заготовку на отдельные части
простой формы, свариваемые между собой;
438
технологичность конструкции детали
при штамповке (высадке) утолщений на концах стерж-
ней диаметр высаженной части не должен быть больше
четырех диаметров исходной заготовки, а высота высажен-
ного утолщения должна быть более 0,05—0,125 диаметра
утолщения. '
Если высаживается утолщенная часть сложной формы,
то ее объем не должен быть больше 6(Р, где d — диаметр
заготовки. При выдавливании полостей следует избегать
излишних ступеней, кромок, пазов, переходов, а глубокие
полости должны иметь уклон боковых поверхностей.
Острые кромки данных элементов полости должны быть
притуплены скруглениями радиусом не менее 0,3—0,5 мм.
У ступенчатых полостей сопряжение ступеней следует
выполнять радиусом более 0,5—1,0 мм во избежание неза-
полнения металлом перехода и поломки инструмента.
Форма донной поверхности должна быть выпуклой, чтобы
уменьшить усилие деформирования.
Донная поверхность с выступом d должна иметь отно-
сительную глубину окружающей выступ канавки менее
0,6d во избежание разрушения инструмента. На дне поло-
сти рекомендуется иметь только выступающую гравировку
с максимально допустимой высотой, равной толщине букв.
Острые кромки донной поверхности сложной формы (пазы,
зубья) следует скруглить радиусом не менее 0,3—0,5 мм
для облегчения течения металла в пазы боковой поверх-
ности.
В боковых элементах полости рекомендуется избегать
длинных и тонких пазов с a/b 14-1,5 (а — ширина,
b — глубина паза) и выступов (ребер) с высотой, большей
ширины выступа. При конструировании ступенчатых поло-
стей (за.ходная часть — гладкая, придонная — рельеф-
ная) диаметр заходной части должен быть на I—2 мм
больше максимального поперечного размера придонной
части.
Примеры рациональных и нерациональных конструк-
тивных элементов показаны на рис. 30.
Выбор поверхности разъема. При штамповке на прес-
сах и молотах для свободного извлечения детали из
штампа, состоящего из верхней и нижней частей, площадь
любого сечения заготовки выше и ниже поверхности
разъема штампа должна уменьшаться по мере удаления
от этой поверхности. Это обеспечивается выбором соот-
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ
439
Элементы дна
Рационально
Нерационально
Нерационально
Элементы стенок
Рис. 30. Примеры рациональных н нерациональных конструктивных
элементов выдавливаемых полостей
ветствующих штамповочных уклонов. Желательно, чтобы
поверхность разъема была плоскостью или максимально
к ней приближалась. Менее желательно, когда разъем
штампов выполнен по ломаной или криволинейной по-
верхности, так как конструкция штампа при этом услож-
няется.
Однако в некоторых случаях ломаная поверхность
разъема позволяет избежать напусков, необходимых для
обеспечения свободного извлечения детали, что дает воз-
можность уменьшить объем обработки резанием и расход
Рис. 31. Примеры рационального и нерационального расположении
поверхности разъема
440
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 32. Ступенчатая поверхность
разъема
металла. На рис. 31 по-
казаны примеры рацио-
нального и нерациональ-
ного расположения повер-
хности разъема.
Угол наклона ломаной
поверхности разъема (рио.
32) не должен быть боль-
ше 60°, так как в противном случае увеличиваются из-
нос штампа и шероховатость среза облоя.
Площадь проекции штамповки на поверхность разъема
должна быть максимальной. Это необходимо для того,
чтобы уменьшить глубину полостей штампа и напуски.
Если деталь имеет двусторонние выступы, то поверхность
разъема должна проходить через середину боковой поверх-
ности наибольшего периметра детали. В деталях с ребрами
желательно, чтобы поверхность разъема проходила через
вершины ребер, что обеспечивает хорошее расположение
волокон.
Если деталь имеет круглое поперечное сечение, то
штамповку целесообразно производить при расположении
оси детали в направлении движения инструмента. В этом
случае обеспечиваются более высокие механические харак-
теристики материала, упрощается конструкция штампа.
Рекомендуется, чтобы форма штампуемой части детали
была симметрична относительно поверхности разъема.
При этом улучшается заполнение штампа, уменьшается его
изнашивание, повышается производительность штам-
повки.
Рациональным является расположение штампуемой
заготовки в одной половине штампа, что значительно
снижает стоимость штампа и повышает точность детали.
Форма детали должна быть такой, чтобы не вызывать
бокового смещения штампов. Поверхность разъема должна
располагаться так, чтобы извлечение детали осущест-
влялось свободно, а конструкция штампа была бы макси-
мально простой.
Выбор штамповочных уклонов. Как правило, на чер-
теже детали указываются значения уклонов только на
необрабатываемых поверхностях.
Значение уклона зависит от многих факторов, главным
из которых является отношение высоты h элемента детали
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ
441
a) f)
Рис. 33. Элементы штамповки:
а ~ с уклоном; б — с двойным уклоном
к его ширине b (рис. 33, а). Внутренние уклоны 0 (см.
рис. 28) должны быть больше наружных а для облегчения
извлечения детали из штампа при изменении ее линейных
размеров при остывании (табл. 46).
В штампованных деталях, имеющих форму тел враще*
ния, для экономии материала предусматривают двойные
штамповочные уклоны (входной в и основной а) (рис. 33, б
и табл. 47).
В тех случаях, когда оборудование включает выталки-
вающие устройства, штамповочные уклоны могут быть
уменьшены (табл. 48).
Выбор толщины полотна (наименьшей толщины штам-
повки в плоскости разъема штампов). Толщина полотна
не должна быть меньше значений, приведенных в табл. 49,
так как при чрезмерно малой толщине стойкость штампа
46. Значения одинарных наружных а, внутренних 0 штамповочных
уклонов дли деталей из некоторых материалов
м> Сталь Алюминие- вые н магниевые сплавы Титановые сплавы
а° а° р» а®
Св. 0,5 до 1,0 5 7 3—5 5 __
» 1,0 » 2,5 7 10 3—5 5 7 7
» 2,5 » 5,5 7 10 5 7 7 10—12
» 5,5 7—10 12 7 10 7 15
442
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
47. Значения двойных штамповочных уклонов для деталей
из некоторых материалов прн использовании выталкивающих устройств
h/d Ci аль Алюминиевые и магниевые сплавы
а6 8® tf
Св. 0,5 до 1,0 » 1,0 » 2,5 » 2,5 » 4,0 » 4,0 » 5,5 » 5,5 3 3 3 5 5 7 7 7 10 12 3 7
резко уменьшается. Минимальное значение толщины по*
лотна зависит от абсолютных и относительных размеров
заготовки, материала детали.
Выбор размеров ребер и расстояний между ними.
Расстояние между соседними ребрами имеет ограничение
сверху и снизу. С одной стороны, о увеличением высоты
ребер расстояние между ними должно увеличиваться, так
как при малом расстоянии затрудняется течение материала
и заполнение полости штампа. С другой стороны, с умень-
шением толщины полотна расстояние между ребрами
должно уменьшаться, так как в противном случае зна-
чительно возрастает усилие деформирования, а стойкость
штампа уменьшается. Оптимальные значения расстояний
между ребрами приведены в табл. 50.
Максимальное расстояние между ребрами а для всех
марок материалов зависит от высоты ребра: при высоте
48. Значения штамповочных уклонов для деталей из некоторых
материалов
h/b Сталь Алюминиевые и магниевые сплавы Титановые сплавы
а° а° 3° а?
До 2,5 1 1,5 1 1,5 2 3
Св. 2,5 до 5 2 3 2 3 2—3 3—5
Св. 5 3 5 3 5 5 7
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ
443
49- Толщина полотна для деталей с отверстиями облегчения
Размеры, мм
Площадь проекции детали на плоскость Сталь кон- струкцион- ная Алюмииие- вые сплавы Магнвевые сплавы Титановые сплавы
МА2 МА5
разъема, сма
До 25 1,5 1,5 1,5 7,0 1,5
Св. 25 до 80 2,5 2,0 2,0 7,5 2,5
» 80 » 160 3,5 2,5 2,5 7,5 3,5
» 160 » 250 4,5 3,0 3,0 7,5 4,5
» 250 » 500 5,0 4,0 4,0 7,5 5,0
» 500 » 850 6,0 5,0 5,0 7,5 6,0
» 850 » 1 180 8,0 5,5 5,5 8,0 8,0
» 1 180 » 2 000 10,0 7,0 6,0 10,0 10,0
» 2 000 » 4 500 8-9 8-9
» 4 500 » 8000 10,5—11,5 10,5—11,5
» 8000 » 12 500 12,5—13,5 12,5—13,5
» 12 500 » 20 000 —. 15,0—16,5 15,0—16,5
» 20 000 » 25 000 18,0 18,0 — —-
ребра h < 16 мм а = (304-35)s, при h < 35,5 мм а =
= (25-г-ЗО) s, при h < 71 мм а = (20-r25)s, где s — тол-
щина полотна.
К основным размерам штампованной детали (рис. 34)
относятся радиусы сопряжений R, закруглений /?ъ высота
ребра h, толщина ребра, равная 2Rlt и углы наклона по-
лотна (табл. 51).
50. Расстояние между ребрами
Размеры, мм
Высота р еСра Сталь кон- струкцией’ ня я Алюмннне вые сплавы Магниевые 4. плавы ГпгаНо’ вые сплавы
До 5 * 10 10 10 10
Св. 5 до 10 12 10 12 12
10 -» 16 20 15 20 20
в 16 » 25 30 25 30 30
в 25 » 35,5 45 35 50 45
» 35,5 » 50 60 50 70 60
» 50 » 71 80 65 100 80
» 71 » 100 •— 80 — —
444
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Выбрр радиусов за-
круглений и переходов.
С целью повышения
стойкости инструмента
и улучшения заполне-
ния полости штампа
элементы контура сече*
ния детали должны
плавно сопрягаться
Рис. 34. Сечение штампованной детали ОКРУЖНО<^ТИ
(рив. 35).
В табл. 52 приведены значения радиусов закруглений г
и переходов R в зависимости от отношения высоты эле-
мента штамповки к его ширине. Радиусы закруглений
должны быть равными размеру припуска.
При проектировании деталей типа стержень с утолще-
нием (рис. 36) значения радиусов (мм) определяют по
следующим формулам:
гх = 0,2ft + 1|
гя = 0,1ft + lj
(22)
(23)
rt - 0,2ft + 1. (24)
На наружных углах внутреннего контура (рио. 37)’
радиусы закруглений должны быть не менее 1—1,5 мм,
на внутренних углах они определяются по формулам:
« 0,07 (D + Н); (25)
₽я « 0,07 (d + ft). (26)'
Рис. 36. Стержень с утол-
щением
Рис. 35. Сопряжение элементов контура
сечения
61. Основные размеры штампованной детали
Размера, мм
а Расстоянве а между ребрамв
До 40 Св. 40 до 80 Св. 80 до 125
R Rt R Rt ? R R,
До 5 Св. 5 до 10 >10 >16 >16 >25 >25 >35,5 > 35,5 > 50 >50 >71 3/4 4/5 6/9 10/8 —/10 —/12 1,5/1,5 1,5/1,5 2/2 2,5/2,5 —/3 —/4 5/8 8/8 10/10 12,5/12,5 15/15 15/15 —/20 1,5/1,5 2/2 2,5/2,5 3/3 3,5 4/4 —/4,5 2е 2° 2° 2° 10/10 12,5/12,5 15/12,5 15/15 15/15 20/15 25/20 2/2 2/2 2,5/2,5 3/3 4/4 5/5 6/6 2° 2° 2° 2° 2° 2е 2е
к Расстоявие а между ребрами
Св. 125 до 180 Св. 180 до 250 Св. 250
R R, V R R, V R R, V
До 5 Св. 5 до Ю >10 >16 >16 >25 >25 >35,5 > 35,5 > 50 >50 >71 20/12,5 20/15 20/15 20/15 20/20 25/20 2/2,5 3/3 3,5/3,5 4,5/4 6/4 8/5 Iе Iе . 1° 30' 1° 30' 1’30' 1°30' 20/15 20/15 20/20 25/20 25/25 3/3 4/4 5/4,5 6/5 10/6 1° 30' 1° 30' 1° 30' 1° 30' 1° 30' 25/20 30/25 30/30 6/5 8/6 10/7 1’30' 1° 30' 1°30'
Примечание. В числителе приведены данные для сталей и титановых сплавов; в знаменателе — для
алюминиевых и магниевых сплавов.
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ
448
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 37. Деталь с глухой
прошивкой
Качественная оценка техноло-
гичности конструкции детали, по-
лучаемой объемной штамповкой.
При изготовлении деталей слож-
ной пространственной формы в ре-
зультате отхода в облой расхо-
дуется большое количество метал-
ла. Кроме того, штамповка слож-
ных деталей относительно низко-
производительная, так как для за-
полнения полости штампа требует-
ся выполнение нескольких ударов.
Этих недостатков можно избежать,
если деталь проектируется с уче-
том технологических возможнос-
тей процессов штамповки (напри-
мер, если площадь сечения дета-
ли по длине постоянна, т. е. нет
резких изменений по площади).
Конструкцию детали можно
считать технологически рациональ-
ной, если она соответствует кон-
струкции стандартизованной или унифицированной дета-
ли, изготовление которой уже освоено. Рациональными
являются также детали, когда их правую и левую части
(рис. 38) изготавливают из одинаковых заготовок.
Более рациональной можно сделать конструкцию де-
тали, если расчленить ее на два или более элемента
52. Значения радиусов закруглений г и перехода R
Размеры, мм
h/b Высота
До 25 Св. 25 i о 45 Св. 46 до 80 Св. 81 до 100
t R т Д Г R Г R
До 2 1,5 5 2 8 3 12 4 15
2—4 2 6 3 10 4 15 4,5 20
Св. 4 2,5 8 3,5 15 4,5 20 5 25
ДЕТАЛИ. ПОЛУЧАЕМЫЕ ОБЪЕМНОЙ ШТАМПОВКОЙ
447
Нерационально
Рис. 38. Пример выполнения правой и левой
деталей
(рис. 39), штамповка которых с последующей сваркой
проще, чем изготовление цельноштампованной де-
тали.
Форма детали должна быть такой, чтобы при штамповке
не происходило бокового смещения штампов. Это обеспе-
чивается в случае симметрии детали относительно одной,
двух или трех осей.
Не рекомендуется проектировать детали с удлиненным»
отростками малого сечения, которые располагаются илп
в плоскости разъема штампов (рис. 40), или перпендику-
лярно к ней, а также детали с высокими топкими реб-
рами.
Сварной шей
Рис. 39. Рациональная кон-
струкция, полученная сваркой
двух штампованных элементов
Рис. 40. Деталь с отростками
448
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
В настоящее время отсутствует общепринятая класси-
фикация поковок, позволяющая оценить их технологич-
ность. Для выбора основных и вспомогательных операций
используют классификацию, представленную в табл. 53,
основанную на признаке формы поперечного сечения.
Технологическая характеристика и выбор материалов
и заготовок. При выборе материала следует иметь в виду,
что сопротивление деформированию сталей (а следова*
тельно, мощность оборудования, стойкость инструмента)
и их пластичность, обеспечивающая получение готовой
детали из заданной заготовки при минимальных затратах,
определяется главным образом процентным содержанием
углерода. С увеличением последнего пластичность сни-
жается, а сопротивление деформированию растет.
Отрицательное влияние на. пластичность материала
особенно оказывают примеси серы и фосфора, они приво*
дят к появлению зон красно- и синеломкости, что требует
строгого соблюдения температурного режима ковки. Хо-
рошо освоена в производстве инструментальная сталь
марок 7ХФ, 8ХФ, 9ХФ, 9X1, 9ХВГ, ХВ4, 7ХГ2ВМ,
7X3, 8X3, 5ХНМ, 5ХВ2С, ШХ15, ХВГ, 9ХС, 4Х5МОС,
5ХЗВЗМФС, Х12, Х12М, Р9, Р18, У7—У12, высоколеги-
рованная сталь и сплавы марок 10Х11Н20Т38,
ХН70ВМТЮ, ХН55ВМТКЮ, 10X11Н20, 20X13,
13Х14НЗВ2Ф1, 15Х18Н12С4ТЮ, 12Х18Н9Т,
20Х15НЗМА.
Высоколегированная и жаропрочная сталь и сплавы
обладают худшей деформируемостью по сравнению с ин-
струментальной сталью, большим упрочнением при высо-
ких температурах, резко выраженной гетерогенностью
структуры, высоким сопротивлением деформированию,
низкой прочностью межкристаллитных связей при высо-
ких температурах, необходимостью особых условий на-
грева. Хорошей технологичностью обладают детали, изго-
товленные из углеродистых и конструкционных легиро-
ванных сталей.
Деформируемые алюминиевые сплавы делятся на три
группы:
мягкие повышенной пластичности (АМц, АМг, АВ,
АД31, АДЗЗ, АД35, АТВ1 и др. о временным сопротив-
15 П/р Амирова
53. Классификация поковок
Признак Группа поковок
I п ш IVa
Форма попереч- ного сечения Цилиндрические сплош- ные (гладкие и с усту- пом) • Прямоугольного сече- ния (гладкие и с усту- пом) Смешанных сечений (сплошные с уступами и расположением отдель- ных частей в одной, двух, трех и более плоскостях) Цилиндрические по- лые (гладкие и с ма- лыми уступами)
Т иповые предста- вители деталей Оси, штоки, валы, ко- лонны, роторы и т. п. Плиты, пластины, ку- бики, вкладыши, пино- ли и т. п. Коленчатые валы и т. п. Диски, фланцы, ко- леса, муфты, шестер- ни и т. п.
Опера- ции ковки к Протяжка; протяжка и осадка; протяжка и пе- режим уступов; протяж- ка, осадка и пережим; протяжка, осадка, пере- жим и передача; про- тяжка и осадка с обра- зованием выступов; про- тяжка, осадка и пере- жим, передача; протяж- ка и осадка с образова- нием выступов Протяжка; протяжка и осадка; протяжка, осад- ка и пережим уступов; протяжка, осадка, пере- жим и передача Протяжка и пережим ус- тупов; протяжка, пере- жим уступов и передача; протяжка, осадка, пере- жим уступов и передача; протяжка, пережим ус- тупов, передача, скручи- вание; протяжка, торцо- ван осадка, пережим ус- тупов, передача, скручи- вание Протяжка, осадка и прошивка; протяж- ка, осадка с образо- ванием уступов и прошивка
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
Продолжение табл. 53
Признак Группа поковок
IV6 IVb V
Форма попереч- ного сечения Цилиндрические полые (глад- кие с малым отношением дли- ны к размеру поперечного се- чения; Цилиндрические полые (гладкие с большими уступами и большим от- ношением длины к размеру попе- речного сечения) С криволинейной осью
Типовые предста- вители деталей Бандажи, кольца и т. п. Барабаны, полые валы, цилиндры и т. п. Крюки, бугели, скобы, днища и т. п.
Опера- ции ковки Протяжка, осадка, прошивка и раскатка; протяжка, осадка, прошивка, протяжка с оправ- кой, раскатка Протяжка, осадка, прошивка, рас- катка и протяжка с оправкой; про- тяжка, осадка, прошивка, раскат- ка, протяжка с оправкой и пере- жим уступов; протяжка, осадка, пережим уступов, прошивка, про- тяжка с оправкой Различные способы ковки и гибка
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
451
лением до 300 МПа и относительным удлинением 6,, =
= 0,104-0,20);
средней прочности и пластичности (Д1, Д16, АК6,
АК4-1, В65, Д19П и др., имеющие ст,, до 500 МПа и 6ь0,12);
высокопрочные и низкопластичные (АК.8, В93, В95,
В96 и др., имеющие ст(, до 800 МПа и 6(, = 0,054-0,10).
С повышением степени легирования пластичность алю-
миниевых сплавов и, следовательно, технологичность
деталей снижается. К малоосвоенным и труднодеформи-
руемым сплавам относятся порошковые высокопрочные
и жаропрочные материалы.
К наиболее освоенным промышленным магниевым
сплавам относятся детали из MAI, МА2, МА2-1, МАЗ,
МА5, МА8. Более рациональными являются детали из
сплавов марок MAI и МА8. Остальные из указанных спла-
вов являются менее пластичными и более прочными.
В большинстве случаев магниевые сплавы значительно
хуже обрабатываются давлением, чем алюминиевые
сплавы.
Медь и сплавы на ее основе, как правило, обладают
высокой пластичностью и сравнительно низким сопро-
тивлением деформированию при горячей ковке (темпера-
тура 750—850 °C).
Сплавы титана по уровню прочности и пластичности
делятся на три группы:
низкой прочности и высокой пластичности (ВТ 1-0,
ВТ1-00, ОТ4-0, ОТ4-1 и др., имеющие ов до 700 МПа);
средней прочности и пластичности (ВТ5-1, ВТ6, ВТЗ-1
в др , имеющие oD до 1000 МПа);
высокой прочности (ВТ 15, ВТ 16, ВТ22, имеющие ов >
> 1000 МПа).
Наиболее предпочтительным является применение вы-
сокопластичных сплавов.
С целью увеличения коэффициента использования мате-
риала желательно, чтобы конструкция детали позволяла
применять в качестве заготовок различные полуфабрикаты
(трубы, специальные профилй и т. п.).
Основными способами изготовления кузнечных заго-
товок являются штамповка и свободная ковка. Заготовки,
полученные ковкой, обычно подвергаются механической
обработке по всем поверхностям в отличие от штампован-
ных заготовок, которые могут иметь поверхности и эле-
15-*
452
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
менты, точность и качество поверхности которых обеспе-
чиваются в процессе штамповки. Поэтому изготовление
деталей из поковок вызывает повышенный расход металла
и большой объем механической обработки. Однако затраты
на специальную оснастку для ковки невелики.
Выбор способов изготовления заготовки (ковка или
штамповка) зависит в основном от требуемого объема
выпуска, конфигурации деталей и их материала.
В некоторых случаях для деталей сложной конфигура-
ции из дорогостоящего материала даже при малых масшта-
бах производства целесообразно применение штамповки.
В табл. 54 приведены объемы выпуска деталей, стои-
мость которых при изготовлении ковкой и штамповкой
для данной группы сложности одинакова.
Для обеспечения технологичности конструкции де-
таль должна отвечать совокупности требований, основными
из которых являются следующие:
изготовление ее из одного куска металла;
возможность разъема штампов;
заполнение выступающих частей фигуры (углов, ра-
диусов, ребер, фланцев и т. п.);
изготовление детали с минимальной трудоемкостью за
малое число переходов и с малыми припусками для умень-
шения объема последующей механической обработки;
изготовление детали с наименьшей массой и наибольшим
коэффициентом использования материала;
использование простых и дешевых штампов;
унификация деталей для уменьшения числа и номен-
клатуры штампов.
54. Минимальное число деталей, которые целесообразно изготовля1ь
ковкой
Группа слож- ности Материал детали
Сталь Алюми- ниевые сплавы Магние- вые сплавы Thtuifo- вые сплавы
углеро- дистая кон- струк- ционная корро- зионно- стойкая
1 400 350 300 280 257 37
11 290 250 210 190 168 32
111 200 170 145 135 120 27
IV 9'3 90 86 84 80 17
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
453
Важнейшей характеристикой детали, определяющей
стойкость штампов, трудоемкость и производительность
технологического процесса, число единиц оборудования,
возможность получения поковки из одного куска металла,
является сложность ее формы, количественной оценкой
которой может служить коэффициент сложности формы,
равный
тп
(27)
где т„ — масса детали; тф — масса условной детали
в форме цилиндра или параллелепипеда, в который можно
вписать данную деталь по ее максимальным размерам.
В зависимости от значения коэффициента сложности
формы деталь относят к одной из четырех групп сложности:
первой (0,63 < г 1), второй (0,32 < г 0,63), третьей
(0,16 < z < 0,32) или четвертой (z<C0,16). Чем выше
группа сложности, тем ниже технологичность детали.
Детали, изготовляемые высадкой на горизонтально"
ковочных машинах, должны иметь форму, позволяющую
разделить ее на части но двум плоскостям разъема, из
которых одна проходит через ось симметрии, а вторая
перпендикулярна первой. Стенки детали должны иметь
штамповочные уклоны (внутренние уклоны больше на-
ружных) для обеспечения легкого извлечения детали.
Максимальные штамповочные уклоны на наружных стен-
ках стальных деталей не должны превышать 7°, на внут-
ренних — 10°. При изготовлении деталей из алюминие-
вых и магниевых сплавов в штампах без выталкивателей
уклоны на 2—3° меньше упомянутых, а для деталей из
титановых сплавов — на 2—3° больше.
Следует избегать назначения чрезмерно жестких допус-
ков на размеры поверхностей, не обрабатываемых в даль-
нейшем резанием. Допускаемые отклонения свободных
размеров приведены в табл. 55.
Технологические требования к деталям, получаемым
ковкой. При проектировании деталей, изготовляемых
ковкой, следует избегать конических и клиновых форм,
особенно с малой конусностью или уклоном (рис. 41, а, б).
Нежелательным является пересечение двух цилиндриче-
ских поверхностей (рис. 41, в), а также пересечение при-
зматических и цилиндрических поверхностей (рис. 41, г).
454
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 41. Примеры рациональных (справа) н нерациональных (слева)
конфигураций поковок
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
455
Рнс. 42. Радиусы внешних г н
внутренних Л закруглений на
поковке
Рнс. 43. Схема расположения
припусков и допусков на поковке
55. Допускаемые отклонения свободных размеров при различных
видах обработки
Размеры, мм
Свободный размер, мм Холодная штамповка Горячая штамповка Чеканка Ковка
До 25 ±0,5 ±1,0 ±0,3 ±1,5
25-50 ±0,5 ±1,5 ±0,3 ±2,0
50—100 ±0,8 ±1,5 —. ±3,0
100—250 ±1,0 ±2,0 —. ±4,0
250—500 ±1,5 ±2,5 —. ±5,0
500—1000 ±2,0 ±3,0 —. ±6,0
Св. 1000 ±2,5 — —- ±10
56. Наименьшие радиусы закруглений г внешних углов поковок
Размеры, мм
Масса ((ОКОВКИ, кг Глубина полости ручья штампа
До 10 10—25 25—50 Св. 50
До 1,0 1,о 1,5 2,0 3,0
1,0—6,0 1,5 2,0 2,5 3,5
6,0—16,0 2,0 2,5 3,0 4,0
16,0—40,0 2,5 3,0 4,0 5,0
40,0—100,0 3,0 4,0 5,0 7,0
Св. 100 4,0 5,0 6,0 8,0
456
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
57. Минимальная толщина полотна поковок нз цветных сплавов
Размеры, мм
Площадь проекции поковки на плоскость разъема, см2 Алюминиевые и магниевые сплавы при расстоянии между ребрами а Титановые сплавы
До 60 60—100 100—160 160—250 250—400
До 100 1,5 2,0
100—160 2,0 2,5 3,0 3,5
160—250 2,5 3,0 3,5 — —— 4,5
250—400 3,0 3,5 4,0 4,5 — 5,0
400—630 3,5 4,0 4,5 5,0 6,0 5,5
630—1 000 4,0 4,5 5,0 6,0 7,0 7,0
1000—1 600 4,5 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
1600—2 500 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 11,0
2500—4 000 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0
4000—6 300 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0
6300—10 000 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 —
Одностороннее расположение выступов по сравнению
с двусторонним предпочтительнее (рис. 41, д). Следует
избегать ребер жесткости, для изготовления которых ков-
кой приходится назначать напуски, что значительно сни-
жает коэффициент использования материала и увеличи-
вает трудоемкость последующей механической обработки.
Не следует прн этом допускать бобышек, выступов на
теле поковки (рис. 41, е), а также внутри вильчатых дета-
лей (рис. 41, ж). Детали со значительной разницей попе-
речных размеров следует заменить сочетанием более про-
стых деталей (рис. 41, з). Если деталь имеет сложную
конструкцию, то целесообразно выполнить ее сварной
из нескольких простых деталей (рис. 41, и).
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
457
Рис. 44. Размеры фланцев и буртов на поковках
Радиусы закруглений пересекающихся поверхностей
поковки (рпс. 42) должны быть не менее приведенных
в табл. 56.
Радиусы внутренних закруглений R « Зг.
Значения минимальной толщины полотна поковки при*
ведены в табл. 57.
Чертеж поковки составляют на основании чертежа
детали. При этом устанавливают припуски на обработку
резанием, допуски на ковку и при необходимости напуски
на поковку (рис. 43). Контур поковки вычерчивают сплош-
ными контурными линиями по номинальным размерам.
Габаритный контур готовой детали или заготовки после
механической обработки вычерчивают на чертеже поковки
тонкими линиями. На чертеже всегда проставляется
общая длина поковки. В поковках типа вала длину эле-
мента, который куют последним, не проставляют, а опре-
деляют расчетным путем. Размеры поковок типа вала
с уступами проставляют от базового сечения, являющегося
торцом участка с наибольшим диаметром.
ГОСТ 7062—79 устанавливает две группы точности
изготовления поковок (I и II). Более высокую точность
имеют поковки, изготовленные по группе I. Поэтому зна-
чения допусков и припусков не должны быть менее ука-
занных в табл. 58—62.
Получение буртов и фланцев на поковке (рис. 44) воз-
можно только при определенном соотношении диаметра Dx
фланца или размера Н бурта и размера участка, примы-
кающего к бурту или фланцу (табл. 63).
58. Припуски (6) и предельные отклонения j размеров для гладких поковок крумого, квадратного и
прямоугольного сечений, изготовляемых свободной ковкой иа прессах
Размеры, мм
Диаметр детали D и размер сечения В, Н
Длина детали L До 50 Св. 50 ДО 70 Св. 70 до 90 Св. 90 до 120 Св, 120 до 160 Св. 160 до 200 Св. 200 до 250 Св. 250 до 300 Св. 300 до 360
До 250 5±2 6±2 7±2 8±3 9±3
Св. 250 до 500 6±2 7±2 8±2 9±3 10±3 11±3 12±3 13±4 14±4
/ > 500 > 800 7+2 8±2 9±3 10±3 11±3 12±3 13±4 14±4 15±4
> 800 > 1200 8±2 9±3 10±3 11±3 12±3 13±4 14±4 15±4 16±4
1200 » 1700 10±3 11±3 12±3 13 ±4 14±4 15+4 16±5 17±5
> 1700 » 2300 11±3 12±3 13±4 14±4 15±4 16±5 17±5 18±5
> 2300 > 3000 — 13±4 14±4 15±4 16±5 17+5 18±5 19±5
> 3000 » 4000 — — 15zt;5 16±5 17±5 18±5 19±5 20±6
> 4000 » 5000 — — 16±5 17±5 18±5 19±5 20±6 21 ±6
> 5000 > 6000 — — — — 18±5 19±5 20±6 21 ±6 22±6
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
59. Припуски (6, 6lt 62) и предельные отклонения размеров для поковок типа дисков,
цилиндров, втулок, брусков, кубиков, пластин сплошных и дисков, втулок, брусков, пластин с отверстиями
Размеры, мм
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
Диаметр детали D или размер сечения L, В Высота Н детали
Ди 50 Св. 50 до 65 Св. 65 до 80 Св. 80 до 100 Св. 100 до 125 Св. 125 до 150 Св. 150 до 180 Св 180 .-о 215 Св. 215 до 250 Св. 250 до 300 Св. 300 до 360
До 50 6±2 6±2 7±2 ___ __
6±3 6±2 7±2 — — — — — — — —
— — — — — — — — — — —
460
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Продолжение табл. 59
Высота Н детали Св. 300 до 360 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 СО со СО +I-H-H Ь- 00 — — сч 18±6 19±7 25±7
Св. 250 до 300 1 1 1 1 1 1 1 1 ю ю -н-н-н ююсч — — сч СО СО СО -н-н-н СО ь-со — — сч 17±6 18±7 24±7
Св. 215 до 250 1 1 1 1 1 ю ю ю -н-н-н — — сч ю^*ю +I-H-H «чГ — — сч СО СО СО -н-н-н ЮСОСЧ — — СЧ 16±6 17±7 23±7
Св. 180 до 215 1 1 1 1 1 ^*ЮЮ -Н-Н-Н СО^Г О — —сч -н-н-н со о — — сч ЮЮЮ -н-н-н «чГ Ю — — — СЧ 14±4 15±5 15±5 16±6 21 ±5 22±6
Св. 150 до 180 1 1 1 12±3 12±3 со^ю -н-н-н СЧСО О) •—4 СО «чг «чг -н-н-н СЧ СО О) ю -н-н-н со^о — — СЧ
Св. 125 до 150 1 1 1 СОСО -Н-Н-Н ~<-<00 СО^Г Tf* -н-н-н — СЧ 00 ^4 СО «чг «чг -н-н-н — СО О «чг «чг ю 41-Н-Н сч о Q) 4"lOin -н-н-н сою — — — сч
Св. 100 до 125 счсч -Н-Н 1 ОО со сч сч -н-н-н оог- СОСО -н-н-н о ~ 00 со -н-н-н О СЧ 00 «чг «чг «чг -н-н-н СО О) «чГ «чГЮ -н-н-н сч о
Св. 80 до 100 счсч , -Н-Н 1 0)0) сч сч сч -н-н-н О) О со счсосо -н-н-н О — Ь- ^4 СЧ «чг -н-н-н О СЧ 00 СО «чг «чг -н-н-н ОСО О) со^ю -н-н-н — о — — сч
Св. 65 до 80 сч сч -Н-Н 1 00 00 сч сч сч -н-н-н оо о ю сч со сч -н-н-н 00 о СО ^4 сч со со -н-н-н 00 — Ь» со со со -н-н-н О)СЧ 00 со -н-н-н ОСО о
Св. 50 до 65 сч сч 4141 1 сч сч сч -н-н-н 00 оою сч сч сч -н-н-н 00 О) СО ^4 сч со со -н-н-н OOOS со со со -н-н-н 0 — 00 СО^’^’ -н-н-н осч о
До 50 счсч . -Н-Н 1 СО ь- сч сч сч -н-н-н Ь-00 сч сч сч -н-н-н Ь- ОЮ ^4 сч со со -н-н-н ь- О СО со со со -н-н-н 00 —г- СО^’^’ -н-н-н осчоо
Диаметр детали D или размер сечения Л. В Св. 50 до 80 Св. 80 до ПО Св. ПО до 150 Св. 150 до 200 Св. 200 до 250 Св. 250 до 300
Продолжение табл. 59
Диаметр детали D или размер сечения t, в Высота Н детали
До 50 Св. 50 до 65 Св. 65 до SO Св. 80 до 100 Св. 100 до 125 Св. 125 до 150 Св. 150 до 180 Св. 180 до 215 Св. 215 до 250 Св. 250 до 300 Св- 300 до 360
Св. 300 9+3 10+3 10+3 11+3 12+4 13+4 14+4 15+5 16+6 17+6 18+6
до 360 13Э=4 13+4 14+4 15+5 15+5 16+6 16+6 17±6 18+7 19+7 20+7
19+4 20+4 20+4 21 ±5 21+5 22+5 22+5 23±6 24+7 25+7 26±7
Св. 360 10+3 11+4 11+4 12+4 13+5 14+5 15+5 16±6 17+7 18+7 19+7
до 420 14+5 14+5 15+5 16+6 16+6 17+6 17+6 18+7 19±8 20+8 21+8
20+5 21+5 21 ±5’ 22+6 22+6 23+6 23+6 24 ±7 25±8 26 ±8 27=8
Св. 425 10+3 11+4 11+4 12+4 13+5 14+5 15+5 16+6 17±7 18+7 19+7
до 485 15+5 15+5 16+5 17+6 17+6 18+6 18+6 19+7 20+8 21+8 22+8
21+5 22+5 22+5 23+6 23+6 24+6 24 ±6 25±7 26+8 27+8 28+8
Св. 485 12+4 12+4 13+4 14+5 15+5 16+5 17+6 18+7 19+7 20+7
до 550 16+6 17+6 18+7 18+7 19+7 19+7 20+8 21+8 22+9 23+9
— 23+6 23+6 24+7 24+7 25+7 26+7 26+8 27±9 28+9 29+9
Св. 550 13+5 13+5 14+5 15+6 16+6 17+7 18+7 19+8 20+8 21+8
до 620 17+6 18+6 19+7 19+7 20+7 20±7 21+8 22 ±9 23+9 24+9
— 24+6 24+6 25+7 25+7 25+7 26+7 27+8 28±9 29+9 30+9
Св. 620 14+6 14+6 15+6 16+7 17+7 18+8 19+8 20+9
до 700 18+7 19+7 20+8 20+8 21 ±8 21+8 22±9 23+10 —
— 25+7 25+7 26+8 26+8 27+8 27±8 28+9 29±10 — —
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
{ А Аг Д2 \
60. Припуски (о, of, o2) и предельные отклонения ( —> —%- —I размеров для поковок типа раскатных
колец,, изготавливаемых свободной ковкой и а молотах
Размеры, мм
Высота Н детали
Диаметр детали D До 50 Си. 50 до 65 Св. 65 до 80 -Св. 80 до 100 Св. 100 до 125 Св. 125 до 150 Св. 150 до 180 Св. 180 до 215 Св. 215 до 250 Св. 250 до 300 Св. 300 до 360
До 110 6±2 7±2 8±3 9±3 10±3
9±3 10±3 11±3 12±4 12±4 — —
12±3 13±3 14±3 15±4 15±4 — — — — — —
Св. ПО 7±2 8±2 9±3 10±3 11±4 12±4
до 150 10±3 11±3 11±3 12±4 13±4 14±4 — — —
13±3 14±3 14±3 15±4 16±4 17±4 — — — — —
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
463
Продолжение табл. 60
Св. 300 до 360 1111 +1 1 1 1 1 1 1 1 +1+141+1+1 О> СЧ ю со Г* — СЧ СЧ СЧ сч
Св. 250 до 300 1111 +1 1 1 СО с.0 СО со СО +1 +1 -Н +1 +1 Ь- О со Ю — СЧ СЧ СЧ СЧ 41+1 +144+1 00 — "Г LO СО — СЧ СЧ Сч сч
Св. 215 до 250 1111 СО СО (О СО +1 +1 +1 +1 СО СО СО СО СО +1 4141+1+1 со о> сч со — — СЧ сч сч Ф ь |ч s N +1 +1 +1 +1 +1 ь- о со ю — сч сч сч сч
Св. 180 до 215 ю сою ю +1+1+1+1 «чГ СО О — — сч юююю -Н+1+I-H «чГ Ь- О — — — сч сч Ю СО СО СО СО +1 +I-H+I+I ю эо — сч со — — СЧ СЧ 04 со ь- со со СО +1+1+1 +1+1 СО о> сч со — — СЧС4СЧ
Св. 150 до 180 юююю +1+1+1+1 СО Ю оо О) юююю -Н+1 +1+1 СО СО о g Ю сО СО СО СО +1 +1 +1 +1 +1 ь- о — сч — — сч сч сч ю со со со со +1 +1 +1 +1 +1 юоо — сч со — — сч сч сч
Высота Н детали Св. 125 до 150 «чг «чг +1+1+1+1 СЧ Ь- 00 «чГ Ю '** +1+1+141 СЧЮ 00 О) Ю Ю СОЮ +1+1+1+1+1 ю со со со со +1+1+1+1+1 Ь- О — сч — — сч сч сч
Св. 100 до 125 «чг «чг «чг «чг +1+1 +1 +1 — со со г- ’’Г ’’Г ’’Г +1+1+1+1 — «чГ Ь- 00 1Л Ю 1Л ю +1+1+1+1+1 счюоосл^Ь Ю со СО СО СО +1+1 +1 +1 +1 сосоо^о — — — — сч сч
Св. 80 до 100 СО «чГ +1+1 +1+1 о со со ь- СО «чГ -Н-Н 41+1 О Ь- 00 со ю ю ю ю +1+1+1+1+1 — ю оо о> о — — — — сч «чГ ю ю ю ю +1+1+1+1+1
Св. 65 до 80 со со со со -н-н-н-н о> СЧЮ СО СО «чг «ЧГ «чг +1 +1 +1 +1 О СО СО ь- СЧ «чГ «чг «чг «чг +1 +1 +1 +1 +1 О Ь- 00 о> ю ю ю ю +1+1+1 +1+1 — ю со о> о — — — — сч
Св. 50 до 65 сч со со со +1+1+1+1 оо счю со сч со со со -н-н-н-н 00 сч ю со СЧ «чГ «чг «чг +1+1+1+1+1 О) СО СО Ь- 00 со ^* ^* ^* ** +1+1+1+1+1
До 50 сч со со со +1+1+1+1 t- — «чг Ю сч со со со +1+1+1+1 ь- — ю сч со со со со +1-Н+1-Н+1 00 сч ю со ь- СО ’’Г +1+141+1+1 О> СО Ю Ь- 00
Диаметр детали Ь Св. 150 до 200 Св. 200 до 250 Св, 250 до 300 Св. 300 до 360
464
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Продолжение табл. 60 Высота Н детали Св. 300 до 360 ООЬ-Ь-Ь-Ь- -н-н-н-н-н ОСО о Ь* 00 СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ СО 00 00 00 00 +1+1+1+1+1 8 3 Й 8 8 00 00 00 Р 00 -н-н-н-н-н in оо р о счсчсч счсо оо р р р р р +1+1+1+1+1+1 — CD Р Q — СЧ СЧ СЧ СЧО0 со со
Се. 250 до 300 +1+1+Н41 р счш со ь- — СЧ СЧ СЧ СЧ Г- 00 00 00 00 -Н-Н-Н-Н-Н Р СО СО Ь» 00 — СЧ СЧ СЧ СЧ 00 00 00 00 оо -н-н-н-н-н р Ь- 00 р СЧ СЧ СЧ СЧ OJ 00 о> о> о> о> +1+1+1+1+1+1 О in 00 о> о ~ СЧ СЧ СЧ СЧ со со
Св. 215 до 250 ^S+i+i+i 00 — ю со — СЧ СЧ СЧ СЧ Г* 00 00 00 00 -н-н-н-н-н СО СЧ1ПСОЬ- — СЧ СЧ СЧ СЧ Ь- 00 00 00 00 -н-н-н-н-н Р СО СО Ь-00 — СЧ СЧ СЧ СЧ О) О) О> О) о +1+1+1+1+1+1 О> Ь- 00 р СЧ СЧ СЧ CN СО
Св. 180 до 215 +1+1+1 +1+1 ь-oco^in- СЧ СЧ СЧ СЧ +1 +1+1 +141 г* 1П СО СЧ СЧ СЧ СЧ Ь- 00 00 00 00 -н-н-н-н-н оосчщсог* — СЧ СЧ СЧ СЧ Ь- 00 00 00 00 Р -н-н-н-н-н-н 00 СО СО Ь- ООО СЧ СЧ СЧ СЧСО
Св. 150 до 180 4141414141 со а> со со — СЧ СЧ СЧ +№+н со р со in — СЧ СЧ СЧ СЧ СО 00 00 00 00 -н-н-н-н-н t— 1П СО СЧ СЧ СЧ СЧ СО 00 00 00 00 00 -н-н-н-н-н-н Ь". СЧ in со Ь-00 -^счсч счсчсч
Св. 125 до 150 СО СО СО СО СО +1+1+1+1+1 щ оо счсо — — СЧ СЧ СЧ +1+1+1 4141 Ю Р СЧ СО — СЧ счсч COb- ь- ь-г- +1+1+1+1+1 со рсо ш СЧ СЧ СЧ СЧ СО 00 00 00 00 00 +1+1+1+1+1+1 СО Ю со о — СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ
Св. 100 до 125 IQ СО СО СО СО +1+1+1+1+1 «чг ь- О — СЧ — — СЧ СЧ СЧ щ СО СО СО СО -н-н-н-н-н 00 счсо — — счсчсч +1+1+1+1+1 522883 lONONNS -н-н-н-н-н-н ш о СО СО — СЧ СЧ счсчсч
Св. 80 до 100 Ю СО со СО СО +1+1+1+1+1 2 = 838 Ю СО со СО со -н-н-н-н-н СО 00 счсо — — СЧ СЧ СЧ tflNNNb +1+1+1+1+1 «чГ о> СЧ со СЧ СЧ СЧ di+i+M+i 288388
Св. 65 ДО 80 in in in in +1+1+1+1+1 СЧСОРО — — — — СЧ СЧ СО СО СО СО +1+1+1+1+1 СЧ Ь- О СЧ — — СЧ СЧ СЧ +i^+i+i$ СО 00-^ счсо — — СЧ СЧ СЧ +1+ВД+1+1 СО Р сч со in СЧ СЧ СЧ СЧ
Св. 50 до 65 +1+1+1+1+1 IQ 00 Pg СО СО СО СО -н-н-н-н-н — СОРр- — — СЧ СЧ со со со сО +1+1+1+1+1 СЧ ь- р — СЧ — — СЧ СЧ СЧ ЮТ$+1+1 СЧ 00 СЧСО«чГ — СЧ СЧ СЧ СЧ
До 50 in in in in +1+1+1+1+1 О -О’ Ь- 00 о> СО СО СО СО +1+1+1+1+1 omooog со СО СО СО +1+1+1+1+1 = 2283 +1+1+1^4141 ь- о сч со —1 СЧ СЧ СЧ СЧ
Диаметр детали и Св. 360 до 420 Св. 420 до 485 Св. 485 до 550 Св. 550 до 620
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
465
Продолжение табл. 60
Св. 300 до 360 оо 05 05 05 05 05 -Н-Н-Н-Н-Н-Н СЧ СО 05 О — СЧ СЧ СЧ СЧ « « « 0) 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н СЧЬ- Q — СЧ СО сч счсо СО СО СО ^ООООО -нчнчнчнчнчн СО 00 сч со СЧ СЧ 'О со со со
Св. ?“0 до 500 оо 05 05 05 05 05 -Н-Н-Н-Н-Н-Н — Ю ОО 05 О — сч сч сч сч« со оо 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н СО 05 Q ~ СЧ СЧ СЧ (N со СО СО ооооо 4141 +1414141 СЧ b- Q — СЧСО сч сч ««« «
Св. 215 ДО 250 оо 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н О ’’Г t> 00 05 О СЧ СЧ СЧ СЧ (N « 00 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н ОШ 00 05 О ГТ C4C4C4CNC0C0 ^ооооо -Н 4141414141 — СО 05 О — СЧ счсч счсо со со
Св. ISO ДО 215 00 00 00 00 00 05 -н-н-н-н-н-н О) со со ь. 00 О) — СЧ СЧ СЧ C4CN 00 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н 05 Ь- 00 05 О — СЧ СЧ СЧ (N СО о 00 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н О Ш 00 05 O’- сч сч счсч «со
Св. 150 до 180 00 00 СО 00 00 -н-н-н-н-н-н 00 СЧШ СО Ь-00 — сч сч сч сч сч Ь» 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н 00 СО со Г> 00 05 сч сч сч сч сч Ь» 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н 05 «чГ Ь- 00 05 О — сч сч сч сч «
Васота Н детали Св. 125 до 150 Ь- 00 00 со 00 00 •н-н-н-н-н-н Ь- СЧ ю со Ь- 00 сч сч сч сч сч Ь"» 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н Ь- СО СО Ь- 00 05 сч сч сч сч сч Ь- 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н 00 Ь- 00 05 о — сч сч сч сч «
Св. 100 до 125 СО 00 00 00 оо 00 -н-н-н-н-н-н СО 1П СО Ь- сч сч сч сч сч СО 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н СО СЧ Ю СО Ь- 00 сч сч счсч сч СО 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н b- « СО t> 00 05 — сч сч сч сч сч
Св. 80 до 100 СО 00 00 00 00 00 -н-н-н-н-н-н 1П 1П СО Ь- сч сч сч сч сч (0 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н Щ СЧ Ш СО t> 00 — счСЧ СЧСЧ сч СО 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н СО « СО Ь- 00 05 сч сч сч сч сч
Св. 65 до 80 Ю 00 00 00 00 00 -н-н-н-н-н-н О« ’’Г Ю СО сч сч сч сч Щ 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н ^«^-^’incob* — сч сч с5 сч сч Щ 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н Ю СЧ1П СО оо сч счсчсч сч
Св. 50 до 65 Ю 00 00 00 00 00 -н-н-н-н-н-н СО О СЧ СО «чг in — — сч сч сч с5 Ш 00 00 00 00 00 •н-н-н-н-н-н СО О со ’’Г in СО — « сч сч сч сч Щ 05 05 05 05 05 -н-н-н-н-н-н in со ь- — сч счсч счсч
До 50 Ш 00 00 00 00 00 -н-н-н-н-н-н СЧ 00 — СЧ СО ’Г — — сч сч сч сч 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Диаметр детали D Св. 620 до 690 Св, 690 Св. 765 до 840
466
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Продолжение табл. 60
Св. 300 до 360 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Св. 250 до 300 414141414141 со оо — сч со^ сч сч со со со со О————— -н-н+1+1-н-н ^•осчсо^ю СЧ СЧ 00 00 00 оо 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Св. 215 до 250 о>2^2—ZZ +1 +1+1 +1 -Н+1 СЧ b- о — счсо счсчеооооооо О————— 4141414141+1 00 00 — сч оо сч сч оо оо оо оо О СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ +1+1+1+1-Н+1 о сч со з* ю сч сч со со со со — СЧ СЧ СЧ СЧ СЧ +I+I-H+I+I-H Ю О со Tt ю СО сч со со со со со
Св. 180 до 215 ооооо + +i +i +i+i +i — со о>о — сч сч сч сч со со со О————— +I-H+I-H-H-H СО 00 — СЧСО ч* сч сч со СО со со — сч сч сч сч см -н+1-Н+1-н-н ^•ОСЧСО •’ГЮ сч сч со со СОСО
Св. 150 до 180 00°2222 +1 -н -н +1 -н -н оюоооо- сч счсч счсо со -Н-Н-н+1-Н+1 -COQQ--C4 сч сч сч со со со -Н-Н-Н-Н-н+1 сч ь- о — сч со сч сч со оо со СО осч счсч счсч +1 +1 +1 +1 +1 +1 00 00 — СЧ со 'Г сч сч со со со со
/ детали Св. 12о до 150 ооооо +41+14141+1 ошоо оо — — сч сч сч ю со ++++++1 О СО О Q — СЧ счсч сч coco 00 4144 +1+1+4+4 — ь- о — сч со сч сч со оо со со о сч сч сч сч сч 4141414! 414{ СЧ 00 — СЧ со 'Г сч сч со со со СС
Высота / Св. 100 до 125 ооооо +i+i+i+i+i+i 00 ’’Г b- оо о о — сч сч сч сч ю +1+1+141+1+1 ОЮОООО- — счсч счоо оо 44+4 +1+1+4+1 О СО ф о — сч СЧ СЧ 04 со со со сч сч сч сч сч +1+1+4+4+4 + СЧ СЧ Й М СО 00
Св. 80 до 100 ооооо +i+i+i+i+i+i ь- оо о о — сч сч сч сч со +1+1+1+1+1+1 00Ю00 ОО — — сч сч счсо 00 +4+4+4+1+4+1 2 м сч й м « сч счсч счсч +1+4+4+4+4+1 S 55 So со
Св. 65 до 80 ооооо 41 +1414141 41 СО 00 СО S 00 с — сч сч сч сч сч +141+141+141 ь- т!" ь- 00 О О — счсч счсч со +4+4+4+4+4+1 ооюоооо — — сч сч счю со 1 1 1 1 1 1
Св. 50 до 65 ооооо 414141414141 ю счю со ь- ос — сч сч сч сч сч 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
До 50 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Диаметр детали Ь Св. 840 до 920 Св. 920 до 1000 Св. 1000 до 1085 Св. 1085 до 1200
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
467
61. Припуски и предельные отклонения размеров для поковок типа
цилиндров с отверстием, изготовляемых свободной ковкой на молотах
Высота детали Н Наружный диаметр детали D Припуски (0, б,, и предельные отклонения / Д Д, Дг \ 2 . ± 2 ; ± 2 J
па высо- ту Н на па* ружный диаметр D иа вну- тренний диаметр (1
До 80 До 80 14±5 12±3 12±3 17±3 17±3
Св 80 до 100 Св. 80 до 100 14+а 13±4 18+4
Св. 100 до 125 Св. 80 до 100 » 100 » 125 15+6 15+6 13±4 14+4 18+4 19+4
Св. 125 до 150 Св. 80 до 125 » 125 » 150 16+6 16+6 14±4 1эЧ-5 19±4 20+5
Св. 150 до 180 Св. 100 до 150 » 150 » 180 17+6 17+6 15+5 16ч-5 20+5 21±5
Св. 180 до 215 Св. 120 до 150 » 150 » 180 » 180 » 215 18+6 18±6 18±6 15±5 16±5 17±6 20±5 21+5 22+6
Св. 215 до 250 Св. 145 до 180 » 180 » 215 » 215 » 250 19±7 19±7 19±7 16±5 17±6 18±6 21±5 22+6 23+6
Св. 250 до 300 Св. 165 до 215 » 215 » 250 » 25' » 30'1 20+7 20+7 20+7 17±6 18±6 19+6 22±6 23±6 24±6
62. Припуски (6, Sp 62, 83) и предельные отклонения ^±-^-5 •' размеров'для поковок
типа втулок с уступами, изготавливаемыми свободной ковкой иа молотах
Размеры, мм
Диачетр детали Di или D, Высота Н детали
До 50 Св. 50 до 65 Св. 65 до 80 Св. 80 до 100 Св. 100 до Т25 Св. 125 до 150 Св. 150 до 180 Св. 180 до 215 Св. 215 до 250 Св. 250 до 300 Св. 300 до 360
До 50 7+2 7+2
7±2 7+2
5±1 61? 6t? 71? 71? — — — — — —
— —
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Продолжение табл. 62
Диаметр детали или Dt Высота Н детали
До 50 Св. 50 до 65 Св. 65 до 80 Св. 80 до 100 Св. 100 до 125 Св. 125 до 150 Св. 150 до 180 Св. 180 до 215 Св. 215 до 2F < Св. 25С до 301 Св. 300 до "60
Св. 50 7±2 7±2 8±2 9±2
до 80 7±2 8±2 8±2 9+2
5±1 6±Г 7±? 7+? 83 83 93
13+1=2 14±2 14±2 15±2 — — — — —
Св. 80 7±2 8±2 9±2 10±2 10±3 11±3
до ПО 8±2 9+2 9±2 10±3 10±3 п±з
6±2 7±3 7±3 8±4 8±4 9±4 9±4 10±4 10±4
14±2 15±2 15±2 16±2 17±3 — — —
Св. ПО 7±2 8±2 9±2 10±3 10+3 11±3 12±3 13±4
до 150 9±2 10±2 10±3 11±3 11±3 12±3 13±4 13±4
71? 83 83 93 93 103 103 113 nt; 123 133
15±2 16+2 16±2 17±3 17±3 18±4 19±4 20±5
Св. 150 8±2 8±2 9±3 10±3 11±3 12±3 13±4 14±4 15+4
до 200 10±3 И±3 11 ±3 12±3 12±3 13±4 13±4 14±4 15±4
43 8i| 93 93 103 113 ИЗ 123 123 133 143
16+3 17±3 17±3 18±4 18±4 19±4 19±4 20±5 20±5
Св. 200 8±2 9±2 10±3 11±3 12±3 13±4 14±4 15-*-5 16±6 17+6 18+6
до 250 11±3 12±3 12±3 13±4 13±4 14±4 14±4 15±5 16-*-6 17+6 18-^6
2 93 103 ЮЗ 113 123 12±? 13±§ 133 143 143
17±3 18±3 18±3 19±4 19±4 20±4 20±4 21 ±5 22±6 23+6 24±6
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
Продолжение табл. 62
Диаметр детали Di или D, Высота Н детали
До 50 f Св. 50 до 65 Св. 54 до 80 Св. 80 до 100 Св. 100 до 125 Св. 125 до 153 Св. 150 до 180 Св. 180 до 215 Св. 215 до 250 Св. 250 до 300 Св. 300 до 360
Св. 250 9±3 10±3 11±3 12±3 13=1=4 14=1=4 15±4 16±4 17±5 18d=6 19±6
ДО 300 12±4 13±4 13=1=4 14±5 14±5 15±5 15=1=5 16=1=6 17±7 18=1=7 19±7
93 ю±а И±§ ИЗ 123 133 133 143 143 153 153
18±4 19±4 19±4 20±5 20±5 21 ±5 21 ±5 22±6 23±7 24±7 25±7
Св. 300 10±3 П±3 12±4 13=1=4 14±4 15±4 16±5 17±6 18±6 19±6
до 360 13±4 14±4 15±5 15±5 16±5 16±5 17±6 18±7 19±7 20±7
ИЗ ИЗ 123 133 143 143 153 153 163 163
— 20±4 20±4 21 ±5 21 ±5 22±5 22±5 23±5 24±6 25±7 26±7
Св. 360 _— п±з 12=1=3 13zh4 14±4 15±4 16±5 17±5 18±6 19=1=6 20±7
до 420 14±5 15±5 16=1=6 16±6 17±6 17±6 18=1=7 19=1=8 20±8 21 ±8
— 21=1=5 21±5 22±6 22±6 23±6 23±6 24±7 25±8 26±8 27±8
Св. 420 12±3 13=1=4 14±4 15±4 16±5 17=1=6 18±6 19±7 20±7
до 485 16±5 17±6 17±6 18=1=6 18±6 19±7 20±8 21±8 22±8
— — 22±5 23±6 23±6 24±6 24±6 25±7 26±8 27±8 28±8
Св. 485 13±4 13±4 14±4 15±5 16=1=6 17±6 18±7 19±7 20±7
до 550 17±6 18±7 18±7 19±7 19=1=7 20±8 21±9 22±9 23±9
— — 23±6 24±7 24±7 25±7 25±7 26±8 27±9 28±9 29±9
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛ
63. Минимальная поковочная длина I бурта и фланца, получаемых свободной ковкой (см. рис. ,44)
Размеры, мм
Диамгтр D, или размер II бурта
Диаметр примыкающий к бурту Св. 100 до 200 Св. 200 до 300 Св. 300 до 400 Св. 400 до 500 Св. 500 до 600 Св. 600 ло 700 008 ои 00Z ’вЭ Св. 800 до 900 Св. 900 до I000 Св. 1000 до И 00 Св. II00 до 1200 Св. 1200 до 1300 Св. 1300 до 1400 0091 О» ООН "аЭ 1 Св. 1500 1 до 1600 Св 1600 до 1700 Св. 1700 до 1800 ООО 1 0081 ‘“Э Св. 1900 до 2000 Св. 2000 до 2100
До 100 30 60 100 130
Св. 100 до 200 20 50 80 по 140 180 200 240
» 200 » 300 30 60 100 120 160 190 220 260 290 320 360
» 300 » 400 — — 40 70 100 140 170 200 240 270 300 340 380 420 460 510 560
» 400 » 500 — 60 90 120 150 180 220 250 280 320 350 390 430 480 530 580 620 670
» 500 » 600 70 100 130 160 200 230 260 300 320 360 400 450 500 550 600 650
» 600 » 700 — — — — — 80 ПО 140 180 210 240 280 300 340 380 430 480 530 580 630
» 700 » 800 100 130 160 200 220 260 280 320 360 410 460 510 560 610
» 800 » 900 ПО 140 170 200 230 260 300 320 370 420 470 520 570
» 900 » 1000 120 160 190 220 240 280 300 350 390 440 490 540
» 1000 » 1100 140 170 200 230 260 280 320 370 420 470 520
» 1100 » 1200 150 180 210 240 260 300 370 400 440 490
» 1200 » 1300 170 200 220 240 280 310 350 390 440
» 1300 » 1400 180 200 220 260 290 330 370 420
» 1400 » 1500 190 210 240 270 310 350 390
> 1500 » 1600 200 230 260 290 330 370
» 1600 » 1700 210 240 270 310 350
» 1700 » 1800 230 260 300 340
» 1800 » 1900 250 290 330
» 1900 » 2000 280 320
» 2000 » 21С0 300
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ КОВКОЙ
472
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ УПРОЧНЕНИЮ
Технологические требования к конструкции различных
детален машин, подвергаемых упрочнению, весьма раз-
нообразны и предопределяются особенностями служеб-
ного назначения деталей, выбранными материалами и тех-
нологическими процессами.
Для обеспечения заданной точности и оптимальных
параметров поверхностного слоя детали наиболее эффек-
тивными являются технологические способы упрочнения.
Различают способы упрочнения следующих трех основных
групп процессов: термической обработки, деформацион-
ного упрочнения и образования защитных покрытий.
Термическая и химико-термическая обработка (по-
верхностная закалка, цементация, азотирование, алити-
рование, борирование и др.) позволяют резко изменить
физико-химическое состояние поверхностного слоя детали
и обеспечить требуемые эксплуатационные свойства (изно-
состойкость, усталостную прочность, жаростойкость и др.).
Выбор типа термической обработки предопределяется
маркой материала, требованиями к физико-химическим
свойствам детали, а в ряде случаев и сложностью ее кон-
струкции.
Деформационное упрочнение широко используется для
повышения сопротивления усталости как гладких дета-
лен, так и особенно деталей с концентраторами напряже-
ний,а также для формирования микрорельефа на контакти-
рующих поверхностях деталей с целью повышения износо-
стойкости и фреттингостонкости. Упрочняющая обработка
деталей поверхностным пластическим деформированием
позволяет повысить их надежность и долговечность, сни-
зить материалоемкость и себестоимость в изготовлении.
Металлические покрытия широко применяют во всех
отраслях техники для самых разных целей: повышения
износостойкости поверхностей; улучшения антифрикцион-
ных свойств; уменьшения периода приработки поверх-
ности; повышения коррозионной стойкости и жаропроч-
ности; экономии дорогостоящих и дефицитных материалов
(цветных сплавов, высоколегированных сталей и др.)
в результате замены их более дешевыми, с нанесением
соответствующего покрытия; снижения массы агрегатов
за счет применения легких сплавов (алюминиевых, тита-
ДЕТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ УПРОЧНЕНИЮ
473
новых и др.) с нанесением пленок на поверхности трения;
обеспечения или повышения электропроводности различ-
ных контактов; восстановления изношенных деталей.
Технологичность конструкции детали, подвергаемой
термической обработке. Придание конструкции детали
технологически рациональной формы является важным
способом снижения дефектов н ее трудоемкости при термо-
обработке.
При конструировании детали необходимо учитывать
следующие требования:
сложные по форме детали целесообразнее изготовлять
из легированных сталей, закаливаемых в масле;
для уменьшения опасности образования трещин при
закалке в местах резкого перепада сечений должны быть
сделаны закругления;
излишнее ужесточение допусков на коробление и завы-
шение требований на механические свойства недопустимы,
так как это повышает стоимость изготовления детали
и усложняет ее термическую обработку, но не всегда при-
водит к улучшению качества;
в конструкции изделия необходимо широко применять
унифицированные и стандартные детали и узлы, стре-
миться к унификации марок материалов, их механических
свойств, глубин слоев цементации, азотирования, нитро-
цементации, цианирования и т. д. Это способствует сокра-
щению видов и режимов термической обработки, позво-
ляет применять унифицированные и типовые процессы
термической обработки и сокращать сроки подготовки
производства деталей.
Детали из конструкционных сплавов для упрочнения
закаливают. Сильно упрочняются при закалке сплавы,
претерпевающие в равновесных условиях эвтектоидное
превращение. Прочность возрастает либо вследствие мар-
тенситного фазового перехода, либо вследствие эвтектоид-
ной реакции, приводящих к измельчению зерен, образую-
щих эвтектоидную смесь.
Детали из сплавов, склонных к сильному окислению
при высоких температурах, рекомендуется термически
обрабатывать в печах с герметичным затвором под вакуу-
мом или в нейтральной среде.
Для повышения производительности при термической
обработке мелких деталей применяют скоростной нагрев.
474
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Возникающие при нагреве временныетепловые на пряжения
не вызывают образования трещин и короблений. Однако
скоростной нагрев опасен для крупных деталей, поэтому
нагрев таких деталей следует производить медленно или
ступенчато. Скоростной нагрев иногда производят в пе-
чах-ванпах с расплавленной солью (мелкие инстру-
менты).
Поверхностный нагрев деталей производят тогда, когда
в результате поверхностной закалки требуется получить
высокую твердость наружных слоев при сохранении мяг-
кой сердцевины. Чаще всего закаливают наружный слой
трущихся деталей машин. Наиболее совершенным спосо-
бом поверхностной закалки является закалка в специаль-
ных установках с нагревом токами высокой частоты.
Использование импульсных электронных пучков и ла-
зерных лучей для локального нагрева поверхности дета-
лей позволяет вести поверхностную закалку рабочих кро-
мок инструментов и сильно изнашивающихся частей кор-
пусных деталей. Иногда тонкий поверхностный слой дово-
дят до оплавления и в результате быстрого охлаждения
получают мелкозернистую или аморфную структуру.
Химико-термическую обработку применяют для повы-
шения твердости, износостойкости, сопротивления уста-
лости и контактной выносливости, а также для защиты
дета пей от электрохимической газовой коррозии. Наиболь-
шее распространение в промышленности получили про-
цессы диффузионного насыщения из активных жидких
и газовых сред.
Цементации обычно подвергают такие детали машин,
которые должны иметь износостойкую рабочую поверх-
ность и вязкую сердцевину: зубчатые колеса, валы и
пальцы, распределительные валики, кулачки, червяки
и т. д.
Для тяжелонагруженных трущихся деталей машин,
испытывающих в условиях работы динамическое нагру-
жение, в результате термической обработки нужно полу-
чить не только высокую поверхностную твердость, но и
высокую прочность и высокую ударную вязкость. Для
обеспечения указанных свойств требуется получить мел-
кое зерно как на поверхности детали, так и в сердцевине.
В таких ответственных случаях цементованные детали
подвергают сложной термической обработке, состоящей из
ДЕТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ УПРОЧНЕНИЮ
475
двух последовательно проводимых закалок и низкого
отпуска.
По сравнению с цементованными азотированные слои
легированных сталей имеют более высокие твердость и
износостойкость. Однако азотирование используют реже,
чем цементацию, из-за большей длительности процесса
и меньшей толщины упрочненного слоя, что ограничивает
величину контактных нагрузок на поверхность детали.
Технологичность конструкции детали, упрочняемой
пластическим деформированием. Применение пласти-
ческого деформирования обусловлено рядом важных его
преимуществ, в их число входят:
возможность дальнейшего повышения циклической
прочности, достигнутой с помощью термической или тер-
мохимической обработки, за счет ликвидации технологи-
ческих концентраторов напряжений и создания благо-
приятной эпюры сжимающих остаточных напряжений;
пригодность для всех металлов и сплавов, способных
деформироваться в холодном состоянии;
пригодность для упрочнения деталей любой формы;
возможность создавать упрочненные слои практически
любой глубины;
при повышении усталостной прочности ударная вяз-
кость материала снижается значительно меньше, чем при
других способах поверхностного упрочнения;
эффективность наклепа значительно меньше зависит
от режимов обработки, чем это имеет место при других
способах поверхностного упрочнения;
границы упрочненной поверхности в меньшей мере
являются зонами пониженной прочности, чем это, напри-
мер, имеет место при поверхностной закалке и некоторых
других видах упрочнения.
Обработке поверхностным пластическим деформирова-
нием подвергают наиболее нагруженные детали машин
и механизмов, .от работоспособности которых зависит
надежность и долговечность изделий в целом.
Детали, упрочняемые пластическим деформированием,
можно объединить в следующие группы:
детали, работающие в условиях знакопеременных на-
грузок, вызывающих усталостные разрушения (торсионы,
силовые болты, балансиры, вилки, лопатки, коленчатые
и кулачковые валы, крыльчатки, шатуны, шестерни, лон-
476
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
жероны, пружины, полуоси, диски);
детали, работающие в условиях высоких скоростей
относительного перемещения и больших давлений с мини-
мальными зазорами при обедненном смазочном материале,
что приводит к схватыванию металла (распределители,
поршни, шатуны, поршневые кольца,золотники, плунжеры,
шпиндели);
детали, работающие в условиях абразивного изнаши-
вания (пальцы трака, диффузоры, крыльчатки, тормозные
диски, барабаны колеса, опорные ролики, детали сельско-
хозяйственных, строительных, землеройных и других
машин);
детали, работающие в условиях окислительного изна-
шивания (шейки коленчатых валов, цилиндры, подшип-
ники скольжения);
детали, работающие в условиях контактно-усталостных
напряжений (беговые дорожки подшипников, цапфы ше-
стерен, опорные шейки, крестовины, опорные кулаки,
шкворни);
детали уплотнительных устройств пневмогидравличе-
ских систем, качество которых оценивается величиной
утечки или степенью герметичности (уплотнительные
канавки подвижных и неподвижных радиальных и торцо-
вых соединений);
детали инструментального производства, работающие
в условиях трения (пуансоны, матрицы, режущий ин-
струмент).
Кроме того, пластическим деформированием эффек-
тивно упрочняют детали, подвергаемые коррозионно-уста-
лостному воздействию фреттинг-коррозии, ударным на-
грузкам, кавитационному воздействию и другим видам
и условиям нагружения.
В зависимости от размеров, конфигурации, материала
детали, требований по частоте и точности, методов обра-
ботки, режимов и условий упрочнения в каждом конкрет-
ном случае выбирают наиболее оптимальный метод пла-
стического деформирования.
Во многих случаях целесообразно применение раска-
тывания и обкатывания, алмазного выглаживания, вибро-
выглаживания, виброударной обработки алмазным инден-
тором, виброобкатывания и обработки дробью. Эти методы
универсальны, они дополняют друг друга и обеспечивают
ДЕТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ УПРОЧНЕНИЮ
477
упрочнение самых разнообразных деталей.
Цилиндрические, конические и другие наружные и
внутренние поверхности правильной геометрической
формы твердостью HRC,> < 45 эффективно обрабатывать
накатыванием роликовым или шариковым инструментом,
а твердостью HRC., >45 — алмазным выглаживанием.
Алмазное выглаживание по сравнению с накатыванием
обладает большей универсальностью и широкими техно-
логическими возможностями, что позволяет обрабатывать
самые разнообразные детали из различных материалов,
в том числе маложесткие и неравножесткие детали, так
как контактное давление при выглаживании обычно не
превышает 100—300 Н, в то время как при накатывании —
10—100 кН.
К сложным поверхностям рассматриваемых групп дета-
лей, обрабатываемых обкатыванием, раскатыванием и
выглаживанием, относятся наружные и внутренние сфе-
рические поверхности галтелей и радиусных переходов,
резьб, зубьев зубчатых колес; поверхности шлиц и кана-
вок, глубокие отверстия в деталях, представляющих тела
вращения.
При осуществлении накатывания и выглаживания кри-
волинейных поверхностей целесообразно проводить обра-
ботку на станках с ЧПУ.
Детали сложной конфигурации (пружины, рессоры)
упрочняют виброударным или дробеструйным методами.
Для повышения долговечности деталей, подвергаемых
изнашиванию, а также схватыванию металла на их по-
верхности, создают регулярный микрорельеф посредством
вибрационного накатывания и виброударного выглажива-
ния. Подобная обработка позволяет управлять геометри-
ческими и прочностными параметрами тонкостенных дета-
лей, повышать контактную жесткость стыков и других
соединений.
Накатывание и выглаживание выполняют обычно на
универсальных металлорежущих станках, а объемную
виброударпую обработку дробью — на специальных виб-
ростанках и установках.
Требования к технологичности конструкции деталей,
обрабатываемых пластическим деформированием на уни-
версальных и специальных станках, примерно такие же,
как требования к деталям, подвергаемым обработке реза-
478
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 45. Классификация методов поверхностного деформационного
упрочнения
нием. Для обработки дробью характерно воздействие на
отдельные участки или одновременно на всю наружную
или внутреннюю поверхность. Если какую-либо поверх-
ность обрабатывать нельзя, ее изолируют с помощью спе-
циальных покрытий или накладок, в некоторых случаях
предусматривают установочные базы для закрепления
деталей в контейнере или в камере виброустановок.
Характерными поверхностями деталей, обрабатывае-
мых местным пластическим деформированием, являются
зоны концентрации напряжений (отверстия, шлицы, скосы,
выборки, ребра, пазы и т. д.).
Эффективность упрочнения зависит от свойств обраба-
тываемого материала, исходных геометрических и физи-
ческих параметров поверхностного слоя, условий и ре-
жимов обработки.
Классификация существующих способов деформа-
ционного упрочнения представлена на рис. 45.
С точки зрения повышения долговечности, статические
и динамические способы примерно равноценны. Выбор
того или иного способа упрочнения поверхности дик-
ДЕТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ УПРОЧНЕНИЮ
479
туется в каждом отдельном случае условиями произ-
водства.
Сущность статических способов состоит в том, что под
постоянным давлением твердого металлического инстру-
мента (ролик, шар и т. д.) выступающие микронеровиости
обрабатываемой поверхности пластически деформи-
руются — сминаются, при этом их шероховатость умень-
шается. Металл высгупов исходных неровностей переме-
щается в обоих направлениях от места контакта с дефор-
мирующим элементом, к которому приложено определен-
ное усилие, и «затекает» в смежные впадины. При этом
металл из впадин выдавливается вверх, т, е. происходит
как бы процесс, обратный накатыванию резьбы. Обра-
зуется новая поверхность с неровностями, высота, форма
и шаг которых определяются параметрами обработки.
Результатом обработки является неравномерный по глу-
бине металла наклеп и, как следствие, образование оста-
точных напряжений.
Сущность динамических способов упрочнения наиболее
наглядно иллюстрируется при рассмотрении дробеструй-
ной обработки. Здесь обрабатываемая поверхность под-
вергается последовательно бесконечно большому числу
ударов с большой скоростью движущегося инструмента.
Энергия инструменту может придаваться струей сжатого
воздуха или жидкости, гравитационными или центробеж-
ными силами, вибрационными колебаниями и т. д. Из ди-
намических способов наибольшее распространение полу-
чили дробеструйный, вибрационный. Технологические и
энергетические возможности способов упрочнения опре-
деляют целесообразную область их применения.
Дробеструйная обработка применяется для упрочнения
деталей из сталей, чугуна, сплавов из цветных металлов
и на основе титана, сложной конфигурации или с малой
жесткостью (шестерни, пружины, рессоры и др.). Тол-
щина упрочненного слоя 0,4—1,0 мм. Несколько ухуд-
шается исходная шероховатость поверхности детали.
В поверхностном слое формируются напряжения сжатия
40—80 МПа. Твердость обработанной поверхности уве-
личивается на 20—40 %.
Пневмодинамический способ обработки. Используемый
в пневмодинамическом способе принцип закрытого объема,
обеспечивающий многократное соударение каждого из
480
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
шариков, позволяет достигать необходимой производи-
тельности обработки.
Пневмодинамический наклеп обеспечивает шерохова-
тость поверхности Ra = 24-(У,63 мкм, глубину наклепан-
ного слоя до 600 мкм у алюминиевых сплавов и до 300 мкм
усталей. Величина остаточных напряжений соответственно
составляет 180—220 МПа и 400—600 МПа.
Гидрогалтовка дробью. Сущность гидрогалтовки со-
стоит в поверхностном упрочнении деталей при их соуда-
рении с потоком рабочей смеси. Рабочая смесь предста-
вляет собой стальную дробь или шарики диаметром 0,8—
4 мм, смешанные с маслом.
Гидрогалтовка нашла применение для упрочнения ше-
стерен, валиков и других высокоточных деталей. Обеспе-
чивает на деталях из сталей и титановых сплавов шерохо-
ватость Ra = 0,63-4-0,16 мкм, глубину наклепанного
слоя до 200 мкм.
Деформационное упрочнение микрошариками. Для об-
работки используют шарики диаметром 25—200 мкм.
Основное преимущество данного способа — возможность
деформационного упрочнения маложестких деталей слож-
ной геометрической формы, с тонкими кромками, малыми
радиусами переходов, галтелями. При этом достигается
шероховатость поверхности Ra — 0,634-0,16 мкм и упроч-
нение тонких поверхностных слоев.
Микрошариками целесообразно упрочнять такие де-
тали, как диски компрессора, сепараторы и кольца под-
шипников, резьбовые детали и др. С уменьшением диа-
метра микрошариков время упрочнения уменьшается,
шероховатость снижается. Обработка преимущественно
осуществляется на дробеметных установках, эжекторные
гидродробеструйные и пневматические установки при-
меняются реже.
Вибрационная обработка. Вибрационный способ об-
работки основан на использовании колебаний, не свя-
занных друг с другом частиц рабочей среды (упрочняю-
щего тела) и обрабатываемых деталей. Рабочая среда и
деталь помещаются в контейнер, которому специальным
механизмом сообщается вибрация.
В зависимости от характера рабочей среды различают
два процесса: вибронаклеп (рабочее тело — стальные
шарики); виброшлифование и вибро полирование (рабочее
ДЕТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ УПРОЧНЕНИЮ
481
тело — формованный абразив, бой шлифовальных кругов,
абразивный порошок и др.). Первый процесс происходит
без снятия материала; основное его назначение — упроч-
нение поверхностного слоя. Второй процесс обеспечивает
съем металла в пределах 0,01—0,2 мм и применяется
в основном для снятия обезуглероженного слоя и по-
нижения шероховатости поверхности.
Вибрационное обкатывание поверхностей. Непрерывно
повышающиеся требования к надежности и долговечности
деталей машин определяют необходимость обоснованного
выбора конструктором качества поверхности и, в первую
очередь, ее геометрических характеристик. В то же время
назначение технически обоснованных параметров микро-
рельефа вызывает большие затруднения. Это определя-
ется чрезвычайно сложным характером зависимостей
между различными геометрическими параметрами поверх-
ности и надежностью деталей, а также хаотичностью микро-
рельефа поверхности.
Способ вибрационного обкатывания позволяет в зна-
чительных пределах изменять параметры микрорельефа,
управлять ими, а также повысить степень их однород-
ности.
Ультразвуковой способ упрочнения. Ультразвуковое
упрочнение деталей машин имеет сходство с процессом
обкатывания шариком. Отличие заключается в том, что
шарик или сферический инструмент принудительно ко-
леблется с определенной амплитудой и частотой в направ-
лении нормали к обкатываемой поверхности. Частота
колебаний обычно 20 кГц с амплитудой 5—10 мкм,
нормальная (статическая) сила 100—300 Н. Ультразву-
ковой упрочняющей обработке можно подвергать инстру-
менты й детали машин любой исходной твердости.
Помимо этого способа ультразвуковое деформацион-
ное упрочнение осуществляется с помощью специальных
установок. Установка для обработки лопаток газотурбин-
ного двигателя и других деталей состоит из генератора
ультразвуковой частоты, магнитострикционного преобра-
зователя электрических колебаний в механические и пре-
образователя (концентратора) с рабочей камерой для раз-
мещения упрочняемых деталей и рабочего тела (шариков).
Упрочняемые детали закрепляются в зажимах, установ-
ленных на верхней крышке рабочей камеры.
16 П/р Амирова
482
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Обработка механическими щетками. Для повышения
усталостной прочности сварных швов крупногабаритных
деталей применяют многобойковые чеканочные устрой-
ства, состоящие из пневматического молотка и многобой-
кового наконечника в виде пучка проволок.
Упрочнение щетками особенно перспективно для об-
работки маложестких деталей, сварных соединений.
Раскатывание и накатывание. Назначением раскаты-
вания является калибрование отверстий, уменьшение
шероховатости и упрочнение поверхностного слоя металла.
Чистовой обработке раскатыванием подвергают отвер-
стия диаметром 2—500 мм и длиной свыше 3—5 м, сквоз-
ные и глухие. Как правило, подобная обработка при-
меняется после предварительной механической обработки
отверстий сверлением, расточкой, зепкерованием или
развертыванием.
Процессы раскатывания и обкатывания сопровожда-
ются упругопластическим деформированием поверхности
и изменением диаметра обрабатываемого отверстия или
вала, что требует установления соответствующих припу-
сков. Значение припусков для различных диаметров об-
рабатываемых отверстий и материалов колеблется в пре-
делах 0,02—0,08 мм. Шероховатость поверхности отвер-
стий под раскатку должна соответствовать Ra — 0,63 мкм,
что может достигаться любым из имеющихся видов об-
работки (точением, шлифованием, развертыванием).
Обкатывание является эффективным средством повы-
шения чистоты поверхности и упрочнения наружных
цилиндрических и конических поверхностей, пазов, вы-
точек и т. д.
Обкатыванию роликами и шариками подвергают детали
из различных материалов: стали, чугуна, цветных спла-
вов, пластмасс и древесины. В качестве предварительной
обработки назначают получистовое, чистовое точение или
получистовое шлифование.
Алмазное выглаживание поверхностей деталей. Алмаз-
ное выглаживание — эго отделочпо-упрочняющая обра-
ботка поверхностей деталей, обеспечивающая одновре-
менно высокую частоту и деформационное упрочнение
поверхностного слоя. Сущность процесса заключается
в пластическом деформировании поверхностного слоя сфе-
рическим или цилиндрическим алзмазным наконечником.
ДЕТАЛИ, ПОДВЕРГАЕМЫЕ УПРОЧНЕНИЮ
483
Выглаживание осуществляется с высокими скоростями
вращения детали и подачи, обеспечивающими непрерыв-
ность механического воздействия и взаимное перекрытие
следов движения алмазного наконечника. Выглаживанию
подвергают поверхности тел вращения и плоские поверх-
ности деталей из различных конструкционных материа-
лов, а также детали с металлическими покрытиями (хро-
мированные, никелированные и т. п.). Эту операцию вы-
полняют на токарных, фрезерных и шлифовальных стан-
ках. Выглаживают наружные, внутренние и сферические
поверхности, резьбу, зубчатый профиль, фасонные по-
верхности лопаток турбин и компрессора, поршневые
кольца, тонкостенные детали и др.
Алмазное выглаживание существенно снижает шеро-
ховатость обрабатываемой поверхности, обеспечивая ее
в пределах Ra = 0,63-i-0,04 мкм.
Деформационное упрочнение для различных материа-
лов составляет по глубине поверхностного слоя не более
0,4 мм и по степени наклепа 8—14 % для алюминиевых
сплавов, 10—20 % для закаленных сталей и более 40 %
для коррозионно-стойких сталей, остаточные микронапря-
жения — сжимающие.
Дернование отверстий. При этом способе обработки
применяется инструмент, называемый дорном, который
протягивается или продавливается через отверстие. Формы
дорна могут быть различными. Передний заборный конус
может иметь разные углы в зависимости от параметров
процесса дорнования. Оптимальный угол заборного кор-
пуса при дорновании высоко- и среднеуглеродистых ста-
лей должен быть равен 4°, а при дорновании низкоугле-
родистых сталей 3—3°30', чугуна 2—5°. Для уменьшения
тяговых усилий при дорновании заборный конус делают
с двойной заточкой. Угол обратного конуса равен 4—5°.
Натяг, т. е. разность между диаметром цилиндрической
шейки дорна и диаметром отверстия, определяется экспе-
риментально, зависит от диаметра отверстия, толщин
стенок отверстия, от механических свойств материала
втулки и дорна и др.
При обработке мелких деталей вместо дорна часто
применяют стальные шарики.
Дорнование представляет собой способ отделочной опе-
рации, при которой достигается высокая точность от-
16*
484
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
верстия и обеспечивается шероховатость обработанной по-
верхности до Ra = 0,05 мкм.
Деформирующее протягивание. Это обработка отвер-
стий в деталях из пластичных материалов методом ступен-
чатого пластического деформирования с помощью про-
тяжек, рабочие элементы которых изготовлены из поро-
шковых твердых сплавов, обладающих высокой износо-
стойкостью.
В процессе деформирующего протягивания могут осу-
ществляться как малые (поверхностные), так и большие
(сквозные) пластические деформации, при которых диа-
метр отверстия увеличивается на 10—20 %. В последнем
случае пластические Деформации распространяются на
всю толщину стенки детали и наряду с диаметром отвер-
стия изменяют длину детали и ее наружный диаметр.
Деформирующее протягивание целесообразно приме-
нять не только как финишную, но и как черновую (формо-
образующую) операцию (в случае изготовления деталей из
трубных, литых, штампованных и других заготовок обыч-
ной точности). Это позволяет в десятки раз (от 1—5 до
0,05—0,15 мм) снизить исходную некруглость и нецилинд-
ричность отверстия черновой заготовки, за счет чего
припуск на его последующую обработку резанием зна-
чительно уменьшается.
Снижение трудоемкости обработки изделия при при-
менении деформирующего протягивания является след-
ствием того, что этот процесс во многих случаях успешно
заменяет трудоемкие операции: растачивание, разверты-
вание, внутреннее шлифование, доводку.
Обработанная деформирующим протягиванием по-
верхность характеризуется малой шероховатостью, уп-
рочняется и может иметь сжимающие остаточные напря-
жения, что в совокупности повышает ее износостойкость
и усталостную прочность.
Упрочнение взрывом. Преимуществом взрывного ме-
тода упрочнения является возможность обработки круп-
ных и сложных конфигураций деталей.
При взрыве в слое ВВ, нанесенном на упрочняемую
поверхность, фронт детонации перемещается вдоль изделия
с постоянной скоростью. Во фронте ударной волны дав-
ление достигает 1500 МПа и более, а затем спадает до
нуля. Упрочнение является результатом пластических
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
485
деформаций металла, вызванных прохождением основной
и отраженных ударных волн. Газообразные продукты
взрыва оказывают вредное действие на изделие. Несмотря
на возникновение при взрыве высоких температур тепло-
вой эффект не имеет существенного значения, так как
он длится лишь несколько миллисекунд. Взрыв ВВ,
произведенный с целью упрочнения, вызывает изменение
структуры, физико-механических свойств металла, а так-
же форм и размеров изделия. Изменение механических
свойств металла в результате упрочнения взрывом сво-
дится к повышению прочности и снижению пластичности.
Многократные взрывы повышают поверхностную твер-
дость изделия. Упрочнение взрывом вызывает местную
деформацию изделия, которая заключается в уменьшении
размеров в направлении действия ударного импульса и
общем короблении. При неправильном выборе режима
упрочнения, а также наличии дефектов материала (тре-
щины, раковины, газовые пузыри и др.) возможно даже
разрушение изделия. Однако при правильном ведении
процесса местную деформацию и общее коробление изде-
лия можно свести к минимуму.
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
Резание — это обработка металлов со снятием стружки
для придания изделию заданных формы и размеров, а
также обеспечения определенного конструкцией качества
поверхности. На технологичность конструкции детали,
подвергаемой обработке резанием, влияют как технические
факторы (обрабатываемость материала, выбор баз и раз-
мерных связей, форма и размеры детали, требования точ-
ности и шероховатости обрабатываемых поверхностей),
так и организационные факторы (серийность производ-
ства).
Обрабатываемость резанием — способность мате-
риала детали поддаваться обработке режущими инстру-
ментами.
Применительно к задаче обеспечения технологичности
конструкции детали наибольший интерес представляет
определение относительного уровня скоростей резания,
при котором целесообразно производить обработку дан-
ного материала, а также возможности получения требуе-
мой шероховатости обработанных поверхностей на от-
486
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
делочных операциях. Для деталей, имеющих сложные
фасонные поверхности, необходимо также учитывать и
силы, затрачиваемые при обработке резанием. Это опре-
деляет степень деформации как изделия, так и инстру-
мента. Для деталей, подвергаемых обработке на автома-
тах, важными критериями обрабатываемости являются
характер и форма образующейся стружки.
Уровень целесообразных скоростей резания оценива-
ется специальным коэффициентом Kv, который выражает
относительную скорость резания, соответствующую ЬО-
минутной стойкости резцов, определенную сравнением
с эталонной сталью. В качестве эталонной стали при-
нимается сталь 45 (ов = 650 МПа. НВ 179).
Табл. 64 иллюстрирует связь между уровнем относи-
тельных скоростей резания и возможностью и легкостью
получения требуемой шероховатости поверхности для
сталей, условно разделенных по значениям коэффициента
Кв на пять групп. Эта связь характерна для большинства
сталей, а также для ряда других конструкционных ма-
териалов (например, чугуна).
На рис. 46 приведены графики обрабатываемости ос-
новных групп сталей. Стали па графиках в пределах каж-
дой группы расположены в порядке возрастания содержа-
ния углерода.
При проектировании изделий, обрабатываемых реза-
нием, необходимо учитывать также следующие факторы:
обрабатываемость сталей зависит от их состава, т. е.
содержания углерода и легирующих элементов. С уве-
личением содержания углерода обрабатываемость ухуд-
64. Возможность получения требуемой шероховатости поверхности
в зависимое । и о; обрабатываемости стал;;
Обрабатываемость стали Возможность »ОЛ\»КНВЯ 1 рсйуемоЬ шерсгхова 1 исчи поверхHuciи
Высокая Хорошая Удовлсч вора дельная Пониженная Трудная 2,1—1,5 1,4—1,0 1,0—0,8 0,8-0,5 Менее 0,0 Очень трудно Без особых затруднении Ле;ко или без особых за;рудне- НИН Легко »
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
487
08 О8т fO /От /5 /5т 20 20т 25 30 35 40 45 50 55
Рис. 46. Кривые обрабатываемости основных марок сталей
488
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
шается. Одновременно увеличивается возможность по-
лучения более высоких параметров шероховатости поверх-
ности, растут усилия резания:
содержание в стали 0,08—0,2 % S улучшает ее обра-
батываемость. В стали образуется хрупкая составляю-
щая, которая в виде множества субмикроскопических
включений нарушает сплошность феррита;
увеличение содержания марганца при 0,35—0,45 % С
ведет к повышению прочности стали и снижению ее пла-
стичности, вследствие чего обрабатываемость стали улуч-
шается. Конструкционные стали повышенной и высокой
обрабатываемости резанием, например, содержат 0,6—
1 % Мп;
содержание до 0,2 % РЬ снижает обрабатываемость ста-
ли, так как субмикроскопические частицы свинца оказы-
вают на инструмент смазывающее воздействие;
содержание в стали алюминия и кремния снижает ее
обрабатываемость и уменьшает возможность получения
требуемой шероховатости. В сталях образуются А12ОЯ
и SiO2, которые, приводят к быстрому изнашиванию
обрабатывающего инструмента;
содержание хрома в стали ухудшает ее обрабатывае-
мость, но не настолько, чтобы сделать хромосодержащие
стали труднообрабатываемыми. В коррозионно-стойких
и жаропрочных сталях ухудшение обрабатываемости в
основном вызывает не наличие хрома, а содержание в их
составе алюминия, кремния, титана;
никель, молибден, ванадий не ухудшают обрабаты-
ваемость стали, но при их наличии стали перед обработкой
резанием должны быть подвергнуты соответствующей тер-
мической обработке;
особое влияние на обрабатываемость сталей оказывает
кальций, добавляемый в количестве 0,001—0,006 %.
Кальций способствует образованию в стали определенных
оксидных включений, которые в процессе резания отклады-
ваются на поверхности режущего инструмента в виде
легкоплавкого слоя и оказывают на него смазывающее
воздействие. Микролегирование кальцием повышает зна-
чения Ко в 1,5—3 раза по сравнению с базовой маркой
стали, полученной без добавления кальция, и позволяет
получать стали повышенной обрабатываемости. Из сталей
повышенной обрабатываемости успешно изготавливают
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
489
такие детали, как сателлит дифференциала, шатуны дви-
гателя, валы коробки перемены передач, шестерню зад-
него хода, вилку карданного вала, червяк рулевого уп-
равления. Это свидетельствует о больших возможностях
применения сталей повышенной обрабатываемости для
улучшения технологичности конструкции деталей.
Решающее влияние на значения К„ оказывает струк-
тура стали, которая может быть получена в результате
той или иной термической обработки. По влиянию на
рост интенсивности затупления инструмента структурные
составляющие сталей следует располагать в последова-
тельности: феррит — точечный перлит—зернистый перлит
—пластинчатый перлит—сорбитообразный перлит—сор-
бит-троостосорбит.
Шероховатость поверхности стальных деталей зависит
от структуры стали. По влиянию на эту характеристику
структурные составляющие сталей располагаются следую-
щим образом: троостосорбит—сорбит—перлит—феррит.
Чем больше содержится в стали свободного феррита, тем
больше высота микронеровпостей, полученных при об-
работке резанием.
Характеристики обрабатываемости некоторых машино-
строительных материалов приведены ниже.
Чугуны, Имеют пониженную по сравнению со сталями
обрабатываемость. На обрабатываемость резанием боль-
шое влияние оказывает твердость чугуна. Высокопроч-
ный чугун с шаровидным графитом во всем диапазоне
твердости имеет лучшую обрабатываемость, чем серый.
(При переходе от высокопрочного чугуна с шаровидным
графитом и ферритной металлической основой к чугуну
с перлитной металлической основой обрабатываемость
ухудшается на 10—15 %.)
Алюминиевые сплавы. Обладают лучшей по сравнению со
сталями обрабатываемостью. На обрабатываемость ли-
тейных сплавов влияют содержание кремния, повышенная
твердость соединений которого может отрицательно ска-
заться на стойкости инструмента.
Сплавы как литейные, так и деформируемые можно
разделить на три группы:
высокой обрабатываемости — нестареющие деформи-
руемые сплавы, стареющие деформируемые сплавы в
отожженном состоянии;
490
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
удовлетворительной обрабатываемости — состаренные
деформируемые сплавы и литейные сплавы с содержанием
Si < 0,10 %;
пониженной обрабатываемости — литейные сплавы
с содержанием Si > 0,10 %.
Титановые сплавы. Относятся к труднообрабатывае-
мым материалам. Титановые сплавы марок ВТ 1-0, ВТЗ-1,
ВТ5 имеют низкую теплопроводность, высокую вяз-
кость, склонность к наклепу, большой коэффициент тре-
ния (0,5). Для их обработки применяют инструмент из
алмаза, эльбора, твердых сплавов и быстрорежущих
сталей.
Вследствие повышенной чувствительности этих спла-
вов к концентраторам напряжений следует избегать при-
менения шлифования, заменяя его по возможности чисто-
вой обработкой (точением или фрезерованием), так как
при шлифовании на поверхности материала могут обра-
зоваться микроцарапины, являющиеся концентраторами
напряжений.
Полимерные материалы. Обработка резанием боль-
шинства полимерных материалов (пластмасс) затруднена,
так как присущая им прочность вызывает быстрое зату-
пление режущего инструмента. Изделия из полимерных
материалов обрабатываются твердосплавным или ал-
мазным инструментом. По качеству поверхности и проч-
ности изделия из полимерных материалов, обработанные
резанием, уступают прессованным или литым. Изделия из
полимерных материалов — это преимущественно изделия
массового производства, где оправдано применение доро-
гостоящих пресс-форм. Положительной особенностью по-
лимерных материалов является легкость включения в их
конструкцию металлической арматуры, что позволяет
избежать обработки полимерных материалов резанием.
Общие технологические требования к деталям, обра-
батываемым резанием. Общими для всех или большин-
ства существующих классов деталей, обрабатываемых
резанием, являются следующие требования:
при конструировании следует максимально исполь-
зовать унифицированные элементы формы деталей (резьбы,
канавки, выточки, диаметры, модули, размеры шлицев,
шпоночных пазов и т. д.). При отсутствии норм на подоб-
ные элементы (например, радиусов выхода в шпоночных
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
491
пазах, фрезеруемых дисковой фрезой) их размеры следует
назначать в соответствии с размерами применяемого стан-
дартного инструмента.
Унификация элементов деталей и их размеров создает
предпосылки для унификации применяемого при изго-
товлении деталей режущего и измерительного инстру-
мента, а также необходимого инструмента при их техни-
ческом обслуживании и ремонте;
конструкция детали должна обеспечивать нормальный
вход и выход режущего инструмента;
при назначении параметров шероховатости обрабаты-
ваемой поверхности и точности изготовления следует
учитывать, что прямой зависимости между полем допуска
и параметрами шероховатости нет, однако примерные
соотношения между ними могут быть установлены
(табл. 65).
Рекомендации табл. 65 приведены для случая, когда
отклонения формы и расположения поверхностей допу-
скаются в пределах поля допуска размера и особо не
оговариваются. Для случаев, когда допуски на отклоне-
ния от геометрической формы оговариваются особо, дан-
ные табл. 65 следует корректировать. Если эти допхски
составляют 50 % и более допуска на размер, параметры ше-
роховатости, приведенные в табл. 65, следует уменьшать.
Во всех случаях необходимо рекомендации табл. 65
соотносить с характеристиками обрабатываемости мате-
риала изделия.
В современных условиях организации производства
конструкция деталей должна отвечать требованиям об-
работки на станках с ЧПУ и с применением роботов, об-
работки в непрерывном автоматическом режиме, обрабо-
тки заготовок с применением быстросменных групповых
наладок, а также изготовления в условиях гибкого авто-
матизированного производства (ГАП). В этом случае
критериями технологичности могут выступать технические
параметры средств технологического оснащения (назначе-
ние, тип зажима, точность обработки, шероховатость об-
рабатываемых поверхностей и др.), а также форма органи-
зации обработки резанием.
Например, габаритные размеры деталей и точность их
обработки следует ограничивать возможностями станков
с ЧПУ и станочного робота.
492
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
65. Соотношения между полями допусков предпочтительного
применения и параметрами шероховатости поверхности
Современные участки ГАП обработки резанием осна-
щаются робототехническими комплексами (РТК), состоя-
щими, как правило, из токарного станка, станочного ро-
бота, приемно-передающего устройства, транспортирую-
щего тару из зоны действия транспортной магистрали в
зону действия робота. Эрготические возможности РТК
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
463
определяются его моделью, системой ЧПУ станка и
компоновкой робота.
При конструировании детали необходимо учитывать
технические характеристики (параметры) средств техно-
логического оснащения по их основным параметрам.
Для станков с ЧПУ к таким параметрам могут быть от-
несены следующие: тип зажима заготовки; диапазоны
длин и диаметров обрабатываемых заготовок; возможность
обработки в центрах; точность обработки; размеры наруж-
ных и внутренних поверхностей; допуски на радиальное и
торцовое биение; отклонения от соосности; параметры
шероховатости обрабатываемых поверхностей; система
ЧПУ; вид интерполяции; число устанавливаемых ин-
струментов; система отсчета; число управляемых коорди-
нат, в том числе одновременно.
Нанесение размеров на чертежах. В целях облегчения
подготовки управляющей программы для станков с.ЧПУ
простановка размеров на чертежах детали должна удов-
летворять требованиям программирования и исключать
необходимость их пересчета при подготовке программы.
Простановка размеров должна производиться в прямо-
угольной системе координат от единой конструктивной
базы детали. Направление координатных осей детали по
возможности должно совпадать с осями координатной
системы станка. Не допускаются указания об обработке
детали резанием по размерам сопряженной с ней детали
или по сборочному чертежу. Симметричные детали (ле-
вые и правые, верхние и нижние и др.) следует выполнять
по возможности без нарушения симметрии по форме и
расположению обрабатываемых поверхностей. Это упро-
щает составление программ обработки их на станках
с ЧПУ.
Форма и конструктивные элементы детали. Необхо-
димо упрощать геометрическое очертание детали и типи-
зировать ее основные повторяющиеся конструктивные
элементы. При проектировании поверхности детали не-
обходимо исходить из того, что управляющая программа
должна соответствовать контурной системе с л и ней но -
' круговым интерполятором, где нет необходимости до-
полнительного математического описания поверхности.
Поверхности захвата. В конструкции детали необ-
ходимо предусматривать возможность захвата ее робо-
494
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 47. Введение прилива в кон-
струкцию детали для улучшения
ее технологичности (Л — при*
лив)
том для установки на станок и снятия с него. Форма
поверхности захвата должна соответствовать используе-
мым типам захватов. Расположение поверхности захвата
должно обеспечивать доступность захвата детали и из-
влечения ее из ориентированной тары (кассеты, палеты
или призмы). Поверхность захвата должна обладать доста-
точной жесткостью,, предотвращающей появление в де-
тали остаточных деформаций после захвата ее роботом.
Необходимо также учитывать ограниченный диапазон
хода механических захватов. Точку приложения захватов
следует выбирать в зависимости от конфигурации и массы
заготовки так, чтобы центр тяжести заготовки был распо-
ложен как можно ближе к захватам.
Технологические требования к конструкции типовых
деталей. Ниже приведены наиболее существенные техно-
логические требования, предъявляемые к деталям рас-
пространенных типов.
Корпусные детали. К конструктивному исполнению
деталей этого типа предъявляют следующие технологиче-
ские требования:
нерабочие поверхности независимо от способа полу-
чения заготовки должны везде, где это возможно, изго-
товляться без применения обработки резанием. Особенно
существенно это требование для отливок. Если большая
протяженность поверхности должна обрабатываться ре-
занием, следует прерывать обработанные участки необра-
ботанными;
двигатели должны иметь надежные базы, обеспечиваю-
щие правильную ориентацию и требуемую жесткость
при обработке. Для исключения деформаций заготовки
при ее закреплении и обработке необходимо в ее конструк-
ции предусматривать ребра жесткости. При отсутствии
надежных баз в конструкции детали необходимо выпол-
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
495
пять специальные приливы (рис. 47). Желательно, чтобы
эти приливы не удалялись с детали после ее обработки;
для деталей, подвергаемых групповой обработке боль-
шим числом однолезвийных инструментов, а также на
агрегатных станках и автоматических линиях простановка
размеров должна выполняться с учетом необходимости
назначения единой технологической (настроечной) базы;
поверхности, подлежащие обработке резанием и нахо-
дящиеся с одной стороны детали, следует располагать
так, чтобы можно было производить обработку на про-
ход (рис. 48). Расположение обрабатываемых поверхностей
наклонно относительно основных осей детали нежела-
тельно, так как усложняет ее обработку;
необходимо четко разграничивать обрабатываемые и
необрабатываемые поверхности. Если на детали рядом
располагаются две поверхности разной высоты, то раз-
ность их высот должна быть больше припуска на обра-
ботку данных поверхностей (рис. 49), при этом нужно учи-
тывать также допускаемые отклонения формы и распо-
ложения поверхностей;
следует избегать отверстий глубиной L (8—10) d,
особенно если обрабатываемой детали нельзя сообщить
вращение при обработке. Вращением детали при обработке
относительно оси обрабатываемого отверстия можно по-
высить прямолинейность оси отверстия. Поэтому особо
точные отверстия должны быть сквозными. Соосные ци-
линдрические отверстия следует выполнять убывающими
Рис. 4$, Детали, допускающие (а) и не допускающие (б) обработку
за один рабочий ход
496
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ДЕТАЛИ
Рис. 49. Детали с четко (а) и нечетко (ff) ограниченными обрабатываем
мыми поаерхностями
по диаметрам в одном направлении, а если это невозможно,
убывающими с обеих сторон детали к ее средней части;
размеры и расположение отверстий на корпусной де-
тали должны допускать ее многошпиндельную обработку,
для чего расстояние между осями отверстий следует вы-
полнять не менее 30—45 мм;
подрезка внутренних торцовых поверхностей нежела-
тельна, но если она необходима, следует обеспечить сво-
бодный доступ режущего инструмента к месту обработки.
Если расточка кольцевых канавок в отверстиях стенок
корпусов требует сложного инструмента и очень трудоем-
ка, необходимо применять специальные втулки с канав-
ками, которые запрессовываются в отверстие корпуса.'
Рычаги, шатуны, кронштейны, серьги, вилки. Для
обеспечения точного взаимного расположения рабочих
поверхностей и точности посадочных мест при проекти-
ровании деталей этого типа необходимо выполнять следу-
ющие технологические требования!
предусматривать в конструкции детали опорные по-
верхности (базы), обеспечивающие надежное крепление
заготовки при обработке;
избегать ступенчатого расположения обрабатываемых
поверхностей (рис. 50). Расположение их в одной
плоскости допускает обработку на проход;
предусматривать минимально необходимый объем об-
работки резанием. Конструктивные формы деталей долж-
ны быть по возможности прямыми без изгибов.
Втулки, диски, кольца. Технологически рациональны
конструкции, заготовками которых является прокат, в
частности, трубы. В крупносерийном и массовом произ-
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
497
Рационально fiz2Q 1 - 1 Нерационально Rz2Q / Jz2ff, у, L - г—।
Рнс. 50. Взаимное расположение обрабатываемых поверхностей
водствах целесообразно применение заготовок из порошко-
вых материалов.
К деталям данного типа предъявляют следующие тре-
бования:
конструкция втулки должна допускать обработку всех
внутренних поверхностей с одной стороны при одной уста-
новке. Это позволяет обеспечить соосность внутренних
поверхностей втулки;
соосные глухие отверстия, располагаемые с двух
сторон детали, нежелательны. Если отверстия глухие и
должны выполняться с высокой точностью, для выхода
режущего инструмента следует предусматривать канавки
(рис. 51). Наличие таких канавок обязательно, если де-
таль термически обрабатывается;
в конструкции втулки, имеющей фланец, последний
по возможности должен иметь круглую форму;
поверхности, обрабатываемые на разных операциях,
должны быть четко разграничены;
внутренние выточки, особенно если их необходимо
выполнять с высокой точностью, нежелательны. Втулки
целесообразно конструировать со сквозными отверстиями
(рис. 52);
Рис. 51. Канавка во втулке
с глухим отверстием
Рис. 52, Втулки
498
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 53. Канаака для выхода
долбяка во втулке с закрытым
зубчатым аенцом
втулку, закрепляемую в гнезде корпуса, необходимо
концентрировать по ее поверхностям, расположенным воз-
можно дальше одна от другой. При этом конструкция
втулки должна допускать обработку центрирующих по-
верхностей при одной установке детали на станке;
крепежные резьбы во втулке следует располагать
таким образом, чтобы их обработка была возможна с од-
ной установки;
образование шлицев в глухих отверстиях затруднено.
Желательно отверстия со шлицами предусматривать от-
крытыми, так как это позволяет применять протягивание.
Если применение сквозных шлицевых отверстий невоз-
можно, следует обязательно предусматривать канавки
для выхода режущего инструмента (рис. 53).
Валы и оси. К изготовлению деталей этого типа предъ-
являют следующие технологические требования:
изготовленный вал должен иметь центровые отверстия,
что упрощает его контроль и ремонт;
гладкие валы и оси небольших диаметров и длин целе-
сообразно изготавливать из чистого калиброванного про-
ката. Для ступенчатых валов, особенно большой длины,
применение такого проката не всегда оправдано, так как
получение прямолинейной геометрической оси без до-
полнительной обработки (рихтовки, упрочняющей обра-
ботки и т, п.) технологически затруднено;
ступенчатые валы и осн должны иметь небольшие пере-
пады диаметров, при этом на разных ступенях желательно
иметь одинаковые перепады. Это особенно важно, если
деталь будет обрабатываться на многорезцовых стгшках.
Длины ступеней должны быть одинаковыми или кратными;
размеры длин следует выбирать из рядов нормальных
чисел;
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
499
Рис. 54. Простановка ли-
нейных размеров на аалу
по координатному методу
в мелкосерийном производстве для более эффективного
использования гидросуппортов на операциях токарной
обработки целесообразно применять групповую обра-
ботку, т. е. выполнять обработку валов нескольких наи-
менований, различающихся по размерам в пределах
группы, па одном станке с минимальной переналадкой.
Наиболее целесообразна при групповой технологии про-
становка линейных размеров по координатному методу,
от единой базы (рис, 54);
на поверхности детали следует избегать наличия греб-
ней и шпоночных пазов. Если это не представляется воз-
можным, поверхности, обрабатываемые на разных опера-
циях, должны быть четко разграничены;
при конструировании валов и осей со шпоночными па-
зами по возможности следует отдавать предпочтение па-
зам, образуемым дисковой фрезой, так как обработка
пазов пальцевой фрезой хотя и более точная, но менее про-
изводительная (рис. 55). При наличии иа поверхности
Рис. 55. Образование шпоночного паза:
а — дисковой фрезой; б » пальцевой фрезой
500
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
а)
Рнс. 56. Базнроаанне аала при фрезеровании шпоночного паза
Рис. 57. Валы со шлицеаыми поверхностями;
в “ свободные выход инструмента; б “ выход инструмента затруднен
детали; обрабатываемые резанием
501
вала шпоночной канавки предпочтительна простановка
размера согласно рис. 56 (схема а обеспечивает более
точное получение размера т, схема б — размера h);
при проектировании валов и осей со шлицами следует
предусматривать возможность свободного выхода режу-
щего инструмента (рис. 57), для чего диаметр вала, при-
легающий к шлицевому участку, выполняют меньше вну-
треннего диаметра шлицев. Допустимо, но нежелательно
превышение наружного диаметра шлицев буртом или шей-
кой, прилегающей к шлицевому участку, более чем на
3—5 мм;
необходимо избегать отверстий, пересекающих зака-
ленную зону (особенно закаливаемую ТВЧ). Такие отвер-
стия чаще всего являются причинами появления трещин
и оплавления кромок.
Колеса зубчатые конические. При проектировании зуб-
чатых конических колес должны выполняться следующие
технологические требования:
для обеспечения надежного базирования при зубона-
резании детали должны иметь опорный торец А (рис. 58).
Этот торец служит базой не только при обработке, но и при
монтаже. На точность элементов зубчатого венца оказы-
вает влияние положение обрабатываемой поверхности
относительно базовой. Для этого необходимо на чертеже
указывать размер К от опорного торца до зубчатого венца
(рис. 59); допуски на этот размер составляют: —0,05 мм
для колес с модулем до 10 мм и 0,10 мм для колес с мо-
дулем свыше 10 мм. При несоблюдении данного требова-
Рис. 58. Базирование при зубонарезаиии конических колес:
а «- нерациональное; б, в » рациональное; е « рациональное при контроле
н сборке
502
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 59. Простановка размера К
на чертеже конического зубча-
того колеса
ния заготовки при их базировании по торцу А будут уста-
навливаться с различной точносгыо, что приведет к зна-
чительным погрешностям элементов зубчатого венца;
изготовление больших плоских колес как одно целое
со ступицей нецелесообразно, так как при этом нерацио-
нально используется дорогостоящий металл. В необходи-
мых случаях у цельных колес со ступицей следует пре-
дусматривать опорную кольцевую поверхность В (рис. 60)
для использования ее в качестве вспомогательной базы.
Рациональнее изготавливать подобные колеса в виде ко-
лец, прикрепляемых к ступице. Обычно проектируют как
одно целое со ступицей зубчатые колеса диаметром менее
180 мм; переднюю и заднюю ступицу колеса (рис. 61)
Рис. 61. Формы конических колес с круговыми зубьями, у которых
поверхности отдельных элементов перерезаются резцовой головкой;
а базовой шейки детали; б «- ступицы колеса и поверхности венца
ДЕТАЛИ,' ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
503
следует располагать ниже продолжения образующих внут-
реннего конуса;
число и длина зубьев должны быть технологически
рациональными. При большом числе зубьев их профили
имеют малую кривизну, что приводит даже при незначи-
тельных погрешностях изготовления к смещению пятна
контакта на кромку и, как следствие, к повышенному
шуму при работе. Если зубчатые колеса подвергают при-
тирке, то числа их зубьев не должны иметь общих мно-
жителей;
шестерни, выполненные как одно целое с валом, должны
иметь концевую часть с резьбой (рис. 62) или резьбовым
отверстием для закрепления. При массовом производстве
допускается отступать от этого правила, так как в этом
случае крепление осуществляют цанговым зажимом; в кон-
струкции конического зубчатого колеса, имеющего внут-
ренние шлицы, следует предусматривать цилиндриче-
скую центрирующую поверхность. Шлицы должны слу-
жить только для передачи вращения при зубообработке,
но не для центрирования. Располагать их следует вблизи
от зубчатого венца. Если конструктивно необходимо цент-
рирование именно по шлицам, то при закаленных шлицах
лучше применять центрирование по внутреннему диа-
метру, а при незакаленных — по наружному диаметру.
Для открытых шлицевых отверстий максимально допусти-
мое отношение длины шлицев к их диаметру с точки зре-
ния осуществления рационального процесса протягивания
на проход должно находиться в пределах (1,7—1,5) d.
Нижний предел относится к углеродистым сталям, верх-
ний — к легированным.
При проектировании колес с круговыми зубьями пара-
метры зубчатого венца следует согласовывать с парамет-
рами стандартного режущего инструмента. Обязательно
должна производиться проверка нарезаемого зуба на
вторичное резание и повреждение резцами инструмента,
выходящими из обрабатываемой впадины (рис. 63).
Рнс. 62. Типовое исполнение
резьбового конца вала-шестер- —ГТ- ь
нн, позволяющее обеспечить на- - wffiXh-1------|—- Ц —
дежное крепление детали при . I у__J=l
обработке
504
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ детали
Рнс. 63. График для проверки возможности вторичного резания (по
В. Н. Кедринекому)
Пример. Проверить возможность вторичного резания
(см. рис. 63) при изготовлении конической ортогональной
передачи с круговым зубом. Геометрическим расчетом
установлены следующие значения параметров колеса:
угол спирали 0 = 40°; средняя длина образующей на-
чального конуса L — 159,2 мм; диаметр резцовой головки
dt = 315 мм; число зубьев плоского колеса г0 = 41,23;
угол начального конуса f = 75°58'.
По левому графику при 0 = 40° и
^=-^=0’505
находим, что 0 = 0,58.
При гс = 41,23 и f = 75°58' по графику черновой об-
работки 0' = 47, по графику чистовой обработки 0" = 34.
Рнс. 64. Базирование цилиндрических зубчатых колес при зубоиаре-
заннн на станке с вертикальной осью стола (а — при фрезеровании;
б — при зубодолблеиии) н на станке с горизонтальной осью стола (в —
прн шевинговании; г — при зубошлнфованнн)
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
505
Так как 47 < 58 и 34 < 58, вторичное резание будет от-
сутствовать как при чистовом, так и при черновом ре-
зании.
Если вторичное резание возникает при черновой об-
работке, то данное колесо можно изготовить только ме-
тодом врезания. Если же оно имеет место и при чистовой
обработке, то колесо можно нарезать только строганием
одним резцом.
Колеса зубчатые цилиндрические. При проектировании
цилиндрических зубчатых колес должны быть учтены
следующие технологические требования:
конструкция детали должна обеспечивать надежное
ее базирование при зубонарезании (рис. 64). Торцовая
поверхность, являющаяся базой, должна быть перпенди-
кулярной к оси отверстия. Биение торца относительно
оси отверстия может быть рассчитано по формуле
Fr = 0,5 (d/b) Ffi, (28)
где d—диаметр делительной окружности; b — ширина
зубчатого венца; F& —допуск на направление зуба.
Для узких колес, устанавливаемых на стайке пакетом,
значение радиального биения, получаемое расчетом по
приведенной формуле, следует уменьшать в 2 раза;
все взаимосвязанные обрабатываемые поверхности зуб-
чатого колеса следует располагать таким образом, чтобы
была возможность их обработки за одну установку. На-
пример, боковые поверхности ступицы и обода следует
располагать не в одной плоскости, что позволит вести об-
работку этих поверхностей одновременно (рис. 65);
проектирование зубчатых колес как одно целое с валом
или втулкой целесообразно для условий крупносерийного
или массового типов производства. В мелкосерийном и
единичном производстве для сокращения расхода металла
и уменьшения объема обработки резанием этого делать
не следует;
необходимо избегать применения блоков, затрудняю-
щих выход режущего инструмента (шевера, долбяка,
фрезы, шлифовального круга). Это достигается примене-
нием составной конструкции, соединяемой, например,
электронно-лучевой сваркой (рис. 66);
закрытые венцы, обрабатываемые низкопроизводи-
тельными и точными методами, применяют только в ис-
506
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рнс. 65. Схема токарной обра- Рнс. 66. Соединение деталей свар-
боткн зубчатого колеса с у то- кой
лающим торцом ступнцы
ключительных случаях. Обработка закрытых венцов зубо-
долблением с канавками для выхода инструмента шири-
ной, менее указанной, невозможна:
Модуль, мм.........До
1.5
Минимальная шири-
на канавки, мм . . 5
Модуль, мм......... 8
Минимальная шири-
на канавки, мм . . 10
2—3 3,5—4,5 5—6 7
6 7 8 9
10 12 14—20 Св.
20
И 12 15 18
проектирование зубчатых колес, точность которых
может быть обеспечена только зубошлифованием, допу-
стимо лишь при невозможности другого конструктивного
решения;
для улучшения условий обработки и обеспечения воз-
можности применения многозаходных червячных фрез
на чистовой обработке под шевингование без потери точ-
ности следует стремиться, чтобы число зубьев детали не
имело общих множителей с числом заходов фрезы, а тем
более было кратным последнему;
для повышения точности обработки зубчатого колеса
с внутренними венцами и стойкости инструмента число
зубьев долбяка следует выбирать максимально возможным.
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
507
так как при ограниченном числе зубьев долбяка увеличе-
ние числа зубьев колеса гк может привести к срезу вершин
зубьев нарезаемого колеса. Минимальное число зубьев гк
может быть определено по графику, приведенному на
рис. 67.
Во всех возможных случаях, особенно для колес из
цементуемых или закаливаемых сталей, следует применять
шлицевые соединения с центрированием по внутреннему
диаметру.
Звездочки. При проектировании звездочек необходимо
учитывать следующие технологические требования:
для одновременного нарезания зубьев в нескольких
деталях с наибольшей производительностью следует торцы
ступицы располагать в одной плоскости с венцом или про-
ектировать деталь таким образом, чтобы торец венца вы-
ступал над торцом ступицы, В тех случаях, когда ступица
должна иметь ширину большую, чем венец, ее следует
смещать относительно венца, чтобы максимально сбли-
зить венцы двух деталей, устанавливаемых для одновре-
менной обработки зубьев;
при конструировании звездочек применительно к ус-
ловиям массового и крупносерийного производства следует
исключать необходимость формообразования зубьев об-
работкой резанием, в том числе и такими совершенными
Рнс. 67. График ориентировочного
выбора числа зубьев нарезаемых
колес гк в зависимости от числа
зубьев долбяка zn (высота головки
нарезаемого зу(а:
1 — 0.8m: 2 — Im)
508
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 68. Армирование ступицы
шкива из сплавов на основе алю-
миния
методами, как обкатка (огибание), предпочитая накатку
и радиальную штамповку.
Шкивы. При проектировании шкивов необходимо учи-
тывать следующие технологические требования:
конструктивное исполнение шкива следует определять
в зависимости от материала, из которого он изготовлен.
Шкивы из легких сплавов и пластмасс следует применять
при жестких требованиях к массе детали. При этом сту-
пицы шкивов должны быть армированы стальными или
чугунными втулками. Пример армирования ступицы
шкива приведен на рис. 68, а размеры втулки и ступицы —
в табл. 66;
для обеспечения возможности обработки шкивов кли-
ноременных передач на многошпиндельных токарных ав-
томатах по дну канавки необходимо предусматривать углу-
бление (рис. 69). Это вызывается тем, что вследствие по-
грешностей обработки весьма затруднительно получить
впадину цилиндрической формы. Обычно (см. рис. 69)
Д/i = 0,5 мм;
следует по возможности предпочитать балансировку,
выполняемую клепкой, балансировке, выполняемой со
снятием стружки. Если применяется балансировка со
снятием стружки, следует балансировку сверлением пред-
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ РЕЗАНИЕМ
509
66. Основные размеры вгулкн и ступицы шкива, мм (см. рис. 68)
d. ^3 d,
18—22 ^2 4" 45—65 l,6f/j ^2 + 20
22—35 36—42 l,7t/i dj -f- 20 70—100 1,5^ </2 + 30
почитать балансировке другими методами обработки ре-
занием;
применение шлицевых поверхностей в посадочных
местах шкивов нерационально вследствие повышенного
изнашивания шкивов при их эксплуатации;
при необходимости обработки наружных поверхностей
ступицы нужно обеспечивать свободный доступ режущего
инструмента.
Пружины. При проектировании пружин следует стре-
миться к тому, чтобы обработка резанием была исключена.
Если обработка резанием необходима, учитывают следую-
щие технологические требования:
концевые витки пружин сжатия, обрабатываемые ре-
занием, должны быть осаждены до соприкосновения друг
с другом (рис. 70). Утоненный конец осаженного витка
следует удалять на дуге 90° от конца витка (рис. 71);
для правильной заправки торца витка пружины сжа-
тия с него снимают фаски на внутренней или наружной
Рис. 70. Концевые витки пружины для их об-
работки резанием
Вид А
Рис, 71, Коицевой виток пружины
510
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 72. Фаски на концевых витках пружины
стороне пружины в зависимости от способа ее центриро-
вания (рис. 72);
тарельчатые пружины даже при небольших деформа-
циях воспринимают значительные силы, поэтому они
должны обладать высокими упругими свойствами, что
обеспечивается применением для их изготовления специ-
альной высокоуглеродистой стали, термической обработ-
кой (закалка + отпуск, специальная закалка без отпуска
или с низкотемпературным отпуском) и обязательной
обработкой резанием абразивным инструментом для сня-
тия обезуглероженного слоя, толщина которого по су-
ществу является припуском на обработку и поэтому дол-
жна строго регламентироваться чертежом. Снятие при
шлифовании большего слоя недопустимо, так как это
нарушит основные характеристики пружины.
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ХИМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ
511
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИМИ
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ
Электроэрозионная обработка (ЭЭО) и электрохимиче-
ская обработка (ЭХО), основанные на преобразовании
электрической энергии соответственно в энергию тепловую
и химическую, обеспечивают локальный съем материала
заготовки. На технологичность конструкций деталей, под-
вергаемых ЭЭО пли ЭХО, влияют как общие технические
и организационные факторы машиностроительного произ-
водства, так и факторы, присущие только этим способам.
К последним относятся: физнко-мсханпческие свойства
обрабатываемых материалов; конструктивные особенности
деталей (например, наличие полостей сложной формы,
узких глубоких щелей, отверстий малого диаметра, га-
бариты и жесткость конструкции); требования к качеству
поверхностного слоя; допустимость к обработке в среде
рабочей жидкости, электролите; возмо ЖНОСТЬ пз готов ле-
ния деталей на имеющемся оборудовании; возможность
использования серийного оборудования; возможность ав-
томатизации процессов.
Целесообразность применения ЭЭО и ЭХО определя-
ется прежде всего степенью сложности конструкции и
материалом деталей машин. Соблюдение технологических
требований к конструктивной форме деталей уменьшает
сроки внедрения технологии, сокращает длительность
производственного цикла, повышает производительность
труда и снижает себестоимость деталей.
Классификация элементов деталей. Для размерного
формообразования поверхностей детали не играет роли
способ их обработки, т. е. вид физико-химическою меха-
низма съема материала, а также то, каким сочетанием
движении заготовки и инструмента получена требуемая
поверхность.
Таким образом, основой для выбора и применения того
или иного способа размерной электрообработки может
служить классификация элементов деталей по виду формо-
образовапной поверхности (рис. 73).
ЭЭО и ЭХО, позволяющие получать сложные элементы
детали, имеют обширную область применения и могут
использоваться для операций прошивания, вырезки, про-
тягивания, шлифования, полирования, хонингования, то-
QI
Ь9
Рис. 73. Классификация элементов деталей, обрабатываемых электрофизическими и электрохимическими методами
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ХИМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ
513
чения, фрезерования и других операций по схемам, ана-
логичным схемам при механической обработке.
При разработке технологического классификатора для
эффективного внедрения ЭЭО и ЭХО целесообразно ис-
пользовать классификатор элементов деталей. В таком
классификаторе детали группируют по общности кон-
структивного оформления и единству требований к точ-
ности и качеству поверхностей при одном виде обработки.
Классификационная группа деталей определяется основ-
ными составляющими конкретного технологического про-
цесса: схемой базирования и крепления, последователь-
ностью операций, типом оборудования и оснастки.
Сущность технологической классификации деталей,
предназначенных для ЭЭО и ЭХО, сводится к следующему:
устанавливаются детали, которые целесообразно пере-
водить на ЭЭО и ЭХО с целью снижения трудоемкости
их в изготовлении и повышения точности и параметров
качества поверхности;
детали группируются в классы, подклассы и типы в за-
висимости от их конфигурации, габаритов, требований по
точности, качества поверхности, материала, площади
обработки;
для каждого класса технологически сходных деталей
выбраны способ их обработки, принципиальная схема обо-
рудования и мощность источников питания, что позво-
ляет разработать типовой технологический процесс об-
работки каждой детали, входящей в данный класс.
Конечной целью технологической классификации де-
талей является снижение трудоемкости и сокращение сро-
ков технологической подготовки производства. Классифи-
кация деталей создает также условия для внедрения в про-
цесс обработки изделий иа технологичность средств вы-
числительной техники. Это позволяет создавать банки так
называемых типовых конструкторско-технологических ре-
шений (КТР) по ЭЭО и ЭХО, что значительно сокращает
сроки технологической проработки конструкции изделий
на всех стадиях проектирования.
Обеспечение технологичности конструкции. Вопросы
обеспечения технологичности конструкции деталей, под-
вергаемых ЭЭО и ЭХО, должны решаться на всех стадиях
создания конструкции. Особое внимание уделяется ран-
ним стадиям проектирования. Это продиктовано специфи-
17 П/р Аиирова
БИ
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
67, Порядок рассмотрения деталей иа технологичность при ЭЭО и
ЭХО на разных стадиях разработки изделия
Рассматриваемые факторы Стадия разработки
ГП ЭП кд
Применяемые материалы и их физико-механиче- ские свойства (прочность, твердость, хрупкость, вязкость, электропроводность, теплопроводность) 4- 4- 4-
Конструктивные особенности деталей (габариты, жесткость, наличие глубоких узких щелей, слож- нопрофильных полостей, отверстий малого диа- метра и т. д.) + +
Точность обработки деталей (обоснованность и возможность обеспечения) — — 4-
Качество обрабатываемых поверхностей (обосно- ванность и возможность обеспечения) — +
Особые требования к конструкции (возможность обработки в рабочей жидкости, электролите; возможность и необходимость удаления дефект- ного слоя после обработки и т. д.) -1- 4 4-
Возможность изготовления деталей на имеющем- ся оборудовании, иа серийном оборудовании, на специальном оборудовании 4- 4-
Наличие типовых технологических процессов и средств контроля — 4- 4-
Возможность автоматизации процессов ЭЭО и ЭХО — , 4- 4-
ческими технологическими возможностями формообразо-
вания на ЭЭО и ЭХО и условиями их обеспечения.
В табл. 67 приведены факторы, рассматриваемые при
отработке деталей на технологичность на разных стадиях
разработки технического предложения (ТП), эскизного про-
екта (ЭП) и рабочей конструкторской документации (КД).
Применение ЭЭО и ЭХО часто становится затрудни-
тельным или невозможным, если конструкция детали не
предусматривает их применение.
Соответствие конструкции условиям ЭЭО и ЭХО опре-
деляется анализом следующих факторов;
технических требований, основных параметров детали
и ее элементов, подлежащих обработке;
возможности изменения конструкции детали с целью
улучшения ее прочностных и массовых характеристик за
счет преимуществ ЭЭО и ЭХО;
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ХИМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ
51 5
компоновки детали или элементов ее поверхности
о точки зрения локализации зон обработки;
удобства обработки, т. е. надежного базирования и
закрепления детали и наличия измерительной базы;
возможности уменьшения типоразмеров конструктив-
ных элементов и их унификации с целью применения
минимального числа электродов-инструментов или введе-
ния многоместной обработки;
достигаемого экономического эффекта.
Кроме того, возможна доработка конструкции детали
за счет уменьшения радиусов сопряжения поверхностей,
ужесточения полей допусков, улучшения параметров ка-
чества поверхности и введения (при ЭХО) технологиче-
ских ребер.
При анализе детали, сконструированной без учета кон-
кретных возможностей ЭЭО и ЭХО, возникает необхо-
димость в дополнительных операциях или оснастке, что
усложняет и удорожает внедрение этих способов.
По результатам изготовления первых деталей спосо-
бами ЭЭО и, особенно, ЭХО возможна корректировка
конструкторской документации с учетом полученных
результатов.
Основные этапы обеспечения технологичности кон-
струкции детали следующие:
1. Ознакомление с исходным материалом (техниче-
скими требованиями на проектирование, эскизными чер-
тежами). Определение аналога конструкции.
2. Анализ и отработка конструкции детали на техно-
логичность, выдача предварительных рекомендаций.
3. Технико-экономическая оценка конструкции де-
тали.
4. Разработка конструкторской документации на де-
таль с учетом применения ЭЭО и ЭХО.
5. Изготовление опытных образцов деталей.
6. Корректировка конструкторской документации по
результатам изготовления опытных образцов деталей.
Рассматривая вопросы отработки конструкции детали
под ЭЭО и ЭХО, необходимо учитывать особенности,
преимущества и недостатки этих способов (табл. 68).
Основные требования к конструкции деталей. Детали,
намечаемые к переводу на ЭЭО и ЭХО, должны отвечать
следующим основным требованиям:
17*
616
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
68. Особенности, преимущества и недостатки ЭЭО и ЭХО
Наименование параметра ЭЭО эхо
П роизводитель ность (объемное копирование), ммэ/мин 20—30 000 100 000—120 000
Погрешность геометриче- ских размеров, мм 0,01—0,05 6,05—0,2
Параметр шероховатости, мкм Rz 1—1000 Ra 0,2—3,0
Толщина дефектного слоя, мкм 4—400 Отсутствует
Коррозионная стойкость (по сравнению с механи- ческой обработкой) Понижается Повышается
Изменение поверхностно- го слоя Науглероживание; омеднение; белый слой и т. п. Наводороживание
Концентраторы на пряже- Присутствуют Отсутствуют
Наличие заусенцев Отсутствуют »
Рабочая жидкость Жидкие нефтепродук- ты (керосин, транс- форматорное и инду- стриальное масло); вода Водные растворы нейтральных со- лей (NaCl, NaNOj и Др.)
Износ электрода-инстру- мента Получаемые минималь- ные размеры, мм: Изнашивается Не изнашивается
диаметр — 0,02 0,5
щель 0,05 0,5
перемычки 0,1 1,0
материал детали должен быть токопроводным, не
иметь включений диэлектрического характера. Поверх-
ность материала должна быть свободной от оксидных
пленок;
конфигурация детали должна обеспечивать свободный
подход электрода-инструмента к обрабатываемой поверх-
ности;
деталь должна иметь необходимые базы для установки
и контроля, а также контактные поверхности для обеспе-
чения токоподвода;
обрабатываемые элементы по возможности не должны
иметь теневых участков, исключающих формообразование
ДЕТАЛИ. ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ХИМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ
517
Рис. 74. Бескамериая схе-
ма электрохимической об-
работки:
1 — электрод-инструмент;
2 — прижимная камера;
3 — обрабатываемая деталь;
4 — базовая опора
поверхностей за одно поступательное движение электро-
да-инструмента;
размеры и расположение обрабатываемых элементов
должны обеспечивать наиболее производительную обра-
ботку (с учетом мощности источника питания, применения
многоместной оснастки и инструмента.)
Технологические требования к конструкции типовых
деталей. Ниже приведены технологические требования
и рекомендации к конструкции некоторых типов деталей,
перевод которых на ЭЭО и ЭХО является наиболее целе-
сообразным.
Формообразование способом ЭХО рассматриваемых
типов деталей ориентировано на применение бескамерной
схемы обработки (рис. 74).
Электрохимическая обработка маложестких корпус-
ных деталей с вафельным фоном (рис. 75). Решаемая кон-
структорская задача: снижение массы деталей при сохра-
нении их прочности и жесткости.
Технологические возможности:
обеспечение остаточной толщины полотна до 0,5 мм;
шероховатость обработанной поверхности не хуже
Ra = 1,25-5-0,63 мкм;
обеспечение толщины ребер не менее 2 мм;
отсутствие заусенцев, скругление острых кромок;
обработка формообразованных заготовок.
5t8
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рже. 75. Маложесткие корпусные детали с вафель-
ным дном
Требования к конструкции деталей (см. по номерам
позиций рис. 75):
1 — предусмотреть припуск под делительные кольца
и токоподвод;
2 — односторонний вафельный фон и гладкая базовая
поверхность;
3 — унификация типоразмеров полостей;
4 — введение технологических ребер, которые могут
обеспечить дополнительную жесткость.
Электрохимическая обработка силовых деталей с кар-
манами облегчения (рис. 76). Решаемая конструкторская
задача: снижение массы деталей при сохранении их проч*
ностн.
Технологические возможности:
обеспечение заданного профиля карманов с точностью
±0,1 мм;
обеспечение радиуса сопряжения между стенками и
дном карманов не более 2 мм;
ДЕТАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ХИМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ
519
Рис. 76. Силовая деталь с карманами
облегчения
шероховатость обра-
ботанной поверхности
по дну карманов Ra =
= 1,25—0,63 мкм, по
стенкам Ra = 40-5-20
мкм;
отсутствие заусен-
цев.
Требования к кон-
струкции деталей (см.
по номерам позиций
рис. 76):
1 — толщина стенок
между карманами ие
менее 3 мм;
2 — наличие техно-
логических ребер на дне кармана;
3 — унификация типоразмеров карманов;
4 — исключение теневых зон обработки;
5 — обеспечение базирования, закрепления и надеж-
ного токоподвода.
Электрохимическая обработка сквозных и глухих от-
верстий в деталях (рнс. 77). Решаемая конструкторская
Нерационально
Рационально
Рис. 77. Сквозные и глу-
хие отверстия в деталях
Яцн
Рис. 78. Тонкостенная
мембрана
520
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
задача: формообразование конструктивных элементов в де-
талях из труднообрабатываемых сплавов.
Технологические возможности:
прошивка глубоких круглых и фасонных отверстий;
формообразование ступенчатых отверстий;
шероховатость поверхности Ra = 404-20 мкм;
многокатодная обработка с толщиной стенки между
отверстиями до 1 мм;
ртсутствие заусенцев, скругление острых кромок;
получение конусных отверстий.
Требования к конструкции деталей (см. рис. 77):
скругление входных и выходных кромок отверстий
= 0,54-1,5 мм;
радиусы скругления /?а не менее 3 мм и угла а =
= 454-80°;
выпуклость на донной части h = 0,84-1,5 мм;
обеспечение припуска под выходным отверстием при
сквозной прошивке.
Электроэрозионная обработка тонкостенных мембран
(рис. 78). Решаемая конструкторская задача: обеспече-
ние стабильных эксплуатационных характеристик дета-
лей.
Технологические возможности:
получение перемычек толщиной т 0,5 мм;
точность изготовления пазов ±0,05 мм;
ширина обрабатываемого паза до 1 мм;
толщина обрабатываемых деталей до 0,2 мм;
отсутствие заусенцев;
возможность обработки деталей в пакете.
Требования к конструкции деталей (см. рис. 78):
обеспечение контактной поверхности для токоподвода;
значение RUH < 0,2 мм;
стойкость материала детали к рабочей жидкости.
Электроэрозионная обработка щелевых фильтров
(рис 79). Решаемая конструкторская задача: обеспечение
эксплуатационных характеристик деталей.
Технологические возможности:
получение ширины пазов т < 1 мм;
точность изготовления пазов ±0,05 мм;
длина пазов до 100 мм;
шероховатость обработанной поверхности Rz = 204-
80 мкм;
ДЕГАЛИ, ОБРАБАТЫВАЕМЫЕ ХИМИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ
521
С9. Электрозрозиоииая обработка сквозных и глухих отверстий
малого диаметра
Размеры отверстия, мм Допуск» мм Продолжительность процесса» с
диаметр глубина Сталь Бронза
0,02 0,2 0,002 90 15
0,03 0,3 0,003 120 20
0,035 0,2 0,003 130 25
0,3 0,005 240 30
0,05 0,3 0,005 180 45
0,08 0,2 0,01 30 10
0,3 0,015 120 5
0,5 0,02 135 15
0,! 1,0 0,01 75 —
0,15 - 0,65 0,01 25 —
0,2 1,0 0,01 35 —
0,25 1,0 0,01 40 —
2,0 0,02 130 —
0,3 1,0 0,01 45 —
2,0 0,02 150 —
522
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 79. Щелевой фильтр
отсутствие заусенцев;
возможность получения пазов переменной ширины.
Требования к конструкции деталей (см. рис. 79):
обеспечение контактных поверхностей для базирова-
ния, закрепления и токоподвода;
стойкость материала детали к рабочей жидкости;
толщина перемычек между пазами ие менее 0,5 ши-
рины паза.
Электроэрозионная обработка сквозных и глухих от-
верстий малого диаметра (табл. 69). Решаемая конструк-
торская задача: формообразование мелких отверстий в
тонкостенных деталях.
Технологические возможности:
изготовление перфорации на деталях толщиной до
0,3 мм;
получение стабильных отверстий диаметром от 0,02
до 0,5 мм;
отсутствие заусенцев на выходе из отверстий;
получение фасонных и прямоугольных отверстий;
многоэлектродная обработка деталей.
Требования к конструкции деталей:
диаметр отверстий не более 0,5 мм, прямоугольные и
фасонные отверстия площадью менее 1 мм2;
наличие опорных поверхностей для крепления детали
при обработке;
глубина глухих отверстий не более 10 диаметров;
стойкость материала к рабочей жидкости.
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
Технологическая характеристика и выбор материалов.
Для изготовления деталей используют разнообразные
ДЕТАЛИ. ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
52J
марки пластмасс и способы их переработки. В зависимости
от характера процессов» сопутствующих формованию»
пластмассы делят на термопласты и реактопласты.
Реактопласты — материалы» при формовании кото-
рых протекают химические реакции превращения свя-
зующего в полимер сетчатой, (трехмерной) структуры
(отверждение). При этом необратимо утрачивается способ-
ность материала вновь переходить в вязкотекучее состоя-
ние. Полимеры сетчатой, структуры отличаются от линей-
ных значительно большей деформационной устойчивостью,
теплостойкостью, менее резкой зависимостью свойств
от температуры.
Термопласты — материалы, при формовании ко-
торых химический состав полимера не изменяется и ма-
териал при нагревании способен вновь переходить в вязко-
текучее состояние. Термопласты могут обладать уникаль-
ными сочетаниями свойств — легкостью» стойкостью к
агрессивным средам» отличными диэлектрическими, опти-
ческими и антифрикционными свойствами.
Полимерные материалы обычно содержат ряд компо-
нентов в добавок и могут быть однофазными (гомоген-
ными) или многофазными (гетерогенными). Материалы
с высокодисперсными наполнителями (порошок, короткие
волокна) относятся к изотропным, хотя при их переработке
возможно возникновение некоторой анизотропии свойств
вследствие ориентации макромолекул и наполнителя при
заполнении формы.
Изотропные материалы перерабатываются в изделия
прессованием (обычным и литьевым), литьем под давле-
нием, экструзией, штамповкой, центробежным формова-
нием, свободным литьем. Основной особенностью этих
способов формования является то, что формообразование
происходит путем течения расплава материала при за-
полнении формы с последующей выдержкой под давлением
для фиксации формы изделия за счет протекания реакций
отверждения (реактопласты) или охлаждения расплава
(термопласты). Исключением является изготовление из-
делий штамповкой, которое осуществляется при высокой
эластичности материала. Пластмассы, наполненные длин-
новолокнистыми наполнителями, относятся к анизо-
тропным композиционным полимерным материалам. Пере-
работка этих материалов в изделия осуществляется спо-
524
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
собами, позволяющими сохранить при операции формо-
вания заданную ориентацию (расположение) волокнистого
наполнителя, созданную на стадии формования пакета
(заготовки) из полуфабриката. В процессе формирования
может происходить перераспределение (течение) связую-
щего в объеме пакета, но не наполнителя. К этим спосо-
бам относятся следующие: прессование, выкладка, ва-
куумное, пневматическое или автоклавное формование,
пропитка под давлением, намотка.
При выборе марки пластмассы руководствуются ее кон-
структивно-технологическими свойствами, условиями экс-
плуатации и назначением, а также конструктивными осо-
бенностями изделия.
Рациональный выбор марки пластмассы из большой
номенклатуры предполагает наличие большого числа фак-
торов и может быть проведен с использованием современ-
ной вычислительной техники.
Основную массу деталей из пластмасс в заготовитель-
ном производстве составляют детали, изготовленные из
изотропных пластмасс на основе термо- и реактопластов
методами прессования, литьевого прессования, литья под
давлением (85—90 % от общего объема перерабатываемых
материалов).
Особенности конструирования деталей из пластмасс.
Пластмассы по сравнению с металлами характеризуются
более низкой теплопроводностью. Процесс охлаждения
термопластов или отверждения реактопластов вследствие
этого протекает неравномерно и распространяется от
слоев, контактирующих со стенками формы, вглубь по
мере выравнивания температуры. Это вызывает неодно-
родность усадки и отверждения материала и различие тер-
моупругих свойств по толщине стенки. С увеличением
толщины стенки, степени ее разнотолщинности растет
уровень остаточных напряжений и дефектность, снижа-
ется прочность материала стенки. Увеличение несущей
способности стенок детали достигается не- увеличением
ее толщины, а введением в конструкцию детали ребер
жесткости.
Значительно более высокие значения термических
коэффициентов линейного расширения большинства пласт-
масс по сравнению с материалами формообразующих эле-
ментов пресс-форм, усадка материалов при отверждении
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
525
приводят к возникновению значительных усилий съема
деталей с элементов оснастки, оформляющих внутренние
полости. Это вызывает необходимость назначения тех*
нологических уклонов.
Текучесть материала в вязкотекучем состоянии (тер-
мопласты) и определенное время вязкотекучего состояния
(реактопласты) определяют способность к заполнению
формы. Из материалов с низкой текучестью, малым вре-
менем вязкотекучего состояния невозможно изготовить
изделие с большой высотой стенок малой толщины.
Усадка пластмасс не является постоянной величиной
и колеблется в определенных пределах, поэтому слишком
жесткие допуски на размеры изделий, назначенные без
учета возможности их получения, недопустимы.
Обеспечение технологичности конструкции деталей
из пластмасс. Высокий уровень технологичности деталей
из пластмасс при одновременном обеспечении требуемых
эксплуатационных качеств достигается соблюдением пра-
вил их конструирования, правильным выбором марки
исходного материала с учетом условий эксплуатации из-
делия и технических требований к его изготовлению, вы-
бором способа формования, обеспечивающего получение
необходимой конфигурации и характеристик детали, ори-
ентацией на использование рациональной конструкции
технологической оснастки.
При конструировании деталей из пластмасс необхо-
димо: устранить поднутрения, препятствующие извлече-
нию деталей из пресс-формы; предусмотреть технологиче-
ские уклоны; обеспечить минимальную разнотолщин-
ность и рациональный выбор толщины стенок; исполь-
зовать ребра жесткости; устранить острые углы (преду-
смотреть радиусы закруглений); правильно оформить
и расположить отверстия, резьбу, рифления, надписи
и знаки маркировки; выбрать материал и конструкцию
армирующих элементов; назначить допуски на размеры
с учетом возможности их обеспечения. При этом необ-
ходимо учитывать производственные возможности данного
предприятия, имеющегося на нем оборудования.
Форма детали. Наиболее рациональной является та-
кая конфигурация детали, которая позволяет извлечь
ее из формы с использованием неразъемных матриц и пу-
ансонов. Использование разъемных формующих элемен-
526
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 80. Конструкции дета-
лей:
а и б —• с выступами; в — без
выступов
а) 9) 9)
тов резко повышает стоимость форм и снижает их износо-
стойкость, при этом трудоемкость детали в изготовлении
увеличивается. Конструктивные элементы в виде выступов
и поднутрений (углублений) на боковых стенках изделия
препятствуют извлечению изделий из формы. Недопу-
стимы выступы и поднутрения на внутренних вертикаль-
ных поверхностях, так как это чрезвычайно усложняет
извлечение элементов, оформляющих внутренние поверх-
ности изделия, и вызывает необходимость использования
подвижных или съемных, разбираемых элементов, а также
элементоводноразового использования (вымываемых, раст-
воряемых или выплавляемых). На внешних поверхностях
изделий выступы и поднутрения допустимы, но нежела-
тельны. На рис. 80 показаны примеры различных деталей:
деталь (рис. 80, а) нерациональна, так как имеет выступы
иа внутренней поверхности; деталь (рис. 80, б) может
быть изготовлена, но в этом случае для ее извлечения из
формы необходимо использовать матрицу с дополнитель-
ной, вертикальной плоскостью разъема. В то же время
незначительное изменение конструкции изделия может
позволить значительно упростить конструкцию формы.
Деталь (рис. 80, в) наиболее рациональна и может быть
Рацисяально //рационально
а) 9)
Рис. 81. Элементы деталей с от-
верстиями, расположенными
под углом к направлению разъ-
ема (стрелками обозначено на-
правление разъема)
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
527
Нерацимамно
Рис. 82, Примеры нерацио-
нальной и рациональной кон-
струкции детали
изготовлена в форме с одной горизонтальной плоскостью
разъема.
Наличие в деталях отверстий, оси которых располо-
жены под углом больше или меньше 90° к направлению
разъема (рис. 8], а), резко повышает стоимость формы
вследствие применения специальных подвижных элемен-
тов. Это ведет к увеличению себестоимости изготовленной
детали и уменьшению точности ее размеров.
Во всех случаях при разработке детали следует стре-
миться к максимальному упрощению ее формы без ухуд-
шения ее эксплуатационных свойств. Примеры таких
решений приведены на рис. 80, в и 82.
В тех случаях, когда форму детали нельзя упростить,
более предпочтительным может оказаться применение
сборной конструкции. Вместо одного сложного изделия
(рис. 83, а) используют несколько более простых в тех-
нологическом отношении деталей (рис. 83, б), которые,
сопрягаясь друг с другом с использованием различных
способов соединения, придают изделию необходимую
конструктивную форму. Упрощение конструкции дета-
лей приводит к снижению их себестоимости за счет уве-
личения производительности труда, снижения стоимости
форм и увеличения их стойкости.
528
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Нерационапът
а)
Рис. 83. Пример перехода от нерациональной цель*
иой (а) к рациональной сборной (ff) конструкции
детали
Технологические уклоны. Уклоны назначают для обе-
спечения свободного извлечения детали и формующих
ее элементов (рис. 84).
Технологические уклоны внутренних поверхностей
назначают больше уклонов наружных поверхностей де-
тали. В результате усадки наружные поверхности от-
ходят от стенок формы и меньше препятствуют удалению
детали.
Уклоны не назначают на плоских монолитных дета-
лях толщиной 5—6 мм и менее, на тонкостенных деталях
высотой 10—15 мм, на наружных поверхностях полых
деталей высотой до 30 мм, на конусных деталях, где ук-
лон имеет конструктивное назначение.
Значение уклона оказывает существенное влияние на
размерную точность элементов детали, поэтому уклоны
выполняют с учетом допустимой погрешности размера де-
тали в пределах заданного допуска, не превышая обычно
Рис. 84. Технологические уклоны иа
различных поверхностях (стрелкой ука-
зано направление съема изделия)
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
529
Ряс. 85. Схемы технологических уклонов (Dt и — номинальные
размеры):
а — для внешнего размера; б —> для внутреннего размера
50 % его значения. Значение погрешности, вносимой тех-
нологическим уклоном Дук, зависит от высоты Н и угла
наклона а (рис. 85):
Дук = 2/7 tg а = D2 — Dt. (29)
Рекомендуются следующие углы уклона:
Наружные поверхности............ 15'; 30'; 1°
Внутренние поверхности.......... 30'; 1°; 2°
Отверстия глубиной до l,5d .... 15'; 30'; 45'
Ребра жесткости, выступы......2°; 3°; 5°; 10°; 15°
Минимальные допустимые значения технологических
уклонов для деталей из некоторых марок пластмасс при-
ведены в табл. 70.
Для базовых посадочных поверхностей минимальные
допустимые значения углов наклона могут быть непри-
емлемы. В этом случае технологические уклоны не наз-
начаются, но для съема деталей необходимо использовать
конструктивные решения, обеспечивающие большую пло-
щадь контакта выталкивателей с деталью, равномерное
распределение усилия съема и допустимые для данного
материала детали напряжения в местах контакта с вы-
талкивателями.
Толщина стенок деталей. Толщина стенок деталей опре-
деляется в первую очередь конструктивными требова-
ниями. Вместе с тем необходимо учитывать определенные
БЗО
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
ограничения, накладываемые технологическими особен-
ностями пластмасс и способами форм ования деталей.
Минимально возможная по технологическим сообра-
жениям толщина стенки зависит от способности материала
заполнить форму и определяется большим числом факто-
ров: технологическими — давлением, температурой ма-
териала и формы, длительностью цикла формования,
свойствами материала в вязкотекучем состоянии при
данном уровне технологических параметров, в том числе
вязкостью, длительностью вязкотекучего состояния (вре-
менем отверждения), механическими свойствами в отвер-
жденном состоянии; геометрическими — соотношением
толщины формуемой стенки и ее длины; конструктивны-
ми — конструкцией формы, качеством формообразующих
поверхностей (шероховатостью) и др.
Из пластмасс, имеющих высокую вязкость, можно
получать детали небольшой высоты с толстыми стенками,
а из пластмасс, имеющих меньшую вязкость, более вы-
сокие тонкостенные конструкции. При большей механиче-
ской прочности возможно получение более тонкостенных
деталей. При низкой прочности получение таких стенок
возможно, но, как правило, недопустимо по эксплуатаци-
онным причинам.
70. Минимальные допустимые значения угла уклона элементов
деталей высотой (длиной) не более 100—120 мм
Материал Толщина стенки изделии
Св. 10 мм До 10 мм
Внутренние поверхности Наружные поверхно- сти Внутренние поверхности Наружные поверхно- сти
Фенопласт АГ-4, волокиит 7' 6' 11' <)'
Аминопласты 9' 7' 17' 11'
Сополимеры сти- рола 11' 9' 35' 17'
Полистирол уда- ропрочный, поли- амиды Полиэтилен 34' 11' 34' 1° 17' 30'
Полистирол блоч- ный 1° 30' ' 1°30' 1°
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
531
71. Минимальная толщина стенок деталей из реактопластов
Размеры, мм
Высота стенки Наполни гель
порошкообразный ВОЛОКНИСТЫЙ
До 40 0,7—1,5 1,5
Св. 40 до 80 2,0-2,5 2,5—3,5
Св. 80 3,0—6,5 3,0—10,0
Для определения наименьшей допускаемой толщины
стенки (s, мм) рекомендуется использовать следующие
формулы:
для деталей из термореактивных пластмасс
S = L —20 + lg KCV ’
для деталей из термопластов
s = 0,8(yT-2,l), (31)
где h — предполагаемая высота стенки, мм; L — теку-
честь (по Рашигу), мм; KCV — ударная вязкость пласт-
массы, кДж/м2. Ориентировочно толщину стенок деталей
принимают по табл. 71, 72.
Для деталей из прессованных порошков на основе фе-
нолоформальдегидных смол рекомендуются стенки тол-
щиной не менее 1,5 мм; из полиэтилена — 0,5 мм; из
этролов — 0,7—0,9 мм; из полиметилметакрилата и по-
лиамидов — 0,7 мм; полистирола — 0,75 мм; поливинил-
хлорида — 2,3 мм.
72. Минимальная толщина стенок деталей из термопластов
Размеры, мм
Высота стенки, не более • Толщина стенки Высота стенкн, не более Толщина стенки
20 0,5 160 2,3—2,7
40 0,5—1 250 2,7-3,3
80 1-1,5 300 3,3—3,8
120 1,8—2,3 400 3,8—4,2
532
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 86. Пример увеличения прочности детали введением специальных
конструктивных элементов (ребер жесткости)
Наибольшие рекомендуемые значения толщин стенок
из реактопластов 12—16 мм, из термопластов — 4—6 мм.
Увеличение толщины больше указанных значений
повышает вероятность появления дефектов, резко сни-
жает ударную вязкость материала детали, приводит к
увеличению остаточных напряжений, склонности к рас-
трескиванию. В связи с этим повышения прочности де-
Нерационшмно
Рационально
Рис. 87. Конструкции пластмассовой ше-
стерни
Рис. 88. Пример выпол-
нения переходов от боль-
шей толщины стенки де-
тали к меньшей
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
533
Нерациональна
Рациональна
I
Т
Рис. 89. Примеры оформления деталей со
стенками различной толщины
тали желательно достигать не увеличением толщины ее
стенок, а использованием специальных конструктивных
приемов (рис. 86), изменением конфигурации, введением
арматуры, ребер жесткости и других усиливающих эле-
ментов.
При конструировании детали необходимо соблюдать'
условия равнотолщинности ее стенок. Нарушение этого
правила вызывает появление следующих дефектов: ко-
робление, растрескивание, образование внутренних или
поверхностных раковин (рис. 87). Разнотолщинность сте-
нок, вводимая п<? конструктивным соображениям, не
должна превышать при прессовании 2:1, при литье реакто-
актонластов 5:1, при литье термопластов 1,5 : 1 (мак-
симум 2 : 1). Переходы от большего сечения детали к
меньшему необходимо выполнять плавными, вводя за-
кругления и конические участки с конусностью не менее
1 : 3, как показано на рис. 88. Примеры проектирования
деталей со стенками разной толщины показаны на рис. 89.
534
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
73. Коэффициент * для определения толщины ребра
Эскиз Материал Значения k при s, мч
Дв 3. Св. 3
B83 _•? Полиэтилен 0,6 0,5
•ool* Полипропилен 0,5—0,6 0,3—0,4
Полистирол 0,7—0,8 0,5—0,6
Полиамиды 0,25—0,35 0,15—0,25
л Поликарбонат 0,6 0,4
Реактопласты 0,8 0,6
Примечания: I. r= (0,5-5- 0,8) s; fc — is; fc С 3s.
Ребра жесткости. В конструкциях деталей из пласт-
масс увеличение прочности и жесткости стенок рацио-
нально достигать не за счет увеличения их толщины, а
введением ребер жесткости. В зависимости от назначения
различают следующие ребра жесткости: усиливающие —
для увеличения прочности детали в определенных сече-
ниях, уменьшения коробления тонкостенных деталей;
разводящие — для восприятия сосредоточенной нагрузки
и распределения ее на большей площади стенки детали;
обеспечивающие равностенность детали; конструктивные,
имеющие целевое назначение.
При конструировании пластмассовых изделий е реб-
рами жесткости необходимо соблюдать определенные пра-
вила.
Рис. S0. Рекомендуемые соотношения алсментон ребер жесткости:
а — й = (#,7*0,8) »; ft = (1 + 3) г. R > 1,5; г = (0,25+0,35) а; 6—5 =
-= (0.8+1) s; 6 == (.0,74-1) s; R = (0,25+0,3) s; r = (0,3+0,35) s; 6 — 6 =
= (>+1,2) s; '’max = 2.5s; R = (0,5+0,6) s r — R; г — b = (0,5+0,7 ) s;
fc = 1,5s; r = 0.3s; r, — I
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ W3 ПЛАСТМАСС
535
Рационально Нерационально Рационально нерационально
Рис. 91. Примеры конструкции деталей с ребрами жесткости
1. Оптимальную толщину ребер для некоторых ма-
териалов следует назначать с учетом коэффициента k
(табл. 73).
2. Радиусы закруглений в местах перехода ребра
в стенку для материалов, не указанных в табл. 73, необ-
ходимо назначать также в пределах (0,5—0,6) з. Жела-
тельно, чтобы ребра жесткости по всей длине плавно
примыкали к стенкам детали, имели постоянную форму
сечения., закругления при вершине и наиболее допусти-
мое значение технологического уклона. На рис. 90 пока-
заны рекомендуемые соотношения элементов ребер жест-
кости для некоторых значений углов технологического
уклона. При конструировании ребристых плит, днищ и
других деталей с плоской поверхностью необходимо рас-
полагать ребра по диагоналям или диаметрам (рис. 91),
чтобы обеспечить необходимую жесткость детали и умень-
шить коробление стенок и днищ.
Следует избегать одностороннего расположения ребер,
так как это может привести к короблению детали, причем
изгиб детали в сторону ребер будет происходить, если
•)
Рис. 92. Примеры одностороннего расположения ребер жесткости,
приводящих к короблению детали (а—•); г — использование компен-
сационных ребер, устраняющих коробление
538
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 93. Радиусы закругле-
ииЯ наружных R и внутрен-
них г поверхио.тей пластмас-
совых деталей:
а — s = s,; г = s; R •= 2s; 0 —
s > s'; г •» (s + s')/2; R == з 4- з*
их толщина больше толщины стенки детали (рис. 92, а),
и, наоборот, если их толщины меньше (рис. 92, б).
Введение в конструкцию детали компенсационных ребер
(рис. 92, в) предотвращает коробление. Необходимо избе-
гать скопления массы (разнотолщинности) в узлах со-
пряжения ребер с деталью и ребер между собой, избегая
крестообразных сопряжений, дающих значительные мест-
ные скопления массы.
Радиусы закругления. Плавные закругления на наруж-
ных н внутренних поверхностях деталей из пластмасс
облегчают течение расплава в форме в процессе литья или
прессования, повышают прочность изделий, уменьшая
внутренние напряжения (острые углы являются концен-
траторами напряжений). При этом упрощается изготовле-
ние формы, уменьшается ее изнашивание, облегчается
извлечение изделия из формы.
74. Номинальные радиусы закруглений внутренних углов
Размеры, мм
Материал Толщина стенки Радиус закругления
Прессованные порошки типа 1,0 0,5
03-010-02; Э2-330-02 2,5 1,0
3,0—4,0 1,6—3,0
Прессованные порошки типа 1,6 0,8
Э8- 361-63 2,5 1,6-2,0
Термопласт 2 1,2
4 2.4
6 3,6
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
537
75. Минимальные радиусы закруглений деталей из слоистых пластмасс
Поверхности ' а°
Минимальный радиус
закругления» не менее
Св. 90
До 90
Св. 90
До 90
0,25s
0,5s
0,35s
0,60s
Примечание. Радиусы менее 0,5 мм не применяют.
Радиус по всей длине закругления должен быть оди-
наковым, а число радиусов на одном изделии минималь-
ным.
Без закруглений выполняются поверхности детали,
находящиеся в плоскости разъема формы, и наружные
кромки детален или кромки отверстий, образующиеся
в местах соединения оформляющих элементов. Острые
кромки на детали, необходимые по конструктивным сооб-
ражениям, также должны быть закруглены. Радиус
закругления выбирается в этом случае минимальным (для
пресс-материалов 0,5—0,8 мм, для термопластов 1—
1,5 мм). В табл. 74-приведены номинальные размеры радиу-
сов закруглений деталей из некоторых материалов.
При назначении радиусов закруглений на детали, вы-
полняемые из пластмасс, наполненных различными ви-
дами длинных волокон, следует учесть, что при изгибе
волокон вокруг радиуса кривизны меньше некоторого
критического значения происходит их разрушение (лом-
538
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
ка), поэтому радиусы закруглений для деталей из таких
видов пластмасс назначают в соответствии с рис. 93
и табл. 75.
Отверстия. Оформление отверстий в деталях может
быть полным, частичным (с последующим сверлением)
и сверлением в отпрессованной детали. При использова-
нии прессования в отверстии, как правило, остается плен-
ка облоя, требующая удаления при последующей механи-
ческой обработке. Полное оформление отверстий без
облоя возможно при изготовлении деталей литьевым
прессованием и литьем под давлением. Наиболее рацио-
нальной является конструкция детали, при которой воз-
можно полное оформление отверстия. Это зависит от
расположения отверстий, их разновидности (сквозные,
глухие, ступенчатые и др.) и конфигурации в сечении
(круглые, овальные, квадратные и др.), в значительной сте-
пени определяющих величину остаточных напряжений в
материале детали, усадку и точность размеров самих
отверстий и межосевых расстояний. Допустимая глубина
отверстий определяется механической прочностью оформ-
ляющих их знаков.
При выборе положения отверстия в детали необхо-
димо учитывать, что расстояние между соседними от-
верстиями или отверстием и краем детали должно быть
не менее диаметра отверстий.
Для предотвращения коробления, повышения точности
деталей из реактопластов отношение диаметров отверстий
к их глубине, размер перемычек и толщину дна глухих
отверстий следует назначать в соответствии с табл. 76
(рис. 94).
Для термопластов размеры перемычек между смежными
отверстиями можно определить, пользуясь табл. 77 и
Рис. 94. Оформление отверстй
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
S39
76. Рекомендуемые соотигакяия размеров
при выполнении отверстий в деталях из реактопластов
Размеры, мм
d dfh для отверстии Размеры перемычек (Н—6)mjn
ПО краям гм> центру 61
До 2,5 2,0 3,0 0,5—0,7 1,0 1,0
Св. 2,5 до 3 2,3 ЗД 0,8—1,0 1,25 1,0
> 3 > 4 2,5 3,8 0,8—1,0 1,50 1,25
> 4 > 5 2,8 4,2 1,0—1,2 । 1,75 1Л
> 5 > 6 3,0 4,7 1,0—1,2 2,0
О» м 0» 3,4 5,1 1,2-1 Л 2,25 2,0
» 8 » 10 3,8 5,5 1,2—1,8 2,75 2,5
>10 >12 4,2 6,0 2,0-2,2 3,25 2,5
>12 >14 4,6 6,5 2,2—2,5 3,75 3,0
>14 >18 5,0 7,0 2,5—3,0 4,0 3,0
> 18 > 30 4,0 4,0 4,0
>30 >50 — — 5,0 5,0 5,0
рис. 94. Перемычка между дном глухого отверстия d >
>• 5 мм и торцом детали Н—h должна составлять не менее
l,6d.
Возможная глубина отверстий зависит от способа по-
лучения детали, направления расположения отверстия,
вида отверстия (глухое или сквозное), места его раслоло-
77. Минимальная толщина перемычек
между смежными отверстиями
в деталях из термопластов
Размеры, мм
1, не более Размеры перемычек
6 ь,
4 2,5 3,5
5 3,0 4,0
6 эд 4,5
10 4,0 5,0
12 5,0 6,0
14 6,0 7,0
30 6,0 7,0
543
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
78. Рекомендуемые соотношения диаметра d и глубины 1 отверстий в зависимости от способа получения отверстий
Способ получения Глубина 1 отверстий, не более Прямолинейность оси и стойкость оформляющих знаков
Сквозное отверстие
Прямое прессование: консольное закрепление знака двустороннее закрепление знака двумя встречными консоль- но закрепленными знаками Литьевое прессование, литье под давлением (!, 5-5-3,0)d (5-5-8) d (4-5-6) d \0d Обеспечивается > Не обеспечивается Обеспечивается
Глухое отверстие
Прямое прессование Литьевое прессование, литье под давлением 2,5d 4d Обеспечивается в
жения. Сквозные отверстия можно получать большей
глубины, чем глухие того же сечения, так как оформля-
ющий отверстие знак можно закреплять с двух сторон.
Рекомендуемые соотношения глубины отверстия и диа-
метра в зависимости от способа получения детали при-
ведены в табл. 78.
Наибольшую глубину цилиндрических глухих отвер-
стий, расположенных в направлении, перпендикулярном
к направлению формующего усилия, можно определить
по формуле
/ ТГ-. <32>
где I — длина отверстия, см; d — диаметр отверстия, см;
Е — модуль упругости материала знака, МПа; со — наи-
больший допустимый прогиб знака, см; р — давление пере-
рабатываемого материала, МПа.
Формула используется для определения длины отвер-
стий, имеющих технологический уклон не более 1 : 50
на сторону.
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
541
При расчете следует задаваться величиной наиболь-
шего прогиба, руководствуясь каким-либо частным зна-
чением, лежащим в пределах упругой деформации дан-
ного вида стержня, не препятствующей его извлечению
из отвержденного (охлажденного) материала детали.
Для цилиндрических отверстий диаметром 4—50 мм
наибольший прогиб принимают со = 0,004-^-0,006 см.
Наибольшую длину сквозных отверстий, расположенных
перпендикулярно к направлению приложения формую-
щего усилия, можно определить по формуле
(33)
г и/?
Для расчета наибольшей длины отверстий, распо-
ложенных параллельно направлению приложения фор-
мующего усилия, в приведенные выше формулы вместо р
подставляется р'. Для глухих отверстий принимается
р' = 0,5р, для сквозных р' = 0,1р.
Армирование. Армирование -пластмассовых деталей
применяют для повышения их механической прочности,
точности посадочных мест, износостойкости и надежности
крепления, а также для придания им электрической про-
водимости.
В качестве арматуры применяют детали из металлов
(сталей, сплавов цветных металлов), керамики, стекла,
резины, разных видов пластмасс. Арматуру закрепляют
непосредственно в процессе изготовления детали либо
устанавливают в деталь сразу после формования и извле-
чения из формы, когда закрепление осуществляется за
счет температурной и структурной усадки материала де-
тали, с использованием клееных соединений и механиче-
скими способами крепления. Выбор способа крепления
определяется требованиями прочности и технологичности
конструкции.
Наиболее часто применяют металлическую арматуру.
Использование керамических колец и втулок повышает
износостойкость детали. Резиновая арматура используется
для придания изделию амортизирующих свойств. Пласт-
массовую арматуру применяют для улучшения механи-
ческих свойств основного материала детали и придания
ему декоративных свойств, получения изображения раз-
личных знаков (цифр, букв) на поверхности детали.
542
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
При закреплении арматуры в процессе изготовления
детали значительное различие в температурных коэффи-
циентах линейного расширения а материалов детали и
арматуры приводит к возникновению остаточных напря-
жений вокруг арматуры, которые снижают прочность
закрепления и могут вызвать появление трещин вокруг
арматуры. Снижение остаточных напряжений дости-
гается выбором материалов детали и арматуры с возможно
близкими значениями а, рациональной конструкцией
арматуры, использованием дополнительной термообра-
ботки и некоторыми другими способами. Для крепления
арматуры ей тем или иным способом придают форму,
препятствующую ее извлечению из детали (рнс. 95).
Дополнительно на поверхность арматуры можно нано-
сить прямую или сетчатую накатку, рифления. Для
фиксации арматуры в форме, для предотвращения ее
Смещения потоком расплава на арматуре выполняют вы-
ступы или углубления цилиндрической формы (рис. 95, б)
высотой h 1 мм при квалитете не менее 8. Простейшая
проволочная арматура, изготовленная из тонкого прут-
кового материала или проволоки, фиксируется в детали
Рис. 95. Варианты закрепления арматуры:
а, б — втулочной; в. г — стержневой: д — плоской листовой; с — кольцевой
внутренней; як кольцевой; s — кольцевой наружной
ДЕТАЛИ. ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
543
Рис. 86. Примеры использования технологических знаков для фикса-
ции арматуры от прогиба в процессе формования
различными отгибами, расплющенными элементами
(рис. 95, г). Штампованная арматура из листового ме-
талла толщиной менее 1 мм должна иметь отгибы, боко-
вые вырезы глубиной 0,3—0,5 мм, для арматуры толщи-
ной более 1 мм рекомендуется использовать отверстия
(рис. 95, д).
Если длина I арматуры превышает ее диаметр d более
чем в 2 раза, то в направлении потока расплава необхо-
димо предусмотреть различные опоры и (или) закреплять
второй конец арматуры (рис. 96).
Рекомендуемые соотношения диаметра d и длины I
между опорами приведены ниже:
d, мм................ До 0,8—1.2 1.2—1.5 1.5—2.0 2.0-2.5
0,8
Z, мм................. 6 8 10 15 20
Рекомендуемые соотношения размеров втулочной арма-
туры приведены в табл. 79.
Для предотвращения образования дефектов (трещин,
вздутий, короблений) арматуру не следует располагать
близко к поверхности, внутренней стенке и краю детали.
Толщина слоя пластмассы, охватывающего арматуру,
не должна быть меньше некоторого минимального зна-
чения, в среднем равного 0,5 диаметра (толщины) арма-
туры. Толщина материала под арматурой должна быть не
менее 2 мм (при диаметре арматуры до 5 мм). Для арма-
туры большего диаметра толщина материала приведена
в табл. 80, 81. Минимальная толщина слоя пластмассы
вокруг арматуры приведена в табл. 82.
Необходимо стремиться к равнотолщинности охваты-
вающего слоя. В этом случае охлаждение и усадка про-
текают более равномерно, что способствует уменьшению
544
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
70. Рекомендуемые размеры втулочной арматуры
Размеры, мм
Эскиз а D D, Н h ht С
М2* 4,0 —• 4,0 — — 0,2
М2,5* 5,0 — 4,5 — —• 0,3
М3 * 6,0 — 6,0 — —• 0,4
М4 9,0 7,6 8,0 3,5 1,75 0,4
М5 10,0 8,4 8,0 4,0 2,0 0,5
Мб 11,0 9,5 10,0 5,0 2,50 0,6
* Рекомендуется сетчатая накатка.
напряжений и деформаций изделия. Минимальное рас-
стояние между армирующими элементами диаметром 6—
12 мм принимают не менее 3 мм, диаметром более 12 мм —
не менее 6 мм.
При наличии нескольких армирующих элементов сле-
дует стремиться равномерно распределять их по детали
80. Средняя толщина слоя пластмассы
вокруг металлической арматуры при прессовании порошков
со средней усадкой 0,8 %
Размеры, мм
Эскиз
<t б Я bt
До 3 1,5 2,0 2,0
Св, 3 до 6 2,5 3,0 3,0
» б » 10 3,5 4,5 4,0
» 10 » 18 5,0 5,5 5,0
18 » 30 6,0 7,0 6,0
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
545
81. Толщина слоя пластмассы вокруг металлической арматуры
для волокиитов (см. эскиз к табл. 80)
Размеры, мм
Способ изготовления Диаметр арматуры Толщина слоя пластмассы
Прессование 6—9 20—24 28—32 0,5—2.0 1,0—3,0 1,5-3,5
Литьевое прессование 9—!5 28-32 ' 1,0—4,0 1,0-3,0
во избежание ее коробления. В объеме материала, насы-
щенного арматурой, усадка его по сравнению с неармиро-
ванной частью меньше. Одностороннее расположение
арматуры по толщине изделия (см. рис. 95, ж) может
вызвать коробление детали вследствие различной усадки
по толщине.
Резьбы. Резьбы в пластмассовых деталях получают
в основном непосредственно при формовании детали
(массовое или серийное производство) или механической
обработкой (единичное или мелкосерийное производство,
выполнение ремонтных работ). Изготовление на деталях
резьбы резанием целесообразно в следующих случаях:
при оформлении резьб диаметром до 3 мм; для обеспечения
высоких точностей (6-го и 7-го квалитетов); при больших
длинах свинчивания. Резьба в этом случае или нарезается
полностью, или калибруется после формования.
Резьба для деталей из пластмасс может иметь принци-
пиально любой профиль. Метрические резьбы для диа-
82. Минимальная толщина слоя пластмассы вокруг арматуры
Размеры, мм
,|ВДжиетр арматуры АГ-4С Волок кит ДСВ 03-010-02; СП 1-342-02
4—6 1—2 2,5 2,5
Св. 6 до 10 1,5—2,5 3,5 3,5
» 10 » 20 2-3 5 6
» 20 3-4 6 7
18 п/р Амирова
Б4в
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ДЕТАЛИ
Рис. 97. Категории размеров дета-
лей из пластмасс
метров 1—180 мм рег-
ламентированы ГОСТ
11709—71 и стандартом
СТ СЭВ 1158—78 «Основ-
ные нормы взаимозаменя-
емости. Резьба метричес-
кая для деталей из пласт-
масс», в котором норми-
руются профиль, основ-
ные размеры, допуски И
обозначения резьб.
Диаметры и шаги резьб
на деталях из пластмасс
принимаются по ГОСТ 8724—81, при этом не рекомендуется
применять резьбы с шагами 0,5; 0,75; 1,0 мм для диаметров
свыше 16, 18 и 36 мм соответственно. СТ СЭВ 1158—78
не допускает применения мелких шагов для диаметров
менее 4 мм. Такие резьбы имеют низкую прочность на
срез.
Основные размеры резьб с крупными и мелкими ша-
гами не отличаются от стандартных и принимаются по
ГОСТ 9150—81. Основные положения системы допусков,
обозначения полей допусков, числовые значения допусков
и основных отклонений, длины свинчивания и форму
впадины резьбы принимают по ГОСТ 16093—70, как и
поля допусков металлических деталей, сопрягаемых
с пластмассовыми. Однако для диаметров 3—8 мм до-
пускается применение особо крупных шагов, причем
в равной степени в парах металл-пластмасса и пласт-
масса- пластмасса.
Точность размеров деталей. Точность размеров дета-
лей из пластмасс зависит от свойств материала, способа
и режимов его переработки, особенностей конструкций
детали и пресс-формы, условий их хранения и эксплуата-
ции. Факторы, вызывающие неточность размеров деталей
из пластмасс при их изготовлении, следующие: рассея-
ние технологических свойств (например, колебание
усадки); условия предварительной подготовки пласт-
масс; неточность формы (неточность изготовления, изна-
шивание формующих элементов, неточность сборки); усло-
вия механической обработки (при ее применении). При
хранении и эксплуатации деталей из пластмасс на их
ДЕТАЛИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ИЗ ПЛАСТМАСС
547
До 3 8 9 10 11 12 13 14 15
Св. 3 д о 30 8 9 10 11 12 13 14 15
» 30 » 120 9 10 11 12 13 14 15 16
» 120 » 250 10 11 12 13 14 15 16 16
» 250 » 500 11 12 13 14 15 16 17 18
Размеры категории А « “ А»
До 3 10 11 12 13 14 15 16 17
Св. 3 д о 30 9 10 11 12 13 14 15 16
> 30 » 120 10 11 12 13 14 15 16 17
» 120 » 250 11 12 13 14 15 16 17 18
» 250 » 500 12 13 14 15 16 17 18 —
точность влияют условия окружающей среды, напря-
женное состояние детали, старение материала.
В табл. 83 приведены квалитеты для размеров дета-
лей из пластмасс простой геометрической формы.
Они могут назначаться либо по колебанию усадки As
материала, определяемой на стандартных образцах по
ГОСТ 18616—80, либо по усадке, определенной измере-
нием конкретных деталей.
Приведенные в табл. 83 квалитеты установлены для
размеров, оформляемых одним формующим элементом
формы (AJ, и размеров детали, оформляемых двумя и
более подвижными относительно друг друга элементами
формы или составными частями формы (Д2> Аз) (рис. 97).
Размеры категории Аа и А3 могут быть получены мень-
шей точности, чем Ах в результате влияния дополнитель-
ных погрешностей, например, зазоров между переме-
щающимися частями формы.
Допуски и посадки гладких соединений из пластмасс
назначаются по ГОСТ 25349—82.
Проверка возможности выполнения заданной чертежом
точности элементов детали производится расчетным путем
с учетом технологических уклонов, усадки.
18* -
548
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Требуемое повышение точности размера достигается
применением механической обработки либо ужесточе-
нием параметров технологического процесса (стабилиза-
цией режимов формования), подбором партий материала
с меньшим колебанием усадки, заменой материала и т. д.
Точность детали зависит также от способа ее изготов-
ления. Так, литьевое прессование позволяет получать
более точные размеры (условно на один квалитет), чем
обычное прессование. Например, при прессовании точ-
ность детали по высоте зависит от толщины слоя (0,1—
0,3 мм); при литьевом прессовании детали не имеют облоя.
Г л а в а 8
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Технологические требования к конструкции сварного
соединения. Высокое качество сварных соединений обес-
печивается совокупностью конструктивных и технологи-
ческих решений, принимаемых на этапах выбора мате-
риала конструкции, размеров и формы деталей, рацио-
нальных способов изготовления, сборки и сварки, а также
ряда других операций, связанных с устранением и умень-
шением сварочных напряжений и деформаций, с уста-
новлением качества и точности изготовления, выбором
оборудования и приспособлений.
Правильный выбор материала оказывает непосред-
ственное влияние на технологичность конструкции свар-
ного узла. Наряду с высокими эксплуатационными ха-
рактеристиками материал должен иметь хорошие техно-
логические свойства — штампуемость, свариваемость и др.
Выбор способа сварки во многом определяется отно-
шением металла к термомеханическому циклу сварки,
При этом необходимо учитывать тип соединения, харак-
тер производства и возможность применения автомати-
ческих и механизированных способов.
Технологичность сварной конструкции во многом обе-
спечивается выбором рациональной схемы конструкции.
Под этим понимается не только определение взаимного
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
549
расположения узлов, но и конструктивная проработка
всех ее-элементов. Расчленение конструкции на отдель-
ные агрегаты, блоки, секции и узлы обеспечивает задан-
ную прочность при минимальных затратах металла.
Важными направлениями обеспечения технологич-
ности сварной конструкции являются использование типо-
вых и стандартизированных схем конструкции, более
широкое применение экономичных профилей проката,
гнутых и штампованных элементов, трубчатых профилей
и т. п. Это позволяет не только снизить трудоемкость
изделия в изготовлении, но и в значительной мере сокра-
тить затраты на проектные работы.
При проектировании сварной конструкции необхо-
димо учитывать следующие факторы:
1. Число сварных соединений должно быть по воз-
можности наименьшим, так как прочность сварных соеди-
нений в большинстве случаев ниже прочности основного
металла. С этих позиций в сварных конструкциях реко-
мендуется шире использовать детали из листового и фа-
сонного проката.
2. Для повышения прочности соединений и удаления
внутренних остаточных напряжений часто требуется по-
следующая термическая обработка узла. Поэтому кон-
струкция и габариты сварного изделия должны позво-
лить проведение этой технологической операции наибо-
лее прогрессивными способами на стандартном обору-
довании.
3. В конструкциях необходимо использовать наиболее
работоспособные и удобно выполняемые типы соединений.
4. Расположение соединений должно уменьшать ве-
роятность возникновения сварочных деформаций. По-
этому следует стремиться к их симметричному располо-
жению.
5. Параллельно с конструкцией необходимо проекти-
ровать технологические процессы ее изготовления, преду-
сматривать возможности комплексной механизации и
автоматизации процесса изготовления конструкции
с использованием наиболее прогрессивных способов
сварки.
6. При проектировании сварной конструкции следует
учитывать особые свойства соединений, возможность кон-
центрации напряжений, приводящей к хрупкому разру*
550
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЯ СОЕДИНЕНИЯ
шению или к разрушениям в процессе сварки. Поэтому
следует избегать перекрещивания сварных швов и рас-
полагать швы вблизи параллельных угловых швов эле-
ментов жесткости.
Выбор способов сварки. Выбор способа сварки опре-
деляется установленными техническими требованиями на
изготовление изделия, его конструктивными особен-
ностями, физико-механическими свойствами материала,
его толщиной, объемом выпуска и производительностью
сварочного процесса.
По физической сущности образования сварного соеди-
нения все виды сварки в соответствии с ГОСТ 19521—74
делятся на три класса: термический, термомеханический
и механический. Отличительным признаком каждого
класса является форма энергии, которая используется
для образования соединения. Основные виды сварки,
относящиеся к указанным классам, приведены в табл. 1.
К термическому классу относятся виды сварки плавле-
нием, т. е. с местным расплавлением соединяемых частей
с использованием тепловой энергии. Основными источ-
никами теплоты при сварке плавлением являются: элек-
трическая дуга, газовое пламя, лучевые источники энер-
гии и т. п.
Местное расплавление соединяемых частей сопро-
вождается образованием общей ванны жидкого металла,
1. Классификация сварки по физическим признакам
Форма энергии, используемой дли образовании сварного соединен и и Виды сварки
Термическая Дуговая, электрошлаковая, электронно- лучевая, плазменная, лазерная, импульс- но-дуговая, двухдуговая, многодуговая, газовая, термитная
Термомеханическая Контактная, диффузионная, кузнечная, прессовая, газопрессовая, сварка прокат- кой, высокочастотная, печная
Механическая Холодная, взрывом, ультразвуковая, тре- нием, магнитно-импульсная
Прнмечанне. В юмбнннрованных технологических прочее-
еах можно использовать одновременно разные виды сварки.
СВАРИЫВ СОЕДИНЕНИЯ
Б51
после кристаллизации которой формируется сварочный
шов.
Качество металла шва во многом зависит от его формы
и размеров, от свойств присадочного металла и вида
сварки, а также от степени защиты расплавленного ме-
талла сварочной ванны от взаимодействия с окружающей
средой.
Создание шлаковой, газовой защиты, а также сварка
в вакууме уменьшают контакт металла с атмосферой или
исключают его практически полностью.
Для придания шву высоких прочностных свойств в сва-
рочную ванну добавляют легирующие элементы, состав и
количество которых определяется физико-химическими
свойствами соединяемых деталей. Обычно легирующие
элементы вводят в сварочную ванну через флюс, покры-
тие электрода и через присадочную проволоку.
Термический цикл сварки плавлением оказывает влия-
ние на изменение структуры и свойств металла около-
шовной зоны, вызывающее его разупрочнение. Протя-
женность этой зоны зависит от ряда факторов, и в пер-
вую очередь, от энергетических характеристик источни-
ков теплоты, его температуры и сосредоточенности.
Сварка плавлением широко распространена в промыш-
ленности. К ее преимуществам по сравнению с другими
способами относятся: возможность сварки в полевых
условиях, большой диапазон соединяемых толщин, разно-
образие применяемых типов соединений, возможность
сварки швов во всех пространственных положениях,
большое число способов сварки, обладающих различ-
ными технологическими возможностями.
К термомеханическоюу классу относятся виды сварки,
при которых образование соединений осуществляется
за счет тепловой энергии и давления, необходимого для
обеспечения заданной степени пластической деформации
металла.
Нагрев металла позволяет снизить давление, умень-
шить относительную деформацию, необходимую для вы-
полнения соединения. С другой стороны, нагрев и де-
формация металла вызывают изменение его исходной
структуры и свойств. Это обстоятельство необходимо учи-
тывать при проектировании сварных конструкций. Из
всех видов сварки, относящихся к термомеханическому
Б52
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
классу, наиболее распространена контактная сварка.
К механическому классу относятся виды сварки, осу»
ществляемые с использованием механической энергии
и давления.
Термомеханические и механические виды сварки имеют
определенные преимущества по сравнению с термическими.
Для соединения деталей этими способами затрачивается
значительно меньше энергии. Сварка давлением вызывает
меньше изменений в основном металле, чем сварка плавле-
нием. Термомеханические и механические виды сварки
достаточно легко механизируются и автоматизируются,
большинство из них обеспечивает высокую производи-
тельность.
Каждый вид сварки имеет свои специфические осо-
бенности, которые определяют условия формирования
соединений. Эти соединения можно гыполнять ручной,
механизированной и автоматической сваркой.
Ручная дуговая сварка. Этот способ сварки является
универсальным и используется для соединения деталей
из различных марок сталей и ряда цветных сплавов во
всех пространственных положениях, когда применение
автоматических и механизированных методов не пред-
ставляется возможным (например, при выполнении швов
в труднодоступных местах, в потолочном и вертикальном
положении, сложной конфигурации, коротких швов
и т. д.).
Автоматическая дуговая сварка под флюсом. Этот спо-
соб сварки находит достаточно широкое применение в про-
мышленности. Его используют для соединения деталей
в широком диапазоне толщин — от 1,5 до 50 мм и более.
По сравнению с ручной дуговой сваркой автомати-
ческая сварка под флюсом имеет ряд преимуществ: рез-
кое повышение (в 5—12 раз) производительности про-
цесса и качества выполняемых соединений, высокая эко-
номичность процесса, лучшие условия труда сварщика.
Недостатком способа является возможность сварки
только в нижнем положении .(отклонение деталей от го-
ризонтали не должно превышать 10—15е).
Основные типы, конструктивные элементы и размеры
соединений, выполненных автоматической сваркой под
флюсом, регламентированы ГОСТ 8713—79. Выбор типа
соединения определяется конструктивными особенно-
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
553
стями изделия, толщиной соединяемых деталей и поло-
жением шва в пространстве.
Автоматической сваркой под флюсом выполняют про-
тяженные прямолинейные швы, круговые, спиральные и
другие стыковые и угловые швы.
Широко распространен способ сварки под флюсом
проволочными электродами. Однако в некоторых случаях,
например, при соединении деталей больших толщин це-
лесообразно использовать для повышения производи-
тельности процесса ленточные электроды.
Дуговая сварка в защитном газе. При этом способе
сварки защита расплавленного металла и нагретых до
высоких температур основного и присадочного металла
от взаимодействия с воздухом осуществляется защитными
газами.
Для защиты применяются три группы газов: инертные
(аргон, гелий), активные (углекислый газ, азот, водород
и др.), смеси газов. Выбор защитного газа определяется
химическим составом свариваемого металла, требова-
ниями, предъявляемыми к свойствам соединения, и эко-
номичностью процесса.
Широкий ряд используемых защитных газов обуслов-
ливает большую область применения этого способа как
по свойствам свариваемых материалов, так и по диапазону
соединяемых толщин (от 0,1 до 120 мм и более).
Основными преимуществами дуговой сварки в защит-
ном газе являются:
высокая производительность процесса;
надежная защита металла шва и зоны термического
влияния;
высокая степень концентрации дуги, обеспечивающая
минимальную зону термического влияния и относительно
небольшие деформации изделия;
возможность наблюдения за формированием шва;
широкая возможность механизации и автоматизации
процесса;
возможность сварки в любых пространственных по-
ложениях.
Аргонодуговая сварка неплавящимся электродом. В ка-
честве неплавящегося электрода используют стержни
из чистого вольфрама или вольфрама с активирующими
присадками оксидов тория, лантана и иттрия. Эти при-
554
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЯ СОЕДИНЕНИЯ
садки облегчают зажигание и поддерживают горение
дуги, повышают стойкость электрода. Роль защитного
газа выполняет аргон.
Аргонодуговую сварку неплавящимся электродом
используют для соединения тонколистовых конструкций
из алюминиевых, магниевых сплавов, коррозионно-стой-
ких сталей, сплавов меди, титана и т. п. с толщиной
листа от 0,5 до 6,0 мм. Сварку можно проводить во всех
пространственных положениях. Форма подготовки кро*
мок и тип шва приведены в табл. 2.
Для соединения деталей больших толщин (до 12 мм)
за один проход применяют аргонодуговую сварку пла-
вящимся электродом. В качестве плавящегося электрода
используют проволоку, которая по своему химическому
составу соответствует основному металлу или близка
к нему.
Дуговая сварка в углекислом газе плавящимся электро-
дом. Этим способом можно сваривать подавляющее боль-
шинство сталей, удовлетворительно сваривающихся дру-
гими видами дуговой сварки. Сварка в углекислом газе
характеризуется высокой производительностью и низкой
стоимостью. К недостаткам ее относится повышенное раз-
брызгивание расплавленного металла и не всегда удовлет-
ворительный внешний вид шва.
Типы сварных соединений, выполненные дуговой свар-
кой. Основными типами сварных соединений при дуговой
сварке являются стыковые, нахлесточные, тавровые,
угловые.
Для дуговой сварки наиболее рациональным является
стыковое соединение. Такое соединение при всех видах
нагрузок обладает наибольшей работоспособностью и
экономичностью. Подготовка кромок стыкового соедине-
ния определяется технологическим процессом сварки н
толщиной соединяемых деталей. Форма поперечного се-
чения подготовленных кромок и выполненного шва уста-
новлена ГОСТ 5264—80 — для ручной дуговой сварки,
ГОСТ 8713—79 — для автоматической сварки под флю-
сом, ГОСТ 14771—76 для дуговой сварки в защитных
газах.
Нахлесточные, тавровые и прорезные соединения вы-
полняют угловыми швами. Угловые швы сваривают
«в угол» или «в лодочку» (рис. 1). При сварке «в угол»
й. Примеры подготовки кромок и форма шва при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом
(но ГОСТ 14771—76)
Форма подготовленных кромок Характер выполненного шва Форма поперечного сеченая Толщина, мм Условное обозначение сварного соединения
подготовленных кромок выполненного шва
С отбортовкой двух кромок • Односторонний •< 0,5—2,0 С1
— С28
С отбортовкой одной кромки 0,5—2.0 СЗ
Без скоса кромок См. эскиз на с. 556 0,5—4,0 С2
СДАРНЫВ СОЕДИНЕНИЯ
ё
Продолжение табл. 2
Форма подготовленных кромок Характер выполненного шва Форма поперечного сечення Толщина, мм Условное обозначение сварного соединения
подготовленных кромок выполненного шва
Без скоса кро- мок Односторонний на съемной подкладке 0,5—4,0 С4
Односторонний на остающейся под- кладке ВМ С5
Односторонний зам- ковый С6
Двусторонний 3,0—6,0 С7
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
ББ7
В)
*>
Рис. 1. Примеры сварки угловых швов:
а — сварка в симметричную «лодочку»; б — в несимметричную «лодочку»;
в — угловое соединение наклонным электродом; г •— о оплавлением кромок
упрощается сборка, допускаются большие зазоры между
свариваемыми деталями. При этом способе сваривают
швы небольшого сечения, что снижает производитель-
ность процесса сварки из-за необходимости применения
многослойных швов.
Положение «в лодочку» (симметричную и несимметрич-
ную) обеспечивает большие технологические возможности,
большую производительность, хорошее формирование и
высокое качество шва, однако требует более тщательной
сборки.
В зависимости от направления угловых швов по отно-
шению к действующему усилию их разделяют на лобо-
' вые, косые, фланговые и комбинированные (рис. 2). Лобо-
вые швы направлены перпендикулярно приложенному
усилию, фланговые—параллельно усилию, косые —
под углом.
При приложении усилия к лобовым швам вследствие
эксцентриситета соединяемые детали несколько искрив-
558
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 2. Соединения с лобовыми н фланговыми швами:
а — лобовые швы; б — фланговый шов; • — косой шов: г, д— комбинирован-
ные швы
ляются и несущая способность шва снижается. Фланго-
вые швы обладают большей несущей способностью. Проч-
ность косых швов определяется длиной шва и углом его
наклона к усилию. Косые швы часто применяют в сочета-
нии с лобовыми и фланговыми швами. Это позволяет
более равномерно распределить действующие напряже-
ния и значительно повысить несущую способность шва.
Электронно-лучевая сварка. При этом способе для
нагрева соединяемых деталей используется энергия уско-
ренных электродов, при торможении которых в поверх-
ностных слоях металла она превращается в тепловую.
Характерная особенность сварки электронным лу-
чом — возможность получения сварных соединений при
минимальных затратах энергии на расплавление ме-
талла. Из приведенных в табл. 3 данных следует, что при
электронно-лучевой сварке требуется в 10—15 раз меньше
энергии, чем при дуговой. Это обстоятельство объясняется
тем, что при сварке электронным лучом площадь зоны
проплавления приблизительно в 25 раз меньше, чем при
дуговой.
Сварка электронным лучом расширяет область исполь-
зования сварных соединений со сквозным проплавлением
и точечными швами. На рис. 3 приведены примеры выпол-
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
668
4»
Рис. 3. Конструкции, выполненные проплавленными швами:
а •» сварка герметичных перегородок; б -- сварка двух труб; в, е — нахле-
сточное и тавровое соединении; д — сварка панели с элементом жесткости;
t — сварка четырех стыков
нения швов сквозным проплавлением и показана кон-
струкция, сваренная путем одновременного проплавления
четырех листов. Возможность осуществления таких
3. Затраты анергии при различных видах сварки
Вид сварив Затраты энергии, кДж/см
Сталь * Сплав алюминии *
Дуговая сварка плавящимся элек- 75
тродом в аргоне Дуговая сварка неплавящимся элек- 46
тродом в аргоне Электронно-лучевая 1.3 3,2
* Толщина 12,5 мм.
560
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
соединений позволяет создать конструкции, обладающие
меньшим весом, большей прочностью, при этом значитель*
но упрощается процесс изготовления изделий.
Область применения электронно-лучевой сварки доста-
точно обширна. Это сварка тугоплавких и активных ме-
таллов с минимальной деформацией и зоной термического
влияния, сварка в труднодоступных местах с одновре-
менным проплавлением нескольких стенок за один про-
ход. Проплавляя каждую стенку, луч формирует в них
небольшие отверстия, которые при его движении с боль-
шой скоростью затягиваются* под действием сил поверх-
ностного натяжения металла. К достоинствам способа
следует также отнести возможность соединения разно-
родных металлов, сварку деталей малых толщин, а также
легкость контроля и управления параметрами процесса.
Лазерная сварка. Способ основан на использовании для
нагрева соединяемых деталей энергии излучения лазера.
Лазерная сварка широко используется в радиоэлек-
тронике при изготовлении электронных приборов, для
которых характерна миниатюризация компонентов,
а также при сварке контактов проводников с пленками
на микроплатах, твердых схемах и микроэлементах.
Малая длительность термического цикла сварки обе-
спечивает возможность получения качественного соеди-
нения ряда металлов, особо чувствительных к длитель-
ному воздействию тепла. Лазерным лучом можно свари-
вать различные композиции металлов: золото—кремний,
германий—золото, никель—тантал, медь—алюминий и др.
Сварка газовым пламенем. Этот способ используют при
изготовлении и ремонте изделий из тонколистовой стали
толщиной 1—3 мм, сварке чугуна, меди, латуни, наплавке
твердых сплавов, исправлении дефектов литья и т. п.
Ее можно применять для сварки деталей во всех про-,
странственных положениях, т. е. выполнять швы нижние,
горизонтальные (на вертикальной плоскости), вертикаль-
ные и потолочные.
К недостаткам газовой сварки следует отнести мень-
шую производительность по сравнению с дуговой свар»
кой, сложность механизации, более низкие прочностные
характеристики соединений и значительную зону тепло-
вого воздействия, создающую повышенные остаточные
напряжения и деформации.
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
661
Рис. 4. Основные виды сварных соедине-
ний, выполняемых электрошлаковой свар-
кой:
а, б — стыковые; в, д <— тавровые; г » угло-
выс; е •— переменного сечеиин
Электрошлаковая сварка. Способ находит применение
для соединения деталей толщиной более 25 мм из алюми-
ниевых и титановых сплавов, а также различных марок
сталей.
Электрошлаковая сварка имеет следующие особен-
ности и преимущества. Металл практически любой тол-
щины можно сваривать за один проход, поэтому произво-
дительность сварки в 5—15 раз выше, чем при много-
слойной автоматической сварке под флюсом, при этом,
как правило, не требуется разделки кромок. Основные
виды соединений показаны на рис. 4.
Недостатком электрошлаковой сварки является зна-
чительный перегрев металла околошовной зоны, что
приводит к снижению пластических свойств, поэтому,
как правило, требуется последующая высокотемператур-
ная обработка для получения требуемых механических
свойств сварного соединения.
Контактная стыковая сварка. Контактная стыковая
сварка применяется при изготовлении разнообразных
конструкций. Особенно эффективно ее использование
в массовом производстве, например, при изготовлении
металлорежущего инструмента, различных трубопрово-
дов, цепей, арматуры железобетона, длинномерных за-
готовок, железнодорожных рельсов и т. п. Наиболее
распространена стыковая сварка сопротивлением и
оплавлением.
Сваркой сопротивлением обычно сваривают детали
небольшого, как правило, круглого сечения (не более
200 мм2) из низкоуглеродистых сталей. Прочность полу-
чаемых соединений относительно невысокая, что исклю-
чает возможность применения этого способа при изго-
товлении деталей ответственного назначения.
662
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рнс. 6. Различные формы сечения свариваемых деталей:
а — компактные; б * развитые; в — незамкнутые; « замкнутые
Сваркой оплавлением соединяют компактные детали
сечением до 1000 мм3 и значительно большего сечения де*
тали с развитым периметром: трубы различного профиля,
уголки, листы, тавры, рельсы, профильные элементы,
ободья автомобильных колес из различных конструкцион-
ных сталей и сплавов, латуни и цветных металлов и др.
(рис. 5).
Конструктивное оформление деталей, подлежащих
контактной стыковой сварке, должно обеспечивать одно-
временный и равномерный нагрев их по сечению в пло-
скости торцов, а при осадке — одинаковую степень пла-
стической деформации деталей для более полного удале-
ния оксидов из стыка. Форма деталей должна обеспечить
строгое закрепление их в зажимах сварочной машины и
надежный токоподвод вблизи зоны сварки. Форму и раз-
меры сечения торцов заготовок следует выполнять при-
мерно одинаковыми. Различие в диаметрах не должно
превышать 15 %, а по толщине 10 % (рис. 6).
Контактная точечная сварка. Этот способ широко
используется в авиа- и автомобилестроении, при изготов-
лении вагонов, бытовых приборов, в строительстве, ра-
диоэлектронике и т. п. На его долю приходится около
80 % всех соединений, выполняемых контактной свар-
кой. Значителен и диапазон свариваемых толщин — от
нескольких микрометров до 10—30 мм. Тип соеди-
нения — нахлесточное. В большинстве случаев приме-
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
няют двустороннюю сварку, а при ограниченном доступе
к месту сварки — одностороннюю. Для повышения про-
изводительности процесса и уменьшения коробления из-
делий используют многоточечную сварку. Материл де-
талей может быть одноименным и разноименным. Соеди-
нения, выполняемые точечной сваркой, негерметичны.
Они обеспечивают лишь необходимую прочность узла.
Конструктивные элементы и размеры соединений, выпол-
ненных контактной точечной сваркой, регламентированы
ГОСТ 15878—79. Характерные элементы соединений по-
казаны на рис. 7, их размеры приведены в табл. 4.
Сварные соединения при точечной сварке могут быть
рабочими и связующими. Связующие соединения не вос-
принимают рабочих нагрузок и служат для фиксации
отдельных элементов конструкции относительно друг
друга. Разрушение таких конструкций определяется проч-
ностью несущего элемента. Рабочие соединения воспри-
6)
Рис. 6. Конструктивное выполнение деталей для стыковой сварки:
а — рациональное: б — нежелательное; в — подготовка торцов для сварки
сопротивлением
684
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 7. Конструктивные элементы, выполненные точечной сваркой»
а — неплакироваииые металлы; б — плакированные металлы; в •- детали
неравной толщины; г» разноименные металлы
нимают и передают эксплуатационные нагрузки с одной
детали узла на другую.
При конструировании сварного соединения ' важно
обеспечить удобный подход электродов к месту сварки,
чтобы детали могли быть сварены на стандартном обору-
довании прямыми электродами. Конструкция изделия
должна допускать возможность применения рациональной
последовательности сварки, сводящей к минимуму обра-
зование сварочных деформаций узла.
Примеры точечной сварки профильных-элементов раз-
личной трудности приведены на рис. 8. Обычно их разде-
ляют на удобные, нормальные, неудобные и трудно-
выполнимые..
При проектировании сварочной конструкции необхо-
димо учитывать возможности применяемого сварочного
оборудования, которые ограничиваются техническими ха-
Рас. 8. Примеры сварных соединений различной трудности
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
568
ТЕХ ИОЛОГИ ЧИОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
4. Размеры соединений при точечной сварке * (см. рис. 7)
Размеры, мм
«•* *1 d, не менее В, не менее t С
Стали, сплавы на жедеэоннке» левой н янке- левой основе, титановые сплавы Алюми- нневые, магниевые н медные сплавы
не м еиее
0.3 Св. 0.3 до 0.4 2,5 2,7 6 7 10 8 9.0
» 0,4 » 0,6 3.0 8 10 12,0
» 0,6 » 0.7 3.3 9 12 11 13,0
» 0,7 » 0,8 3,5 10 13 15,5
» 0,8 » 1,0 4,0 11 14 15 18,0
» 1,0 » 1.3 5,0 13 16 17 20,5
» 1,3 » 1,6 6,0 14 18 20 24,0
» 1,6 » 1,8 6,5 15 19 22 26,0
» 1,8 > 2,2 7,0 17 20 25 30,0
» 2,2 » 2,7 8,0 19 22 30 36,0
» 2,7 > 3,2 9,0 21 26 35 42,0
» 3,2 > 3,7 10,5 24 28 40 48,0
» 3,7 > 4,2 12,0 28 32 45 54,0
» 4,2 > 4,7 13,0 31 36 50 60,0
» 4,7 > 5,2 14,0 34 40 55 66,0
» 5,2 » 5,7 15,0 38 46 60 72,0
» 5,7 > 6,0 16,0 42 50 65 78,0
* Шов однорядный.
рактеристиками машины: полезным вылетом электродов,
их раствором и установочной высотой. Эти характерно
тики определяют максимальные габариты сварного изде-
лия. Стандартные машины для точечной сварки имеют
полезный вылет электродов до 1,5 м. Поэтому максималь-
ная ширина плоской панели при точечной сварке не
должна превышать двойного вылета электродов. Уста-
новочная высота электродов достигает 1 м. Э^гот параметр
ограничивает размеры деталей по высоте или диаметру.
Технологические возможности сварочной машины мо-
гут быть расширены при установке электро до держателей
различных типов и фигурных электродов (рис. 9).
Контактная шовная сварка. По объему применения
занимает третье место. На ее долю приходится около 7 %
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕН ИЯ
И7
Рнс. 9. Примеры установки электрододержателей различных типов
для сварки в труднодоступных местах
Б68
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
от общего числа соединений, выполняемых контактной
сваркой. Шовная сварка используется при изготовлении
различных герметичных емкостей, например, топливных
баков автомобилей и летательных аппаратов, баков сти-
ральных машин, корпусов холодильников, плоских ото-
пительных радиаторов и т. п.
Конструктивные элементы соединений, выполняемых
контактной шовной сваркой, показаны на рис. 10, их
размеры представлены в табл. 5.
Ограничение области применения шовной сварки при ,
выборе вида соединения создает определенные трудности
для конструктора. Так, например, при сварке продоль-
ных швов обечаек с использованием нахлесточного со-
единения возникают затруднения в процессе их сборки
под сварку с днищем. Приходится на концах обечаек сре-
зать нахлестку и производить в этом месте подварку ду-
говыми способами.
При выполнений протяженных швов могут наблюдаться
деформации сварных узлов. Одним из путей их снижения
является рациональная последовательность прихватки.
Протяженные швы рекомендуется прихватывать от центра
к краям попеременно, начиная с участков повышенной
жесткости. Обечайки для более равномерного распреде-
ления сборочных зазоров прихватывают попеременно
точками, расположенными диаметрально противоположно.
Рнс. 10. Конструктивные элементы сварных соединений, выполненные
контактной шовной сваркой
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
689
6. Размеры соединений при шовной сварке * (см. рнс. 10)
(по ГОСТ 15878—79)
Размеры, мм
S «И S1 d, ве менее В, не менее
Стали, сплавы на железонике- левой н нике- левой основе, титановые сплавы Алюминиевые, магниевые и медные сплавы
Св. 0,3 0,3 До 0,4 2.5 6 7 10
> 0,4 > 0,6 3,0 8
> 0,6 > 0,8 3,5 10 12
> 0,8 > 1,0 4,0 11 14
> 1,0 > 1,3 5,0 13 16
> 1,3 > 1,6 6,0 14 18
> 1.6 > 1,8 6,5 15 19
> 1.8 > 2,2 7,0 17 20
> 2,2 > 2,7 7,5 19 22
> 2,7 > 3,2 8,0 21 26
> 3,2 > 3,7 9,0 24 28
> 3,7 > 4,0 10,0 28 30
* Шов однорядный.
Холодная сварка. Холодная сварка осуществляется
при значительной деформации без нагрева свариваемых
деталей внешними источниками тепла. Ее используют
для соединения металлов, обладающих хорошими пла-
стическими свойствами, таких, как алюминий, свинец,
олово, медь, цинк, кадмий, никель, титан и другие,
а также их сочетания. Этот способ сварки нашел приме-
нение главным образом в приборостроении для соединения
металла с кристаллами, а также полупроводниковых ма-
териалов друг с другом. Одно из наиболее перспектив-
ных направлений применения холодной сварки — полу-
чение биметаллических соединений в электротехнической
промышленности (медь—алюминий).
Холодной сваркой можно получать стыковые, нахле-
сточные и тавровые соединения. Примеры шовной хо-
лодной сварки приведены на рис. 11.
570
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЯ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 11. Примеры шовной холодной сварки
Основным параметром, определяющим процесс хо-
лодной сварки и прочностные характеристики соедине-
ний, является величина пластической деформации ме-
талла в зоне соединения. Она зависит от свойств металла,
его толщины и способа подготовки поверхности.
Скорость приложения давления в процессе сварки
практически не влияет на прочность соединения, поэтому
производительность холодной сварки может быть вы-
сокой.
Сварка взрывом. Большие давления, скоротечность
протекания процесса сварки — особенности этого спо-
соба.
Сварку взрывом используют для изготовления би-
металлических заготовок под последующий прокат, при
плакировке поверхностей конструкционных сталей ме-
таллами и сплавами с особыми физическими и химиче-
скими свойствами, а также при сварке заготовок и неко-
торых деталей из разнородных металлов. Перспектив-
ным направлением представляется сочетание сварки взры-
вом со штамповкой и ковкой.
Свариваемость основных конструкционных матери-
алов. К основным конструкционным материалам отно-
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
67|
сятся: углеродистые, низколегированные и жаропроч-
ные стали, титановые и алюминиевые сплавы.
Углеродистые и низколегированные конструкционные
стали. Стали этого класса обладают хорошей сваривае-
мостью. Основной особенностью дуговой сварки является
выбор такого способа сварки, при котором протяжен-
ность участков зоны термического влияния, где про-
изошло изменение свойств основного металла под дей-
ствием термического цикла сварки (разупрочнение или
закалка), была бы минимальна. Это зависит от режимов
сварки, состава и толщины металла и конструкции свар-
ного соединения. Для предупреждения трещин при сварке
высокоуглеродистых и низколегированных сталей реко-
мендуется предварительный подогрев конструкций до 350—
400 °C, а после сварки — высокотемпературный отпуск
для восстановления пластичности сварного соединения
и снятия внутренних напряжений. Рекомендуемые спо-
собы дуговой сварки — ручная, автоматическая и полу-
автоматическая, под слоем флюса и в углекислом газе.
Оценка технических возможностей дуговых способов
сварки стыковых соединений проводится по толщинам
деталей (табл. 6).
6. Предельные толщины свариваемых деталей
из углеродистых и низколегированных конструкционных сталей
_____________________________________________Размеры, мм
Шов Характер свариваемых кромок Способ сварки
Автомати- ческая Полуавтома- тическая Ручная
под флюсом в углекис- лом гаае под флюсом в углекис- лом газе под флюсом в углекис- лом газе
Односто- ронний Без разделки кромок 14 8 8 6 4 7
С разделкой кро- мок 28 — 12 9 8 11
Двусто- ронний Без разделки кромок 20 19 12 9 7 10
С разделкой кро- мок 50 — 20 16 13 18
7. Предельные толщины свариваемых деталей
из коррозионно-стойких, жаропрочных сталей и сплавов
Размеры, мм
Способ сварки
Шов
Характер
свариваемых
кромок
Ручная дуговая
в защитном
газе
руч-
ная
СО,
Автомати-
ческая
В защит-
ном газе
Односто-
ронний
Без разделки
кромок
С разделкой
кромок
5 3 5 5
12 8 10 10
под
флю-
сом
элек-
тро-
шла-
ковая
12
50
5
12
п
Примечание. Обозначения: W — сварка неплавящнмся элек*
тродом; П — сварка плавящимся электродом.
Контактной точечной и шовной сваркой сваривают
листы, профили и детали толщиной 0,3—3 мм. Соотноше-
ние толщин свариваемых деталей не должно превышать
3:1. При больших соотношениях толщин нарушается
стабильность механических свойств. При сварке узлов и
конструкций ответственного назначения применяют
электронно-лучевую сварку, при которой обеспечивается
сварка деталей толщиной до 30—60 мм.
Коррозионно-стойкие, жаропрочные стали и сплавы.
Стали и сплавы этого класса обладают хорошей свари-
ваемостью. Однако теплофизические свойства и склон-
ность к образованию в шве и околошовной зоне горячих
трещин определяют некоторые общие особенности их
сварки. Характерные для большинства сталей и сплавов
низкая теплопроводность и высокий термический коэффи-
циент линейного расширения обусловливают при прочих
равных условиях (способе сварки, геометрии кромок,
жесткости соединения и др.) расширение зоны проплавле-
ния и областей, нагретых до различных температур, и
увеличение суммарной пластической деформации ме-
талла шва и околошовной зоны. Это увеличивает коробле-
ние конструкций. Поэтому для этих сталей и сплавов сле-
дует применять способы и режимы сварки, характери-
зующиеся максимальной концентрацией тепловой энер-
гии. Оценка технических возможностей дуговых способов
сварки по толщине детали приводится в табл. 7.
Для сварки жаропрочных сталей и сплавов больших
толщин (до 30 мм) находит применение электронно-луче-
вая сварка. Возможность сварки за один проход зависит
от формы шва и является важным технологическим пре-
имуществом этого способа сварки. Контактной точечной
и шовной сваркой сваривают детали толщиной 0,05—
6 мм. Соотношение толщин свариваемых деталей не бо-
лее 5:1.
Титан и его сплавы. Основная проблема свариваемости
титановых сплавов — получение сварных соединений с хо-
рошей пластичностью, зависящей от качества защиты
и чувствительности металла к термическому циклу сварки.
Насыщение металла шва кислородом, азотом и водородом
в процессе сварки резко снижает пластичность и предел
длительной прочности сварных конструкций. Поэтому
зона сварки, ограниченная изотермой 350 °C, должна
быть тщательно защищена от взаимодействия с воздухом
(сварка в инертных газах, под специальными флюсами,
в вакууме). Сварка без защиты возможна при сварке
давлением, когда благодаря высокой скорости процесса и
вытеснению продуктов окисления при давлении (кон-
тактная сварка) не происходит насыщения шва кислоро-
дом. Отсутствие высокого нагрева (ультразвуковая сварка)
уменьшает опасность активного взаимодействия титана
с воздухом в зоне сварки. Оценка технических возмож-
ностей дуговых способов сварки по толщине детали при-
водится в табл. 8.
Электронно-лучевая сварка титана обеспечивает нан-
дучшие условия защиты. Высокая концентрация энергии
позволяет вести сварку на высоких скоростях с глубоким
проплавлением. Область рекомендуемых свариваемых
толщин 8—25 мм.
Алюминий и его сплавы. Широкое применение алюми-
ниевых сплавов обусловливается их малой плотностью,
высокой удельной прочностью и коррозионной 'стой-
костью. При сварке плавлением алюминиевых сплавов
8. Предельные толщины сввриввемых деталей из титвнв я его сплввов, мм
Способ сварки
Шов Ручная дуговая Полуав- томати- ческая Автоматическая электродом Сжатой дугой Автоматическая Электрошлаковая
без прн- садочной прово- локе с прнса- дочной прово- локой плавя- щимся электро- дом под флюсом прово- локой плавящимся мундштуком
Односторонний 3,5 4—12 0,8-3 1—10 0,6—16 4—30 2,5—10 40—160 100—400
, 9. Предельные толщины свариваемых деталей из алюминия и его сплавов, мм
Шов Способ сварка
Ручная Автоматическая электродом Погружен* ной дугой Плавящимся электродом Мнкро- плаэменная
без присадочной проволоки с присадочной проволокой автомати- ческая полуавто- матическая
Односторонний 0,8—3 1—3 1—4 6—25 3—15 2—15 0,2—1,5
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
575
Рис. 12. Поперечные сечения сварных балок:
а — двутавровое; б, в — коробчатое; а — профильное
наиболее рациональным типом соединений является сты-
ковое, которое можно выполнить любым способом. При
разделке крюмок угол их раскрытия необходимо ограни-
чить с целью уменьшения объема наплавленного ме-
талла. Для точечной и шовной контактной сварки ха-
рактерны нахлесточные соединения. При этом соотноше-
ние толщин свариваемых деталей, как правило, не пре-
вышает 1 : 2. Для оценки технических возможностей ду-
говых способов сварки по толщине деталей может слу-
жить табл. 9. /
Контактную сварку (точечную и шовную) применяют
для соединения листов и профильного проката преиму-
щественно из сплавов АМц, Д16, АМгб. В настоящее
время находит применение электронно-лучевая сварка
деталей из алюминиевых сплавов больших толщин 6—
20 мм, обеспечивающая хорошее качество сварного шва.
Обеспечение технологичности типовых конструкций
сварных соединений. Дуговая сварка. Этот способ сварки
широко используется при изготовлении разнообразных
силовых конструкций — балок, стоек, стержней, ферм
и т. п.
Наиболее часто применяют сварные балки двутавро-
вого и коробчатого сечения и значительно реже — про-
фильного (рис. 12). Отдельные элементы этих конструк-
ций могут быть выполнены из листового материала. Сво-
бодный доступ к месту расположения швов дает возмож-
ность при изготовлении балок большой протяженности
применять автоматические и механизированные способы
сварки.
Более рациональны конструкции, в которых отдель-
ные элементы выполнены из фасонного профиля — угло-
576
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 13. Примеры поперечных сечеиий сжатых стоек
вой стали (с полками равной и неравной ширины), швелле-
ров, тавровых и двутавровых балок и т. д. Эти элементы
при относительно небольших площадях поперечного се-
чения и малой массе обладают большой жесткостью, что
является важным при работе элементов на изгиб, про-
дольное сжатие и кручение. С другой стороны, примене-
ние профильных элементов в сварных конструкциях в зна-
чительной мере может снижать трудоемкость их изготов-
ления за счет снижения числа выполняемых швов. При-
меры таких конструкций приведены на рис. 13.
При выполнении Т-образных соединений необходимо
учитывать особенности дуговой сварки. Во избежание
оплавления кромок полки выполняют толщиной более
3 мм, оптимальное расстояние от кромки полки до стенки
стойки должно быть на 3—5 мм больше катета углового
шва. В тех случаях, когда толщина листа менее 3 мм, это
расстояние должно быть не менее 20—25 мм.
Тавровые соединения наиболее часто используются
при изготовлении ребер жесткости, раскосов стоек и
балок (рис. 14, 15).
При дуговой сварке (и особенно протяженными швами)'
ферм, балок, стоек могут возникать значительные дефор-
мации, приводящие к изгибу, потере устойчивости или
закручиванию изделия. Уровень этих деформаций зависит
от точности сборки, способа сварки и применения спе-
циальных приспособлений. Для снижения деформации
Рис. 14. Типы поперечных сечеиий стержней ферм
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
577
Рис. 15. Соединения балок различных профилей
необходимо, чтобы сварные соединения элементов в кон*
струкции располагались так, чтобы сумма статических
моментов объема металла швов относительно центра тя-
жести сечения элемента была близка к нулю. Поэтому
при изготовлении ребер жесткости, тавровых и двутавро-
вых балок следует выполнять сварку прерывистыми
швами, швы в элементах рекомендуется выполнять сим-
метрично, избегать пересекающихся швов или их скопле-
ния (рис. 16).
Дуговая сварка находит применение при изготовле-
нии листовых конструкций. Как правило, это баки раз-
личного назначения, цистерны, резервуары — храни-
лища цилиндрической или шаровидной формы и т. п.
Примеры таких конструкций приведены на рис. 17, 18
и 19. Технологичность этих конструкций во многом за-
висит от правильного выбора типа соединений, их разме-
19 П/р Амирова
578
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 16. Сварные соединения балок двутаврового профиля
между собой
ров и способа сварки. Для дуговой сварки наиболее ра*
циональным является соединение встык (рис. 18, а).
Нахлесточные соединения или с двойной отбортовкой
являются нерациональными, так как в зоне соединений
резко повышается концентрация напряжений и сни-
жается прочность.
Нахлесточное соединение иногда применяют при изго-
товлении крупногабаритных резервуаров — хранилищ
$
Рис, 17. Рациональные (а) и нерациональные (б) конструкции, выпол-»
ияемые дуговой сваркой
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
579
Рис. 18. Сварные соединения обечаек резервуа-
ров-хранилищ
с составными стенками в цилиндричес-
кой части. Однако при этом резко по-
вышается объем сварочных операций,
так как число сварных швов для обес-
печения необходимой прочности нахле-
сточных соединений необходимо удваи-
вать.
Дуговую сварку используют при изготовлении дета-
лей общемашиностроительного применения. К их числу
относят барабаны, зубчатые колеса, маховики, шкивы,
валы, корпуса редукторов и т. д. (рис. 20). При проекти-
ровании этих деталей необходимо обоснованно подходить
к выбору материала конструкции, учитывать его чув-
ствительность к термомеханическому циклу сварки, ши-
роко использовать прогрессивные высокопроизводитель-
ные методы сварки (автоматическую под флюсом, в среде
защитных газов, электрошлаковую).
Контактная сварка. Контактную точечную и шовную
сварку применяют при производстве изделий из гнутых и
прессованных профилей. Это могут быть балки, фермы,
ребра жесткости, стойки и т. п. Примеры таких конструк-
19*
680
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 20. Сварные шкивы
ций приведены на рис. 21.
При изготовлении подоб-
ных конструкций сварные
точки необходимо распо-
лагать по возможности в
зонах, удаленных от зон
пластического деформиро-
вания.
Конструкции балок, по-
казанные на рис. 21, а и б,
являются наиболее рацио-
нальными, так как обеспе-
чивают свободный подход электродов к месту сварки. Со-
единения в этих конструкциях — связующие, которые слу-
жат для фиксации элементов относительно друг друга.
Конструкции, показанные на рис. 21, в и г, технологи-
чески нерациональны, так как требуют применения фи-
гурных электродов либо специальной конструкции элек-
трододержателей.
Балки, выполненные по схеме, показанной на рис. 21, д
и е, обладают большей жесткостью. В этих конструкциях
соединения являются рабочими, поэтому требования к ка-
честву их выполнения резко возрастают.
в) г) SJ
ч 4» у
Рис. 21. Поперечные сечеиня балок, выполненных
точечной сваркой
СВАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
581
Нерациональна
Рис. 22. Рациональная (а) и нерациональная (<7) конструкции узла
Рационально
Прочностные характеристики точечного соединения
зависят от ряда факторов и, в первую очередь, от его гео-
метрических размеров и характера нагружения. По-
этому точки в сварной конструкции следует располагать
таким образом, чтобы они воспринимали преимуще-
ственно усилия среза, а не отрыва. Так, на рис. 22, а
конструкция нерациональна, точки в ней работают на
отрыв, а на рис. 22, б — более рациональна, однако при
малых размерах профиля его сварка с проушинами бу-
дет затруднительна из-за плохого доступа с внутренней
стороны.
С этих позиций технологически наиболее рациональ-
ными являются конструкции открытого типа, которые
следует сваривать прямыми швами большой протяжен-
ности на стандартном оборудовании прямыми электро-
дами. В таком случае упрощаются методы и средства
механизации, резко снижается трудоемкость вспомога-
тельных операций. Узлы, свариваемые контактной точеч-
ной и шовной сваркой, по конструктивному признаку
можно условно разделить на три группы: узлы резервуа-
ров, главным образом различные тела вращения, плоские
или слегка изогнутые панели и узлы сложной простран-
ственной формы. Некоторые примеры таких узлов при-
ведены на рис. 23. Узлы первой группы (см. рис. 23, а)
наиболее рациональны, преимущественно состоят из ли-
стового материала различной геометрической формы и
силового набора в виде продольных или поперечных
профилей.
Диафрагмы и перегородки приваривают к обечайкам
точечной сваркой, а где требуется герметичность — шов-
582
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рнс. 23. Примеры узлов, соединяемых точечной и шовной сваркой
ной. В этих случаях толщина обечайки должна быть
больше толщины перегородок, иначе при разрушении
соединения в обечайке происходит вырыв точки и соот-
ветственно нарушение герметичности.
Узлы второй группы (см. рис. 23, б) менее рацио-
нальны, так как ухудшен доступ одного из электродов
к месту сварки. Они состоят из плоского или слегка изо-
гнутого листа и набора их профилей. Сварка таких узлов
обычно требует применения особых технологических
приемов.
Узлы третьей группы (см. рис. 23, в) технологически
нерациональны. Они могут быть различной коробчатой
формы. Для их изготовления, как правило, требуются
специальные виды оснастки и технологические приемы.
Применение автоматических и механизированных средств
в этих случаях затруднительно.
ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
В обеспечении технологичности конструкций паяных
соединений важнейшую роль играет правильный выбор
типа соединения и совместимость его конструкций с тех-
ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
583
дологическим процессом, т. е. со способом пайки, мате-
риалами и оснащением.
Выбор типа паяного соединения. Основные типы и
параметры паяного соединения регламентируются
ГОСТ 19249—82. Различают соединения: внахлестку,
встык, вскос, соприкасающееся, втавр и в угол, все осталь-
ные соединения являются комбинированными (рис. 24).
Соединения встык, вскос и внахлестку используются
в тех случаях, когда требуется соединить детали, про-
должающие одна другую.
Соединения встык применяют достаточно редко, так
как они весьма чувствительны к вибрационным и удар-
ным нагрузкам, плохо воспринимают изгибающие и кру-
тящие моменты. Для повышения прочностных характе-
ристик иногда применяют соединение вскос. Это соеди-
нение является переходным между соединениями встык
и внахлестку. Повышение прочности в этом случае дости-
гается за счет увеличения площади шва. Однако выпол-
нить такое соединение технологически сложно. Поэтому
в тонколистовых конструкциях, а также при пайке труб-
чатых и профильных элементов следует избегать приме-
нения соединений встык и вскос.
г) О) в)
Рис. 24. Типы паяных соединений:
а — внахлестку (телескопическое); б — встык; в — вскос; е ~ соприкасаю-
щееся; д — втавр; е — в угол
684
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
\\\\\\\\\V\\\^Z%7Z
шшшшлгхмМлшяш
'SSSSSSSISAI wrsssj
Рис. 25. Примеры трубчатых паяных соединений
Соединение внахлестку является наиболее рациональ-
ным. Его широко применяют при пайке трубчатых эле-
ментов разного диаметра. Иногда такой тип соединений на-
зывают телескопическим (т. е. труба в трубе). В ряде
случаев для уменьшения концентрации напряжений и
повышения прочности на одной из деталей рекомендуется
производить технологическую выточку или применять
трубчатые вставки, перекрывающие стык (рис. 25).
Соединения в угол и втавр применяют при пайке пе-
ресекающихся деталей. Прочность таких соединений
Рнс, 26, Тнпы паяных соединений втавр и в угол
ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
685
в значительной степени зависит от пластичности паяного
шва, модуля упругости паяемого металла и формы по-
верхности шва. При хорошей пластичности паяного шва и
относительно малом модуле упругости паяемого металла
достаточно усиленная переходная поверхность шва обе-
спечивает благоприятное перераспределение напряжений
при изгибе. Примеры таких соединений приведены на
рис. [26. Как в пластинчатых, так и в трубчатых соеди-
нениях при пайке втавр и в угол прочность соединения
возрастает с увеличением площади шва. Соединения втавр
(см. рис. 26, о и б), а также в угол (см. рис. 26, д и е\
обладают малой прочностью и применяются относительно
редко. Соединение втавр типа, показанного на рис. 26, а,
широко используют при изготовлении сотовых конструк-
ций, в ребристых радиаторах. Соединения, показанные
на рис. 26, в, г, ж, з, более прочные, так как имеют
большую поверхность шва.
При формировании соприкасающегося соединения ка-
сание соединяемых деталей может осуществляться в точке
или происходить по линии. В том и другом случае зазор
в различных местах неодинаков и изменяется от капилляр-
ного до более широкого. Однако заполняется зазор только
в капиллярной части. Прочность таких соединений во
многом зависит от площади шва и характера его нагруже-
ния. Такие соединения хорошо работают на сжатие и
широко используются при изготовлении сотовых кон-
струкций.
Выбор припоя является одним из основных условий
получения качественного соединения. При этом необхо-
димо учитывать не только свойства металла соединяемых
деталей, характер воспринимаемых нагрузок, тип соеди-
нения, но и особенности технологического процесса пайки.
Для обеспечения получения качественных соедине-
ний при пайке применяют специальные флюсы, основное
назначение которых заключается в удалении оксидных
пленок с поверхности припоя и соединяемых деталей,
в защите паяного шва от дальнейшего окисления, а также
в улучшении процесса смачивания и растекания припоя.
Классификация паяльных флюсов приведена в
ГОСТ 19250—73. Из-за сильного коррозионного воздей-
ствия на металл остатки флюса после пайки должны
быть тщательно удалены. Обычно флюсы и продукты
586
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
их взаимодействия с металлом удаляют промывкой или
кипячением в горячей воде, специальными растворите-
лями и т. п. с последующей просушкой изделия потоком
горячего воздуха.
Технологическая совместимость конструкционных ма-
териалов с припоем и флюсом. Пайка возможна, если
припой смачивает паяемый материал, растекается по
нему и затекает в зазор. Однако наличие на поверхности
паяемых материалов оксидных пленок затрудняет эти
процессы. В связи с этим одним из главных вопросов при
отработке на технологичность паяной конструкции
является правильный выбор припоя и флюса. Рассмотрим
совместимость основных конструкционных материалов
с припоями и флюсами в процессе пайки.
Углеродистые и низколегированные конструкционные
стали. Максимальная температура нагрева углеродистых
сталей не должна превышать 1100—1150 °C, для низко-
легированных 850—900 °C. Для сталей, подвергаемых
термической обработке, задача выбора припоя иногда
дополнительно усложняется необходимостью совмеще-
ния температуры пайки с температурой термообработки.
Низкотемпературную пайку осуществляют оловянно-
свинцовистыми припоями с применением активирован-
ных и кислотных флюсов, содержащих активные добавки
в растворах канифоли, воды, глицерина. Для улучшения
смачиваемости и растекаемости припоя в некоторых слу-
чаях наносят на паяемый металл гальваническим способом
покрытие из меди и никеля. При высокотемпературной
пайке этих сталей используются в основном медные и
медно-цинковые припои, за исключением медно-фосфор-
ных припоев, из-за повышения хрупкости паяного соеди-
нения.
Коррозионно-стойкие, жаропрочные стали и сплавы.
Основное значение для этой группы материалов имеет
высокотемпературная пайка, дающая возможность полу-
чить соединение, работающее при высоких температурах.
Максимальная температура пайки таких сталей и спла-
вов, при которой сохраняются их исходные свойства,
для разных марок находится в пределах 920—1250 °C.
Смачиваемость и растекаемость припоев при этих темпе-
ратурах обеспечивается с нагревом их в вакууме с оста-
точным давлением порядка 10"1—10“’ Па.
ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
687
Для пайки коррозионно-стойких и жаропрочных ста-
лей и сплавов широкое применение нашли припои сле-
дующих систем: серебро—медь—никель; медь—никель—
марганец; марганец—никель—хром и др., которые при-
меняются как в готовом виде — фольга, порошок, про-
волока, так и наносятся на поверхность паяемых деталей
в виде покрытия. Лучшим способом нанесения таких
покрытий является термовакуумное напыление.
Титан и его сплавы. Сплавы на основе титана при
нагреве имеют высокую активность к взаимодействию
с газами (кислород, азот, водород), следствием чего
является снижение пластических свойств собственно
сплава и паяного шва. Рабочий интервал температур
для пайки титана и его сплавов 650—1100 °C. Для предот-
вращения взаимодействия титана с газами в процессе
нагрева под пайку применяют пайку в вакууме 10~2—
10~3 Па; особенно распространена диффузионная пайка
в вакууме припоями на основе алюминия систем ти-
тан—медь, титан—никель, титан—медь—никель—цир-
коний.
Алюминий и его сплавы. Трудность пайки алюминия
и его сплавов заключается в наличии на поверхности
алюминия плотной и прочной оксидной пленки, имею-
щей температуру плавления 2050 °C и не растворяю-
щейся в жидком припое. Для удаления оксидной пленки
в процессе пайки применяют активные флюсы, содержа-
щие хлориды и фториды, а также производят пайку в па-
рах магния в вакууме 10~3 Па. Сплавы алюминия, упроч-
няемые нагартовкой, можно нагревать при пайке до тем-
пературы 350—400 °C (температура разупрочнения). Тер-
моупрочняемые алюминиевые сплавы следует паять при
температуре 200—250 °C или при совмещенной темпера-
туре пайки и температуры термической обработки для
данного сплава. Для низкотемпературной пайки исполь-
зуют припои на основе олова, цинка с добавками кадмия,
алюминия, меди; серебра и др. с использованием флюсов
на основе фтористых и хлористых солей с температурой
плавления флюсов в пределах 180—250 °C. Широкое при-
менение нашли ультразвуковая и абразивная пайка.
Для высокотемпературной (400—600 °C) пайки алюми-
ния и его сплавов применяют припои на основе алюминия
с добавками меди, кремния и цинка. Большое применение
688
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
имеет способ пайки погружением в солевые ванны, вы-
полняющие роль флюса и среды нагрева.
Медь и ее сплавы. Трудность пайки меди и ее сплавов
определяется высокой теплопроводностью и сложностью
нагрева деталей, имеющих большую массу. Медь и ее
сплавы обладают хорошей паяемостью. Пайка осуще-
ствляется практически всей номенклатурой припоев с тем-
пературой плавления до 1050 °C с использованием в ка-
честве источников нагрева паяльника газовой горелки —•
для низкотемпературной пайки, печей (воздушной, ва-
куумной, водородной и др.)—для высокотемпературной
пайки.
Обеспечение технологичности паяных конструкций.
Конструкция паяного узла должна обеспечивать высокую
надежность соединений, а также удобство размещения
припоя, надежность сборки и фиксации паяемых элемен-
Рис. 27, Примеры рациональной конструкции паяных соединений
ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
589
тов узла и возможность ведения процесса пайки в поло*
жении, наиболее способствующем заполнению зазоров
припоем.
При конструировании отдельных элементов узла под
пайку между паяемыми деталями должны быть преду-
смотрены зазоры, оптимальная величина которых зависит
от ширины шва, свойств припоя и соединяемых дета*
лей, а также технологических особенностей процесса
пайки.
В изделиях, имеющих замкнутые объемы, необходимо
предусматривать технологические отверстия (рис. 27, а)
для выхода нагретого воздуха, а при выполнении швов
большой ширины (при отсутствии возможности приложе*
ния внешнего давления) — технологические канавки,
фаски и выступы для размещения припоя (рис. 27, б).
Конструкция паяемых деталей должна предусматри-
вать способы их закрепления при сборке. Закрепление
Деталей может быть выполнено о помощью технологи*
ческих шипов и окон, заклепками, винтами, штифтами,
кернением, развальцовкой, отбортовкой, расклепыва*
нием, обжатйем, прессовой посадкой с предварительной
накаткой одной из деталей, фиксацией под действием соб*
ственного веса детали или дополнительного груза, при*
хваткой точечной контактной сваркой непосредственно
самих деталей или с использованием фольги, прихват-
кой с помощью сварки плавлением, а также о помощью
специальных приспособлений. Способ закрепления дета-
лей должен обеспечивать сохранение размеров элементов
конструкции и качественное формирование паяных швов.
Примеры закрепления деталей при сборке приведены
в табл. 10.
В трубчатых соединениях телескопического типа
с односторонним доступом к месту пайки, когда для фикса-
ции деталей используют уступы, конструктивные эле-
менты паяных швов должны выбираться с учетом тол-
щины стенок соединяемых деталей (рис. 28). Для обеспе-
чения равномерного затекания припоя в зазор высота
микронеровностей на паяемой поверхности должна быть
в пределах 10—30 мкм.
При нагреве соединения сборочный зазор может изме-
няться вследствие различных коэффициентов термиче-
ского расширения металлов. Поэтому нужный зазор,, при
590
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
10. Примеры закрепления деталей пря сбврже
Способ закрепле-
ния деталей
С помощью техно-
логических шипов
и ОКОИ
Заклепками
Отбортовкой
Расклепыванием
Обжатием
Конструкция соединений
А-А
ПАЯНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Ml
Продолжение табл. 10
Способ закрепле-
ния деталей
Конструкция соединения
Прессовой посад-
кой с предвари-
тельной накаткой
одной из деталей;
под действием соб-
ственной массы де-
тали или дополни-
тельного груза
Прихваткой точеч-
ной контактной
электросваркой не-
посредственно са-
мих деталей нлн
с использованием
фольги
Винтами
Штифтами
592
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Продолжение табл. 10
Развальцовкой
Прихваткой элек-
тронно-лучевой
или аргонодуго-
вой сваркой
Приспособлением
Припой Детали пампой Штырь стяжной
КЛЕЕНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
698
Рнс. 28. Примеры паяных соединений втавр:
а при » > 3s, А “ 0,1® 0,6 мм; б — при s < 1 мм Н > 3s*; в — при *, >
> 1 мм 7 > Н > 3 s,; в — при ti> 1 мм
пайке разнородных металлов следует выбирать о учетом
значений коэффициентов линейного расширения и разме-
ров деталей, жесткости их закрепления при сборке и
характера выполнения операций пайки.
В изделиях, паяемых с общим нагревом, по возмож-
ности следует избегать пайки деталей с большой разни-
цей в толщине. В противном случае нагрев собранного
под пайку изделия должен быть достаточно медленным
для равномерного прогрева деталей по толщине.
При конструировании изделий, паяемых с местным
нагревом, необходимо предусмотреть возможность сво-
бодного доступа к месту пайки.
КЛЕЕНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Классификация элементов соединений. Клееные соеди-
нения относятся к классу неразъемных, неподвижных со-
единений. Схема классификации их элементов приведена
на рис. 29. Приняты следующие группы признаков клас-
сификации элементов соединения:
вид, размерная характеристика и материал соединяе-
мых деталей и узлов;
594
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЕ
Рис. 29. Классификация элементов клееных соединений
вид и характеристика клея;
способ подготовки поверхности под склеивание;
вид, форма и размерная характеристика шва.
Техническая характеристика и выбор клеев. Для скле-
ивания деталей из металлов, конструкционных неметал-
лических материалов и их сочетаний наиболее широко
применяют следующие клеи:
фенольно-каучуковые — ВК-3, ВК-ЗА, ВК-32-200,
ВК-13М, ВК-13;
фенольно-поливеиилацетатные — БФ-2, БФ-4, с крем-
нийоргаиическими и другими стабилизирующими до-
бавками ВС-ЮТ и ВС-350;
метилол пол иамиднофенольный клей — МПФ-1;
полиуретановые — ПУ-2, ВК-20, ВК-5;
эпоксидные — ВК-32-ЭМ, Л-4, ВК-1, ВК-1МС, К-4С,
ВК-9, ВК-28, К-153, КЛН-i Эпоксид П и ПР;
кремнийорганические с различными модифицирую-
щими добавками — ВК-2, ВК-8, ВК-18, ВК-15 и К-300;
фенольно-фррмальдегидный клей — ВИАМ Б-3.
В зависимости от стойкости клееных соединений к по-
вышенным и высоким температурам, т. е. возможности
их работы при тех или иных температурах, конструкцион-
КЛЕЕНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
595
ные клеи могут быть условно разбиты по термостойкости
на следующие группы.
1. Клеи невысокой термостойкости, способные рабо-
тать при температуре не выше 60—80 °C: БФ-2, БФ-4,
МПФ-1, ВК-5, К-153, КЛН-1, Л-4, К-4С, ПУ-2 и ФЛ-4С.
2. Клеи, обладающие средней термостойкостью, ра-
ботающие до температуры 125—150 °C: ВК-9, ВК-1,
ВК-32-ЭМ, Эпоксиды П и Пр.
3. Термостойкие клен, способные длительно работать
при температурах до 200—300 °C: ВК-3, ВК-ЗА, ВК-25,
ВК-13М, ВК-32-200, BK-I3, ВС-ЮТ и ВС-350.
4. Высокотермостойкие клеи, длительно работающие
при температурах 350—450 °C и кратковременно при
800—1200 °C: ВК-8, ВК-15, ВК-18, ВК-20, ВК-28 и ВК-2.
Применимость клеев в зависимости от различных
конструктивных и технологических факторов по табл. 11.
Технологические требования к конструкции соедине-
ния. К основным типам клееных соединений относят
соединения листовых материалов между собой (по длине,
ширине, толщине), листовых материалов о элементами
жесткости (кронштейны, накладки и т. п.), трубопроводов,
листовых материалов с неметаллическими материалами,
а также уплотнительные соединения.
Схемы типовых клеевых соединений приведены
в табл. 12.
В конструкции клееного соединения необходимо преду-
сматривать свободный двусторонний подход к местам
расположения клеевых швов. Клееные конструкции не
должны иметь деталей, для которых нагрев до темпера-
туры отверждения является неприемлемым. Если узел
включает две или несколько клееных подсборок, то в та-
ком узле целесообразно предусмотреть технологические
разъемы, которые позволяли бы производить отдельно
сборку и склеивание входящих подсборок.
В клееных соединениях между поверхностями, при-
жатыми друг к другу с оптимальным давлением, до на-
несения клея не допускаются зазоры более 0,1 мм. Это
требование вызывается уменьшением прочности соеди-
нения при увеличении толщины клеевого слоя.
При проектировании клееных соединений следует
стремиться к тому, чтобы значения температурных коэф-
фициентов линейного расширения склеиваемых мате-
Б 96
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
11. Применимость клеев
Факторы применимости Типовой представитель
Стойкость к действию влажного воз- духа и воды Эластичность соединений, текучесть при прессовании, длительная проч- ность при 60 °C, вибростойкость Высокая адгезия к металлам и неме- таллическим материалам, текучесть при прессовании, термостойкость, уменьшение прочности при атмосфер- ном старении Пониженная токсичность, уменьшен- ная прочность на сдвиг и равномер- ный отрыв Отсутствие усадки, малое влияние тол- щины клеевой пленки иа прочность соединения, хорошая текучесть, ма- лая эластичность Хорошие диэлектрические свойства Для клеесварных соединений Фиксация соединений Высокая прочность при равномерном отрыве, невысокая эластичность, дли- тельная прочность и выносливость при температурах от —60 °C до 4-150 °C Термостойкость (200—250 °C), проч- ность, пластичность, пониженная те- кучесть н зазорозаполияемость Термостойкость 200 ч прн температу- рах до 4-200 °C н 5 ч при 300—350 X Термостойкость 3000 ч при температуре до 350 °C н кратковременно до 1200 °С, хрупкость БФ-2; БФ-4 МПФ-1 ПУ-2 ВК-5 Клеи на основе эпоксидный смол К-153 К-4С; ФЛ-4С Л-4 ВК-1; В К-32-ЭМ; ВК-9 ВК-3; В К-25; ВК-ЗА; ВК-32-200; В К-13; ВК-13М ВС-ЮТ; ВС-350 ВК-2; ВК-15; В К-18
риалов и клея были близки. В противном случае в шве
возникают внутренние напряжения, величина которых
может оказаться достаточной, чтобы сделать шов йена*
дежным или вызвать его разрушение.
Клееные узлы должны иметь по возможности упро-
щенную конструктивную схему с наименьшим числом
входящих деталей.
Защита клеевых швов от проникновения влаги осу*
ществляется, как правило, созданием так называемых
закрытых конструкций, что повышает стоимость изделий
КЛЕЕНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
597
12. Схемы типовых клееных соединений
Клееное соединение Изображение иа чертежах *
Стрингерное О) |г ж Г)
Внахлестку 1 1 1 _ 1 'S' ! 1 LLU
Встык с одной или двумя накладками / О) № Г) ф
С торцами сотовых за- полнителей •) Е л
С боковыми гранями со- товых заполнителей а U
Между сотовыми запол- нителями
698
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Клееное соединение
Слоистое
Продолжение табл. 12
Со сплошным заполни-
телем
* а — вид сверху; б — в разрезе.
и увеличивает их массу. Вместо этого рекомендуется
простой, более технологичный способ повышения водо-
стойкости клеевых швов — заделка кромок шва лаками,
пастами или замазками. Выбор одного из этих материалов
для заделок кромок следует производить с учетом осо-
бенностей соединения, характера его поверхности и
условий эксплуатации.
Для формирования клееного соединения следует
использовать клеевой материал достаточной жизнеспо-
собности.
Под жизнеспособностью клея понимается время, в те-
чение которого возможно его использование для нанесения
и склеивания с момента окончания приготовления. На
жизнеспособность испытываются конструкционные клеи,
приготовляемые из отдельных компонентов непосред-
ственно перед их использованием. К группе таких клеев
относятся клеи ПУ-2, ВК-5, ВК-32-ЭМ, ВК-1, ВК-1МС,
К-4С, Л-4, КЛН-1, К-153, ВК-32-200, ВК-3, ВК-4, ВК-13,
ВК-13М и ВИАМ Б-3.
Жизнеспособность клея определяется по его вяз-
кости, которая повышается во времени вследствие взаимо-
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
599
действия клеящего вещества с отвердителем. Жизне-
способность некоторых клеев приведена ниже.
Марка клея
Жизнеспо-
собность, ч
ПУ-2................................
ВК-5................................
ВК-32-ЭМ............................
ВК-1................................
КЛН-1
К-153
Л-4..................................
ВК-3...................".............
ВК-32-200 ..........................
ВК-13 ..............................
ВК-4................................
ВИАМ Б-3............................
В К-20 ...................................
2
5
24
48
1,5—2,5
0,7—1,5
0,7-1,5
6
24
24
24
2,5—4
5
Оценка технологичности конструкции соединения. Для
качественной оценки технологичности конструкции
клееных соединений анализируются следующие данные:
схема расчленения на составные части, доступ к местам
расположения клеевых швов, возможности нагрева де-
талей, обеспечение требуемых зазоров, защита шва и т. п.
В качестве показателя для количественной оценки тех-
нологичности конструкции соединения можно использо-
вать: технологическую себестоимость соединения; тру-
доемкость соединения в изготовлении; цикл изготовления.
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Клепаные соединения являются одним из распростра-
ненных способов соединения деталей и узлов. Например,
в самолетостроении до 70—90 % соединений заклепочные.
Трудоемкость таких соединений в изготовлении достаточно
высока и составляет 40—50 % общей трудоемкости кле-
пально-сборочных работ.
Классификация элементов клепаных соединений. Схема
классификации элементов соединений по конструктивно-
технологическим признакам приведена на рис. 30. В ка-
честве основных групп классификационных признаков
приняты следующие:
вид и характеристика соединяемых элементов кон-
струкции;
вид и характеристика соединительных элементов;'
600
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
13. Характеристики элементов клепаных соединений
Характеристика соединения Заклепка обычная Зак/ с компе! елка зсатором
1 L 1 ••6 1
Усталостная долговечность, % 100 500
Характер герметизации соединения Виутришовиая
Квалитет отверстия Вид клепки Необходимость доводки Одиночная Не требуется Н12
Толщина пакета, не менее 1,5 до 10 1,2—2,0
Характер натяга по высоте пакета « + _
Характер разрушения По обшивке
способ подготовки контактной поверхности под соеди*
нение;
вид и характеристика шва.
Характеристики некоторых видов элементов клепаных
соединений даны в табл. 13.
Образование отверстий под заклепки. Для обычных
стержневых заклепок отверстия выполняют пробивкой
или сверлением. Диаметр отверстия должен быть на 0,1—•
0,2 мм больше диаметра заклепки. Для заклепок с высо-
ким сопротивлением срезу применяются плотная или
скользящая посадки стержня в отверстие, поэтому такие
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
601
Заклепка
с компенсатором
Заклепка с потай-
ной закладной
головкой
Заклепка
стержневая
Заклепка
с кольцевым
обжатием
700
800
1000
1000
Виутришовиая
НИ
Одиночная групповая
Требуется
Н12
Одиночная
Не требуется
1.2—4,0
1,8-15
2,0—15
1,5—10
- +
По каркасу
По обшивке
отверстия после сверления зенкеруют, развертывают или
протягивают. Так же обрабатывают отверстия и под
болт-заклепки.
Под потайную головку заклепки выполняется спе-
циальное гнездо 4рис. 31). Его можно изготовить штам-
повкой, если толщина наружной детали (обшивки) 6t
и толщина внутренней детали (каркаса) б2 не более 1 мм
каждая. Таким образом, толщина пакета меньше диа-
метра заклепки, а толщина верхней детали — меньше
высоты h закладной головки. В зависимости от толщины
деталей, входящих в пакет, штамповку производят от-
$02
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 30. Классификация элементов клепаных соединений
дельно в каждой детали или совместно в двух или трех
деталях с помощью пуансона и матрицы. В тонком пла-
стичном материале штамповка гнезд выполняется го-
ловками самих заклепок. Гнезда о углом конуса 120°
штампуются специальным инструментом на прессах.
Рис. 31. Схема образования отверстий под заклепки
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ 603
Перед штамповкой в деталях сверлят предваритель-
ные отверстия диаметром, составляющим 0,8—0,9 от
диаметра заклепки. После сборки пакета деталей отвер-
стие рассверливают дополнительно до диаметра d +
+ (0,14-0,2) мм, где d— диаметр заклепки. Если же
гнездо штампуется головкой самой заклепки, то отвер-
стие в пакете деталей сверлят окончательного диаметра.
В другом способе производят зенкование гнезд под го-
ловки заклепок во внутренней детали (каркас) и штам-
повку гнезд в наружной детали (обшивка), если толщина
обшивки б( не более 1 мм и толщина детали каркаса
больше высоты головки заклепки h.
Выбор видов заклепок и образование клепаных соеди-
нений.
В настоящее время широкое распространение наряду
с обычными заклепками получили также и специальные
виды заклепок: с компенсатором, стержневые и т. д.
Клепка обычными стержневыми заклепками. Для от-
крытых мест, где возможен двусторонний подход в зону
клепки, применяют обычные стержневые заклепки. Эти
заклепки изготавливают с выступающими и потайными
закладными головками. Выступающие головки бывают
плоскими, полукруглыми и плосковыпуклыми. Заклепки
с потайной головкой изготавливают с углом конуса а —
= 90° и 120°. Заклепки с выступающей плоской голов-
кой наиболее широко используют при клепке элементов
каркаса.
Технологический процесс установки заклепок с по-
тайными головками отличается от установки заклепок
с выступающими головками большим числом операций.
Все заклепки классифицируются по типу головок, марке
материала, диаметру и длине. Отверстия должны иметь
диаметр d0, превышающий диаметр заклепок d на 0,1—
0,2 мм:
do'— d + 0,1 мм, d 5 мм;
do — d + 0,2 мм, d > 5 мм. (1)
При зенковании гнезд под потайные головки учиты-
ваются допуски на высоту закладной головки ДЯ и на
выступание головки заклепки после клепки ДА. Допуск
604
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
на глубину зенкования при этом рассчитывается по фор*
муле
Дзя = ДЛ - ДЯ. (2)
В соответствии с диаметрами заклепки и отверстия
под нее устанавливают длину заклепок L для пакетов
различной толщины s:
L = « +(1,14-1,3) d.
(3)
14. Классификация заклепок с компенсатором
Форма закладной головки
потайная
плоская
выпуклей
Высота
аа клад-
кой
головки
Обычная
Умень-
шенная
С изме-
ненной
формой
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
605
Замыкающая головка характеризуется диаметром D
и высотой hr. Размеры замыкающей головки
D = 1 fid; hr = 0,4d. (4)
Клепка соединений заклепками с компенсатором. Одним
из путей повышения ресурса и герметичности соедине-
ний является применение заклепок с компенсатором
типа ЗУК и их модификаций. Назначение компенсатора —
улучшить заполнение зенковки при расклепывании бу-
горка и повысить тем самым выносливость заклепки.
Классификация заклепок с компенсатором приведена
в табл. 14. В качестве классификационных признаков
выбраны следующие:
тип заклепки (потайная, плоская, выпуклая);
диаметр закладной головки (нормальный, уменьшен-
ный, увеличенный);
высота закладной головки (обычная, уменьшенная);
форма закладной головки (с двойным конусом, с под-
сечками и т. д.).
Клепка потайных соединений из тонколистовых обши-
вок. При потайной клепке тонколистовых обшивок как
заклепками с компенсатором, так и обычными заклепками
высота закладной головки превышает толщину обшивки.
Поэтому при зенковании гнезда под закладную головку
происходит прорезание листа и частично зенкуется стрин-
гер. Прн клепке в этом случае не обеспечивается сжатие
пакета.
Особенно резкое снижение качества клепаного соеди-
нения получается в тонких обшивках с нежестким карка-
сом. При зенковании гнезд зенкер, прорезая лист, не зен-
кует стрингер, а отжимает его. По окончании зенкования
стрингер возвращается на место, а в зенкованном гнезде
образуется выступ, на который при клепке ложится за-
кладная головка (рис. 32, а, б). Объем компенсатора ока-
зывается недостаточным, чтобы выбрать образовавшийся
зазор и создать плотнонапряженное состояние (рис. 32, в).
Решение этой проблемы достигается применением
заклепок с уменьшенной высотой головки. При этом вы-
сота закладной головки выбирается таким образом, чтобы
она вся умещалась в толщине обшивки.
Клепка непотайных соединений заклепками с плоской
и полукруглой головками. Заклепки с плоской головкой
606
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Зазор
Рис. 32. Образование клеиа-
ного соединения в тонких об-
шивках с нежестким каркасом
Зазор пост тетей
с компенсатором предназначены для клепки внутренних
силовых и герметичных конструкций (например, в пла-
нере — лонжеронов, нервюр, шпангоутов, а также обши-
вок, не связанных с воздушным потоком, и т. д.). Нали-
чие компенсатора или, Например, подсечки обеспечивает
повышение выносливости и герметичности соединения.
Для постановки в ненагруженных зонах могут быть
применены заклепки с уменьшенным диаметром заклад-
ной головки либо с ее уменьшенной высотой (например,
для соединений, работающих на срез).
Клепка потайных соединений из толстолистовых обши-
вок. При клепке толстолистовых обшивок возникают
трудности в получении натяга но всей высоте склепывае-
мого пакета. При клепке заклепками с компенсатором
действие компенсатора распространяется в глубь пакета
на небольшую глубину. За пределами этого расстояния
раздача практически отсутствует, выносливость и герме-
тичность такого соединения снижаются.
Указанные трудности могут быть преодолены разра-
боткой заклепки с измененной конфигурацией заклад-
ной головки, например, применением заклепки с голов-
кой в форме двойного конуса (см. табл. 14).
Клепка с потайной закладной головкой. Одним из наибо-
лее старых способов клепки, при котором достигается уве-
личение натяга, создаваемого стержнем и потайной го-
ловкой, является клепка с потайной замыкающей го-
ловкой (ПЗГ). Основной особенностью этого способа
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
607
является то, что расклепывается потайная коническая
головка (рис. 33, а, б), которая в этом случае является
замыкающей. Излишки материала расклепываемой по-
тайной головки, выступающие над обшивкой, сфрезеро-
вываются, что дополнительно улучшает качество внешней
поверхности (см. рис. 33, в).
Применение этого способа требует строгой наладки кле-
пального оборудования (уменьшения зазоров, переко-
сов бойков и т. д.), улучшения качества образования
отверстий (точность и перпендикулярность) и повышения
квалификации исполнителей.
Клепка ПЗГ за счет плотного заполнения гнезда позво-
ляет избежать применения внутришовной герметизации
на плоских рядовых швах. К недостаткам этого способа
следует отнести сильное коробление при клепке тонко-
листовых обшивок.
Повышению качества соединения при клепке ПЗГ,
как и при клепке с компенсатором, способствуют умень-
шение высоты и диаметра головки, изменение ее конфи-
гурации.
Клепка стержнями. Применение клепальных автома-
тов позволяет использовать в качестве заклепок стержни
с одновременным расклепыванием головок с обеих сто-
рон пакета. Эти заклепки являются высокоресурсными
и герметичными.
4)
Ряс. 33. Образование клепаного соединения с потайной замыкаю-
щей головкой
608
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
При клепке стержнями можно получать соединения
с двумя выступающими головками или соединения, у ко-
торых одна головка потайная, а вторая выступающая
(плоская или круглая). В этом случае качественные соеди-
нения получают при отношении толщины склепываемого
пакета s к диаметру стержня dCT, равном
« = - (S)
Длина стержня для образования потайного соедине-
ния определяется по формуле
L = s 4- Лзя 4- dCT, (6)
где Лзя — суммарная глубина зенкования.
Потайная замыкающая головка имеет двойной конус
с углами развала 60 и 120°. Размеры гнезда и зенковки
можно определить по формулам:
Л3я = 0,4d3T; С = О,5^0т;
К ^ст» D3tt = 2,25t/CTj (7)
Dm = 1,25dCT; H = 0,6dCT,
где С, K, D3n — размеры зенковки; Dm — диаметр ша-
рика для контроля; Н — выступание шарика над поверх-
ностью листа.
Клепка соединений заклепками для швов с односторонним
доступом. Конструктивно такие заклепки выполняют во
многих вариантах. Наиболее широко применяют заклепки
с сердечником, пустотелые заклепки, заклепки с высо-
ким сопротивлением срезу и взрывные заклепки (табл. 15).
Длина заклепки I в зависимости от толщины пакета s
определяется по формуле
I fa в 4- 4 мм. (8)
Общая длина заклепки L дается для справки и опре-
деляется по формуле
L = I 4- (7,5-7-10,5) мм. (9)
Существенным недостатком заклепок с высоким сопро-
тивлением срезу является их высокая стоимость вслед-
ствие трудоемкости в изготовлении (многодетальность —
три детали, сложность деталей — резьба, шестигранник),
кроме того, они не дают заметного выигрыша в массе.
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
в(Ю
Рис. 34. Принципиальная схема метода радналь-
нов клепки \
Радиальная клепка. Применение спо- Jk
соба обеспечивает; П I
неизменность структуры материала \
по всему стержню заклепки (при обыч- \ / 7*у
ной клепке резко нарушается струк- *. 1 / /
тура материала в головке заклепки, у| / /
что приводит к снижению прочности); 2-ту/ /
незначительные нагрузки на скле- / V /
пываемые детали;
бесшумную и безвибрационную ра-
боту при формировании соединения.
На рис. 34 показана принципиальная схема способа
радиальной клепки. Ось клепального инструмента опи-
сывает кривую / в виде розетки. Диаметр этой кривой
уменьшается в направлении от места крепления инстру-
мента к центру головки заклепки. При этом инструмент 2
не вращается вокруг своей оси. Таким образом контакти-
рующая поверхность клепального инструмента совершает
по головке заклепки развальцовывающее движение.
Интенсификация процессов клепки. Одним из перспек-
тивных направлений интенсификации процессов получе-
ния клепаного соединения является использование вы-
сокоскоростной клепки.
В табл. 16 приведена классификация клепки на виды
по степени интенсификации рабочего процесса. Эта клас-
сификация построена по принципу группирования фак-
торов, определяющих постоянство кинетической энер-
гии при клепке.
Импульсная клепка с использованием специальных
импульсных клепальных молотков производит расклепы-
вание заклепки за один удар. В этом случае деформиро-
вание стержня заклепки обеспечивается:
увеличением пластичности его материала;
увеличением кинетической энергии при увеличении
скорости перемещения бойка. Этот процесс по сравнению
с обычной клепкой обеспечивает лучшие условия работы
вследствие снижения шума и исключения вибраций.
При выполнении клепки с нагревом заклепки увели-
чение пластичности стержня заклепки за счет нагрева
20 П/р Амирова
15. Формирование соединений заклепками для швов с односторонним доступом
Заклейка е сердечником Заклепка с запирающим- ся сердечником Заклепка шаровая с запирающимся сердечником Заклепка пустотелая Гайка-пистоя Заклепка выеокбго сопротиалення срезу
Захват заклеп- ки в кулачки пресса и встав- ка в отверстие Захвйт за- клепки в ку- лачки пресса и вставка в отверстие 1 Ш Захват заклепки в кулачки прес- са и вставка в отверстие Надевание закле- пок на оправку и захват заклеп- ки в кулачки пресса JL . V Навинчивание гайки-пистона иа сердечник уста- новки в отвер- стие Вставка заклепки в голОвку ин- струмента
Е I
Втягивание и обрыв сердеч- ника Втягивание сердечника, образование замыкающей головки Втягивание сер- дечника, срез кбнца, образова- ние замыкающей головки Вставка заклеп- ки в отверстие Образование за- мыкающей ГОЛОВ- КИ, вывинчива- ние Установка заклеп- ки в отверстие
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Удаление вы-
ступающей ча-
сти сердечника
и зачистка
Запрессовка
кольца, об-
рыв сердечни-
ка
Запрессовка за-
пирающего коль-
ца, обрыв сердеч-
ника
Протягивание оп-
равки через
корпус, образо-
вание замыка-
ющей головки
Постановка вин-
та в корпус гай-
кн-пистона
Образование за-
мыкающей голов-
ки, обрыв хвосто-
вика
612
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
16. Классификация клепки по интенсивности рабочего процесса
Признак Вид клепки
Низкоскоростная Высокоскоростная
Масса инструмен- та Облегченным бобком Нормаль- ным бойком Бойком увеличен- ной массы
Характеристика процесса Одноразовый (импульс) Дискрет- ный (серия ударов) Непрерывный (прессование)
Способ повышения пластичности С повышенной скоростью деформации С нагревом заклепнн С фиксированным нагревом заклепки (режим сверхпла- стичности)
позволяет уменьшить массу бойка. Уменьшение массы
бойка обеспечивает меньшее воздействие на склепываемые
детали. Поэтому этот способ клепки применим для клепки
материалов, плохо воспринимающих ударные нагрузки.
Например, он может быть использован при формирова-
нии соединений из неметаллических, композиционных
материалов и т. д. При клепке могут применяться спе-
циальные импульсные клепальные молотки с нагревом
либо стационарные установки.
Постановка болт-заклепок с натягом. Применение
болт-заклепок с натягом позволяет резко увеличить ре-
сурс соединения за счет упрочнения в зонах гнезда под
потайную головку, переходной кромки между гнездом и
отверстием, а также поверхности отверстия.
Другой особенностью постановки болт-заклепок и
болтов с натягом является совмещение двух операций -г-
постановки заклепки или болта и одновременного упроч-
нения отверстия. Следовательно, упрочняющим инстру-
ментом является сам соединительный элемент, а не дорн
или раскатник. Однако крепеж с натягом может быть при-
менен только в местах с двусторонним подходом.
Конструктивно стержень болт-заклепки включает сле-
дующие элементы (рис. 35):
гладкий цилиндрический участок, длина которого I
соответствует толщине склепываемого пакета;
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
613
Рис. 35. Последовательность постановки болт-заклепки с натягом
средний участок с накатанными кольцевыми ребрами,
на котором обжимается кольцо;
шейку, по которой происходит разрыв стержня после
обжатия кольца;
хвостовик с мелкими накатанными ребрами, за кото-
рые захватывается стержень зажимами специального
пресса.
Длина цилиндрического участка определяется в за-
висимости от толщины склепываемого пакета s;
I — s + (0-г0,9) мм. (10)
Общая длина стержня L определяется из следующего
условия:
L = / + fe, (И)
где значения k зависят от диаметра стержня и составляют:
Диаметр заклепки, м...... 3,5—4 5—6 7—8 10
k, мм.................... 25 30 40 45
Номинальные размеры колец для болт-заклепок следую-
щие:
D = l,6d; Н = l,4d. (12)
Наибольшую сложность представляет собой процесс
образования классного отверстия в связи с повышенными
требованиями по точности и шероховатости поверхности.
При втягивании стержней болт-заклепок на них необ-
ходимо наносить смазочный материал. Обжатие колец
выполняется переносным прессом со сменными насадками.
614
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Клепка деталей из композиционных материалов.
Основным недостатком, который снижает прочность и
выносливость соединений из композиционных материалов,
является раздача заклепки и, как следствие этого, раздача
отверстия. С целью уменьшения раздачи под замыкаю-
щую головку заклепки устанавливается шайба. Выбор
материала шайбы зависит от материала заклепки.
Как правило, соединения выполняют прессовой клеп-
кой. При клепке потайных заклепок ударным способом
обжимки должны иметь прокладки, предотвращающие
выпучивание материала в зоне заклепки.
При клепке обычных потайных заклепок с двух сто-
рон стенки отверстий деформируются и происходит раз-
рушение связующего материала. Уменьшение деформа-
ции может быть достигнуто применением специальных
заклепок (рис. 36).
Длину заклепки подбирают в зависимости от диаметра
заклепки и толщины пакета. Усилие прессования при
клепке специальными заклепками значительно меньше,
чем при клепке обычными заклепками. Таким образом,
наряду с описанными выше способами снижения воздей-
ствия на конструкцию при клепке и повышения пластич-
ности заклепок применяют специальные конструкции
заклепок, шайбы, втулки, что также дает хорошие ре-
зультаты.
Общие технологические требования к конструкции
соединения. Конструкция соединения должна удовлет-
ворять следующим требованиям:
Рис. 36. Применение специальных заиеиок при обра-
зовании клепаного соединенна
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
«15
Обозначение размера Диаметр заклепки (стермил^м
4,0 5.0 0,0 7.0 00 9,0
Л 50
в 70
С 25
£ 105
К 9 ±0.25 10+0,30 12±$50
М 70
Н 2Г 30
Рис. 37. Применение открытых профилей для прида-
ния соединению жесткости
узлы необходимо проектировать с открытым двусто-
ронним доступом;
склепываемые детали должны располагаться через
равные или кратные промежутки и параллельно друг
другу;
для элементов жесткости следует применять открытые
профили (рис. 37);
616
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
при переменной толщине пакета необходимо унифици-
ровать швы по длинам заклепок;
замыкающие головки должны быть расположены со
стороны материала большей толщины при однородных
пакетах или со стороны более прочного материала при
разнородных пакетах;
в целях использования специального сверлильно-
клепального оборудования для постановки заклепок узлы
следует проектировать в соответствии с параметрами
этого оборудования, указанными на рис. 38, а;
при применении ручного (или механизированного)
инструмента следует учитывать взаимосвязь его пара-
метров с параметрами конструкции (рис. 38, б);
последовательность операций клепки должна обеспе-
чивать минимальное коробление конструкции (рис. 39);
для фиксации деталей при сборке необходимо обеспе-
чивать возможность установки фиксаторов.
Рис. 38. Параметры элементов конструкций, определяющие возмож-
ность применения специального оборудования (а) и механизированного
инструмента (й) прн образовании клепаного соединения
КЛЕПАНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
617
Рис. 39. Рациональная писледовагелыкмль операций образовании
клепаного соединения
Оценка технологичности конструкции соединения.
Для качественной оценки технологичности конструкции
клепаных соединений используют следующие данные:
доступ к местам расположения заклепочных швов;
вид клепки (ударная, прессовая и т. д.);
число типоразмеров заклепок;
вид швов;
число деталей в пакете;
толщина склепываемых деталей;
материал склепываемых деталей и др.
«18
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЯ СОЕДИНЕНИЯ
В качестве показателей для количественной оценки
технологичности можно использовать-! технологическую
себестоимость соединения и трудоемкость соединения
в изготовлении.
РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Классификация элементов резьбовых соединений. Резь-
бовые соединения относятся к классу разъемных соеди-
нений. Классификация элементов соединения приводится
на рис. 40. В качестве основных классификационных при-
знаков приняты следующие:
характеристика соединяемых деталей;
вид и характеристика соединительных элементов;
характеристика контактной поверхности сопряжения;
характеристика швов.
Рис. 40. Классификации резьбовых соединений
РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
ем
Технологическая характеристика соединений. При
постановке болтов с иатягом возникает необходимость
в получении отверстий с полями допусков W7, W8 (основ-
ные) и Я5, /76, Н7 (для посадок с иатягом). Кроме того,
в современных конструкциях находят применение сме-
шанные пакеты, например, алюминиевый сплав — тита-
новый сплав и т. д. Это требует совершенствования тех-
нологических процессов их обработки. Одним из возмож-
ных способов решения проблемы является сверление
с многократным развертыванием. Например, для отвер-
стия d = 6 мм необходимо выполнить следующие пере-
ходы:
сверление отверстия d = 4,1 мм (сверло);
рассверливание отверстия до d = 5,5 мм (сверло);
зеикероваиие отверстия d = 5,7 мм (зенкер);
развертывание отверстия d = 5,8 мм (стандартная
развертка);
развертывание отверстия d = 5,9 мм (специальная
развертка);
снятие фаски 0,5x45°;
развертывание d = 6 мм (специальная развертка).
К недостаткам обработки отверстий развертыванием
следует отнести ее трудоемкость (многократное разверты-
вание), необходимость высокой квалификации исполни-
телей. Для получения высокоточных отверстий более
рациональным является применение протягивания.
Болтами соединяются пакеты, как правило, из однород-
ных материалов. В смешанных пакетах применяются де-
тали из сплавов ВТ 14, ВТЗ, ВТ22, 40ХНМА, ЗОХГСА.
Рве. 41. Разновидности болтов и винтов в зависимости от формы
стержни
620
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Рис. 42. Разновидности стандартных гаек
В зависимости от формы стержня болты и винты
(рис. 41) изготовляют с нормальным стержнем, подголов-
ком, утолщенным стержнем. По точности — нормальной
точности, грубой точности.
Стандартные болты могут иметь следующие формы го-
ловки: шестигранную; шестигранную с отверстием для
стопорения; полукруглую; квадратный подголовок. Кроме
того, в стержне болта может быть выполнено отверстие
для шплинта. Вииты резьбовых соединений разделяются
на крепежные, применяемые для соединения собираемых
частей изделия, и установочные, предназначенные для
предотвращения взаимного сдвига деталей. Крепежные
вииты изготавливают с головкой под ключ или под от-
вертку. Установочные вииты имеют резьбу по всей длине
стержня. К специальным болтам относятся конусные для
отверстий из-под развертки, откидные болты и др.
Стандартные гайки общего иазиачеиия (рис. 42) мо-
гут быть шестигранными с одной или с двумя фасками,
шестигранными прорезными, шестигранными коронча-
тыми и круглыми.
При постановке болтов поверхности детали очищаются,
а иа поверхность отверстия наносится грунт или смазоч-
ный материал.
МЗЬБОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
021
Большое распространение в самолетостроении полу*
чили анкерные гайки, которые приклепываются внутри
конструкции, что позволяет устанавливать болты без
непосредственного доступа к гайке.
В настоящее время разработаны различные способы
повышения ресурса болтовых соединений технологиче-
скими средствами. Одним из иих является постановка
болтов с увеличенным радиальным натягом и упрочив*
нием отверстия. Необходимо отметить, что повышение
диаметральных натягов для некоторых сплавов опасно
из-за возникновения коррозии под напряжением. Особенно
эффективен путь повышения выносливости за счет диа-
метрального натяга и упрочнения отверстия. Величина
натяга измеряется в процентах к диаметру болта. Разли-
чают два типа соединений с натягом! нормальный натяг —
до 1,5 % и сверхтугие посадки —до 2—3 %.
Большую величину натяга обеспечивают конические
болты (до 3 %), что в сочетании с дориироваиием отвер-
стий обеспечивает большую усталостную прочность.
В резьбовых соединениях возможно самоотвиичиваиие
гайки. Чтобы избежать этого, применяют различные спо-
собы ее стопорения! контргайкой; разводными шплин-
тами; проволокой; упругой (пружинной) шайбой; дефор*
мируемыми (стопорными) шайбами; посредством местной
пластической деформации! заливкой лаком или закраши-
ванием красками; увеличением сил треиия в резьбе.
Общие технологические требования к конструкции
резьбовых соединений. Конструкция соединения должна
удовлетворять следующим требованиям!
при проектировании элементов конструкции необхо-
димо предусматривать открытый доступ к местам обра-
ботки и постановки болтов, затяжки гаек;
конструкция узлов должна обеспечивать возможность
образования отверстий режуще-деформирующим протя-
гиванием;
в двухслойных.пакетах следует предусматривать обра-
ботку в направлении цветного сплава;
применение конических болтов следует ограничивать.
Размеры лысок, квадратов и шестигранников «под
ключ» должны соответствовать приведенным в табл. 17,
размеры раззенковки под болты, гайки и винты указаны
в табл. 18—23, размеры гнезд под ключ — в табл. 24.
623
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕН ня
17. Размеры лысок, квадратов и шестигранников «под ключа, мм
’иоы dmin 1. 1,
6 7 8,5 8 6,9
7 8 9,9 9 8,1
8 9 11,3 10 9,2
9 10 12,7 12 10,4
10 12 И,1 13 11,5
И 13 15,6 14 12,7
12 И 17,0 16 13,8
14 16 19,8 18 16,2
17 19 24,0 22 19,6
19 22 26,9 25 21,9
22 25 31,1 28 25,4
27 32 38 # 36 31,2
18, Раззенковка под Солты с уменьшенной головкой
Размеры, мм
Эскиз d D h
6 16 Выбирается
• 8 18 конструктивно
_ л 10 20
12 25
й+йН 16 30
ив 20 24 40 45
30 55
35 65
РЕЗЬБОВЫЕ СОЕДИИЕИИЯ
«28
19. Раззенковка под болты с нормальной головкой и гайки
Размеры, мм
Эскиз а D h
6 8 10 12 16 20 24 30 36 16 20 25 30 40 45 50 60 75 Выбирается конструктивно
iHr
20. Раззенковка под гайки нормальные, утопленные в гнездо
Размеры, мм
Эскиз а D h
г Д . 6 25 Выбирается
8 30 конструктивно
10 12 16 20 24 35 40 45 55 60
30 75
36 85
21. Раззенковка под вииты с цилиндрической головкой
Размеры, мм
Эскиз А D Л
। 27 а 4 6,5 4
5 8 5
ш 6 8 10 12 16 10 13 16 20 26 6 7 8 10 12
20 32 15
824
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
22. Раззенковка под винты с потайной головкой
Размеры, мм
Эскиз d D a
Of 4 10
5 12
6 14
8 18 90°
10 24
12 28
16 34
* 20 42
23. Раззенковка под болты установочные с квадратной головкой
Размеры, мм
Эскиз d D h
Л 6 20 9
8 25 10
4 1 1'1 1 10 30 12
12 35 15
16 40 20
20 50 25
24. Гнезда для ключей
Размеры, мм
d D D, в C E
6 23 18 20 10
8 29 20 22 12
10 38 32 22 25 14
12; 14 45 38 28 32 18
16 50 42 32 38 20
18; 20 60 55 38 45 24
КОМБИНИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
625
Оценка технологичности конструкции соединения. Для
качественной оценки технологичности конструкции резь*
бового соединения используют следующие данные:
состояние подходов к местам расположения болтов и
гаек;
виды болтов и винтов;
число типоразмеров болтов;
виды швов;
число деталей в пакете;
толщину пакета;
материал скрепляемых деталей;
возможность использования специализированных обо*
рудования и инструмента.
Для количественной оценки технологичности рекомен*
дуется использовать следующие показатели соединения:
технологическую себестоимость соединения и трудоем-
кость соединения в изготовлении.
КОМБИНИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ С КЛЕЕВОЙ ПРОСЛОЙКОЙ
Комбинированные соединения, основанные на сочета-
нии свойств клееного соединения и других, основных ви*
дов неразъемных и разъемных соединений, все шире при-
меняют в машиностроении как для повышения надежности
этих соединений, так и для улучшения технологичности
их конструкций.
Технологическая характеристика клеесварного соеди-
нения. Точечные сварные соединения металлов одновре-
менно со склеиванием можно выполнять следующими ос-
новными способами: точечной сваркой по нанесенному
на соединяемые поверхности жидкому слою клея;
предварительной точечной сваркой без клея и после-
дующей заливкой клея в зазоры между сваренными по-
верхностями.
При способе сварки по клею ширина соединений вна-
хлестку, а также диапазон конструктивных особенностей
соединяемых элементов не ограничиваются, но к физико-
химическим и технологическим свойствам клеев при этом
предъявляются высокие требования. В этом случае клей
должен хорошо выжиматься с контактных поверхностей
под давлением электродов и не препятствовать процессу
сварки, образовывать сплошную непористую клеевую
626
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
прослойку, а также длительно сохранять хорошую теку-
честь.
Для клеесварных соединений, выполняемых по пер-
вому способу, пригодны эпоксидные, эпоксидно-полисуль-
фидные клеи, практически не содержащие растворителей,
и другие клеи на основе эпоксидных смол.
При сварке по клею независимо от его марки сначала
на соединяемые поверхности клей наносится (в виде ва-
лика) кистью или шприцем. При этом нормы расхода клея
выбираются такими же, как при склеивании без сварки,
но при этом необходимо учитывать, что при сварке клей
должен заполнить всю площадь соединения, а его избыток
должен выдавливаться по кромкам в виде валика шириной
не более 2—3 мм. Сразу после нанесения клея необходимо
производить сборку и сварку.
-Для выполнения клеесварных соединений поверхность
металлов подготавливается обычным способом, принятым
при подготовке ее под точечную электросварку и склеи-
вание.
После нанесения клея и сборки изделий на контроль-
ные фиксаторы производится электросварка обычными кон-
тактными точечными машинами. Сваривание выполняют
при определенном усилии сжатия электродов с предвари-
тельным обжатием каждой сварной точки. Повышенное
усилие на электродах при предварительном обжатии
(выше, чем в момент сварки) и увеличение времени обжа-
тия холодных деталей позволяют почти полностью вы-
давить клей с контактной площади, благодаря чему соз-
даются благоприятные условия для протекания свароч-
ного тока и последующего формирования сварной точки.
Второй способ — заливка клея в зазор после сварки —
более прост в производстве, чем сварка по клею, но он
обеспечивает меньшую прочность соединения, так как
зазоры между соединяемыми деталями неравномерны.
Для заливки швов пригодны хорошо текучие клеи, но
относительно быстро загустевающие после заливки. Клей
заливают с одной или с двух сторон шва. Он вводится
в шов в два-три приема в зависимости от текучести клея
и величины зазора. Применение способа заливки клеем
зазоров после точечной сварки распространено для кар-
касных соединений типа стрингера обшивки с длинными
однорядными швами.
КОМБИНИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
627
Клеи не должны содержать растворитель, так как
в этом случае при отверждении они будут давать значи-
тельную- усадку.
Характеристика клееклепаного и клеерезьбового
соединения. Комбинированные клееклепаные и клее-
болтовые соединения используются все шире для местного
усиления листов, а также для увеличения надежности
конструкций за счет уменьшения скорости распростра-
нения трещин (табл. 25). Клеесварные конструкции ис-
пользуются в основном для поддерживающих соединений
деталей сравнительно небольших толщин (до 1,5—2,0 мм)
в местах, где нет опасных по коррозии условий. При при-
менении клеесварных конструкций необходима особо
тщательная лакокрасочная защита швов, а иногда и их
торцовая герметизация.
Клееклепаные, клеевинтовые и клееболтовые соеди-
нения могут быть выполнены двумя способами]
установкой заклепок, болтов или винтов по ранее вы-
полненному клеевому соединению с отвержденным под
давлением по режимам склеивания клеевым швом;
установкой заклепок, болтов или винтов по незатвер-
девшему клею с последующим его отверждением в комби-
нированном соединении.
Например, при формировании отдельных видов клее-
клепаных соединений при стапельной сборке технологиче-
ский процесс включает следующие операции:
предварительную сборку узла в стапеле;
разборку, обезжиривание всех деталей в ваннах;
нанесение пульверизатором подслоя клея В К-25 на
обшивки на установке УБР-1 для безвоздушного распы-
ления клея;
сушку подслоя и электрической камерной печи;
окончательную сборку деталей с нанесением на поверх-
ности деталей клея В К-9;
склеивание деталей в стапеле с помощью специального
приспособления. *
После отверждения клея производится сверление, зен»
кование и клепка деталей. При клепке деталей нельзя
применять ударную клепку, так как клей может ра-
стрескаться. Поэтому клепка ведется на стационарных
прессах или с помощью ручных переносных прессов. \
628
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
25. Схема типовых комбинированных соединений
с клеевой прослойкой
КОМБИНИРОВАННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
629
Продолжение табл. 25
Клееклепаиое соедниекие
Изображение на чертежах *
Стрингерное с накладкой
Гофровое
* а — вид сверху; б — в разрезе.
При сборке клееклепаных узлов операции подготовки
деталей к склеиванию (раскрой, обрезка, формообразо-
вание, предварительная сборка, химическая обработка,
анодирование, прикатка клеевой пленки и склеивание)
выполняются по технологии изготовления слоистых кон-
струкций. После этого следует клепка на клепальных прес-
сах.
Для повышения герметичности соединения рекомен-
дуется после клепки или установки винтов и болтов перед
отверждением клея наносить на кромки и стыки с помощью
шприца или кисти тонкие валики клея или герметика.
Второй способ выполнения клееклепаных, клеевинто-
вых или клееболтовых соединений более прост, так как
не требует применения оснастки; для запрессовки служат
сами заклепки, винты или болты, устанавливаемые по
незатвердевшему пастообразному клею. Однако в этом
случае толщина клеевой прослойки будет неравномерной,
630
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
в отдельных случаях возникают местные непроклеи
(особенно при соединении тонких элементов конструкции
толщиной менее 1,0—1,5 мм), что понижает прочность
и нарушает герметичность соединений.
Клееклепаные, клееболтовые и клеевинтовые соеди-
нения по второму способу выполняются по следующей
схеме:
предварительная сборка узла;
разметка, сверление и зенкование отверстий;
разборка и подготовка поверхности под склеивание;
нанесение клея;
сборка и клепка (или установка болтов, винтов).
В этом случае все виды крепежа должны быть установ-
лены в.сроки жизнеспособности клея (до его отверждения)
во избежание непроклеев и образования неравномерных
клеевых прослоек.
ПРОЧИЕ СОЕДИНЕНИЯ
Ниже приведены основные конструктивно-технологи-
ческие характеристики прессовых, клиновых, шпоноч-
ных и шлицевых соединений, которые могут быть исполь-
зованы при выборе вида соединения и обеспечении ТКИ.
Прессовые соединения. Основным достоинством прес-
сового соединения является его простота в изготовлении
и отсутствие специальных соединительных элементов.
Соединение осуществляется за счет сил трения, возникаю-
щих при установке деталей с натягом. Детали соединения
с натягом просты в изготовлении. Соединение обеспечи-
вает точную установку ступицы на вал и высокую нагру-
зочную способность.
Силы, возникающие в зацеплении, нагружая вал,
вызывают появление в нем напряжений изгиба. При вра-
щении вала, работающего на изгиб, точки его контактной
поверхности периодически попадают из зоны растяжения
в зону сжатия. Происходит проскальзывание поверхност-
ных слоев вала относительно ступицы. Проскальзывание
является причиной фреттинг-коррозии. Поэтому при рас-
чете соединения необходимо предусмотреть достаточно
большой запас его прочности.
Исходными данными для подбора посадки с иатягом
служат следующие параметры: вращающий момент на
ПРОЧИЕ СОЕДИНЕНИЯ
631
валу Т; изгибающий момент у торца ступицы колеса Л1И;
размеры соединения, в том числе диаметр d посадочной
поверхности вала; диаметр отверстия пустотелого вала;
условный наружный диаметр ступицы колеса; длина I
соединения с натягом; материалы соединяемых деталей;
параметры шероховатости поверхностей.
Подбор посадки производится в следующем порядке:
1. Определение коэффициента износа сцепления k по
формуле:
6=1,9 + 0,2Л, (13)
где
. 16МИ/
я - Td .
2. Определение контактного давления р (Па) для пере-
дачи заданной нагрузки:
р = 2fe77(nd8/f). (14)
Коэффициент трения принимается по табл. 26.
3. Требуемая деформация деталей 6, мкм:
6 = pd МЕ! + с,/Е8) 10е, (15)
где
_ l+(dt/d)» С1“ l-(di/d)’ И1’ (16)
_ 1 +(d/d,)« , 2 ~ 1 - (d/da)a + (17)
Параметры с индексом 1 относятся к охватываемой
детали, с индексом 2 — к охватывающей детали.
Модули упругости первого рода материалов Е и коэф-
фициенты Пуассона р, приведены в табл. 27.
4. Поправка на обмятие микронеровностей, мкм:
и = hiRdi + k^Rot, (18)
26. Коэффициенты трения для разных материалов деталей
Материал деталей Прессование Нагрев Охлаждение Гидропрес- сование
Сталь—сплав 0,07 0,14 0,07 0,1
Сталь—чугун 0,07 0,07 0,07
Сталь или чугун, бронза или латунь 0,05 0,05 0,05 •—
632
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
27. Значения Е и ц для разных материалов
Материал £.10-", Па ц
Сталь 2,1 0,3
Чугун Бронза: 1.0 0,25
оловянная 1.0 0,33
безоловяниая 1.1 0,35
где Rar и Ra^ — среднее арифметическое отклонение про-
филя поверхностей охватываемой и охватывающей дета-
лей; и — коэффициенты, при Ra > 1,25 k = 5,
при Ra < 1,25 k = 6.
5. Поправка на температурную деформацию 6t, мкм;
6( = d • 10е [(/8 — 20°) eta — (G — 20°) cq ], (19)
где it — рабочие температуры деталей; и — тем-
пературные коэффициенты линейного расширения.
6. Минимальный натяг iVmin (мкм), требуемый для
передачи заданной нагрузки-
= 6 + и + 6(. (20)
7. Максимальный натяг Л^шах (мкм), допускаемый проч-
ностью охватывающей детали:
JVmsx = l6]raax + u, (21)
где
[6] шах — [р]max 6/р (22)
— максимальная деформация, допускаемая прочностью
охватывающей детали. Максимальное давление [pJmu
(Па), допускаемое прочностью охватывающей детали;
[plmax = 0,5ат, [1 - (d/d2)’J. (23)
8. Выбор посадки по условиям:
Npmin ^m,n’ ^Раиа
ГДе ^Pmln’ Ртах — МИНИМаЛЬНЫЙ И МЭКСИМЭЛЬНЫЙ Вв- -
роятные натяги посадки (табл. 28).
ПРОЧИЕ СОЕДИНЕНИЯ
633
Рнс. 43. Схема возникновения упругого на- s Л f
пряжения в элементах клинового соединения -»|—[---------—
Клиновые соединения. Заклинива-
ние деталей производится ударом. При
достаточном натяжении клин держится
самоторможением. При закреплении
клином возникает упругое натяжение
в стержне или во втулке соединения
(рис. 43). В зависимости от растяги-
вающего усилия внутри соединения
возникает предварительное натяжение.
Оно должно быть достаточным для того,
чтобы была исключена возможность
ослабления крепления.
Уклон, применяемый в клине, составляет 1/20, 1/30
или 1/40. При частых разборках применяется 1/20. Рас-
чет клина ведется по наибольшей действующей силе ра-
стяжения Р. Диаметр d (рис. 44) определяется из соотно-
шения
Л«Р
— г
(25)
а диаметр D из соотношения
p = .(26)
Рис. 44. Параметры шлице-
вого соединения
«34
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
28. Выбор посадки для различных соединений
Сведи некие
Прямозубое цилиндрическое колесо
Цилиндрическое косозубое и червячное колесо
Коническое колесо
Неподвижные колеса коробок передач
11 осадки
Я7/р6, Н71г6
Н71£
H7/s6, Н7/16
H7/k6, Н7/т6
где oz, о2 — допускаемые напряжения в сечениях 1/4 nD’
и 1/4 лЛ* — S1D. Так, если распределение напряжений
неравномерно, то необходимо выбирать и'г < о2; обычно
принимают
Ъ = -^. (27)
При s = 0,25D, D = 4/3d, st = 0,5D
(28)
где uz — допускаемое напряжение в сечении; ов — до-
пускаемое напряжение материала.
Для прямоугольных клиньев h = (0,67-5-0,75) hlt а вы-
сота hz «
Для учета дополнительных напряжений, которые воз-
никают вследствие заколачивания клина, т. е. для напря-
женных соединений, необходимо принимать расчетное
усилие в стержне 1,25Р.
Шпоночные соединении. Шпонки применяют для креп-
ления деталей на валу или на оси. Классификация шпо-
ночных соединений приведена в табл. 29.
Различают два вида шпоночных соединений:
напряженные, создаваемые с помощью клиновых шпо-
нок и способные передавать крутящий момент и осевую
силу;
напряженные, создаваемые с помощью призматических
и сегментных шпонок и передающие только крутящий мо-
мент.
Клиновые шпонки применяют в механизмах с невысо-
кой точностью — они смещают ось ступицы относительно
ПРОЧИЕ СОЕДИНЕНИЯ
835
29. Классификация шпоиочиых соединений
Тип соединения (тип тпоики) Схема соедниеиия Конструкция шпонии
Врезное (клино- вая) Со скругленными торцами;со сплош- ными торцами; с головкой
На лыске (клино- вая) С плоскими тор- цами; с головкой
Фрикционное (клиновая) С плоскими тор- цами; с головкой
Тангенциальное (клиновая) С плоскими тор- цами
Обыкновенное (призматическая) Со скругленными торцами; с пло- скими торцамн
«36
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Продолжение табл. 29
Тип соединения
(тип шпоики)
Схема соединения
Конструкция
шпоики
Обыкновенное (на-
правляющие с
креплением на ва-
лу)
Обыкновенное
(сегментная)
Со скругленными
торцами; с пло-
скими торцами
Ненапряженная
вала на величину посадочного зазора. Наибольшее при*
менение имеют клиновые врезные шпонки. Клиновые
шпонки на лыске и фрикционные шпонки применяют для
передачи малых крутящих моментов. Тангенциальные
шпонки обычно применяют на валах диаметром не менее
100 мм. При передаче знакопеременных крутящих момен-
тов необходимо ставить две пары шпонок.
Призматические шпонки обеспечивают лучшее цен-
трирование сопрягаемых деталей и позволяют осуществ-
лять как неподвижные, так и скользящие соединения. Сег-
ментные шпонки в отношении условий работы аналогичны
призматическим шпонкам.
Шпоночные соединения значительно снижают проч-
ность валов, вызывая наряду с ослаблением сечения вала
значительные концентрации напряжения.
Материал шпонок — углеродистая сталь с пределом
прочности нб'ниже 5-Ю2 МПа. Допускаемое напряжение
на смятие для шпонок выбирается исходя из режима ра-
боты.
Определение наибольших крутящих моментов, пере-
даваемых шпоночным соединением, выполняется по фор-
мулам]
ПРОЧИВ СОЕДИНЕНИЯ
637
ДЛЯ КЛИНОВОЙ - шпонки
MK<±bl[a]CM(b + 3fDy, (29)
для фрикционной шпонки
MK<D/W[oU; (30)
для призматической шпонки на смятие
Мк < 0,25D/i/ (olCM; (31)
для призматической шпонки на срез
Мк<0,5Р/Ь(т1ср; (32)
для сегментной шпонки на смятие
MK<0,5D/clo]OM; (33)
для сегментной шпонки на срез
Мк<0,5Р/Ь1т]ср, (34)
где Мк — крутящий момент; D — диаметр вала; I —
рабочая длина шпонки; с — величина выступления сег-
ментной шпонки; [о]см—допускаемое напряжение на срез.
В случае применения шпоночных соединений посадки
применяются в соответствии с табл. 30.
30. Посадки или поля допусков для шпоиочиых соединений
Характеристика соединения Посадка или поле допуска
Призматические шпонки Паз вала Р9
Паз втулки: соединение неподвижное
соединение подвижное D10
Сегментные шпонки * Передача нереверсивная: паз вала Л'Э
паз втулки Л9
Передача реверсивная: паз вала Р9
паз втулки Р9
* Поле допуска на ширину шпоики h9.
638
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СОЕДИНЕНИЯ
Шлицевые соединения. Этот вид соединения характе-
ризуется четырьмя параметрами: наружным диаметром D,
внутренним диаметром d, шириной боковых сторон b или s
(см. рис. 44). Точность центрирования, т. е. совпадение
осей соединяемых деталей по шлицам вала и втулки, обеспе-
чивается точным изготовлением деталей по этим размерам.
Наиболее экономичным является центрирование по
поверхности диаметра D, так как высокую точность у шли-
цевого вала можно легко получить шлифованием, а шли-
цевые отверстия во втулке образуются протягиванием.
Центрирование по поверхности внутреннего диаметра d
применяют в тех случаях, когда требуется особо высокая
точность центрирования деталей или когда шлицевое от-
верстие по втулке нельзя обработать протягиванием вслед-
ствие высокой твердости или вязкости материала. Высо-
кая точность центрирования по d обеспечивается шлифо-
ванием как шлицевого отверстия, так и вала. Точная по-
садка по боковым сторонам b применяется редко, когда
соединяемые детали имеют высокопеременные нагрузки.
Эвольвентные шлицевые соединения имеют ряд преиму-
ществ в сравнении с прямобочными: более равнопрочны,
имеют меньшую концентрацию напряжений у основания
зуба, обеспечивают хорошее центрирование.
При действии на соединение силы и наличии зазора
в цилиндрических поверхностях оси вала и ступицы не
совпадают. При работе соединения рабочие боковые по-
верхности шлицев ступицы при вращении вала то уда-
ляются от его оси, то приближаются к ней, совершая пол-
ный цикл за один оборот. Скольжение вала относительно
ступицы приводит к износу рабочих поверхностей.
Таким образом, зазоры в шлицевых соединениях
нежелательны. Изгибающий момент приводит к перекосу
ступицы относительно вала, вызывая продольную не-
равномерность распределения нагрузки в соединении.
При конструировании шлицевого соединения необхо-
димо выполнение следующих условий:
уменьшать изгибающий момент и зазоры в соединении;
уменьшать скольжение и повышать долговечность со-
единения путем затяжки его по торцам;
для повышения износостойкости в подвижных соеди-
нениях предусматривать поверхностное упрочнение рабо-
чих поверхностей шлицев до высокой твердости;
ПРОЧИЕ СОЕДИНЕНИЯ
«39
после термообработки центрирующие поверхности вала
и ступицы и боковые поверхности шлицев следует шлифо-
вать;
для соединения неподвижных колес с валом применять
переходные посадки;
если рабочие поверхности соединения имеют твер-
дость НВ •< 350, то механическую обработку следует про-
водить после термической;.
по нецентрирующим диаметрам зазоры должны быть
весьма значительными, чтобы гарантировать сопряжение
по центрирующим поверхностям.
Рекомендуемые поля допусков и посадки представлены
в табл. 31.
31. Поля допусков и посадки для шлицевых соединений
(см. рис. 44)________________________________________
Центри- рование по по- верхности Соединение Реверсивность Посадки
ПО центри- рующему диаметру по не- центрн- рующему диаметру по боковым сторонам
Прямобочные шлицевые соединения
d Подвижное Нереверси- Я7//7 Я12/а11 F10//9
D Неподвиж- руемая Реверсируемая Нереверси- Н7/еб Н7Гй& Я9/Л9 F8//8
i ное То же руемая Реверсируемая Я12/а11 Flhl
а Эволы Неподвиж- кнтные шлицевы Нереверси- е соединен H7/k8 ия Я16 й 12
ное Подвижное руемая Реверсируемая Нереверси- Н7/п7 H9/g9 ЯП Л16
Неподвиж,-, иое Подвижное руемая Реверсируемая Нереверси- руемая Реверсируемая Нереверси- руемая Реверсируемая Н9/Ю H7HJ& Я7/я« Я7//7 H7/g& Н9 h9 ЯП Л1« • Я9 «9
649
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
х Глава 9
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
.Технологический процесс сборки включает в себя сово-
купность операций установки, соединения, формообразо-
вания и прочих операций, в результате выполнения ко-
торых отдельные элементы конструкции, входящие в сбо-
рочную единицу, занимают относительно друг друга тре-
буемое положение и соединяются способами, указанными
в чертежах изделия. Решение задач обеспечения техноло-
гичности конструкций сборочных единиц основано на
детальном анализе структуры и конструктивно-техноло-
гических свойств изделия. Наибольшее влияние на про-
цесс сборки оказывают геометрические функциональные
контуры и контуры соединений (заклепочных, болтовых,
сварных и т. п.), а также некоторые контуры, обуслов-
ленные специфическим назначением изделия (контуры
герметизации, теплоизоляции, балансировки и т. д.).
Геометрические контуры элементов конструкции раз-
деляются на контуры наружных поверхностей и контуры
сопряжений элементов. Контуры наружных поверхностей
являются совокупностями поверхностей, образующих
форму монолитного или сборного элемента конструкции;
в отличие от них контуры сопряжений включают в себя
пары сопряженных (соприкасающихся) поверхностей раз-
личных элементов конструкции. Поэтому к свойствам
контуров сопряжений относятся свойства сопрягаемых
поверхностей элементов конструкции, аналогичные свой-
ства других наружных поверхностей и свойства пар со-
пряженных поверхностей, принадлежащих разным со-
пряженным элементам конструкции.
К основным физическим контурам относятся свойства,
характеризующие массу, прочность, жесткость и другие
механические свойства элементов конструкции.
Технико-экономические контуры характеризуют тру-
довые и материальные затраты в производстве и эксплуа-
тации изделия — трудоемкость, себестоимость, цикл под-
готовки производства и т. п.
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
641
ai fa fa
Рис. 1. Узел балки:
а — детали узла (а„ а» — фитииги; а,, а4, аЕ — профили; а, — балка); б —
геометрические контуры деталей узла (F^ — j-fi контур t-й детали узла)
Самостоятельной является сборочная единица А, до-
пускающая независимую сборку, контроль и испытания.
Состав элементов сборочной единицы определяется
как множество А = (ах ... ап) входящих в нее элементов
конструкции. Все элементы взаимосвязаны друг с другом—
они сопрягаются (соприкасаются), соединяются болтами
или заклепками, их поверхности связаны размерами
и т. п.
Наличие взаимосвязи элементов сборочной единицы
описывается графом G = (Л, С) или приведенной в гл. 6
матрицей смежности вершин этого графа вида (4), где
С/(/)= 1, если взаимосвязь элементов а,, а, существует,
и С; </) = 0 — в противном случае. Например, для дета-
лей узла, показанного на рис. 1, граф сопряжений имеет
вид, изображенный на рис. 2.
Состав контуров сборочной единицы А представляется
как множество F (Л), а составы контуров ее элементов —
как множества F (at) cz F (Л). Составы контуров всех
элементов Л описываются с помощью приведенной в гл. 6
21 П/р Амирова
642 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Рис. 2. Граф сопряжений (а) и граф смежности (б) поверхностей, пер«
пеидикуляриых плоскости XOY деталей узла (см. рис. 1)
матрицы [ЛхР(Л)] вида (5), называемой матрицей кон-
туров сборочной единицы. Здесь с( <f)= 1, если элемент at
имеет контур Fj, т. е. Fj £ F (at). Например, на рис. 3, а
показана матрица геометрических контуров, а на
Рис. 3. Матрица геометрических контуров
(а) и контуров соединений (б) деталей уз-
ла (см. рис. 1):
И0НТУР соединения i-й, i-й и i-й детали
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СВОРКИ
•43
рис. 3, б — матрица контуров соединений деталей узла
(см. рис. 1).
Наличие взаимосвязи между контурами F (Д) сбороч-
ной единицы описывается графом G = (F (Д), С) или ма-
трицей Це/ </)|f (Л) = IF (A)xF (Д)1. Например, на
рис. 2, б показан граф смежности поверхностей, перпенди-
кулярных к плоскости OXZ деталей узла балки. Анало-
гично описывается взаимосвязь между контурами F (а{)
элемента а{ сборочной единицы.
При проектировании изделия, при отработке техноло-
гичности конструкции и т. п. может возникнуть необхо-
димость изменения состава контуров F (Д) или F (at).
На вхождение любого контура Fk в F (Д) по условиям их
существования могут влиять другие контуры F (Д). На-
бор контуров, при наличии которых Fh может входить
в F (Д), обозначим как Bt (Fk), а набор контуров, при на-
личии которых в F (Д) вхождение Fk в состав F (Д)
невозможно, — как W} (Fk). Тогда Fk может входить
в F (Д), если выполняются одновременно следующие ус*
ловия:
V^(Ffc)(^(Fk)0F(A)).
Аналогично описываются условия вхождения кон-
тура Ffc в F (О(). На логическом уровне составы контуров
различных наборов Bt (Fk) и Wj (Fk) описываются логи-
ческими уравнениями В (Fk) и W (Fk), в которых каждому
конкретному набору Bt (Fk) или Vj (Fk) соответствует
группа контуров, соединенных конъюнкцией. Поэтому
условия вхождения Fk в состав F (Д) принимают вид
FkGF(A), если B(Fk)=l; IF(Fk) = 0.
Контуры F (Д) сборочной единицы разделяются на
основные, непосредственно определяющие заданные функ-
ции Д, и вспомогательные, обеспечивающие существова-
ние основных контуров. Основные и вспомогательные кон-
туры А называются функциональными; все остальные
контуры,не влияющие иа реализацию заданных функций Д,
называются свободными. Контуры F (а{) элемента а<
также разделяются на функциональные и свободные.
Особо важное значение при сборке имеют функциональ*
21*
644 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
ные контуры Ftj сопряжения at с другими элементами
a; G А. Сопряженность между контурами at и следует
понимать в широком смысле: всякие два контура и более,
принадлежащие различным элементам А, будут сопряжен-
ными, если при изменении одного из них необходимо и
возможно изменение контуров других элементов таким
образом, что их взаимное влияние на основные функцио-
нальные контуры А не изменится.
Основными функциональными контурами сборочных
единиц являются:
контуры, определяющие служебное назначение эле-
ментов конструкции изделия;
контуры соединений элементов конструкции.
По характеру возможных движений соединяемых эле-
ментов конструкции контуры соединений разделяют на
неразъемные (стыки) и разъемные (разъемы). По конструк-
тивно-силовым особенностям соединения разделяют на
соединения силовыми точками [например, соединения резь-
бовые, клепаные, точечной электросваркой (ТЭС)], со-
единения непрерывным швом [дуговой электросваркой
(ДЭС), соединения роликовой сваркой (РЭС), пайкой и
сваркой плавлением, склеиванием] и комбинированные
соединения.
Структура контуров соединения элементов конструк-
ции показана в табл. 1. Структура связей соединений в кон-
струкции изделия описывается графом сопряжений со-
единительных элементов с другими элементами конструк-
ции. Контуры соединений описываются аналогично дру-
гим элементам конструкции изделия.
Технологические основы членения сборочной единицы.
Любое изделие проектируется так, чтобы наилучшим об-
разом обеспечить выполнение требований функциональ-
ного назначения, производства и эксплуатации. Важ-
нейшим результатом такого комплексного подхода к про-
ектированию и повышению технологичности конструкции
сложных изделий является широкое расчленение конст-
рукции, позволяющее:
сокращать сроки проектирования изделия за счет раз-
деления труда и выполнения конструкторских работ
в специализированных бригадах;
сокращать производственный цикл за счет параллель-
ного изготовления, независимого контроля и испытаний
1. Структура контуров соединения элементов конструкции.
Контуры пакета Контуры соединительных элементов
Состав пакета Сопрягает# поверхности Контур песта соединительно го злемента Контуры собственно соединительных элементов
Вид соединений [ Деталь at 1 Деталь а% Поверхность Cf Поверхность с% | Соединяемая поверхность j | Отверстие в пакете | Гнездо в пакете 1 1 1 | Teno болта | | Резьба болта | | Тело гайки | Резьба гайки | Р Тело шайбы | Тело винта | \Резьба винта | \Тепо заклепки | I § 1 1 Сварная точка | \ Сварной шов | jПрипой | Клеевая пленка |
F11 fa ... fa fa ... fa Г32 fa fa ... fa 4? fa 4# ^5 fa ^7 fa >32 fa >70 fa fa ...
Болтовое соединение • • • • • • • • • •
Винтовое соединение *2 • • • • • • • •
Заклепочное соединение Т3 • • • • • • • •
Сварное соединение ТЭС г4 • • • • • •
Сварное соединение РЗС г5 • • • • • •
Сварное соединение ДЭС гв • • • • • • •
Паяное соединение z7 0 • • • • •
Клеевое соединение z8 • • • • • •
Клеерезьбовое соединение z9 • • • • • • • • • • • • • • •
Клеезаклепочное соединение z10 • • • • 0 • • • • •
Клеесвардое соединение % е • • • • • • •
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
СП
646 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
отдельных элементов конструкции; снижать трудоемкость
сборочных работ за счет применения высокопроизводи-
тельного оборудования, оснастки, средств механизации и
автоматизации и улучшения условий труда; применять
кооперацию производства;
сокращать циклы, затраты труды и материалов на тех-
ническое оборудование и ремонт за счет улучшения экс-
плуатационных свойств изделия.
Сборочные единицы различных уровней называют агре-
гатами, секциями (отсеками), узлами, подузлами и т. п.
Членение изделия на агрегаты, секции (отсеки), узлы и
детали вызывается конструктивными соображениями, тре-
бованиями производства и эксплуатации. Членение из-
делия на составные части обеспечивается разъемами и
стыками.
Разъемы и стыки по основному функциональному на-
значению разделяются на конструктивные, технологиче-
ские и эксплуатационные. Конструктивные разъемы и
стыки могут быть обусловлены различным функциональ-
ным назначением частей изделия или различием приме-
няемых конструкционных материалов.
Технологические разъемы и стыки создаются из со-
ображений рациональной организации производства и
применения оптимальной технологии изготовления де-
талей и сборочных единиц.
Эксплуатационные разъемы назначают, исходя из ус-
ловий эксплуатации и ремонта для выполнения регламент-
ных и ремонтных работ, обеспечения условий транспорти-
рования изделия железнодорожным, автомобильным, воз-
душным или водным транспортом.
Конструктивные и эксплуатационные разъемы выпол-
няют с использованием резьбовых, клиновых, шпоночных,
замковых и других видов разъемных соединений. Кон-
структивные и технологические стыки выполняют с ис-
пользованием различных видов соединений, включая не-
разъемные (клепаные, сварные, паяные и т. п.).
По конструктивному оформлению контуры разъемов
и стыков, исходя из условий их технологичности, должны
удовлетворять следующим требованиям:
плоскости разъемов следует располагать перпендику-
лярно к главной базовой оси симметрии сборочной еди-
ницы;
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ 647
Рис. 4. Конструкция насоса для густого смазочного материала
места разъемов должны быть доступными для выпол-
нения требуемых операций; такая доступность опреде-
ляется прежде всего наличием необходимых зон доступа
для инструмента, оснастки и рабочих органов оборудова-
ния, применяемых при выполнении требуемых операций;
сборочные единицы должны обладать по контуру разъ-
ема (стыка) высоким уровнем взаимозаменяемости, ис-
ключающим дополнительную механическую обработку,
слесарные доводочные и пригоночные операции при сборке;
членение кабельных коммуникаций и гидрогазовых
систем необходимо производить так, чтобы допускалось
автономное испытание компонентов электрических, пнев-
могидравлических и других систем в сборочных единицах
при сведении к минимуму числа повторных комплексных
проверок этих систем.
При одном и том же составе монолитных элементов
конструкции изделия возможны различные схемы чле-
нения, отличающиеся составом сборочных единиц низ-
ших порядков. Примером таких вариантов схем члене-
ния насоса для густого смазочного материала (рис. 4)
являются схемы членения, показанные на рис. 5.
648 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Выбор оптимальной схемы членения изделия решаю-
щим образом влияет на технологичность его конструк-
ции, так как схема членения определяет структуру схемы
сборки изделия. Схема сборки описывает иерархическую
структуру сборочных единиц и состав оснастки, соответ-
ствующей этапам сборки изделия. Состав элементов из-
делия в схеме сборки соответствует составу элементов
схемы технологического членения изделия.
Схема членения изделия А представляется в виде графа-
дерева G* = (Л*, С*), где множество вершин
л* = (л*, л,1', А?....л'1, л;11......л") (1)
отражает состав элементов сборочной единицы, а состав
дуг равен
1, если Л/ЭЛ/+1,
С*Эс/(/)= л (2)
' 0 — в противном случае. ' '
либо
1, если Л/ЭЛ/+!;
C*9Q(/)= А (3)
‘’ 0 — в противном случае. '
а) 6)
Рис. 5. Схемы членения насоса для густого смазочного материала
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
649
а) б)
Рис. 6. Схемы сборки насоса для густого смазочного материала
Граф 6* = (А*, С*) при составе дуг (2) характери-
зует декомпозицию (расчленение) А на входящие струк-
турные элементы более низких уровней, а при составе
дуг (3) — композицию (агрегатирование) А из элементов
более низких уровней. В технологии сборки граф 6* =
= (Л*, С*) с составом дуг (2) соответствует схеме члене-
ния, а с составом дуг (3) — схеме сборки изделия Л.
Граф схемы сборки получается путем введения в состав
вершин графа G* рабочих мест из множества П, заменой
дуг вида ct(n=(Ai, Л/“!) дугами сцп = (At, П/”1)
и добавлением дуг вида сщ) = (П/, Л/). Например, на
рис. 6 показаны схемы сборки, соответствующие вариан-
там схем членений (см. рис. 5) насоса, показанного на
рис. 4.
При формировании состава сборочной единицы Л
в общем случае должны выполняться следующие условия:
граф соединений элементов конструкции, входящих
в Л, должен быть связен;
в состав Л должны входить исполнительные звенья
всех заданных контуров;
650 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
состав элементов А должен быть совместимым и со-
бираемым.
При разработке схемы членения возникает проблема
выбора элементов конструкции, которые могут входить
в состав сборочной единицы А. Условия вхождения ак
в А в зависимости от составов их функциональных кон-
туров определяются отношениями:
ak€A, если F(ak)'(]F(A)=£ 0; (4)
если F(ak)' f| F(A) = F (5)
где F (a*)' — подмножество основных функциональных
контуров ак; F (ак)* — подмножество контуров сопряже-
ния ак с другими элементами, входящими в состав А.
Совместимость и собираемость элементов, входящих
в А, осуществляется следующим образом. Набор элемен-
тов, при наличии которых элемент ак может входить в со-
став А, обозначается в виде (ак). Очевидно, что ак
может входить в А только в том случае, если в составе А
существует хотя бы один набор элементов вида Bt (ак):
ак£А, если 3 Bt(ak)(Bt(ak)^ А). (6)
Кроме наборов типа Bt (ак) могут существовать такие
наборы элементов Wf (ак), при наличии которых вхожде-
ние ак в А невозможно. Тогда
ак£А, если W}(ак) (W}(ак) ф А). (7)
На логическом уровне описания эти отношения при-
нимают следующий вид:
ак£А, если В(ак) = 1; (8)
ак£А, если 1F(aft) = 0. (9)
В логических уравнениях В (ак) и W (ак) каждому
конкретному набору Bt (ак) и (ак) из (6) и (7) соответ-
ствует группа элементов конструкции, соединенных конъ-
юнкцией, и сами группы соединены дизъюнкцией.
Состав элементов А будет собираемым, если существует
хотя бы одна возможная последовательность установки
элементов А при сборке. Эта последовательность пред-
ставляет собой упорядоченное множество
Al ~ (flit O^t •••> Ок, .
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
651
Изделие
Агрегат
Секция
(отсек)
Узел
Подузея
Детом
а) 6)
Рис. 7. Схемы сборки изделия:
а — дифференциальная: б — иедиффереициальиая
где 1, 2, k — порядковые номера элементов в соответ-
ствии с очередностью их установки. Подмножество эле-
ментов, предшествующих ак в упорядоченноммножестве A
обозначается символом Ак = (at, аг, .... ак-\). Следова-
ние элемента ак непосредственно за элементами А°к можно
рассматривать как допустимость вхождения а* в Л*.
Поэтому условия существования At имеют вид
ув*€Л<1зВ<(в*)(ВДв*)еЛ2)]; (10)
Vак€ А, [у W,(ак)(W,(ак)ф А*)]. (11)
На состав Bt (А к) и W} (ак) влияют физико-механи-
ческие свойства элементов конструкции, точностные и
другие характеристики их контуров. На логическом уровне
описания условий (10), (11) переходят в условия вида
(8)-(9).
По степени'расчлененности собираемого изделия раз-
личают дифференцированную и недифференцированную
схемы сборки.
Дифференцированная схема сборки соответствует ши-
рокому членению изделия на агрегаты, секции (отсеки),
панели, узлы и детали (рис. 7, а). Сборка выполняется
широким фронтом: свободный доступ к зонам работ поз-
652 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
воляет широко применять механизированное и автомати-
зированное оборудование, что обеспечивает большую
производительность труда и высокое качество продук-
ции.
При недифференцированной схеме сборки агрегат со-
бирается непосредственно из деталей и незначительного
числа узлов, минуя стадию сборки панелей и секций
(рис. 7, б). Из-за стесненных условий. и ограниченного
доступа к зонам работ преобладает ручной труд, произ-
водительность которого значительно ниже, чем при диф-
ференцированной сборке. В серийном производстве при-
меняют только дифференцированную схему сборки; не-
дифференцированную схему сборки применяют в единич-
ном производстве.
При одной и той же схеме членения и сборки техноло-
гический процесс сборки может быть организован с раз-
личной последовательностью выполнения отдельных эта-
пов сборки, причем некоторые этапы могут выполняться
параллельно, т. е. одновременно и независимо друг от
друга. По этому признаку различают последовательную
и параллельную схемы сборки.
Рис. 8. Схема членения (а) и схемы сборки (б и в) изделия
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ 653
При последовательной схеме все этапы сборки выпол-
няются последовательно один за другим (рис. 8, б), при
параллельной схеме некоторые этапы сборки выполняются
параллельно (рис. 8, в). Применение параллельной схемы
позволяет существенно сократить цикл сборки.
Возможность применения параллельной схемы сборки
определяется как конструктивными особенностями агре-
гата (расчлененностью конструкции, функциональной не-
зависимостью отдельных элементов, необходимой точно-
стью и взаимозаменяемостью контуров, характером со-
пряжений и видом соединений элементов конструкции
и т. п.), так и технологическими факторами (принятой
схемой базирования, конструктивными особенностями
оборудования и оснастки, требуемым характером доступа
в зоне работ и т. д.).
Механические и пространственные связи элементов
конструкции при сборке. На выбор схем конструктивного
и технологического членения и сборки, на структуру тех-
нологических процессов и средств оснащения сборочных
работ наибольшее влияние оказывает механическая и
пространственная взавимосвязь элементов сборочной еди-
ницы. Наличие механических связей между элементами
конструкции описывается булевой матрицей [А X А ] или
графом сопряжений G = (Л, С). При анализе механиче-
ских связей в определенных направлениях такие связи
описываются отдельными графами. Каждой паре дуг
Ci (/> = с/ (,) = 1 графа сопряжений соответствует кон-
тур Fit сопряжения элементов ah а}. Соединение (резьбо-
вое, клепаное, сварное и т. п.) элементов конструкции
осуществляется в местах их сопряжения.’ Наличие соеди-
нений описывается графом соединений, дуги которого
соответствуют наличию контуров соединений элементов
конструкции (см. рис. 1—3).
Состав механических связей элементов конструкции
описывается относительно базовой системы координат
сборочной единицы с помощью единичных баз. Единичная
база (/) — векторная величина, обусловленная существо-
ванием активной силы или реакции связи, воздействую-
щей на at в направлении 0| относительно базового эле-
мента а}. Элемент at, лишенный всех возможных переме-
щений, будет иметь двенадцать единичных баз: шесть
ем ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ. КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
поступательных В~л,...» В~^) и шесть вращатель*
ных (В+* в-*\ ...-в*). Состав механических связей эле-
мента at с а} можно описать булевым вектором базирова-
ния Bi (/), компонентами которого будут истинностные
значения булевых переменных В+х, В~х, B+Y,В+%,
В~К
Под пространственной взаимосвязью элементов кон-
струкции понимается взаимосвязь их расположения в про-
странстве и связь возможных движений относительно
друг друга или какой-либо системы отсчета. Взаимное
расположение элементов изделия А задают на сборочном
чертеже. Способ задания расположения элемента а{ мо-
жет быть либо неявным — через установочные размеры
и размеры сопряжений элемента at с другими элемен-
тами А, либо каноническим — заданием линейных и уг-
ловых координат элемента at в системе координат изде-
лия А. Форма элемента at описывается контуром Fp (at),
а положение относительно внешней системы координат —
контуром Fu (at). Для количественного описания конту-
ров формы и положения at обычно используется аппарат
аналитической геометрии. При проектировании сбороч-
ных работ в некоторых случаях целесообразно пользо-
ваться упрощенными, но более экономичными методами —•
например, прямоугольной моделью формы и расположе-
ния объекта.
Описание характера движения элемента изделия раз-
деляют на описание траектории движения и описание
состава н взаимосвязи возможных движений в процессе
сборки. На количественном уровне траекторию описывают
методами аналитической геометрии. Весьма удобным ме-
тодом, хорошо приспособленным для выполнения расче-
тов на ЭВМ, является описание траектории с помощью
матриц перемещения [Da]. Матрица [£>**1 получается
из системы уравнений, описывающих ортогональное пре-
образование координат точек тела из начального состоя-
ния (хъ Zi) в конечное состояние (ха, уг, гъ). При пере-
ходе к однородным координатам х, у, г, t, удовлетворяю-
щим условиям
Х1 _ у У< __ у __ 7 f______ t
। = Л(, — Ii, g — 4 — 1>
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
655
эта система уравнений в матричной форме примет вид
013
о»
°зз
О
Такое преобразование можно истолковать как ортого-
нальное афинное преобразование координат твердого
тела в четырехмерном пространстве, определяемое опера-
тором
011 013 Ом 014
_ Ом Ом Ои ам
о» Озз Озз ом
0 0 0 1
Этот оператор и представляет собой матрицу перемеще-
ния. При отсутствии поворотов численные значения коэф-
фициентов составляют: ац = 1, at] = 0, если i^j, i,
j = 1, 2, 3. При отсутствии поступательных перемеще-
ний а14 = йы = ав4 = 0. Матрица 1ДО] описывает дви-
жение как векторную величину — возможное переме-
щение ДО, имеющее модуль d“. На логическом уровне воз-
можное перемещение Da рассматривается как логическая
переменная
( 1, если da > Д“;
= <
I 0, если da < Д“,
где Д“ — величина вектора ДО, заданная при решении
конкретной задачи. Отсутствие возможного перемещения
обусловлено наличием механической связи, препятствую-
щей данному перемещению. Поэтому на логическом уровне
возможное перемещение есть величина, обратная единич-
ной базе: если ДО = 1, то Da = 0, и наоборот — если
ДО = 1, то ДО = 0. В декартовой системе координат су-
ществует двенадцать различных векторов возможных пере-
мещений, коллинеарных осям координат: шесть поступа-
тельных D+x, D~x, ..., D~x и шесть вращательных D+&,
..., Общий характер возможных движений at
относительно а} описывается уравненной D/(/)» включаю-
656 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
щим состав возможных перемещений и описание их взаимо-
связи с помощью логических операций:
Di (/) =
D“ Д D₽, если D“ и могут быть реализо-
ваны только одновременно;
D« у D₽, если они
либо одновременно,
последовательности;
D® V D₽, если они
только поочередно в любой последовательности.
могут быть реализованы
либо поочередно в любой
могут быть реализованы
Возможные перемещения D' и D” твердого тела одно-
родны, если траектории движения любой точки тела при
реализации этих перемещений совпадают; однородные
возможные перемещения одного направления будут оди-
наковыми. Для однородных возможных перемещений про-
тивоположного направления D/^j, D“(“j имеет место
отношение
off» Л 073,-0.
Для логической суммы и логического произведения
одинаковых возможных перемещений at относительно а}
имеют силу законы идемпотентности:
V D? = D®,
i
hD? = D*,
i
n
dt = 2df;
i
dq — df min»
(12)
(13)
В связанной системе тел возможные перемещения а,
относительно определяются с учетом влияния осталь-
ных тел. Совокупность тел будет связанной системой,
если граф сопряжений этих тел связен. В связанной си-
стеме содержание уравнения Di зависит от структуры
графа сопряжений и определяется по формуле
п N (/+!=/ \
D. (/) = Д (D/ (/))j = Д I v D“(Z+1) I ,
J j \ i /J
(14)
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
657
где N — общее число простых цепей между at и а} в графе
сопряжений. Если граф сопряжений — простая цепь
(N = 1), то в уравнении (14)
= V d?(/)= 2 d?(£+!)> (15)
i i
если граф сопряжений имеет более сложную структуру
(N > 1), то
D?(l) = Л (£>?(/))./» d?(/) = (d?(/))j min, (16)
где (D?(/))j вычисляется по формуле (15), как
В конструкции изделия сопряжение любых элементов
осуществляется по контурам, имеющим строго определен-
ную форму. Поэтому каждое сопряжение обеспечивает
вполне определенный характер возможных перемещений
сопрягаемых элементов относительно друг друга. По со-
ставу и виду возможных перемещений сопряжения эле-
ментов конструкции относятся к дизъюнктивным и конъ-
юнктивным классам подвижности. В уравнении возмож-
ных перемещений дизъюнктивного класса имеются только
возможные перемещения, параллельные осям кородинат,
связанные неразделительной или разделительной дизъ-
юнкцией. На рис. 9, а приведены все возможные дизъ-
юнктивные классы подвижности, которые могут существо-
вать при сопряжении элемента конструкции с другим эле-
ментом или группой неподвижных относительно друг друга
элементов. Например, дизъюнктивный класс подвижного
фитинга Oj относительно профиля а4 без учета других де-
талей (см. рис. 1) равен П|1Б V Во, а с учетом всех дета-
лей узла П1Уб V 51va- При решении некоторых задач
проектирования сборки, например, при оценке доступа
в зону выполнения операции, при выборе оборудования
и инструмента необходимо учитывать ограничения на воз-
можные перемещения. Классы подвижности Д П/
с учетом ограничений по поступательным возможным пере-
мещениям приведены на рис. 9, б. Здесь класс пока-
зывает, какие из поступательных возможных перемеще-
ний (/) ограничены по величине модуля ^Д/). Величины
•58 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
—массы подвиЖностисоЗинаковын составом и взаимным расположением
возможных перемещений У"""А - области невозможных классов подвижности
Рис. 9. Дизъюнктивные классы нодвижнести (в) и поступательные
классы подвижности (tf) с учетом ограничений на возможные пере-
мещении
ОП ИС АННЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
6S8
модулей ограниченных возможных перемещений в каж-
дом классе ПГ Л П/ являются параметрами, характери-
зующими возможные движения объекта в данной зоне.
Описание процессов сборки. Составными частями
сборки в машиностроении являются разнообразные, фи-
зически разнородные процессы, что приводит к использо-
ванию большого числа различных технологических опе-
раций и средств их оснащения. В их состав входят:
операции установки элементов сборочной единицы
в требуемое положение относительно друг друга;
операции соединения установленных элементов бол-
тами, заклепками, сварными швами и т. п.;
формообразующие операции, связанные с обеспече-
нием точности и взаимозаменяемости (обработка разъ-
емов и стыков в разделочных стендах и т. п.);
прочие операции, связанные со специфическим назна-
чением сборочной единицы (операции герметизации, ба-
лансировки и т. п ).
Все перечисленные операции относятся к группе оо
иовных технологических операций, при выполнении ко-
торых изменяются свойства объекта производства. Осо-
бую группу составляют операции контроля, назначае-
мые как для контроля качества изделия, так и для кон-
троля основных технологических операций, оборудова-
ния и оснастки.
Установка элементов конструкции сборочной единицы
в требуемое положение включает основанные на различ-
ных физических принципах процессы перемещения и
ориентации собираемых элементов, а также — при сборке
с пригонкой — операции механической обработки со-
прягаемых поверхностей. Соединение установленных эле-
ментов конструкции включает процессы механической
обработки или холодной штамповки (при резьбовых и
клепаных соединениях), термические, термомеханические
или термоэлектрические процессы образования соеди-
нительного шва (при склеивании, пайке, сварке). Таким же
разнообразием отличаются и другие операции сборки.
На содержание каждой операции определяющее влияние
оказывает природа воздействующих факторов. Однако
при любой природе этих факторов содержание операции
существенно зависит от пространственных и механических
связей между элементами изделия и технологической си-
660
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
стемы. Пространственная взаимосвязь этих элементов
влияет и на последовательность выполнения операций и
на возможность применения различного оборудования и
оснастки.
При сборке велика доля ручных, немеханизированных
операций. Эти операции в зависимости от доступа в зону
сборки и условий работы могут сильно различаться по
трудоемкости их выполнения. Наилучшие условия труда
и широкие возможности применения средств механиза-
ции и автоматизации сборочных операций существуют
при узловой сборке, так как здесь существует, как пра-
вило, свободный двусторонний доступ в зоны выполнения
работ.
Состав всех технологических операций определяется
составом контуров изделия, подлежащих реализации;
последовательность выполнения всех операций сборки
зависит, главным образом, от последовательности уста-
новки элементов изделия. Так, операции соединения мо-
гут выполняться только после установки соединяемых
элементов, операции контроля — после выполнения со-
Рнс. 10. Содержание процесса установки при сборке:
aj •— жесткий элемент конструкции; нежесткий
•демент конструкции
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
661
ответствующих операций установки и соединения и т. д.
Поэтому для получения оптимального технологического
процесса сборки необходимо прежде всего проанализи-
ровать различные варианты установки элементов изделия.
При выполнении операций установки происходит об-
разование формы сборочной единицы, т. е. реализуются
геометрические контуры изделия (рис. 10). Устанавливае-
мый элемент ак перемещается в зону установки и бази-
руется на элементы сборочной базы. Установленный эле-
мент закрепляют (фиксируют) на период выполнения по-
следующей сборки элементами сборочного приспособле-
ния (рубильниками, прижимами, фиксаторами и т. п.)
или съемными струбцинами, фиксаторами, технологиче-
скими болтами. Иногда используются несъемные средства
фиксации (заклепки, прихваточные точки при сварке).
Содержание и возможная последовательность выпол-
нения операций установки отдельного элемента ак за-
висят от состояния контуров F (ак) перед установкой.
Если контуры ак до установки находятся в состоянии
F? (ак) = 1 FУ (ак) = 0, то необходимо реализовать
только контуры положения f / (ак). В этом случае про-
цесс установки элемента ак является линейно упорядочен-
ным, включающим операции перемещения ак к месту уста-
новки, ориентации, фиксации и т. д. Если контуры ак
до установки находятся в состоянии F? (ак) = 0, F? (ак) =
= 0, то в процессе установки необходимы доводочные
операции для получения требуемой формы контуров
Ff (ак). Доводка контура осуществляется либо путем
фиксации нежесткого элемента на жестких элементах
сборочной базы, либо путем снятия припуска, рихтовки
и т. п. В последнем случае процесс установки ак будет
циклически упорядоченным.
Последовательность установки элементов А можно
описать как упорядоченное множество р} или в виде пере-
становки из п символов:
йвв4........•••»%.
в которой индекс k показывает очередность установки эле-
мента a/k в последовательности р( при сборке. Влияние
всех факторов на последовательность установки элементов
662 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
изделия описывается условиями вида (10)—(11), Эти ус-
ловия отражают, главным образом, возможность базиро-
вания и доступа к месту установки каждого элемента
ак^А. Уравнения В (ак) описывают возможные составы
сборочных баз, а уравнения W (ак) — составы элементов,
препятствующих установке ак из-за невозможности реа-
лизации требуемых перемещений.
В процессе сборки изделия А каждый элемент кон-
струкции ак переходит из свободного в связанное со-
стояние. Этот переход осуществляется путем реализации
некоторых возможных перемещений ак относительно уста-
новленных ранее элементов собираемого изделия А. Од-
нако среди уже вошедших в изделие А элементов могут
оказаться такие, которые будут препятствовать, такому
перемещению. Влияние других элементов А на возмож-
ность установки ак с учетом доступа к месту установки
будет определяться отношением (11), где А% —подмно-
жество элементов А, предшествующих ак, т. е. собранных
в А до установки ак. На логическом уровне состав раз-
личных наборов Wj(ah) описывается логическим уравне-
нием W (ак). Логические отношения между элементами
в W (ак) определяются на основании взаимосвязи уравне-
ний возможных перемещений элемента ак относительно
элементов ..., а}\, входящих в правую часть уравне-
если £*<<)“••• “&*(/) = °,
т. е. любой из элементов ait ..., aj препят-
ствует установке ак;
<Ы\...Лаь если D*(0 Д ... Д Dk(J} = 0,
т. е. элементы ait .... а} препятствуют уста-
новке ак только все вместе взятые.
Уравнение W (ак) — 1 характеризует такое состояние
элемента ак, при котором этот элемент ие может быть уда-
лен из А либо, если ак находится вне А,—этот элемент
не может быть перемещен к месту установки в А.
Уравнение W (ак) = 0 характеризует такое состояние
элемента ак, при котором этот элемент может быть уда-
лен из А, так как в уравнении Ища) возможных переме-
щений элемента ак относительно всех других элементов
изделия А существует хотя бы одно освобождающее
ния:
W (ак) =
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
663
перемещение реализация которого приводит к ут-
рате связи ак о остальными элементами А. Если этот эле-
мент находится вне А, то реализация перемещения ОГ(А)>
противоположного по направлению к освобождающему
перемещению приведет к тому, что ак будет рас-
положен в месте установки этого элемента в А.
Следует иметь в виду, что перемещению ак к месту
установки могут препятствовать либо элементы, распо-
ложенные вне зоны требуемого размещения ак, либо эле-
менты, расположенные непосредственно в этой зоне.
Последний случай имеет особое значение при проектиро-
вании технологического процесса сборки — при выборе
состава оборудования, инструмента и приспособлений.
На элементы средств оснащения сборки, рассматриваемые
как материальные объекты, распространяются все ус-
ловия, связанные с пространственной взаимосвязью этих
элементов друг с другом и с элементами собираемого из-
делия. Поэтому на выбор средств оснащения влияют ус-
ловия, определяющие возможность доступа элементов
оснащения в требуемую зону.
Состав операций процесса установки определяется
назначением этих операций (по составу реализуемых кон-
туров изделия) и особенностями выполнения операций.
Операции собственно установки служат для реализации
либо только контуров положения, либо контуров формы
и положения устанавливаемых элементов изделия. Эти
операции различаются особенностями базирования и фик-
сации устанавливаемых элементов изделия. Кроме этих
операций, в процессе установки применяются вспомога-
тельные операции: разметка для получения контуров по-
ложения; доводочные операции для получения контуров
формы элементов конструкции (например, снятие при-
пуска и т. п.).
При математическом моделировании технологических
операторов установки применяют табличные, сетевое и
перестановочные модели.
Табличные модели операторов применяют в тех слу-
чаях, когда последовательность установки входящих эле-
ментов для сборочных единиц данного вида заранее оп-
ределена и принята в качестве типовой. Если последова-
тельность установки остается неизменной, но возможны
664 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
б) в)
Рис. II. Матрицы контуров перестановочных моделей операторов
установки деталей узла балки:
а — класса ПЕМ 1; б — класса ПЕМ 2; в ~ граф G = (Т, С); х, — установка
фитинга ai, х, — установка фитинга а,; х, — установка^профиля а,; х4 •- уста*
иовка профиля а^; Xg — установка профиля ag; Х(, Х(, Х( — варианты установки
профилей с базированием по разметке по сборочным отверстиям или по месту
сопряжения с другими деталями узла
варианты базирования при установке каких-либо элемен-
тов, то применяется сетевая модель операторов.
Перестановочную модель класса ПЕМ 1 применяют
вместо табличной модели в том случае, когда возможны
варианты последовательности установки элементов из-
делия. Эта модель включает в себя матрицу контуров и
наборы отношений, отражающих влияние условий бази-
рования, доступа, размерных связей и т. п. на возможную
последовательность установки элементов изделия. При-
мером перестановочной модели класса ПЕМ 1 является
модель (рис. 11, а) операторов установки деталей узла,
показанного на рис. 1.
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
665
Если возможны варианты операторов установки, то
вместо модели ПЕМ 1 применяют перестановочную модель
класса ПЕМ 2. Дизъюнктивная матрица контуров модели
ПЕМ 2 операторов установки деталей узла (см. рис. 1)
показана на рис. 11,6. Условия базирования и доступа
при установке деталей узла описываются теми же уравне-
ниями, что и в модели ПЕМ 1. При проектировании про-
цесса установки по модели ПЕМ 2 часто целесообразно
разделять процедуры выбора состава операторов и полу-
чения перестановки, удовлетворяющей условиям вида
(10)—(11). В таких случаях следует построить: дополни-
тельный граф G = (Т, С) вида, показанного на рис. 11, в,
аналогичного графу сетевой модели; граф G = (Т, С)
и матрица контуров вида (рис. 11,6) образуют сетевую
модель класса СЕМ 2, используемую для получения ва-
риантов состава операторов установки. Далее для каж-
дого варианта состава операторов определяют возможные
последовательности установки, как в модели класса
ПЕМ 1.
Более детальное описание операторов установки осу-
ществляется наряду с упомянутыми моделями по моделям
классов СЕМ 3, ПЕМ 3. В этих моделях отражается под-
робное содержание процесса ориентации, фиксации, до-
водочных операций и т. п., применяемых при установке.
Весь набор таких моделей представляется в виде системы
моделей, взаимосвязь между которыми устанавливается
через взаимосвязь контуров изделия и технологической
системы.
В конструкции изделий применяются разнообразные
виды соединений, из которых наибольшую долю состав-
ляют резьбовые, клепаные, сварные, клееные, паяные и
комбинированные соединения. На содержание операций
сборки непосредственно влияют свойства пакета соединяе-
мых элементов конструкции, соединительного шва и са-
мих соединительных элементов.
К важнейшим свойствам конфигурации элементов
конструкции в зоне соединения относится характеристика
доступа в зону выполнения соединения. Доступ в зону
соединения необходим для размещения в ней требуемого
оборудования и инструмента, форма и размеры которого
определяют геометрические параметры требуемой зоны
доступа. Укрупненно характер зон доступа описывается
ввв ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Рис. 12. Варианты схемы сверления пакета
при выполнении соединения
их принадлежностью к тому или иному поступательному
классу подвижности с ограниченными возможными пере-
мещениями (см. рис. 9, б). Например, при сверлении па-
кета (рис. 12) сверху зона доступа для дрели соответствует
классу ПшА Д П1, а при сверлении снизу доступ более
свободен — зона доступа для патрона со сверлом соответ-
ствует Пр/А А Пь а для самой дрели ПГ А Пь Коли-
чественными характеристиками доступа являются раз-
меры зоны, определяющие величины возможных переме-
щений оборудования и инструмента в зоне работ.
Возможность выбора технологических операторов, осо-
бенно связанных с механизацией и автоматизацией опера-
ций соединения, непосредственно зависит не только от
вида соединения, но и от геометрических свойств поверх-
ностей, на которых расположены соединительные эле-
менты, а также формы самих соединительных швов. Эти
свойства контура соединения определяют требуемые кине-
матические характеристики рабочих органов оборудова-
ния для выполнения операций соединения — форму тра-
екторий движения рабочих органов, область существо-
вания траекторий, состав и взаимосвязь возможных пере-
мещений и т. д.
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
687
Состав операций выполнения соединения определяется
его видом и отличается большим разнообразием и разно-
родностью контуров, реализуемых в технологическом
процессе. В соответствии с общностью видов обработки
технологические процессы разделяются на три группы,
каждая из которых может быть представлена единой се-
тевой моделью технологических операторов. К первой
группе относятся технологические процессы выполнения
резьбовых и клепаных соединений (рис. 13). Для этих
процессов характерно наличие следующих этапов:
образование отверстий и гнезд под потайные головки
соединительных элементов;
Наименование
операций
Диаметр,
не Солее
т
Квали-
тет
QQQQBQQgli!
□
□
□
Сверлить
Рассверливать
Развертывать
Протяеивать
вставить Ллт
вставить винт
вставить заклепку
Установить шайбу
Установить ьайку
Клепать
Кернить
г3
Т3
2.
□□□□□□□□И
□□□□□□□□□□СИ
□□□□□□□□□□□
□□□□□□□□□□□И
□□□□□□□□□□с
и
3
ч) <9
Рис. 13. Сетевая модель операторов выполнения резьбовых н клепаных
соединений:
в — коиъюиктивиаи матрица контуров; б ~ граф взаимосвязи операторов
668 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Наименование операции мюпиниеВые I сплавы 1 Черные сплавы 1 1 ЛЭС I § §
Fz Fs
Предварительная установка деталей г/ 9 • 9 9 9
Разборка г2 • 9 9 9 9
Иеканическая очистка поверхностей ’j • 9 9 9 9
Химическая очистка поверхностей • 9 9 9
Контроль качества подготовки поверхностей • 9 9 9
Нанесение покрытия гд • 9 9
Окончательная установка деталей Т7 • 9 9 9 9
Прихватка гв • 9 9 9 9
Правка после прихватки г0 9 9
Сварка г/а • 9 9 9 9
Правка после сварки 9 9
Термооврадотка г/2 9 9 9 9
Исправление дефектов • 9 9 9 9
Контроль качества сварки • 9 9 9 9
4
Рис. 14. Сетевая модель операторов выполнения сварных соединений:
а — конъюнктивная матрица контуров; б — граф взаимосвязи операторов
получение требуемого качества отверстий под соеди-
нительные элементы (развертывание, протягивание, дорнп-
рование и т. п.);
установка соединительных элементов;
свинчивание крепежных деталей или пластическое де-
формирование замыкающих головок заклепок.
При выполнении этих соединений на конструкцию из-
делия и соединительные элементы оказывается только
механическое воздействие. Поэтому внутренние напря-
жения и деформации элементов конструкции могут быть
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
669
уменьшены путем выбора рационального состава оборудо-
вания и оснастки, оптимальных режимов и последователь-
ности выполнения технологических операций.
Ко второй группе относятся технологические процессы
выполнения сварных соединений (рис. 14), для которых
характерны следующие этапы:
образование формы свариваемых кромок путем их
механической обработки, предварительной сборки и по-
следующей доработки соединяемых поверхностей и кромок
с целью обеспечения требуемой точности прилегания, до-
пустимых зазоров и т. п.;
очистка поверхностей в зоне шва;
образование соединительного шва путем термического
или термомеханического воздействия с использованием
различных по физической природе источников на-
грева;
термообработка изделия с целью устранения внутрен-
них напряжений и получения требуемой фазовой струк-
туры материала конструкции.
Поскольку образование сварных швов связано с рас-
плавлением материала и воздействием на конструкцию
неравномерных и сильных тепловых полей, выполнение
сварочных работ требует тщательного соблюдения всех
режимов подготовки кромок и процесса сварки, а также
более жесткой технологической дисциплины в целом, с ис-
пользованием всеобъемлющего контроля всех элементов
процесса соединения и технологической системы свароч-
ных работ.
К третьей группе относятся технологические процессы
выполнения клееных и паяных соединений (рис. 15).
Для этих процессов характерны следующие этапы:
формообразующие и доводочные работы с целью обес-
печения требуемой точности прилегания сопрягаемых по-
верхностей;
очистка сопрягаемых поверхностей;
специальная подготовка сопрягаемых поверхностей
(механическая обработка, нанесение грунта и т. п.);
нанесение связующего вещества (клея или припоя);
нагрев шва или сборочной единицы в целом.
Органической составной частью любого процесса со-
единения являются операции контроля. Состав и место
операций контроля зависят как от вида соединения,так
67» технологичность конструкции сборочной едниицы
Подготовка деталей к сборке
Предварительная установка деталей
Подготовка кромок
Механическая очистка поверхностей
Химическая очистка поверхностей
Нанесение покрытия
Нанесение клея
Окончательная установка деталей
Прихватка
Сверление отверстий
Образование гнезда под потайную головку
Разделка отверстий
Остановка болтов, винтов, заклепок
Расклепывание заклепок
Правка после прихватки
Образование сварного шва
Образование клеевого соединения
Правка после сварки
Термообработка сварного узла
Исправление дефектов соединения
Контроль качества соединения
И00ЕЕЕВ
ипапаап
каамаЕ»
[?!□□□□□□
слвавппв
ЕЛПППВВВ
Еяаааввв
вяаввввв
^□□□ввв
кявваввв
кзввваав
И1
ВЯ1
ь^вввппв
£!□□
егввпппп
ипаппаа
а)
Рис. 15. Конъюнктивная сетевая модель выполнения соединений:
а — матрица контуров: б — граф смежности операторов. Контуры соединений:
F, — болтовое соединение 7—9-го квалитета; F, — болтовое соединение
11—13-го квалитета; F, — заклепочное соединение; F, — сварка черных ме-
таллов; F, — сварка алюминиевых сплавов; Ft — клеевое соединение
и от конструктивно-технологических свойств изделия в це-
лом — его функционального назначения, применяемых
материалов, доступа в зоны выполнения операций
и т. п.
При моделировании процесса соединения используются
различные модели, объединяемые в многоуровневую модель
операций соединения. На верхнем уровне моделируются
состав и взаимосвязь основных операций при различных
видах соединений, а на последующих уровнях — более
подробный состав операций в зависимости от особенностей
и параметров контуров соединений.
Содержательное описание взаимосвязи контуров эле-
ментов технологической системы и изделия в моделях со*
единений осуществляется в два этапа*
ОПИСАНИЕ СБОРОЧНЫХ ЕДИНИЦ И ПРОЦЕССОВ СБОРКИ
671
1. Принципиальная возможность использования опера-
тора тк для реализации контура Ft (Л) описывается со-
отношением
Ft fa) -
1. если оператор т* участвует в реализации
Л (Л);
О — в противном случае;
при этом определяется вид операции (сверление, зенко-
вание, вставка заклепки или болта, точечная или ролико-
вая сварки и т. п.).
2. Возможность использования тй и средств оснаще-
ния Пл с учетом предельных значений величин параме-
тров изделия и контура соединения описывается в виде
ограничений параметров F (Л)А_1 по тй. На приведенные
в гл. 6 ограничения вида (30) влияют три группы свойств
изделия:
общие свойства сборочной единицы (габаритные раз-
меры, масса, кривизна поверхности и т. п.);
условия доступа н базирования инструмента и рабочих
органов оборудования в зоне соединения;
параметры контура соединения (диаметры отверстий
под болты и заклепки, точность отверстий, толщины па-
кетов и т. п.).
При определении ограничений на тй по общим свойст-
вам сборочной единицы в качестве l/nylmm и | т
указываются предельные значения величины т}, допу-
скаемые конкретным видом оборудования, инструмента
и приспособления.
Формообразующие операции при узловой и агрегатной
сборке входят в состав таких доводочных работ, как рих-
товка устанавливаемых деталей, припиловка, обработка
контуров разъемов и стыков в разделочных стендах и
т. п. При этом наиболее широко применяются операции
механообработки. элементов изделия. Для содержатель-
ного описания результатов воздействия формообразую-
щего оператора на объект производства А используется
анализ кинематических свойств поверхностей обрабаты-
ваемых контуров, пространственной взаимосвязи элемен-
тов изделия, оснастки и оборудования в процессе обра-
ботки, функциональные, структурные и размерные связи
между ними.
672 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
На состав и последовательность выполнения доводоч-
ных операций большое влияние оказывает состав техноло-
гических контуров, зависящих от условий поставки де-
талей на сборку, величины и характера припусков и т. п.
Для учета этих факторов строится технологическая сеть,
вершинами которой являются технологические и функцио-
нальные контуры, а дуги определяют пути перехода от
одного контура к другому. Влияние размерных связей
на последовательность обработки контуров учитывается
с помощью графа размеров, вершинами которого являются
поверхности, линии и точки обрабатываемых контуров,
а дугами (ребрами) графа являются размеры между этими
элементами контуров. Обработку контуров осуществляют
в последовательности, соответствующей возможным путям
в графе размеров от базовых к другим поверхностям —
в этом случае будет соблюден принцип единства баз.
Кроме указанных выше, в технологических процессах
применяются иные разнообразные операции, связанные
с применением внутришовных и других способов гермети-
зации, постановкой компенсирующих заполнителей и
т. п. При математическом моделировании всех этих опе-
раций в зависимости от уровня унификации технологиче-
ского процесса применяются табличные, сетевые и пере-
становочные модели операторов. Структура этих моделей
аналогична структуре моделей других операций сборки.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ ПРИ СБОРКЕ
Общие технологические требования к конструкции сбо-
рочной единицы. На технологичность конструкции сбо-
рочной единицы влияют разнообразные факторы, важней-
шими из которых являются следующие:
конструктивно-технологические свойства сборочной
единицы и входящих в нее элементов;
свойства средств технологического оснащения сбороч-
ных работ и производственные условия сборки.
Для обеспечения технологичности конструкции сбо-
рочной единицы в процессе конструирования изделия
должны быть выполнены следующие условия:
полная взаимозаменяемость деталей и узлов сборочной
единицы, т. е. конструктивное оформление деталей и узлов,
исключающее подгоночные работы в процессе установки;
ТКИ ПРИ СБОРКЕ
673
обеспечение удобного подхода при использовании мон-
тажно-сборочных инструментов и приспособлений;
обеспечение возможности применения прогрессивных
средств технологического оснащения (сборочных автома-
тов, роботов, других средств автоматизации и механиза-
ции сборочных работ);
обеспечение применения дифференцированных схем
сборки за счет рационального членения изделия на агре-
гаты, секции, узлы и детали.
Соблюдение этих условий позволяет широко применять
средства автоматизации и механизации сборочных работ
и прогрессивные способы организации сборки.
Геометрические формы элементов конструкции сбо-
рочной единицы должны быть, по возможности, простыми.
Сложные геометрические формы усложняют процесс
сборки, так как требуют использования специализирован-
ного или специального нестандартного технологического
оборудования, инструмента и приспособлений для сбо-
рочных работ и контроля качества сборки.
Важным фактором повышения технологичности кон-
струкции изделия является преемственность элементов
конструкции. Использование во вновь создаваемой' кон-
струкции отдельных составных частей ранее созданных
изделий, уже освоенных в производстве и проверенных
в эксплуатации, существенно снижает трудоемкость из-
готовления и затраты на подготовку производства, со-
кращает сроки освоения в производстве и эксплуатации
изделия.
Эффективными методами повышения технологичности
конструкции сборочной единицы являются типизация и
унификация конструктивных компоновок, узлов и де-
талей в пределах однотипных групп объектов производ-
ства. Унификация и стандартизация элементов сборочных
единиц должны ограничивать применение типоразмеров
таких конструктивных элементов, как болты, заклепки,
штифты, пружины, резьбы, модули зубчатых колес, диа-
метры отверстий и т. п.
Общее число деталей в сборочной единице должно быть
минимальным, так как введение в конструкцию контуров
разъемов (стыков) требует дополнительных трудовых и
материальных затрат на их реализацию в производстве
изделия.
22 П/р Амирова
674 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Взаимозаменяемость элементов конструкции дости-
гается назначением необходимых допусков и предельных
отклонений сопрягаемых контуров. Типы посадок выби-
рают в зависимости от условий работы соединения. Не-
обходимый квалитет устанавливают размерным анали-
зом, имеющим целью проверку работоспособности соеди-
нения при крайних значениях 'зазоров (натягов). При
этом следует иметь в виду, что обеспечение взаимозаменяе-
мости с минимальными производственными затратами
существенно зависит от характера (класса) подвижности
элементов конструкции в контуре их сопряжения.
Особое внимание следует обратить на конструктивные
свойства, обеспечивающие устранение подгоночных работ,
доработки и доводки деталей в процессе сборки, индиви-
дуальной регулировки их взаимного расположения. Под-
гоночные и доводочные работы требуют применения сле-
сарных операций при дополнительной механической обра-
ботке, снижают качество сборки и лишают конструкцию
взаимозаменяемости, а также расстраивают организа-
ционные формы и ритм сборки.
На технологичность конструкции сборочной единицы
существенное влияние оказывают свойства конструкции,
определяющие схему базирования в процессе установки
собираемых элементов изделия. Применение того или иного
способа базирования при сборке влияет на обеспечение
требуемой точности контуров сборочной единицы, на со-
став и конструкцию сборочной оснастки, состав и тру-
доемкость выполнения сборочных операций и другие
технико-экономические показатели сборки.
Обеспечение взаимозаменяемости элементов кон-
струкции. Важнейшим показателем качества кон-
тура Ft служит его точность, определяемая как степень
соответствия параметров этого контура заданным зна-
чениям. Условия существования Ft в зависимости от
качества его параметров определяются приведенным в гл. 6
отношением (1). В процессе производства практически
невозможно выполнить контуры изделия абсолютно точ-
ными по значению параметров, поэтому изделие проекти-
руется таким образом, чтобы оно функционировало нор-
мально до тех пор, пока погрешности параметров контуров
будут лежать внутри поля допуска. Элементы конструк-
ции одного наименования будут взаимозаменяемы в изде-
ТКИ ПРИ СБОРКЕ
675
лии по данному контуру (параметру), если погрешности
этого контура (параметра) у рассматриваемых элементов
лежат внутри поля допуска. Степень взаимозаменяемости
элементов конструкции может быть определена, исходя
из характера их взаимозаменяемости по контурам:
элементы конструкции обладают абсолютной взаимо-
заменяемостью, если они взаимозаменяемы по всем функ-
циональным и свободным контурам;
элементы конструкции обладают полной взаимозаме-
няемостью, если они взаимозаменяемы по всем функцио-
нальным контурам;
элементы конструкции обладают ограниченной взаимо-
заменяемостью, если они не взаимозаменяемы по некото-
рым функциональным контурам, причем возможно регу-
лирование этих контуров, после которого они будут удов-
летворять заданным требованиям.
Условие полной взаимозаменяемости накладывает либо
весьма слабые, либо не накладывает вовсе никаких тре-
бований на свободные контуры, предоставляя конструк-
тору и технологу свободу выбора этих контуров. Это при-
водит к тому, что элементы конструкции могут быть пол-
ностью взаимозаменяемы при различном конструктивном
исполнении — например, как сборные и монолитные эле-
менты конструкции одного наименования и назначения.
При абсолютной и полной взаимозаменяемости эле-
ментов конструкции изделия обеспечение взаимозаменяе-
мости не накладывает никаких условий на процесс сборки
и средства оснащения сборочных работ. При ограничен-
ной взаимозаменяемости элементов конструкции в про-
цессе сборки должны быть предусмотрены дополнитель-
ные операции и средства их оснащения, связанные с обе-
спечением требуемой точности контура собираемого изде-
лия. В этом случае применяется селективная сборка или
различные способы компенсации погрешностей контура.
Трудоемкость дополнительных операций, связанных
с компенсацией * погрешностей контуров изделия, яв-
ляется важным технико-экономическим показателем уров-
ня ограниченной взаимозаменяемости. Этот уровень оце-
нивается коэффициентом взаимозаменяемости
ь — ^п-и
«в — т >
1 £
22*
676
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Рис. 16. Размерные связи поверхностей и осей деталей узла (см. рис. 1),
параллельные ОХ (а) и параллельные OZ (б)
где Т'п. в — трудоемкость сборочной единицы при полной
взаимозаменяемости входящих в нее элементов; Ts —
фактическая трудоемкость сборочной единицы при
сборке.
Оценка точности контуров собираемых изделий и взаи*
мозаменяемость элементов этих изделий при проектирова-
нии технологических процессов сборки осуществляется
путем расчета сборочных размерных цепей.
Расчет сборочной размерной цепи. Размерные связи
являются одной из форм пространственной взаимосвязи
тел и описываются размерными цепями. Существенной
особенностью сборки является преобладание связанных
размерных цепей, описывающих размерные связи эле-
ментов конструкции изделия и сборочной оснастки.
Размерные связи описываются размерными цепями,
представленными либо в традиционном виде, либо как
графы размеров, вершинами которых являются поверх-
ности, линии и точки, соединяемые размерами, а ребрами
(дугами) — сами эти размеры. Простая размерная цепь
соответствует простому циклу в графе размеров. При свя-
занной размерной цепи граф размеров содержит не менее
ТКИ ПРИ СБОРКЕ
677
двух простых циклов. Каждому простому циклу, включаю-
щему в себя замыкающее звено размерной цепи, соответ-
ствует алгебраическое уравнение простой размерной цепи.
Число этих уравнений при сложной структуре размерных
связей равно числу простых циклов в графе размеров.
Например, на рис. 16 показаны графы размерных связей
деталей узла (см. рис. 1), параллельных осям ОХ и 0Z.
Если в граф размерных связей (см. рис. 16, б) добавить
дугу Сю (20) = 1 и принять соответствующее этой дуге
расстояние Z10 <2о> между осями Fl0, F20 отверстий в фитин-
гах alt аг в качестве замыкающего звена размерной цепи,
а расстояния //</), соответствующие остальным дугам
графа, принять в качестве соответствующих звеньев, то
получим связанную размерную цепь, в которой будет более
ста простых циклов, соответствующих простым элемен-
тарным путям из вершины Fl0 в вершину F20.
Существует органическая взаимосвязь между графом
размеров и графом сопряжений элементов сборочной
единицы.
В графе размеров неизвестными являются несобствен-
ные размеры сопряжений и замыкающее звено размерной
цепи.
При расчете сборочных размерных цепей могут ре-
шаться прямая и обратная задачи. При решении прямой
задачи определяют номинальные размеры, допуски, коэф-
фициенты середин полей допусков и предельные откло-
нения всех составляющих размерную цепь звеньев, исходя
из условий установленных требований к замыкающему
звену размерной цепи. При решении обратной задачи,
исходя из значений номинальных размеров допусков,
координат их середин, предельных отклонений соответ-
ствующих составляющих звеньев, определяют те же
характеристики замыкающего звена, а при необходимости
определить погрешность замыкающего звена определяют
поле рассеяния, координату его середины или границы
отклонений замыкающего звена на основании аналогич-
ных данных для составляющих звеньев.
Влияние размеров сопряжений на замыкающее звено
размерной цепи зависит от структуры графа сопряжений и,
как следствие, от структуры сборочной размерной цепи.
Если граф сопряжений линейный, а размерная цепь про-
стая, то размеры сопряжений не влияют на замыкающее
678 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
звено размерной цепи, поскольку при соединении эле-
ментов конструкции зазоры в местах сопряжений ста-
новятся равными нулю. В этом случае расчет сборочной
размерной цепи осуществляется известными методами.
Так, плоские размерные цепи рассчитываются по ГОСТ
16320—80. Номинальный размер замыкающего звена раз-
мерной цепи вычисляют по формуле
т—I
= 2 ltLit
i
где h — передаточное отношение г-го звена размерной
цепи. В частности, для линейных размерных цепей с па-
раллельными звеньями £< = 1 — для увеличивающих и
= —1 — для уменьшающих составляющих звеньев.
Предельное поле ошибки замыкающего звена 6Д при рас-
чете по методу максимума—минимума
т-1
2 Rd
при расчете по вероятностному методу
/т=1
2 .
Коэффициент риска /д выбирается из таблицы значе-
ний функции Лапласа Ф (/) в зависимости от принятого
риска Р; так, при нормальном законе распределения и
Р = 0,27 % /д = 3; коэффициент X? при нормальном
законе распределения равен 1/9.
Поле рассеяния замыкающего звена <од при расчете по
методу максимума—минимума
т—1
«>д = 2 | |
при расчете по вероятностному методу
/т—1
2 six?®?»
i
Если граф сопряжений нелинейный, а размерная цепь
связанная, то при соединении элементов конструкции
некоторые зазоры станут равными нулю, а другие могут
ТКИ ПРИ СБОРКЕ
679
сохраняться или влиять на замыкающее звено размерной
цепи, и тогда число неизвестных величин, включая замы*
кающее звено размерной цепи, будет больше числа урав-
нений. соответствующих простым циклам в графе разме-
ров.
Здесь размерные связи не могут быть определены обыч-
ными методами решения размерных цепей, и решение
осуществляется на основе анализа пространственной взаи-
мосвязи элементов связанной системы тел. Отклонение
реальной поверхности (линии, точки) тела от номинального
положения представляется как поступательное перемеще-
ние в соответствующем направлении.
Граничная поверхность (линия, точка) тела, за которой
свободное пространство простирается в положительном
направлении, называется увеличивающим элементом
этого тела. Например, увеличивающими элементами будут
поверхности Ft0, Ftl, Flt, Ft3 профиля a4, поверхность Ftl
фитинга a4 (см. рис. 2, б). Уменьшающими элементами
будут граничные поверхности (линии, точки) тела, за ко-
торыми свободное пространство простирается в отрица-
тельном направлении — например, поверхности Fti, Fl3,
Г14 фитинга аг, поверхности F42, Fi3, FM профиля a4.
Расчет погрешностей осуществляется следующим обра-
зом. Пусть тела ah а} сопряжены в стык по нескольким
поверхностям Fy — Fj-, F? — Fj-, ... и допуски на
отклонения сопрягаемых поверхностей от номинала за-
даны в виде наибольших и наименьших допустимых откло-
нений б£а, бра, б/^а, i* = i, i, ...; /* = j , f, ...
Размеры сопряжений вида Ц, являются зазорами
между сопрягаемыми поверхностями at, а}\ зависимость
между зазорами определяется по формуле (16). Поскольку
тела ait а} сопряжены, наименьший зазор между ними
равен нулю, поэтому
(/*) = 0» (/*) ~ I (/*) Imiri = 0.
Если i* = i', Г, ... — индексы увеличивающих, а /* =
= /*» •••» — индексы уменьшающих элементов тел at,
а}, то наибольшее отклонение /-го элемента тела а; отно-
сительно i-ro элемента тела at вычисляется по формуле
бЛ/) = (б£* + б^)тах, (17)
680 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
а зазоры между сопрягаемыми поверхностями — по фор-
муле
I /г (/') I = № + б7.“)тах - (б^“ + 67е).
Наименьшее отклонение вычисляется по формуле
67?/) = (67е + 6/+.a)min; (18)
зазоры между сопрягаемыми поверхностями при этом
определяются по формуле
I If (/') I = (б<'“ 4- б+“) — (б<»“ + 6/i“)min«
При сложной структуре размерных связей между эле-
ментами Fit Fj тел ait а} в графе размеров может суще-
ствовать несколько цепей. В соответствии о (15) предельные
отклонения б7(“) и б7<“) по каждой «/-й простой цепи
определяются формулами:
т k
(eff„)/-3e+.“+3er.a;
*• /•
т k
2 67.“ + 2 б+Л
/. /*
Здесь I* = ilt i2....im и /* = /г, /2...../\ — вер-
шины «/-й цепи, причем i* — индексы увеличивающих,
а /* — индексы уменьшающих элементов независимо от
того, каким телам принадлежат эти элементы. Если в графе
размеров между вершинами at и aj существует несколько
простых цепей, то в соответствии с (16)—(18) предельные
отклонения 6/“-) и 67(“) равны
6ZS»»(бЛ?))у и.х; (19)
67(“) = (67?/))y min- (20)
Связанная сборочная размерная цепь, в которой число
неизвестных звеньев превышает число входящих простых
цепей, рассчитывается поэтапно. Каждый этап соответ-
ствует установке очередного элемента at собираемого изде-
лия; все ранее установленные элементы обозначаются
единым символом а}. В этом случае число неизвестных
в размерной цепи равно числу зазоров между сопрягае-
мыми поверхностями аг и ay плюс неизвестная погреш-
ТКИ ПРИ СБОРКЕ
681
ность замыкающего звена. Поскольку минимальный зазор
при сопряжении at и а.; равен нулю, то число неизвестных
уменьшается на единицу, и общее число неизвестных
оказывается равным числу алгебраических уравнений
размерной цепи, что позволяет поэтапно вычислить все
размеры, вплоть до замыкающего звена размерной цепи.
Увеличение точности замыкающего звена размерной
цепи и точности функционального контур^ собираемого
изделия может быть достигнуто либо уменьшением числа
составляющих звеньев размерной цепи, либо уменьшением
величин или либо взаимной увязкой погрешно*
стей (0/г с помощью шаблонной и эталонной оснастки.
Величины передаточных отношений и число звеньев
размерной цепи обусловлены, в основном, конструкцией
изделия, характером сопряжения и взаимным располо-
жением звеньев конструктивного контура. Поэтому при
сборке величины и л могут быть уменьшены только за
счет применения прямого метода базирования. При пря-
мом методе базирования размерная цепь включает в себя
меньше составляющих звеньев, чем при косвенном методе,
так как при прямом методе базирования в сборочную раз-
мерную цепь не входят размеры звеньев собираемого
конструктивного контура.
Уменьшение погрешностей ®/г достигается либо за
счет повышения точности изготовления элементов кон-
струкции, либо за счет повышения относительной жест-
кости элементов путем использования сборочных приспо-
соблений, что ведет к увеличению технологической себе-
стоимости изделия в производстве. Существуют вполне
определенные — при данном уровне развития производ-
ства — экономически целесообразная и предельно дости-
жимая точности изготовления элементов изделия', обусло-
ленные физическими возможностями применяемого обо-
рудования и оснастки.
При сборке .изделия возможен случай, когда суммарное
поле рассеяния погрешностей готового контура превышает
конструктивный допуск Д; на погрешности контура.
Иногда такая ситуация может возникнуть даже при назна-
чении предельно достижимых допусков на изготовление
деталей. В подобных случаях для обеспечения требуемой
точности замыкающего звена размерной цепи контура
682 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
необходимо удалить из размерной цепи излишнюю погреш-
ность, величина которой определяется по формуле
6К = ©I - Д,.
Способы компенсации погрешностей сборки. Излишняя
погрешность д1( называется величиной компенсации. Уда-
ление излишней погрешности из размерной цепи осуще-
ствляется за'счет изменения величины заранее выбран-
ного составляющего звена, называемого компенсирующим
звеном, или компенсатором. По типу компенсирующего
звена различают следующие способы компенсации:
изменение взаимного расположения элементов кон-
струкции собираемого изделия;
введение в конструкцию изделия специальных эле-
ментов-компенсаторов;
деформирование элементов изделия;
удаление припуска с поверхностей элементов изделия;
наращивание слоя материала на поверхности элементов
изделия.
Компенсация за счет изменения взаимного расположе-
ния элементов конструкции изделия при установке и
в процессе сборки возможна только в том случае, когда
пространственная взаимосвязь сопрягаемых элементов
изделия позволяет осуществлять перемещение их парал-
лельно замыкающему звену размерной цепи контура без
изменения характера сопряжения. При сборке с компен-
сацией путем изменения взаимного расположения эле-
ментов изделия необходимо иметь сборочное приспособле-
ние или другую оснастку для определения требуемого
положения исполнительных звеньев контура. Компен-
сация путем взаимного смещения элементов изделия осу-
ществляется за счет припуска материала на одной из дета-
лей без какой-либо доработки или изменения формы
детали-компенсатора. Компенсация погрешностей контура
здесь осуществляется в процессе установки и не требуется
дополнительных затрат времени. Компенсация путем из-
менения взаимного расположения элементов конструкции
является преимущественной по сравнению с другими спо-
собами компенсации.
Компенсация за счет введения в конструкцию изделия
специальных элементов-компенсаторов осуществляется
либо путем введения компенсаторов-прокладок, либо путем
ТКИ ПРИ СБОРКЕ
683
заполнения зазоров специальным заполнителем, подвер-
гаемым в дальнейшем отверждению. Последний способ
позволяет получить высокую точность контуров без при-
гоночных работ и при сравнительно низких точностных
требованиях к деталям, поступающим на сборку. И про-
кладка, и заполнитель выполняют в конструктивном кон-
туре изделия двойную функцию — являются компенси-
рующим звеном размерной цепи и конструктивным эле-
ментом, обеспечивающим силовую связь соединяемых
элементов конструкции изделия.
Компенсация за счет деформирования деталей может
применяться, если детали изготовлены из листового мате-
риала или тонкостенных профилей и допускается их де-
формирование при сборке. Такой способ имеет ограни-
ченное применение, так как деформирование деталей
при сборке ведет к возникновению в них внутренних
напряжений, что снижает прочность конструкции.
Компенсация за счет удаления припуска с сопрягаемых
или исполнительных поверхностей звеньев конструктив-
ного контура применяется в тех случаях, когда эти звенья
достаточно жесткие, способные воспринять нагрузки при
обработке их поверхностей. Припуск снимается либо
путем механической обработки, либо вручную. Снятие
припуска — весьма трудоемкая операция, требующая вы-
сокой квалификации исполнителя. Поэтому припуск назна-
чается, как правило, по поверхностям, имеющим простую
форму и небольшую площадь.
Компенсация за счет наращивания слоя материала на
поверхности деталей осуществляется путем наплавления
или напыления слоя припуска. Этот способ компенсации
а конструкциях изделий применяется редко, а исполь-
зуется, в основном, при ремонте для восстановления
изношенных поверхностей деталей машин.
Технологичность конструкции сборочных единиц и ме-
ханизация сборочных процессов. Механизация сборочных
процессов на основе современных средств технологиче-
ского оснащения, включая робототехнические комплексы
и сборочные автоматы, в значительной степени зависит
от технологичности конструкций сборочных единиц.
Сложность и многообразие конструктивно-технологи-
ческих решений сборочных единиц затрудняют или делают
невозможной механизацию таких рабочих движений, как
684
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
ориентация устанавливаемых элементов изделия, их фик-
сация в установленном положении и т. п. Многообразие
рабочих движений и приемов, необходимых для осуще-
ствления сборки, приводит к усложнению и повышению
стоимости средств механизации. Механизацию и автомати-
зацию процессов сборки существенно затрудняют кон-
структивные изменения в ходе производства изделия,
связанные с улучшением конструкции и совершенствова-
нием производства.
Переход к механизации и автоматизации процессов
сборки связан с комплексным решением основных задач
обеспечения технологичности конструкции изделия и дру-
гих задач технологического проектирования. Такое ком-
плексное решение возможно только в САПР на основе
математического моделирования реального содержания
технологических процессов и средств оснащения сбороч-
ного производства. К числу таких задач относятся:
отработка конструктивных решений с точки зрения
возможности механизации и автоматизации сборочных
работ;
выбор оптимальных методов сборки, обеспечивающих
требуемое качество изделия;
разработка типовых технологических процессов меха-
низированной и автоматизированной сборки;
разработка типовых и легкопереналаживаемых сбороч-
ных механизмов, агрегатов, машин и технологических
линий.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ ПРИ МОНТАЖЕ
Общие технологические требования к изделию, под-
вергаемому монтажу. Монтаж включает взаимосвязанные
работы по установке изделия или его составных частей на
месте использования, в том числе: сборку машин, агрега-
тов, металлоконструкций, трубопроводов; фиксацию и за-
крепление их в рабочем положении; соединение в техно-
логические линии; подготовительные и пригоночные опе-
рации перед началом работ; испытания изделия под на-
грузкой.
Выделяют два основных комплекса технологических
требований к конструкции изделия, подвергаемого мон-
тажу: к габаритности и к конструктивным элементам.
ТКИ ПРИ МОНТАЖЕ
685
2. Максимальные габаритные размеры грузок,
допускаемых к перевозке на транспортерах МПС сцепного типа
грузоподъемностью 120 т
Поперечный размер с учетом выступающих частей, м, не более Масса, т Длина, м, не более Степень негабаритности
боковой верхней
3,2 120 45,0 III II
3,4 120 45,0 IV III
3,4 120 37,0 III II
3,6 120 43,6 IV III
3,8 ПО 37,0 III II
4,0 110 32,0 IV —•
Примечание. С увеличением степени негабаритности стои-
мость перевозки увеличивается.
Требования к габаритности обусловлены условиями
погрузки и крепления грузов.
При проектировании тяжеловесной и негабаритной
конструкции изделия необходимо предусматривать возмож-
ность его транспортирования и крепления в собранном
виде или законченными составными частями (табл. 2).
Вспомогательное оборудование (пневматическое, гид-
равлическое, смазочное, межступенчатое компрессорное)
вместе с коммуникациями и присоединительными дета-
лями должно собираться в блоки на жестких рамах.
При разработке технического проекта следует прово-
дить деление изделия на транспортируемые части с уточ-
нением их массы и положения центра масс, разрабатывать
схемы строповки составных частей и стропы. Деление
нетранспортабельного в сборке изделия на транспорти-
руемые части должно выполняться в техническом проекте
на чертежах общего вида, а в рабочей конструкторской
документации на сборочных чертежах и при необхо-
димости на чертежах сборочных единиц — составных
частей изделия.
При делении изделия на транспортируемые части на
чертеже общего вида и сборочном чертеже помещается
таблица транспортируемых частей в соответствии с
ГОСТ 24444—80.
6ЗД ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
Вылет выступающих элементов конструкции (крон-
штейнов, штуцеров, опор и др.) ограничивают его мини-
мальным размером. Если выступающие элементы выходят
за допускаемые габариты, предусматривают такое их
отделение от основной части конструкции изделия, кото-
рое гарантирует в дальнейшем точное присоединение их
к изделию, соответствующее состоянию его нормальной
эксплуатации (работы по назначению).
Требования к конструктивным элементам изделия
обусловлены необходимостью ориентации их главных
осей и контроля их положения в плане относительно осей
фундамента базовой части изделия. Это достигается нане-
сением монтажных рисок или иных знаков. Например,
на'вертикальных сосудах и аппаратах для выверки при
монтаже должны быть предусмотрены две пары монтаж-
ных рисок: вверху и внизу корпусной составной части под
углом 90°. Изделия, подлежащие наружной тепловой
изоляции, должны иметь специальные детали, высту-
пающие за изоляцию и несущие функцию монтажных
рисок на корпусе.
Разъемные соединения транспортируемых частей, сни-
маемых с изделия на период его транспортирования и хра-
нения, должны быть снабжены контрольными штифтами,
шпильками, шпонками, обеспечивающими монтаж без
дополнительных разметочных и подгоночных операций.
В конструкции изделия (и в каждой отдельно транспор-
тируемой части) должны быть предусмотрены и указаны
места строповки и крепления при транспортировании.
На машинах, подлежащих выверке при монтаже,
должны быть предусмотрены площадки для установки
уровней или других измерительных приборов без демон-
тажа составных частей изделия.
Сборочные единицы, положение которых определяется
взаимной соосностью и горизонтальностью, должны иметь
общую фундаментальную раму (плиту).
Машины и аппараты технологической линии, не соеди-
ненные между собой жестко, должны конструировать
в виде блоков, совместно с коммуникациями и обслужи-
вающими конструкциями и транспортироваться в собран-
ном виде.
Блочный метод монтажа изделия. В отличие от тради-
ционной домонтажной укрупнительной сборки блочный
ТКИ ПРИ МОНТАЖЕ
687
метод монтажа изделия предусматривает укрупнение
поставляемых узлов оборудования изготовлением мон-
тажных блоков. Монтаж технологических линий и агре-
гатов должен осуществляться преимущественно из мон-
тажных блоков промышленного изготовления. В этом
случае используют постоянные базовые конструкции для
предварительной сборки отдельных узлов, механизмов
и машин, трубопроводов и приборов. Монтажный блок
должен представлять собой конструктивно законченную
составную часть монтируемого изделия в целом: уста-
навливаться в проектное положение без подгонки, сварки
и других вспомогательных процессов. Одним из прогрес-
сивных способов блочного метода монтажа является созда-
ние агрегированных блоков для целей крупноблочного
монтажа из блок-боксов и блок-контейнеров.
Степень укрупнения конструкций в монтажные блоки
оценивается по грузоподъемности транспортных средств.
Экономическую целесообразность транспортирования
блоков, масса которых превышает грузоподъемность и
габариты транспортных средств, проверяют зависимостью
С„, — CMs Ст, — С „
где См, — затраты на монтаж при поставке блоками,
перевозимыми рядовыми транспортными средствами;
См> — затраты на монтаж при поставке блоками, по массе
и габаритам выходящими за пределы возможности их
перевозки обычными железнодорожными транспортными
средствами; Ст, — затраты на перевозку блоков обычными
железнодорожными транспортными средствами; Ст, —
затраты на транспортирование блоков, по массе и габа-
ритам выходящих за пределы возможности их перевозки
обычными транспортными средствами (железнодорожным,
водным, автомобильным и воздушным).
Оценка технологичности конструкции изделия, под-
вергаемого монтажу. Оценка производится с использова-
нием следующих показателей: трудоемкости изделия в мон-
таже; удельной трудоемкости изделия в монтаже; коэф-
фициента заводской готовности изделия.
Трудоемкость изделия в монтаже (чел.-ч) характери-
зует затраты труда на выполнение всех операций монтажа
688 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
и определяется по формуле
I
тм = т0 + тсб + тп + т„ + 2 ть
<=1
где То — суммарная трудоемкость основных процессов
при монтаже (такелажных процессов, выполняемых в мон-
тажной зоне, процессов выверки оборудования и закрепле-
ния оборудования в проектном положении); Тсб — тру-
доемкость сборочных процессов при монтаже; Тп — тру-
доемкость подготовительных процессов при монтаже;
Тв — трудоемкость испытания и опробования оборудова-
ния при монтаже; Tt — трудоемкость t-ro технологиче-
ского процесса (операции) монтажа оборудования; / —
общее число технологических процессов (операций) мон-
тажа.
Удельная трудоемкость изделия в монтаже опреде-
ляется как отношение трудоемкости изделия в монтаже
к номинальному значению основного технического пара-
метра изделия или по его полезному эффекту Р:
Ту = Тм/Р.
Коэффициент заводской готовности изделия опреде-
ляется по формуле
tf________Тр___
А».г-Го+Гсбм.
где Тсб.м — трудоемкость сборочных процессов при мон-
таже, включая пригоночно-доделочные процессы, чел.-ч.
Оценка монтажной ТКИ должна быть основана на
действующей нормативной базе затрат труда и времени
на монтаж изделий определенного типа.
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ ПРИ КОНТРОЛЕ
И ИСПЫТАНИИ
Технологичность конструкции изделия в процессах
контроля и испытания определяется принимаемыми кон-
структивно-технологическими решениями, направленными
на обеспечение высокоэффективного контроля и испытания
с минимальными затратами труда, материалов и времени.
Под эффективностью контроля и испытания в данном слу-
ТКИ ПРИ КОНТРОЛЕ И ИСПЫТАНИИ
689
чае понимается их чувствительность или разрешающая
способность при заданном уровне надежности получаемых
результатов.
Контроль — проверка соответствия объекта устано-
вленным техническим требованиям, испытание — экспе-
риментальное' определение количественных и(или) каче-
ственных свойств объекта.
Технологичность конструкции изделия в рассматривае-
мых процессах в значительной мере предопределяет воз-
можность применения эффективных методов и средств его
контроля и испытания.
Общие технологические требования к конструкции
изделия. Конструкция изделия, подвергаемого кон-
тролю и испытанию, должна обладать следующими свой-
ствами:
быть доступной для подхода к элементам, подвергае-
мым контролю или испытанию, и для применения техни-
ческих средств, соответствующих целям и задачам кон-
троля и испытания;
быть рациональной с точки зрения членения кон-
струкции на зоны (места) контроля и испытания, обеспе-
чения преемственности методов контроля и испытания,
испытательного оборудования и контролирующей аппа-
ратуры, а также возможности применения средств меха-
низации и автоматизации процессов контроля и испыта-
ния;
обеспечить возможность полной или частичной имита-
ции условий эксплуатации при проведении контроля и
испытания.
Особенности обеспечения ТКИ при контроле и испы-
таниях. На технологичность конструкции изделия в усло-
виях контроля его геометрических параметров влияют
следующие факторы:
преемственность контролируемых конструктивных
элементов, определяющая соответственно преемствен-
ность методов и средств контроля;
доступность элементов конструкции изделия в процессе
контроля их параметров;
условия проведения контроля.
При контроле геометрических параметров конструкции
изделия проверяют линейные и угловые размеры, пара-
метры шероховатости и состояние поверхностей, форму
690 ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СБОРОЧНОЙ ЕДИНИЦЫ
и расположение поверхностей (осей), точность элементов
резьбовых, шпоночных и шлицевых соединений и др.
Контроль геометрических параметров сборочных еди-
ниц включает проверку плоскостности, параллельности,
волнистости, эксцентриситета, круглости, скрутки (раз-
ворота), а также смещения искривления или излома осей
конструкции.
Доступность элементов конструкции позволяет исполь-
зовать при контроле универсальные и стандартизованные
средства измерения и тем самым сократить время кон-
троля и трудовые затраты на его проведение.
Для сокращения трудоемкости контроля геометриче-
ских параметров изделия в его конструкции применяют
такие решения, которые позволяют использовать оснастку
и оборудование из унифицированных и стандартных эле-
ментов.
К преимуществам универсально-сборных приспособле-
ний для контроля, универсально-сборных калибров и шаб-
лонов, а также унифицированных контрольных стендов
относятся:
ускорение подготовки производства за счет сокращения
трудоемкости и сроков изготовления оснастки в 1,5—
3 раза;
сокращение затрат на изготовление оснастки благодаря
многократному использованию элементов для контроля
различных типов изделий;
возможность комплексной стандартизации средств и
механизации процессов контроля.
Аналогично определяют особенности проявления и обе-
спечения технологичности конструкции изделия при дру-
гих видах его контроля и испытания.
Качественная оценка технологичности конструкции
изделия, подвергаемого контролю и испытанию. Оценка
производится на этапах проектирования (разработки эс-
кизного и технического проектов) по критериям техноло-
гической рациональности и преемственности конструкции.
При качественной оценке ТКИ по критериям техноло-
гической рациональности различают конструкции двух
видов:
нерациональная конструкция (конструкция с трудно-
доступными элементами, неудобной конфигурации, тре-
бующая использования для контроля и испытания спе-
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
691
циальных приспособлений, включающих подставки,
штанги, стапели, кинематические пары, переходники,
оптические и электронные преобразующие устройства и
т. п.);
рациональная конструкция (конструкция с легкодо-
ступными элементами, удобной конфигурации, позволяю-
щая осуществить непосредственный контроль и испыта-
ния без специальных приспособлений и т, д.).
При качественной оценке технологичности по крите-
риям преемственности конструкции учитывают много-
кратную воспроизводимость того или иного метода испы-
тания и контроля при смене объектов, а также повторяе-
мость применяемых методов и средств при контроле и ис-
пытании данного объекта производства.
Глава 10
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Эксплуатация представляет собой стадию жизненного
цикла изделия, на которой реализуется, поддерживается
и восстанавливается его качество. Эксплуатация изделия
включает следующие процессы:
использование изделия по назначению (далее по тек-
сту — использование);
ожидание использования, представляющее собой нахо-
ждение изделия в состоянии готовности к использованию;
хранение — содержание неиспользуемого изделия в за-
данном состоянии "в отведенном для его размещения месте
е обеспечением его сохранности в течение заданного срока;
транспортирование — перемещение изделия в заданном
состоянии с применением при необходимости транспорт-
ных и грузоподъемных средств, начинающееся с погрузки
и кончающееся разгрузкой на месте назначения;
техническое обслуживание (ТО) — комлекс операций
692
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
или операция по поддержанию работоспособности
или исправности изделия при использовании, ожидании,
транспортировании и хранении;
ремонт — комплекс операций по восстановлению ис-
правности или работоспособности изделия и восстановле-
нию ресурса изделия или его составных частей; в некото-
рых случаях для специальных видов техники отдельные
виды ремонта могут не входить в состав эксплуатации;
технологическое обслуживание (ТЛО) — комплекс
операций по подготовке изделия к использованию, транс-
портированию и хранению, в процессе и после них, необ-
ходимость проведения которых не определяется поддер-
живанием надежности изделия (что является принципи-
альным отличием от ТО).
К ТЛО относятся:
агрегатирование (например, подсоединение одной ма-
шины к тяговому устройству другой, соединение их масло-,
электро- и воздухопроводов и т. п.);
переналадка и технологическое регулирование изде-
лия (например, переналадка тягового прицепного устрой-
ства изделия для работы с прицепным оборудованием,
замена колес с широкими шинами колесами с узкими ши-
нами и наоборот, изменение частоты вращения вала отбора
мощности и т. п.);
загрузка изделия перед использованием и разгрузка
после него (например, загрузка багажа в транспортные
средства и его разгрузка, загрузка семян в сельскохозяй-
ственные машины, выгрузка из них зерна, загрузка в само-
лет препаратов для обработки посевов и т. п.);
заправка изделия топливом, рабочими жидкостями
и т. п.;
перевод изделия из стояночного положения в транс-
портное и наоборот (например, подъем и опускание стоя-
ночных опор, перевод рабочего оборудования в транспорт-
ное положение и обратно и т. п.);
очистка рабочих органов изделия в процессе исполь-
зования (например, очистка ковша экскаватора от налип-
шего грунта и т. п.).
Эксплуатационная ТКИ проявляется при подготовке
изделия к использованию, при транспортировании, хра-
нении, ТО и текущем ремонте. Ее следует рассматривать
применительно к операциям ТЛО, ТО и текущего ремонта,
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
693
предусмотренным в эксплуатационной документации, а
также к операциям по поиску и устранению последствий
отказов, выполняемым в условиях эксплуатации при не-
плановом текущем ремонте.
Ремонтная ТКИ проявляется при всех видах ремонтов,
кроме текущего. Различают ТКИ при плановых и непла-
новых ремонтах (при которых устраняются последствия
повреждений и отказов). ТКИ при плановых ремонтах
должна рассматриваться только для ремонтируемых изде-
лий (для которых проведение ремонтов предусмотрено
в эксплуатационной документации) применительно к пре-
дусмотренным в ремонтной документации операциям.
ТКИ при неплановых ремонтах рассматривается только
применительно к восстанавливаемым изделиям (для кото-
рых в рассматриваемой ситуации восстановление работо-
способного состояния предусмотрено в эксплуатационной
документации).
Эксплуатационная и ремонтная ТКИ тесно связаны
с другим важным свойством конструкции изделия —
ремонтопригодностью, которая, в свою очередь, является
важнейшей составляющей надежности.
Связь эксплуатационной и ремонтной ТКИ с ремонто-
пригодностью изделия. Области проявления эксплуата-
ционной и ремонтной ТКИ и ремонтопригодности пере-
секаются. Ремонтопригодность является как бы связую-
щим звеном между эксплуатационной и ремонтной ТКИ
и его надежностью. Основными показателями этих свойств
являются затраты времени и труда на выполнение опре-
деленных комплексов профилактических и восстанови-
тельных операций, осуществляемых в процессе эксплуа-
тации изделия.
Эксплуатационная и ремонтная ТКИ характеризуют
только приспособленность конструкции изделия к выпол-
нению на нем определенных операций, а ремонтопригод-
ность — потребность изделия в конкретных операциях,
обусловленных требованиями надежности, и приспособ-
ленность его к их выполнению.
Ремонтопригодность, будучи составляющей надеж-
ности, проявляется только в операциях, направленных на
поддержание или восстановление работоспособного или
исправного состояния изделия, т. е. только при ТО и ре-
монте (табл. 1).
694
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
* Оперативное Врет Подготовительно - заключительное Время Дополнительное время
Основное вспомогательное время ' время
Суммарное врет Время оживании
Общее время
Рис. I. Затраты времени на ТЛО, ТО и ремонт
Эксплуатационная и ремонтная ТКИ характеризуется
средней оперативной продолжительностью и средней опе-
ративной трудоемкостью изделия в ТЛО, ТО и ремонте
определенного вида. Использование термина «оператив-
ная» означает, что показатель характеризует только свой-
ство конструкции изделия и его техническое состояние
в отличие от аналогичных показателей системы ТО и ре-
монта, которые характеризуют общие затраты на ТО
и ремонт изделия и зависят также от организации, приме-
няемых технологических процессов и материально-техни-
ческого обеспечения ТО и ремонта.
Место оперативных затрат в общих затратах на ТЛО,
ТО и ремонт на примере времени показано на рис. 1.
1. Области проявления эксплуатационной и ремонтной
технологичности конструкции н ремонтопригодности изделия
Свойство изделия, определяющее затраты при его эксплуатации Использова- ние Ожидание Транспорти- рование Хранение О Текущий ремонт Капиталь- ный и сред- ний ремонты
Потребность в опера- циях Приспособленность к операциям I I I 1 II III II III II III
Обозначения: I — область проявления эксплуатационной
ТКИ; II—область проявления ремонтопригодности; III — область,
в которой эксплуатационная ТКИ и ремонтопригодность проявляются
одновременно.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
695
Вспомогательное время представляет собой часть опе-
ративного времени, затрачиваемую исполнителем на под-
готовку изделия к ТЛО, ТО или ремонту и восстановление
исходного положения частей изделия после их окончания.
Часть оперативного времени, затрачиваемая исполни-
телем на выполнение операций ТЛО, ТО или ремонта без
учета вспомогательного времени, представляет собой ос-
новное время ТЛО, ТО или ремонта.
Под подготовительно-заключительным временем ТЛО,
ТО или ремонта понимают время, затрачиваемое исполни-
телем на подготовку и приведение в порядок рабочего
места и материальных средств (оборудования, инстру-
мента, материалов и т. п.) перед началом ТЛО, ТО или
ремонта, в процессе их выполнения или после их завер-
шения, а также на получение исполнителем задания,
инструктаж и ознакомление с технической документацией;
под дополнительным временем — время, затрачиваемое
исполнителем на личные надобности и отдых.
Понятие «время» используется, как правило, для харак-
теристики занятости каждого отдельного исполнителя
ТЛО, ТО или ремонта, а для характеристики занятости
изделия работами по ТЛО, ТО или ремонта используется
понятие «продолжительность».
Оперативная продолжительность ТЛО, ТО и ремонта
зависит от приспособленности изделия к одновременному
выполнению работ несколькими исполнителями, при рав-
номерной или одновременной загрузке всех исполнителей
определяется минимальной продолжительностью, а в ос-
тальных случаях — интервалом времени от начала ра-
боты первого исполнителя до завершения работы послед-
ним исполнителем.
Частные свойства, характеризующие ТКИ. Эксплуата-
ционная и ремонтная ТК.И определяются рядом частных
свойств, характеризующих приспособленность конструк-
ции изделия к выполнению отдельных операций. К этим
свойствам относятся доступность, легкосъемность, взаимо-
заменяемость, технологическая простота и преемствен-
ность (применительно к процессам обслуживания и ре-
монта), контроле- и монтажепригодность изделия, восста-
навливаемость его составных частей.
Доступность — свойство конструкции изделия, опре-
деляемое следующими факторами:
696
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
наличием рабочих зон для выполнения операций ТЛО,
ТО и ремонта;
свободным доступом к местам обслуживания и ремонта
с учетом требований эргономики;
возможностью использования необходимого инстру-
мента, средств механизации и автоматизации;
возможностью выполнения операций обслуживания и
ремонта отдельных составных частей изделия без демон-
тажа других составных частей;
2. Значения поправочных коэффициентов,
учитывающих алияиие отдельных факторов доступности
иа продолжительность выполнения элементов операций
Фактор, обозначения коэффи- циента Классификация факторов Поправочный коэффициент
Рабочая зона — Ki Имеет достаточные размеры для свобод- ных манипуляций Размеры не препятствуют нормальному выполнению операций, но накладывают ограничение на свободу манипуляций Сильно стеснена, для выполнения опера- ции требуется много линейных движений нлн специальных инструментов 1.0 1,2 1.5
Поза исполните- ля Удобная, позволяет выполнять операции без особого утомления, не затрачивая лишних усилий на сохранение рабочей позы во время работы Малоудобная, исполнитель вынужден ра- ботать с вытянутыми руками, наклонив- шись, стоя на коленях нлн сидя на кор- точках Неудобная, исполнитель вынужден при- нимать утомительную позу, работать ле- жа или сильно нагнувшись 1.0—1,1 1,25—1,50 1,60—1,70
Возмож- ность ви- зуального Рабочая зона отчетливо видна без изме- нения положения тела исполнителя, ра- бота наощупь исключена 1.0
контроля — Кз ' Для визуального контроля исполнителю необходимо изменить позу нлн прервать выполнение работы Работа выполняется наощупь, так как ра- бочая зона закрыта руками исполнителя или элементами конструкции 1.1 1.3
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
697
возможностью визуального контроля исполнителями
своих действий при выполнении элементов операций;
возможностью выполнения операций одновременно не-
сколькими исполнителями;
рациональным размещением разъемов для внешних
диагностических средств.
По своему расположению места ТЛО, ТО и ремонта
классифицируются по следующим признакам:
доступные со всех сторон;
для доступа к которым необходимо переместить или
провернуть некоторые детали, осуществить переезд или
подъем изделия;
доступ к которым ограничивают составные части изде-
лия, положение которых невозможно изменить;
доступные только после снятия некоторых деталей
изделия;
доступные только после снятия и разборки сборочных
единиц.
Примерами конструкции изделий с хорошей доступ-
ностью являются следующие: откидывающиеся кабины,
улучшающие доступ к элементам трансмиссии машины;
наличие в машине площадок с рифленым покрытием, ручек
и захватов для элементов, доступ к которым с уровня
земли затруднен; полуоткрытые капоты и т. п.
Значения поправочных коэффициентов, учитывающих
влияние некоторых факторов на увеличение продолжи-
тельности выполнения элементов операций, использу-
емых при расчете трудоемкости каждого элемента (см.
с. 751), приведены в табл. 2.
Коэффициент доступности
. s(0>
D —-------. ------- -
д S(o> + S‘B> ’
где S(°> — основная трудоемкость изделия в ТЛО (ТО,
ремонте); S(B) — вспомогательная трудоемкость изделия
в ТЛО (ТО, ремонте); 0 < ka 1 (чем совершеннее кон-
струкция изделия, тем выше коэффициент доступности).
Доступность имеет большое значение при выполнении
практически всех операций ТЛО и ТО, а также текущего
ремонта. В связи с тем, что при капитальном ремонте,
698
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
как правило, производится полная разборка изделия, это
свойство при капитальном ремонте проявляется в значи*
телыю меньшей степени.
Легкосъемность — свойство конструкции изделия, оп-
ределяемое следующими факторами:
рациональным членением составных частей изделия,
в том числе использованием блочно-модульного принципа
его компоновки;
использованием рациональных способов крепления
и соединения составных частей изделия, подлежащих
демонтажу при ТЛО, ТО и ремонте, которые исключают
при демонтаже необходимость в местных нагревах, при-
менении химических веществ, больших усилий, ударов,
сложной технологической оснастки, одновременного при-
менения двух и более инструментов;
отсутствием необходимости применения специальных
или оригинальных инструментов, приспособлений, стен-
дов или другой оснастки;
обеспечением деталей посадками с гарантированным
натягом и демонтажными базами;
использованием на крышках люков замков, не требую-
щих для открывания и закрывания специального инстру-
мента;
применением на составных частях, имеющих большую
массу, приспособлений, облегчающих их снятие с изде-
лия (захватов, рым-болтов, проушин и т. п.);
доступностью демонтажных баз для деталей и сбороч-
ных единиц.
Примером плохой легкосъемности является вариант
конструкции трактора, когда корпус коробки передач
отлит как одно целое с корпусом заднего моста, что ис-
ключает независимый ремонт этих узлов и обусловливает
необходимость одновременного проведения ремонта всего
шасси.
Определение коэффициента легкосъемности приведена
в гл. 2.
Важное значение имеет легкосъемность при текущих
(плановых и неплановых) ремонтах, а также при капи-
тальных ремонтах, выполняемых агрегатным методом.
Высокие показатели легкосъемности являются необходи-
мым условием для сокращения продолжительности этих
видов ремонтов.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
699
Взаимозаменяемость составных частей изделия — свой-
ство конструкции составной части изделия, обеспечи-
вающее возможность ее применения вместо другой, ана-
логичной составной части, без дополнительной обработки
с сохранением заданного качества изделия, в которое она
входит.
Взаимозаменяемость составных частей изделия опре-
деляется следующими факторами:
применением составных частей изделия одного назна-
чения с одинаковыми характеристиками;
допусками на присоединительные размеры, исключаю-
щими подгоночные операции и дополнительное регулиро-
вание после сборки отдельных сборочных единиц и изде-
лия в целом;
применением креплений, исключающих или сокращаю-
щих подгоночные и регулировочные операции при мон-
таже составных частей изделия;
ограничением числа сопряжений, не подлежащих обез-
личиванию и требующих селективного подбора деталей.
На взаимозаменяемость составных частей изделия су-
щественно влияют ограничение их номенклатуры, при-
менение стандартных и унифицированных составных частей,
возможность применения готовых (покупных) составных
частей, ограничение типоразмеров применяемых деталей,
в том числе крепежных, стопорных, уплотнений и т. п.
Это позволяет одновременно сократить число применяе-
мых при ТЛО, ТО и ремонте инструментов, приспособле-
ний, оборудования и тем самым снизить затраты времени
на их подбор.
Примерами взаимозаменяемости составных частей изде-
лия являются взаимозаменяемость колес автомобиля или
трактора, гидронасосов гидравлических систем самолета
и т. п.
Коэффициент взаимозаменяемости
ъ — ^дм
- в “ S„M + Sn ’
где 5дМ — оперативная трудоемкость изделия в монтаж-
ных операциях по замене составных частей изделий при
ТЛО, ТО и ремонте без учета пригоночных, регулировоч-
ных и селективных работ; SD — оперативная трудоем-
кость изделия в пригоночных, регулировочных и селек-
700
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
тивных операциях при ТЛО, ТО и ремонте изделия (чем
совершеннее конструкция изделия, тем выше коэффициент
взаимозаменяемости).
Технологическая простота — свойство конструкции из-
делия, определяемое следующими факторами:
определенностью точек контроля технического состоя-
ния изделия, регулирования, смазывания, крепления и
т. п.;
логической последовательностью выполнения опера-
ций ТЛО, ТО и ремонта;
вариантностью сборки изделия;
числом необходимых профессий исполнителей и требо-
ваниями к уровню их квалификации.
Операции ТЛО, ТО и ремонта по технологической
сложности можно разделить на три группы: не требующие
высокой квалификации исполнителей (мойка, чистка);
требующие определенного навыка в выполнении простых
приемов и движений (смазывание, заправка, подтягива-
ние крепежа); требующие от исполнителя высокой квали-
фикации и опыта (регулирование, диагностирование).
Сложность операций ТЛО, ТО и ремонта может быть
оценена необходимым числом исполнителей высокой ква-
лификации (по разрядам) и необходимым числом специаль-
ностей для каждого вида ТО, ТЛО и ремонта.
Технологичность конструкции изделия тем лучше, чем
меньше требуется для выполнения ТО, ТЛО и ремонта
исполнителей высокой квалификации, специалистов раз-
личных специальностей.
Технологическая преемственность — свойство кон-
струкции изделия, обеспечивающее возможность приме-
нения при его эксплуатации типовых и групповых тех-
нологических процессов ТО, ТЛО и ремонта.
Обеспечению технологической преемственности спо-
собствует унификация моделей изделий по составным
частям, комплектующему оборудованию, размещению ор-
ганов управления, контрольно-измерительных приборов,
точек смазывания, номенклатуре смазочных материалов.
Преемственность технологических процессов ТО, ТЛО
и ремонта позволяет сократить время, необходимое испол-
нителям для изучения эксплуатационных и ремонтных
документов на изделие и освоения нового технологиче-
ского оборудования, более полно и эффективно использо-
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
701
вать уже имеющиеся у них навыки в выполнении опе-
раций ТО, ТЛО и ремонта.
Контролепригодность — свойство конструкции изде-
лия, обеспечивающее возможность, удобство и надежность
ее контроля при ТО и ремонте.
Контролепригодность определяется следующими фак-
торами:
приспособленностью конструкции изделия к использо-
ванию рациональных методов и средств диагностирования;
взаимным согласованием устройств сопряжения изде-
лия со средствами диагностирования с учетом широкого
использования стандартных и унифицированных уст-
ройств;
возможностью диагностирования всех параметров, пре-
дусмотренных в эксплуатационной документации на изде-
лие без демонтажа его составных частей;
однозначностью соединения устройств сопряжения изде-
лия и средств диагностирования, исключающей возмож-
ность их неправильного соединения;
рациональным расположением и доступностью уст-
ройств сопряжения;
легкосъемностью и легкосоединяемостью устройств
сопряжения;
минимальным числом параметров, позволяющих обе-
спечить полноту и достоверность оценки технического со-
стояния изделия.
Высокую контролепригодность обеспечивает приме-
нение встроенных сигнализаторов различной конструкции,
оповещающих визуально, звуковым или иным способом
о превышении допускаемых значений контролируемых
параметров, встроенных указателей, выполняемых в виде
штуцеров с прозрачными элементами и используемых
для контроля уровня масла, воды и топлива, а также при-
менение стандартных унифицированных разъемов, клем-
мных колодок и т. п.
Для определения контролепригодности используют
следующие основные показатели:
средняя оперативная трудоемкость изделия в подго-
товке изделия к диагностированию .
/ j
5И. д = S Sy.c i -f- 2 SM. д„
»—-t J—1 •
702
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
где I — число диагностируемых параметров; J — число
контрольных точек; Sy> С/ — средние оперативные за-
траты труда на установку и снятие измерительных преоб-
разователей и других устройств, необходимых для кон-
троля i-ro диагностируемого параметра; SM д. — сред-
ние оперативные затраты труда на монтажно-демонтажные
операции на изделии для обеспечения доступа к /-й кон-
трольной точке и приведения изделия в исходное состоя-
ние после диагностирования;
средняя оперативная трудоемкость изделия в диагно-
стировании
= § S«Ai»
где 5дг — средние оперативные затраты труда на диагно-
стирование по t-му параметру; P0J — априорная вероят-
ность нахождения объекта диагностирования по t-му
параметру в работоспособном состоянии;
коэффициент глубины поиска дефекта
kr. п = F/R,
где F — число однозначно различимых составных частей
изделия на принятом уровне деления, с точностью до ко-
торых определяется место дефекта; R — общее число
составных частей изделия на принятом уровне деления,
с точностью до которых требуется определение места
дефекта;
коэффициент полноты проверки исправности (работо-
способности, правильности функционирования)
кд. п = ^<кАо»
где Хк — суммарная интенсивность отказов контроли-
руемых составных частей изделия на принятом уровне
деления; 10 — суммарная интенсивность отказов всех
составных частей изделия на принятом уровне деления.
Для оценки контролепригодности изделия могут быть
использованы и такие показатели, как средняя оператив-
ная продолжительность подготовки изделия к диагности-
рованию, средняя оперативная продолжительность диаг-
ностирования, вероятность правильного диагностирова-
ния и др.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
703
Контролепригодность можно рассматривать как одно
из основных свойств ТКИ при эксплуатации. Ее значение
еще больше возрастает при переходе к ТО и ремонту изде-
лий по состоянию.
Монтажепригодность — свойство конструкции изде-
лия, определяемое следующими факторами:
возможностью монтажа изделия стандартными грузо-
подъемными средствами;
наличием свободного доступа к местам установки и
соединения составных частей изделия, специальных уст-
ройств, обеспечивающих необходимую точность монтажа,
наличием при необходимости на сборочных единицах
устройств или мест строповки, крепления буксирных тро-
сов и т. п.;
отсутствием необходимости проведения разметочных
и подгоночных работ в процессе монтажа; отсутствием
деталей, требующих совместной механической обработки
перед сборкой; наличием в местах соединения составных
частей изделий устройств для центровки и сборки стыкуе-
мых элементов (контрольных рисок, штифтов, упоров
и т. п.); наличием монтажной маркировки мест соеди-
нения;
рациональным расположением базовых поверхностей,
на которые устанавливаются (или с которых снимаются)
составные части; значения поправочных коэффициентов,
учитывающих влияние этого фактора на продолжитель-
ность выполнения элементов операций и используемых
при расчете трудоемкости каждого элемента (см. раз-
дел 10.5), приводятся в табл. 3.
3. Значения поправочного коэффициента
учитывающего влияние расположения базовых поверхностей
иа продолжительность выполнения элементов операций
Классификация фактора к.
Составная часть устанавливается на горизонталь- ную плоскость сверху, поддержка не требуется Установка производится сбоку, требуется неболь- шое поддерживающее усилие Установка производится снизу, требуется поддер- живающее усилие, равное весу составной части 1,0 1,05—1,1 1,2—13
704
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Высокой монтажепригодности способствуют марки-
ровка составных частей изделия в последовательности
сборки, сохраняющаяся в течение срока службы изделия,
наличие в эксплуатационной документации указаний
о схемах строповки изделия в сборе и отдельных составных
частей его, о местах установки уровня для выверки поло-
жения изделия и т. п.
Для определения монтажепригодности используют сле-
дующие показатели:
средняя оперативная трудоемкость изделия в монтаже
___ с(о) | о(В)
м — *^м ~Г *^м >
где Sj,0) — основные затраты труда на монтаж изделия на
месте применения (сборка, регулирование, закрепление
изделия на фундаменте); SjMB) — вспомогательные затраты
труда на монтаж изделия на месте применения (распако-
вывание и расконсервация изделия, подготовка инстру-
мента, приспособлений, вспомогательных материалов).
В некоторых случаях оперативная трудоемкость изделия
в монтаже может включать также затраты труда на при-
гоночные операции при монтаже изделия на месте при-
менения;
коэффициент монтажепригодности изделия
ь _ si0)
sL0) + ^в)
его значение тем выше, чем ниже затраты труда на вспомо-
гательные операции;
коэффициент сборности
ь к = 5пр
с6 5„р 4- 5сб ’
где Snp — средняя оперативная трудоемкость изделия
в сборке в условиях производства; Sce — средняя опера-
тивная трудоемкость изделия в сборке и регулировании
при монтаже изделия на месте применения.
Моптажепригодность изделия тем выше, чем ниже
затраты на сборочные и регулировочные операции при
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
705
монтаже изделия на месте применения, т. е. чем выше
коэффициент сборности.
Для оценки монтажепригодности изделия могут быть
использованы также средняя оперативная продолжитель-
ность монтажа и другие показатели.
Монтажепригодность имеет важное значение для изде-
лий, систематически транспортируемых с одного объекта
на другой (например, башенных кранов), а также для
изделий, для которых в эксплуатационной документации
предусмотрены демонтаж и монтаж в процессе ТО.
Восстанавливаемость — свойство конструкции состав-
ной части изделия, обеспечивающее возможность прида-
ния ей в процессе ремонта номинальных или ремонтных
размеров и свойств.
Восстанавливаемость деталей определяется следую-
щими факторами:
применением материалов и конструкций, позволяющих
восстанавливать их до номинальных или ремонтных разме-
ров н обеспечивать остальные требуемые характерис-
тики;
наличием на деталях, подлежащих восстановлению,
технологических баз (центровых отверстий, установочных
поверхностей и т. п.), защищенных от повреждений и обе-
спечивающих возможность их многократного восстано-
вления;
применением на быстроизнашивающихся деталях смен-
ных частей;
приспособленностью к восстановлению прогрессивными
методами;
ограничением номенклатуры деталей, требующих при
восстановлении сложных технологических процессов и
специального оборудования.
Восстанавливаемость сборочных единиц характери-
зуется следующими факторами: наличием демонтажных
поверхностей, позволяющих без затруднения разбирать
сборочные единицы на детали; возможностью перестановки
односторонне изнашивающихся деталей для работы их
симметричной стороной; использованием разъемных соеди-
нений, съемных деталей (втулок, вкладышей и т. п.).
Каждый способ восстановления детали накладывает
23 П/р Амирова
706
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
дополнительные специфические требования к восстанав-
ливаемой детали. Например, деталь, подлежащая восста-
новлению методом пластического деформирования, должна
иметь в изнашивающейся зоне необходимый запас ме-
талла.
Примером низкой восстанавливаемости сборочной еди-
ницы является подшипниковый узел, в котором отсут-
ствует демонтажная поверхность для снятия обоймы
подшипника или затруднен доступ к ней, вследствие чего
разборка этого узла становится практически невозмож-
ной без повреждения подшипника. Это, в частности, уве-
личивает расход запасных частей.
Восстанавливаемость является качественной характе-
ристикой конструкции изделия и количественно не оце-
нивается.
Области проявления эксплуатационной и ремонтной
ТКИ. Для каждого из рассмотренных свойств ТКИ харак-
терны свои области проявления в процессе эксплуатации
и ремонта изделия, причем эти свойства могут прояв-
ляться в различных сочетаниях.
Улучшение какого-либо одного свойства с сохранением
остальных свойств влечет за собой улучшение ТКИ с точки
зрения оперативной трудоемкости изделия в ТЛО, ТО
и ремонте, однако это не всегда может приводить к сниже-
нию их оперативной продолжительности. Поэтому изме-
нение свойств целесообразно рассматривать комплексно.
В ряде случаев отработка конструкции изделия на
технологичность может повлечь за собой изменение тре-
бований к условиям проведения ТО или ремонта изделия
или его отдельных агрегатов. Например, усовершенство-
вание конструкции холодильных установок для вагонов
рефрижераторов позволяет устранять неисправности аппа-
ратов непосредственно в вагоне, что исключает необхо-
димость демонтажа аппаратов и отправки вагонов в ре-
монтное депо и т. п.
Области проявления эксплуатационной и ремонтной
ТКИ в общем случае приведены в табл. 4.
Примеры некоторых конструктивных решений, харак-
теризующих доступность, легкосъемность, технологиче-
скую сложность и монтажепригодность конструкций, Ьри-
ведены в табл. 5.
4. Оолаии iipUHiwic.HU» .kciUijaidUMoHHOH .. . с. итиИ 1КИ
Свойство а Подготовка к использованию, использование, возвращение изде- лия в исходное состояние после использования Процессы эксплуатации
Транспорти- рование Хранение то текущий Ремонт капитальный н средний
пла- но- вый не- пла- НО- ВЫЙ методом замены методом восста- новления
ТЛО то ТЛО то ТЛО то
Доступность I I I I I I I I 1 1 II
Легкосъемность II II II II II II II II 1 I I
Взаимозаменяемость составных частей — — — — — — II I I I 1
Технологическая про- стота I I 1 I I I I I I I 1
Технологическая пре- емственность I I I I I I I I I I I
Контролепригодность — I — 1 — I 1 I I II II
Монтажепригодность Восстанавливаемость I — I — I — — II II I I I
Обозначения: I — свойство проявляется в полной мере; II — свойство проявляется частично;-
свойство не проявляется.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
5. Примеры некоторых конструктивных решений составных частей при обеспечении частных свойств ТКИ
Нерациональное решение
Рациональное решение
Конструкция
составной части
Характеристика
конструкции
Конструкция
составной части
Характеристика
конструкции
Доступность
Затруднен доступ к
фильтрам гидросистемы
при их аамене. Филь*
тры установлены в ба-
ке и закрыты крышкой,
крепящейся болтами
Легкосъемность
Разборка резьбового
соединения затруднена
из-аа отсутствия осевой
фиксации резьбовых
соединений
Установка фильтров
в отверстия крышки ба-
ка фильтров улучшает
доступ к фильтрующим
элементам при их замене
Осевая фиксация обеспе-
чена за счет применения:
прижимной пластины,
крепящейся винтом
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Нерациональное решение
Конструкция составной части Характеристика конструкции
/ • Разборка резьбового соединения затруднена из-за отсутствия осевой фиксации резьбовых соединений
Продолжение табл. 5
Рациональное решение
Конструкция
составной части
Характеристика
конструкции
Осевая фиксация обеспе-
чена аа счет применения:
разжимного кольца,
стопорящего несколь-
ко болтов
одиночного зегера
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
вместо болта шпиль-
ки, установленной
с гарантированным на-
тягом или застопорен-
ной
Нерациональное решение
Конструкции
составной части
Характеристика
конструкции
Разборка резьбового
соединения затруднена
из-за отсутствия фик-
сации одной из кре-
пежных деталей от про-
ворачивания
Продолжение табл. 5
Рациональное решение
Конструкции
составной части
Характеристика
конструкции
Фиксация от проворачи-
вания обеспечена аа счет:
упора грани болта в
выступ детали или
кольцевую выточку
цилиндрических дета-
лей
снятия лысок на ци-
линдрической головке
болта и упора головки
в выступ детали
применения болта
с квадратным подго-
ловником
8КСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Нерациональнее решение
Конструкции
составной части
Характеристика
конструкции
Корпус Крышка
Отсутствие демонтаж-
ной базы на крыш-
ке затрудняет ее сня-
тие
Затруднено снятие де-
талей, установленных
с плотной посадкой
То же
Продолжение табл. 5
Рациональное решение
Конструкция Характеристика
составной части конструкции
Корпус Крышка
Пятка
Наличие демонтажной
базы в виде резь-
бового отверстия на
крышке обеспечивает ее
легкосъемность
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Наличие демонтажной
пятки обеспечивает лег-
косъемность детали
Наличие зазора между
соединяемыми деталями
для рычага обеспечивает
легкосъемность детали
Нерациональное решение
Конструкции
составной чакти
Характерно™ ка
конструкции
Отсутствует доступ
к демонтажной базе
шестерни
Отсутствует доступ
к демонтажной базе
крышки
Продолжение табл. 5
Рациональное решение
Конструкции
составной части
Характеристика
конструкции
м
ю
Резьбовые отверстия в
в ступице шестерни об-
легчают ее снятие
Резьбовые отверстия в
крышке облегчают ее
снятие
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Нерациональное решение
, Конструкция составной части Характеристика конструкции
Недоступна демонтаж- ная база подшип- ника скольжения
Недоступна демонтаж- ная база подшип- ника качения
Продолжение табл. 5
Рациональное решение
Конструкция
составной части
Характеристика
конструкции
Наличие технологиче-
ских монтажных отвер-
стий обеспечивает сня-
тие подшипника. Для
удобства демонтажа мо-
жет быть применена
упорная шайба
1 — упорная шайба
ОВДЦИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Наличие технологиче-
ских монтажных отвер-
стий обеспечивает сня-
тие подшипника
«4
S
Продолжение табл- 5
Нерациональное решение Рациональное решение
Конструкции составной части X а рактернстнка конструкции Конструкции составной части Характеристика конструкции
Технологическая сложность
Измерение давления
в трубопроводах сопро-
вождается остановкой
машины и снятием
давления в гидроси-
стеме
Использование самоза-
пирающегося клапана
не требует остановки ма-
шины и снятия давления
1 — уплотнительное кольцо;
2 — пробка
Крепление штока и
проушины гидроцилин-
дра сваркой затрудняет
замену уплотнений што-
ка гидроцилиндра
/ — штуцер; 2 — уплотни-
тельное кольцо; 3 — ша-
рик; 4 — корпус; 5 — пру-
жина
Резьбовое соединение
штока и проушины ги-
дроцилиндра обеспечи-
вает быструю замену
уплотнений штока
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Нерациональное решение
Конструкции
составной части
Характеристика
конструкции
Стопорение гайки пру-
жинным кольцом (а)
или установочным вин-
том (б) при повторной
их фиксации требует
выполнения операций
сверления, что приво-
дит к повреждению
резьбы и увеличению
трудоемкости регули-
ровочных операций
Продолжение табл. 5
Рацнональное решение
Конструкция Характеристика
составной части , конструкции
Стопорение достигается
за счет применения:
разрезной регулиро-
вочной гайки
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
установочного винта
с медной накладкой
-л
ст
Продолжение табл. 5
Нерациональное решение Рациональное решение
Конструкции составной части Характеристика конструкции Конструкция составной части X арактернстика конструкции
Стопорение гайки пру- жинным кольцом (а) или установочным вин- том (б) при повторной их фиксации требует выполнения операций сверления, что приво- дит к повреждению резьбы и увеличению трудоемкости регули- ровочных операций Стопорение достигается за счет применения: гибкой шайбы
Монтажепригодность
Сборка затруднена из-за
увеличенных линейных
размеров поверхностей
посадочных мест под
подшипником
Минимальные размеры
посадочных мест под под-
шипники способствуют
облегчению сборки
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Нерациональное решение
Конструкции
составной части
Характеристика
конструкции
Перепад диаметров ие
позволяет устанавли-
вать (снимать) подшип-
ник после установки
(снятия) шпонки, что
затрудняет сборочно-
разборочные работы
Исключена возмож-
ность монтажа (демон-
тажа) вала вместе
с установленными на
нем составными частями
Продолжение табл. 5
Рациональное решение
Конструкции Характеристика
составной части конструкции
Перепад диаметров dj и
d2 позволяет заменить
подшипник без снятия
шпонки
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Конструкция узла обес-
печивает монтаж (демон-
таж) вала в сборе
Нерациональное решение
Конструкция
составной части
Характеристика
конструкции
Одновременная уста-
новка детали на раз-
ные посадочные поверх-
ности затрудняет сбор-
ку. Размер А малой
ступени диаметром d
недостаточен для обес-
печения направления
ступени диаметром D
Установка подшипника
качения в корпусе из
алюминиевого сплава
затруднена, возможна
деформация посадочной
поверхности
Продолжение табл. 5
Рациональное решение
м
S
Конструкции
составной части
1 — стакан из твердого ма-
терияля
Характеристика
конструкции
Последовательная уста*
новка детали на разные
посадочные поверхности
облегчает сборку соеди-
нения. Размер А малой
ступени достаточен для
обеспечения направ-
ления ступени диаме-
тром D
Применение промежу-
точного стакана из твер-
дых материалов значи-
тельно снижает трудоем-
кость сборочных работ
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЧАСТЯМ ИЗДЕЛИЙ
71®
ОБЩИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУК-
ЦИЯМ ОТДЕЛЬНЫХ СОСТАВ-
НЫХ ЧАСТЕЙ ИЗДЕЛИЙ
Ниже приведены ти-
повые требования к эк-
сплуатационной и ре-
монтной технологичнос-
ти составных частей и
конструктивных эле-
ментов изделия маши-
ностроения.
Требования к авто-
матическим выключате-
лям и плавким предо-
хранителям. Конструк-
ция выключателей и
предохранителей и их
расположение в изделии
должны отвечать сле-
дующим требованиям:
расположение и
группировка выключа-
телей и предохраните-
лей должны обеспечи-
вать удобство их ос-
мотра;
в схеме электрообо-
рудования должна быть
предусмотрена четкая
индикация перегорания
предохранителей, сраба-
тывания выключателей;
автоматические вы-
ключатели, легко воз-
вращаемые в исходное
положение, необходимо
предпочитать плавким
предохранителям;
сработавшие выклю-
чатели должны легко
обнаруживаться;
720
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
необходимо, чтобы выключатели, выполняющие одина-
ковые функции, имели одинаковые размеры, тип и форму;
указания по возврату сработавших выключателей
в исходное положение должны быть четкими;
выключатели должны иметь обозначение выполняемых
ими функций;
предохранители следует размещать на передних пане-
лях, конструкция которых должна обеспечивать возмож-
ность замены предохранителей без применения инстру-
ментов;
номенклатура предохранителей и выключателей
должна быть по возможности минимальной.
Требования к индикаторам. Индикаторы и их располо-
жение в изделии должны соответствовать следующим тре-
бованиям:
все контрольные индикаторы должны быть видны с од-
ного рабочего места;
критические повреждения при необходимости должны
сопровождаться звуковыми сигналами;
индикаторы следует крепить крепежными элементами
общего назначения;
для замены и регулировки индикаторов следует .приме-
нять ручные инструменты только общего назначения;
шкалы должны иметь необходимые точки для настрой-
ки;
номинальные значения и допустимые пределы контро-
лируемых характеристик должны быть четко обозначены;
шкалы должны давать только необходимую информа-
цию и только с необходимой точностью;
все необходимые коэффициенты пересчета следует ука-
зывать около шкал;
обозначения индикаторов должны сооответствовать их
функциям и назначению.
Требования к креплениям. Номенклатура и- конструк-
тивное исполнение креплений, должны соответствовать
следующим требованиям:
номенклатура и количество креплений должны быть ми-
нимальными;
доступ к креплениям и их снятие должны исключать
дополнительную разборку;
для минимизации числа инструментов следует исполь-
зовать по возможности одинаковые головки болтов;
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ЧАСТЯМ ИЗДЕЛИЙ
721
конструкция крепления должна позволять обращение
с ним одной рукой, одним инструментом, одним челове-
ком;
цисло оборотов для снятия крепления должно быть
минимальным;
вокруг каждого крепления должно быть достаточно
места для рук и инструмента;
номенклатура креплений особых типов должна быть
ограничена, крепления должны выделяться окраской или
маркировкой;
регулярно используемые крепления должны иметь
по отношению к поверхности изделия контрастную ок-
раску;
конструкций крепления должна обеспечивать доста-
точно простую замену сорванных, изношенных или повре-
жденных креплений;
для предотвращения падения или потери деталей сле-
дует применять невыпадающие крепления, цепочки и т. п.;
аналогичные крепежные детали в пределах одной кон-
струкции крепления должны быть одинаковой длины;
количество крепежа следует уменьшить за счет приме-
нения замков, шарниров, защепок и т, п.
Требования к органам регулировки. Органы регули-
ровки и их расположение в конструкции изделия должны
удовлетворять следующим требованиям:
органы регулировки должны быстро устанавливаться
в начальные или нулевые положения;
регулировки должны быть взаимно независимы;
функционально аналогичные органы регулировки
должны иметь одинаковые тип и размещение;
органы регулировки должны легко приводиться в дей-
ствие руками и ручными инструментами общего назна-
чения;
обозначения органов управления должны раскрывать
их функции, характеристики, направление перемещения,
последовательность действий;
часто используемые органы регулировки следует рас-
полагать в наиболее удобных местах;
вокруг органов регулировки необходимо предусма-
тривать место для рук и инструментов;
число органов «заводских» регулировок, не исполь-
зуемых в эксплуатации, должно быть минимальным.
722
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Требования к крышкам и кожухам. Конструктивное
исполнение крышек и кожухов должно удовлетворять
следующим требованиям:
крышки и кожухи следует выполнять так, чтобы они
могли быть открыты и сняты независимо и одним чело-
веком;
снятый кожух должен открывать все существенные
детали, связанные с ремонтом;
правильное положение крышек и кожухов должно
быть очевидным из их формы, расположения ручек и
надписей;
снятие крышек и кожухов не должно требовать допол-
нительной разборки, а их установка—точного располо-
жения;
следует исключать неправильную установку крышек
и кожухов и несопрягаемость элементов;
открывание или снятие крышек или кожухов, а также
их последующая установка не должны вызывать опасного
дисбаланса изделия;
одинаковые крышки и их замки должны быть полностью
взаимозаменяемы;
для каждой крышки или кожуха следует использовать
минимальное количество замков одного типоразмера;
по возможности необходимо применять защелкиваю-
щиеся, быстрораскрываемые замки;
несъемные крышки и кожухи должны самостоятельно
удерживаться в открытом положении;
открытая крышка не должна затенять надписи с необ-
ходимыми инструкциями;
внешние поверхности крышек и кожухов должны быть
выполнены гладкими и наклонными для предохранения
от пыли и коррозии;
края и углы деталей следует закруглять для предо-
хранения от ушибов и повреждений;
крышки и кожухи должны иметь необходимые для их
подъема ручки, поручни или проушины, а при необхо-
димости должны быть также предусмотрены подпорки»
фиксаторы, держатели, защелки, ограничители.
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА723
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ
И РЕМОНТА
Изделия, поступившие в эксплуатацию, должны быть
приспособлены к выполнению операций по подготовке
их к использованию и приведению в исходное состояние
после использования, транспортирования, хранения, ТО
и ремонтов, т. е. должны обладать заданной технологич-
ностью при ТЛО, всех видах ТО и ремонта.
Требования к эксплуатационной и ремонтной ТКИ
определяются видом и назначением изделия. Из состава
эксплуатации одни процессы могут выпадать, а другие
приобретать особую весомость. Например, в эксплуата-
ции технологического оборудования машиностроительных
предприятий практически отсутствует длительное хра-
нение, поэтому конструкция изделий такого вида не
должна отрабатываться на технологичность примени-
тельно к условиям хранения. В то же время сельскохозяй-
ственные машины основную часть периода эксплуатации
находятся на хранении, в связи с чем соответствующей
отработке их на технологичность должно уделяться самое
серьезное внимание. Оборудование электростанций в про-
цессе эксплуатации не транспортируется и поэтому его
конструкция на технологичность при транспортировании
не отрабатывается, а такая строительная машина, как
башенный кран, систематически транспортируется с одного
строительного объекта на другой, поэтому ее приспособ-
ленность к транспортированию является одной из важ-
нейших характеристик.
Аналогично для разных изделий различна номенкла-
тура операций в процессах эксплуатации. Соответствую-
щим образом корректируются требования к технологич-
ности конструкции изделий при тех или иных процессах
эксплуатации.
Отработку конструкции изделий на технологичность
при отдельных процессах эксплуатации следует вести
с учетом условий выполнения этих процессов, регламен-
тированных в эксплуатационной и ремонтной докумен-
тации на изделие (организации технологических процессов,
применяемого технологического оборудования и транс-
портных средств, материально-технического обеспечения,
квалификации исполнителей, окружающей среды и т. п.).
724
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Эти условия существенно влияют на показатели техноло-
гичности. Так, например, изделие может обладать высо-
кой технологичностью при определенном виде ремонта,
в условиях ремонтного производства и иметь чрезвычайно
низкую технологичность при том же виде ремонта, выпол-
няемом в условиях эксплуатации.
Требования к эксплуатационной и ремонтной техноло-
гичности составных частей изделия должны задаваться
исходя из соответствующих требований к изделию в целом.
При этом обязательно должен действовать принцип: чем
чаще повторяется та или иная операция, тем лучше должна
быть приспособлена конструкция изделия к ее выпол-
нению.
Оптимальные значения показателей эксплуатационной
и ремонтной ТКИ зависят от вида и назначения изделия:
для изделий, периоды действия и ожидания которых чере-
дуются случайным образом, оптимальные значения пока-
зателей эксплуатационной ТКИ определяются исходя из
оптимальных значений показателей ремонтопригодности}
для изделий, предназначенных для работы в непрерыв-
ном режиме, показатели определяются исходя из мини-
мальной продолжительности ТО или непланового ремонта;
для изделий, работающих в определенном режиме,
когда период действия изделия сменяется неопределенным
режимом ожидания, показатели определяются исходя
из заданного значения коэффициента готовности.
Показатели ТКИ при ТЛО, ТО и плановых ремонтах
нормируются только для операций, предусмотренных в
эксплуатационных документах.
При отработке конструкции изделия на эксплуатацион-
ную и ремонтную технологичность важным вопросом яв-
ляется увязка требований эксплуатации и производства,
которые могут быть согласованными, независимыми и про-
тиворечивыми. Рассмотрим эти связи на примере отра-
ботки конструкции изделия на технологичность при ТЛО
и ТО путем повышения его коррозионной стойкости.
Примером согласованности требований эксплуатации
и производства может быть унификация сборочных еди-
ниц и деталей, которая позволяет конструктору макси-
мально распространить на них требования противокорро-
зионной защиты и уменьшить в то же время затраты средств
на изготовление в связи с увеличением, серийности про-
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА 725
U __________________________________—_______г. ,
изводства, перейти на более совершенные формы органи-
зации производства.
Примером независимых требований может служить
‘ изменение расположения деталей, исключающее скопление
влаги и загрязнений при сохранении способа и стоимости
ее крепления.
Примером противоречивых требований могут явиться
требования эксплуатации по повышению долговечности
лакокрасочного покрытия, которое обеспечивается изме-
нением условий производства, в частности, увеличением
числа слоев покрытия и ужесточением интервала темпе-
ратуры сушки. Выполнение этого требования приведет
к более эффективному использованию изделия и сниже-
нию расходов на ТО, ТЛО и ремонт, по в условиях про-
изводства это влечет за собой увеличение затрат на изго-
товление изделия. В этом случае решение должно при-
ниматься на базе результатов технико-экономических рас-
четов с использованием народнохозяйственных крите-
риев.
Отработка изделия как объекта ТО и ремонта должна
вестись параллельно с отработкой его системы техниче-
ского обслуживания и ремонта.
ТКИ при подготовке к использованию, в процессе
использования и после него. Обеспечение ТКИ в этом
случае заключается в придании конструкции изделия
свойств, обеспечивающих его приспособленность к выпол-
нению в необходимом объеме ТЛО перед использованием,
ежемесячного или ежедневного ТО, ТЛО и ТО в процессе
использования и ТЛО после использования. Типовыми
операциями при этом являются:
при ТЛО изделия перед использованием — заправка
топливом и рабочими жидкостями, переналадка и техноло-
гическое регулирование, загрузка, агрегатирование, пере-
вод из стояночного положения в рабочее или наоборот
и т. п.;
при ежесменном или ежедневном ТО изделия — кон-
трольные операции;
при ТЛО изделия в процессе использования — повто-
ряющиеся отдельные операции ТЛО перед использова-
нием (заправка топливам, погрузка очередного груза и
т. п.) и операции, специфические для каждого вида изде-
лия (например, очистка ковша экскаватора от налипшего
726
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
грунта; очистка изделий, хранящихся на открытой пло-
щадке);
при ТЛО изделия после использования — возвраще-
ние изделия в исходное состояние (например, разъедине-
ние агрегата).
ТКИ при заправке. Характеризуется следующими
факторами: доступностью заливных горловин; возмож-
ностью механизированного заполнения емкостей; нали-
чием легко наблюдаемых индикаторов уровня рабочих
жидкостей в емкостях и резервуарах (системе охлаждения
двигателя, масляных картерах трансмиссии, бачках с тор-
мозной жидкостью и т. п.), а также встроенных устройств,-
позволяющих наблюдать за уровнем жидкости непосред-
ственно на щитке приборов; расположением сливных отвер-
стий, обеспечивающим возможность слива топлива и
масла без попадания его на руки исполнителю и загряз-
нения составных частей изделия и т. п.
При операциях заправки проявляются в основном два
свойства ТКИ: доступность и легкосъемность. Так, тре-
бованиями к эксплуатационной технологичности автомо-
билей в случаях, когда по условиям принятых конструк-
тивных решений заправка изделий топливом, водой,
маслом и другими техническими жидкостями невозможна
с уровня земли, предусматривается установка встроенных
устройств для доступа работающих к местам заправки,
а также к ветровым и задним стеклам.
ТКИ при заправке оценивается оперативными тру-
доемкостью или продолжительностью операций.
ТКИ при переналадке. Операции переналадки имеют
место при изменении задач, выполняемых изделием, агре-
гатировании его с каким-либо оборудованием или смене
составной части агрегата. Примерами удачного конструк-
тивного решения вопроса переналадки являются исполь-
зование механизмов для бесступенчатого регулирования
колеи колес трактора, для изменения давления в шинах
и т. п. <
При операциях переналадки в основном проявляются
такие свойства ТКИ, как доступность, легкосъемность,
технологическая простота.
ТКИ при переналадке оценивается оперативными тру-
доемкостью и продолжительностью операций перена-
ладки.
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ 8КСПЛУАТАЦНИ И РЕМОНТА? 27
ТКИ при агрегатировании. Операции агрегатирования
свойственны изделиям, предназначенным для использова-
ния в сочетании с навесным, полунавесным и прицепным
оборудованием (например, автомобиль с прицепом, сельско-
хозяйственный трактор с культиватором, промышленный
трактор с отвалом бульдозера и т. п.). При агрегатирова-
нии для соединения изделий в агрегаты используют авто-
матические сцепные устройства, компактные и быстро-
съемные масло- и воздухопроводы, легкие соединения
карданного вала прицепной машины с валом отбора
мощности основной машины. Особое внимание уделяется
автоматизации процессов соединения гидросистем, элек-
тро- и пневмосистем изделий в агрегатах, обеспечению
обзорности присоединительных элементов и т. п.
Примерами удачного конструктивного решения вопроса
агрегатирования являются автоматическая сцепка при-
цепных и навесных машин с сельскохозяйственными трак-
торами, которая автоматически соединяет вал отбора
мощности трактора с карданным валом привода рабочих
органов сельскохозяйственных машин.
При операциях агрегатирования в основном прояв-
ляются такие свойства ТКИ, как доступность и техноло-
гическая простота конструкции изделия.
ТКИ при агрегатировании оценивается оперативными
трудоемкостью и продолжительностью операций агрега-
тирования. Следует отметить, что ТКИ при агрегатирова-
нии характеризует только технологичность агрегата
в целом и не может рассматриваться применительно
только к какому-то одному изделию (автомобилю,
трактору, прицепу и т. п.) без учета другого изде-
лия — составной части агрегата. Может иметь место
такая ситуация, когда одно и то же изделие хорошо
агрегатируется с одним навесным оборудованием и плохо
с другим. В связи с этим при нормировании показателей
ТКИ при агрегатировании следует указывать, для ка-
кого конкретного агрегата рассчитан или задан пока-
затель.
Области проявления ТКИ при подготовке изделия
к использованию, в процессе использования и после него
приведены в табл. 6.
ТКИ при транспортировании. ТКИ в этом случае
рассматривается применительно к изделиям, транспорти-
726
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
6» Области проявления ТКИ при подготовке к использованию
по иазиачевию, в процессе использовании и после него
Нммевеваше работы Доступ- ность Легко- съсм Весть Техноло- гическая простота Контроле- пригодность
Заправка I мм —
Переналадка и техно- логическое регулиро- вание II I 11
Загрузка II мм мм ММ
Агрегатирование I мм I мм
Перевод из стоячего положения в рабочее I мм II мм
ТО I мм II _м
ТЛО в процессе ис- пользования I мм II мм
Приведение изделия в исходное состояние I II II ММ
Примечание. Обозначения см. в табл. 4.
рование которых в процессе эксплуатации предусмотрено
в эксплуатационной документации.
ТКИ при его транспортировании — свойство конструк-
ции изделия, характеризующее его компактность в транс-
портном положении, потребность в необходимом рабочем
объеме транспортного средства и обеспечивающее его
приспособленность к выполнению следующих операций:
перевод изделия из рабочего положения в транспортное
и наоборот; консервация и расконсервация изделия и его
составных частей; погрузка (разгрузка) изделия в транс-
портное средство или подсоединение (отсоединение) к нему,
ТО изделия в процессе его перемещения.
На номенклатуру операций, к выполнению которых
должно быть приспособлено изделие, влияют конструкция
изделия, вид перемещения (на транспортных средствах,
на прицепе), вид транспорта (на судах, железнодорожных
платформах, в железнодорожных вагонах, на автомоби-
лях, трейлерах, самолетах и т. п.). Например, если
в эксплуатационной документации предусмотрено транс-
портирование изделия только на прицепе, из этого про-
цесса выпадают операции погрузки и разгрузки; в ряде
ШИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТ А720
случаев в процессе перемещения изделия не проводятся
ТО и т. п.
ТКИ при операциях перевода изделия из рабочего
положения в транспортное характеризуется следующими
факторами: возможностью транспортирования изделия
заданным способом без разборки, снятия с него составных
частей или изменения их положения, а в случае невоз-
можности этого — минимальным числом составных ча-
стей, подлежащих снятию с изделия, и составных частей,
положение которых должно быть изменено; возможностью
легкого снятия необходимых составных частей и легкого
отсоединения от изделия выступающих элементов (скоб,
кронштейнов и т. п.); наличием у маслопроводов, топливо-
проводов и электропроводки соединений, позволяющих
производить разборку изделия для перемещения, а также
гидравлических и пневматических приспособлений для
изменения положения составных частей, изделия при
переводе его в транспортное положение и т. п. х
Общие требования к ТКИ при консервации и ТО
в процессе транспортирования аналогичны требованиям
к ТКИ при консервации и ТО в процессе хранения. До-
полнительным требованием в этом случае является ис-
пользование способов консервации, не требующих раз-
борки изделия для расконсервации.
При погрузке в транспортное средство или присоеди-
нении к нему ТКИ характеризуется следующими факто-
рами: возможностью осуществления погрузки изделия
стандартными грузоподъемными средствами; наличием на
изделиях и тяжелых сборочных единицах устройств или
мест строповки и крепления буксирных тросов, транспорт-
ной маркировки, в том числе указателей мест строповки,
мест подъема изделия тележкой и запрещения брать
груз непосредственно крюком, маркировки с указанием
массы сборочных единиц, транспортируемых без упа-
ковки.
ТКИ при установке на транспортное средство харак-
теризуется наличием в изделии прицепных скоб, неза-
висимых механизмов управления, стояночного тормоза
с механическим приводом, маркировки указателей мест,
к которым надлежит крепить устройства для расчаливания
и удержания изделия в статическом положении, разгру-
зочных устройств для крупных составных частей.
730
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Общие требования к ТКИ при разгрузке изделия
такие же, как и при его погрузке.
ТКИ при переводе изделия из транспортного поло-
жения в рабочее характеризуется простотой и однознач-
ностью сборки изделия с использованием стандартных
грузоподъемных средств.
Области проявления ТКИ при различных работах
в процессе транспортирования изделия приведены
в табл. 7.
ТКИ при транспортировании оценивается оператив-
ными трудоемкостью и продолжительностью операций по
подготовке изделия к перемещению и переводу его в ра-
бочее положение после перемещения, а также удельной
оперативной трудоемкостью ТО изделия при транспорти-
ровании.
ТКИ при хранении — свойство конструкции изделия,
обеспечивающее его приспособленность к выполнению
следующих операций: очистки и мойки изделия; снятия
и подготовки к хранению в специально оборудованных
складах составных частей; разборки изделия; гермети-
зации отверстий, щелей и полостей изделия от проникно-
вения пыли и влаги; консервации изделия и его состав-
ных частей или восстановления поврежденного лакокра-
сочного покрытия; установки изделия на подставки;
ТО изделия в процессе хранения; приведения изделия
в работоспособное состояние после хранения.
7. Области проявления ТКИ при транспортировании
Наименование работы Доступ- ность Легко- съемность Монтаже* пригодность
Перевод изделия из стояночного положения в транспортное 1 II —
Консервация I I ——
Погрузка в транспортное сред- ство или подсоединение к нему I I
ТО в процессе перемещения I ——
Разгрузка или отсоединение I —• —
Расконсервация I —— ——
Перевод изделия из транспорт- ного положения в рабочее I 1
Примечание. Обозначения см. в табл. 4.
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА731
Номенклатура операций, к выполнению которых долж-
на быть приспособлена конструкция изделия в процессе
хранения, определяется следующими факторами:
продолжительностью хранения (межсменное, кратко-
временное, длительное хранение);
способом хранения, предусмотренным в эксплуата-
ционной документации (на открытой площадке, под на-
весом, в закрытом помещении, комбинированный — когда
изделие хранится на открытой площадке, а остальные
составные части размещаются на хранение в закрытом
помещении);
видом изделия (например, для ряда изделий в эксплуа-
тационной документации не предусмотрено проведение
ТО в процессе хранения).
Изделия, хранение которых предполагается на откры-
тых площадках или под навесом, как правило, не должны
иметь составных частей с низкой коррозионной стой-
костью.
При обеспечении технологичности конструкции таких
составных частей особое внимание уделяется их доступ-
ности и легкосъемности, подбору для деталей и сборочных
единиц материалов с высокой коррозионной стойкостью.
ТКИ при его герметизации характеризуется наличием
контрольных пробок (желательно с щупами и сапунами),
исключающих возможность попадания влаги в полости
составных частей, предохранительных средств для вы-
хлопных и воздуховсасывающих труб, заглушек для
шлангов, щитов или шторок для отдельных составных
частей и т. п.
ТКИ при консервации характеризуется минимально
необходимым числом и объемом операций по консервации
и удобством нанесения и восстановления защитных по-
крытий при постановке изделия на хранение. Это обеспе-
чивается минимальной площадью контакта поверхности
деталей с агрессивной средой, минимальной степенью
воздействия на изделие влаги и инородных частиц, при-
способленностью конструкции к выполнению операций по
защите изделий от коррозии, рациональным выбором кон-
структивных материалов и защитных покрытий.
Минимальная площадь контакта детали с агрессивной
средой может быть достигнута рациональным использо-
ванием традиционных профилей проката и гнутых про-
732
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
филей, применением емкостей с минимальной площадью
поверхности при заданном объеме, уменьшением числа
щелей, зазоров, .других мест скопления влаги, остатков
технологического продукта и других загрязнений.
Минимальную степень воздействия на изделие влаги
и инородных частиц обеспечивает выполнение следующих
мероприятий: защита щелей и зазоров от попадания
коррозионной среды дополнительными конструктивными
элементами; расположение участков с щелями и зазорами
вне зоны действия коррозионной среды; обеспечение
минимально необходимой ширины щелей с тем, чтобы
в них не задерживалась коррозионная среда; расположе-
ние щелей по ходу движения воздушного потока, способ-
ного удалить коррозионную среду; уплотнение щелей.
Приспособленность конструкции изделия к операциям
по защите от коррозии повышается при расположении
мест скопления влаги и инородных частиц вне зоны дей-
ствия среды, введении в конструкцию дренажных отвер-
стий, устройств вентиляции и самоочистки от инородных
частиц, использовании быстросъемных крышек, люков
для обеспечения свободного доступа к местам очистки
от пыли, грязи и т. п.
ТКИ при установке изделия на подставки повышается
при ррименении откидывающихся подставок для разгрузки
опорных колес и рам или четко отмеченных мест для их
установки. При необходимости, конструкция изделия
должна быть приспособлена к использованию грузо-
подъемных средств.
Общие требования к ТКИ при ТО в процессе его хра-
нения, как правило, в основном сводятся к приспособлен-
ности конструкции к операциям контроля правильности
положения находящегрся на хранении изделия (устойчи-
вости, отсутствия перекосов и прогибов), надежности
герметизации (наличия, состояния и плотности прилегания
заглушек, пробок и других защитных элементов), состоя-
ния антикоррозионных покрытий (их наличия, целост-
ности окраски, отсутствия коррозии), состояния защит-
ных устройств (прочности крепления чехлов, щитков,
крышек и т. п.).
ТКИ при снятии с хранения предполагает приспособ-
ленность конструкции изделия к снятию его с подставок
(подкладок), очистке и расконсервации изделия в целом
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ 8КСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА7аа
8. Области проявления ТКИ ври хранении
Наименование работы Доступ- ность Легко- съемность Контро- лен рн- годное Th Moiiin- жгпрн 1<>Д1НМ lh
Очистка и мойка I __ __
Снятие составных частей I I —
Подготовка составных ча- стей к хранению I —• —
Разборка изделия нолиая или частичная I I —-
Герметизация 1 — ——
Консервация 1
Установление изделия иа подставки (подкладки) и т. п. * II —-
ТО в процессе хранения 1 II 1
Снятие изделия * с подста- вок (подкладок) и т. п. I — . ..
Очистка и расконсервация I —— —— ——
Снятие герметизирующих I — —•
устройств Установка снятых состав- ных частей — — — I
Проверка и регулирование —— —— I ——
* При этих операциях проявляются только специфические свой-
ства конструкции.
Примечание. Обозначения см. в табл. 4.
и его составных частей, снятию герметизирующих уст-
ройств, установке на изделие снятых составных частей,
проверке и регулированию составных частей и изделия
в целом.
Области проявления ТКИ при различных работах,
выполняемых в процессе хранения изделия, приведены
в табл. 8.
Показатели ТКИ при хранении должны нормиро-
ваться и оцениваться для заданных условий хра-
нения.
ТКИ при техническом обслуживании. Применительно
к изделиям, ТО которых предусмотрено в эксплуатацион-
ной документации на изделие, ТКИ при техническом
обслуживании представляет собой свойство конструкции
734
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
изделия, обеспечивающее его приспособленность к вы-
полнению операций, необходимых для поддержания рабо-
тоспособного состояния изделия в процессе его исполь-
зования, а также для контроля его технического состоя-
ния при хранении и транспортировании (моечных, кон-
трольных, регулировочных, смазочных, крепежных и др.).
Номенклатура этих операций зависит от конструкции
изделия, вида и стратегии ТО.
Вид ТО определяется его периодичностью (ежесмен-
ное, ТО-1, ТО-2 и т. д., сезонное).
Стратегия ТО выражается в том, что в эксплуатацион-
ной документации задаются либо периодичность и объем
работ при каждом ТО независимо от технического состоя-
ния изделия (регламентированное ТО), либо периодич-
ность ТО и объем контрольных работ. Объем остальных
работ зависит от результата контроля технического со-
стояния изделия (ТО с периодическим контролем пара-
метров), а при непрерывном контроле технического со-
стояния изделия предусматривается выполнение по его
результатам непрерывного контроля параметров (ТО с не-
прерывным контролем параметров).
При отработке конструкции изделия на технологич-
ность при ТО учитывается повторяемость операций ТО
и их сложность. Чем чаще повторяется операция и чем
она сложнее, тем лучше должна быть приспособлена
конструкция изделия к ее выполнению. Для регламенти-
рованного ТО и ТО с периодическим контролем пара-
метров периодичность выполнения операций устанавли-
вается в эксплуатационных документах. При этом ча-
стота операций ТО, состоящих из двух частей: контроль-
ной (обязательной) и исполнительской (по результатам
контроля), например: «проверить уровень масла, при
необходимости дополнить масло», определяется следу-
ющим образом: частота контрольной части — по эксплуа-
тационной документации, частота исполнительской части—
по усредненным данным статистики. Для ТО с непрерыв-
ным контролем параметров частота выполнения операций
определяется по данным статистики.
ТКИ при очистке и мойке характеризуется следующими
факторами:
приспособленностью внешней формы изделия и кон-
структивного исполнения салона (автомобилей, самоле-
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И PEMOHTA735
тов, судов, вагонов) к шланговой и механизированной
мойке соответствующими механизмами, а при необхо-
димости — к специальной обработке дезинфицирующими
средствами;
легкосъемностью капотов, облицовок, щитков и дру-
гих элементов, закрывающих доступ к местам, подлежа-
щим очистке, и механизмам, требующим периодической
промывки и протирки;
минимальным числом мест скопления загрязняющих
веществ;
минимальным числом составных частей нерациональ-
ной формы, способствующей интенсивному загрязнению
изделия;
невозможностью попадания воды или моющего рас-
твора на электрооборудование, за панели, под покрытие
пола и т. п.;
обеспечением полного слива воды или моющего рас-
твора, скопившихся в изделии;
доступностью составных частей, подлежащих снятию
с изделия для их периодической промывки;
наличием чехлов, пленки и других предохраняющих
элементов изделий, на поверхности которых недопустимо
попадание воды (генераторы, реле и т. п,).
Примером требований к ТКИ при мойке автомобиля
является возможность беспрепятственного прохождения
моющих щеток при механизированной мойке изделия по
его выступающим на поверхность кузова деталям и уст-
ройствам (стеклоочистителям, зеркалам заднего вида,
антеннам, дополнительным фарам, сигналам и т. п.).
ТКИ при очистке и мойке оценивается средними
оперативными трудоемкостью и продолжительностью опе-
раций.
При контрольных операциях практически полностью
реализуется одно из свойств эксплуатационной ТКИ —
контролепригодность, оцениваемая соответствующими по-
казателями.
Примерами хорошей контролепригодности являются:
наличие на колесах грузовых автомобилей большой
грузоподъемности и автобусов сигнализаторов снижения
давления в шинах до минимально допустимого значения;
применение легкосъемных тормозных барабанов, допу-
скающих осмотр механизмов тормозов без демонтажа
736
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
ступиц колес; наличие свободного доступа к вентилям шин
сдвоенных колес при помощи удлинителей вентилей и т. п.
ТКИ при регулировании характеризуется следующими
факторами:
минимальным числом регулируемых параметров;
простотой и удобством регулирования (доступностью
регулируемых объектов, легкосъемностью облицовок, ка-
потов, щитков и других элементов, закрывающих доступ
к этим объектам);
возможностью визуального наблюдения за выполне-
нением операций регулирования;
легкосъемностью составных частей, подлежащих пе-
риодическому регулированию вне изделия;
возможностью регулирования составных частей без
их снятия с изделия;
устранением потребности в применении нестандартного
инструмента;
возможностью выполнения операций регулирования
без дополнительных слесарно-пригоночных работ;
наличием защиты от коррозии регулировочных винтов
и тяг.
Примером обеспечения высокой доступности к регули-
руемым составным частям является использование в кон-
струкции автомобиля откидывающейся кабины, шарнир-
ного блока капот — крылья, снижение высоты крыльев,
применение легкосъемных боковин капота.
ТКИ при регулировании оценивается средними опе-
ративными трудоемкостью и продолжительностью опе-
раций регулирования.
' ТКИ при операциях смазывания изделий характери-
зуется следующими факторами:
минимальным числом точек смазывания; ограниченной
номенклатурой смазочных материалов; рациональным рас-
положением и доступностью точек смазывания; приме-
нением систем централизованной смазки; возможностью
применения стандартного смазочного оборудования с ми-
нимальным числом смазочных наконечников; возмож-
ностью полной и быстрой очистки от грязи пресс-масле-
нок, подверженных загрязнению.
Сокращение операций смазывания достигается за счет
использования узлов одноразовой смазки и исключения
точек смазывания путем подбора материалов пар трения.
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА 737
ТКИ при смазочных операциях оценивается их опе-
ративными трудоемкостью и продолжительностью.
ТКИ при операциях крепления характеризуется сле-
дующими факторами:
минимальным числом типоразмеров крепежных изде-
лий, позволяющим сократить затраты времени на подбор
соответствующего инструмента;
наличием свободного доступа к крепежным соедине-
ниям с необходимым инструментом, в том числе к соеди-
нениям с большим или нормированным усилием затяжки
(с динамометрическими ключами);
возможностью выполнения операций по подтяжке со-
единений одним исполнителем;
применением конструкций резьбовых соединений, обе-
спечивающих надежную защиту резьбы от коррозии;
использованием конструктивных решений, исключа-
ющих проворачивание болта при подтягивании гайки и
наоборот.
Число крепежных операций может быть сокращено
за счет использования конструкций резьбовых соедине-
ний, исключающих самоотвинчивание крепежных деталей,
а также вытягивание болтов и шпилек.
ТКИ при крепежных операциях оценивается опера-
тивными трудоемкостью и продолжительностью этих опе-
раций; трудоемкость и продолжительность контрольных
операций не учитывается.
Области проявления ТКИ при ТО приведены в табл. 9.
ТКИ при плановом текущем ремонте^ Применительно
к ремонтируемым изделиям ТКИ — свойство конструк-
ции изделия, обеспечивающее его приспособленность к вы-
полнению следующих операций: оценки технического
состояния изделия; снятия с изделия составных частей,
требующих замены; установки новых или отремонтиро-
ванных составных частей и их регулирования.
Потребность в выполнении операций планового теку-
щего ремонта вызывается необходимостью восстановления
ресурса отдельных составных частей изделия.
Номенклатура операций, к которым должно быть
приспособлено изделие для выполнения планового теку-
щего ремонта, определяется конструкцией изделия, видом
ремонта (ТР-1, ТР-2 и т. д.), стратегией ремонта.
В зависимости от стратегии ремонта различают:
24 п/р Амирова
738
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
б. Области проявления ТКИ при ТО
Наименование работы Доступность Технологиче- ская простота Контроле- пригодность
Моечные I __ __
Контрольные I I I
Регулировочные I I I
Смазочные I II —
Крепежные I —— ——
Примечание. Обозначения см. в табл. 4.
регламентированный ремонт, выполняемый с перио-
дичностью и в объеме, установленном в эксплуатационной
документации, независимо от технического состояния изде-
лия в момент начала ремонта;
ремонт по техническому состоянию, при котором кон-
троль технического состояния изделия выполняется с пе-
риодичностью и в объеме, установленными в эксплуата-
ционной документации, а объем и момент начала ремонта
определяются техническим состоянием изделия.
Методы ремонта по признаку восстановления состав-
ных частей следующие: метод замены, когда исчерпавшие
ресурс составные части изделия заменяются новыми иди
заранее отремонтированными; метод восстановления, когда
исчерпавшие ресурс составные части изделия восстанав-
ливаются в процессе ремонта до номинальных или ре-
монтных размеров.
По признаку сохранения принадлежности ремонтируе-
мых составных частей различают обезличенный и необез-
личенный ремонты.
При отработке конструкции изделия на технологич-
ность при плановом текущем ремонте учитывается повто-
ряемость операций, их сложность и стоимость заменяемых
или восстанавливаемых деталей. Чем чаще повторяется
операция и чем она сложнее, тем лучше должна быть
приспособлена конструкция изделия к ее выполнению;
чем дороже сборочная единица или деталь, тем лучше
она должна быть приспособлена к восстановлению.
ТКИ при оценке технического состояния характери-
зуется контролепригодностью его конструкции и рас по-
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА 73*
ложением присоединительных разъемов для подключения
диагностической аппаратуры, устанавливаемых непосред-
ственно на изделии, при котором не затрудняется доступ
к составным частям изделия и устраняются препятствия
проведению демонтажно-монтажных работ.
ТКИ при снятии с изделия составных частей, требу-
ющих замены, характеризуется рациональным членением
изделия на составные части с учетом принципа агрегати-
рования, минимальным числом мест соединения, доступ-
ностью и легкосъемностью составных частей, возмож-
ностью автономного демонтажа быстроизнашивающихся
составных частей, удобным расположением такелажных
узлов, возможностью использования стандартного грузо-
подъемного оборудования.
ТКИ при установке новых или отремонтированных
составных частей характеризуется наличием базовой со-
ставной части для расположения других составных ча-
стей, возможностью использования стандартного грузо-
подъемного оборудования, высокой монтажепригодностью
конструкции изделия.
ТКИ при его регулировании обеспечивается рацио-
нальным размещением и доступностью мест регулирова-
ния, минимальным числом регулируемых параметров,
наличием доступных измерительных баз, возможностью
выполнения операций регулирования без дополнитель-
ного проведения слесарных работ.
Области проявления ТКИ при плановом текущем ре-
монте приведены в табл. 10.
ТКИ при его плановом текущем ремонте оценивается
оперативными трудоемкостью и продолжительностью опе-
раций.
ТКИ при неплановом текущем ремонте — свойство
конструкции изделия, обеспечивающее его приспособлен-
ность к выполнению операций поиска отказавших состав-
ных частей и выявлению причин отказа, к частичной раз-
борке изделия и восстановлению его работоспособности.
Потребность в поиске отказавшей составной части
изделия может появляться в процессе выполнения кон-
трольных работ при ТО, текущем ремонте или в случае
отказа изделия.
При отработке конструкции изделия на технологич-
ность при неплановых ремонтах учитывается частота воз-
24*
740
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
10. Области проявления ТКИ при плановом текущем ремонте
Наименование работы Доступ- ность Легко* съем- ность Техно- логиче- ская простота Контро- лепри- годность Момта- жепри- годность
Оценка техниче- 1 1 1
ского состояния изделия Снятие составных I I II
частей, требующих замены Установление ио- 1 11 1
вых или отремон- тированных со- ставных частей Регулирование 1 — 1 11 —
Примечание. Обозначения см. в табл. 4.
никновения отказов (по статистическим данным или по
данным о прототипах и аналогах). Чем чаще повторяется
отказ определенного вида, тем лучше должна быть при-
способлена конструкция изделия к устранению его послед-
ствий.
Конкретная номенклатура операций, к выполнению
которых должно быть приспособлено изделие, зависит
от видов наиболее часто повторяющихся отказов и от
конструкции изделия.
ТКИ при поиске отказавших составных частей и вы-
явлении причин отказа характеризуется следующими
факторами:
наличием в эксплуатационной документации требова-
ний к подлежащей контролю информации и стратегии
поиска отказавших составных частей;
возможностью диагностирования изделия без разборки
имеющимися диагностическими средствами;
приспособленностью конструкции изделия к получе-
нию заданных в эксплуатационной документации видов
энергии информации (механической, тепловой, геометри-
ческой, акустической и т. д.).
При поиске отказавшей составной части составляется
функциональная схема изделия, а затем граф, указыва-
ющий последовательность выполнения операций контроля.
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА 7'll
Требования к ТКИ при его разборке аналогичны тре
бованиям к ТКИ при снятии с него составных частей
при плановом текущем ремонте.
ТКИ при восстановлении работоспособности характе-
ризуется возможностью выполнения ремонта отдельных
составных частей (в удобном месте и в удобное время)
без демонтажа других составных частей, а также восста-
новления работоспособного состояния изделия без демон-
тажа отказавшей составной части.
ТКИ при неплановом ремонте оценивается показате-
лями контролепригодности, средним временем восстанов-
ления работоспособного состояния (средней оперативной
продолжительностью непланового ремонта), вероятностью
восстановления работоспособного состояния изделия п
средней оперативной трудоемкостью изделия в неплано-
вом ремонте.
Области проявления ТКИ при неплановом ремонте
приведены в табл. 11.
ТКИ при средних и капитальных ремонтах, выполня-
емых способом замены, —свойство конструкции изделия,
обеспечивающее его приспособленность к выполнению
операций оценки технического состояния, разборки, де-
фектации, сборки, регулирования и прпсмо-сдачочных
испытаний.
Необходимость проведения капитального ремонта вы-
звана тем, что наработка или срок службы изделия до
Л. Области проявления ТКИ при неплановом текущем ремонте
Примечание. Обозначения см. в табл. 4.
742
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
списания значительно выше, чем для его составных сбо-
рочных единиц.
Номенклатура операций, к выполнению которых
должно быть приспособлено изделие в процессе планового
среднего или капитального ремонта методом замены,
определяется его конструкцией.
Требования к ТКИ при оценке технического состоя-
ния аналогичны требованиям, предъявляемым в этой
части к ТКИ при текущем ремонте, и предусматривают
возможность достоверной оценки остаточного ресурса,
в частности, с использованием методов неразрушающего
контроля.
Требования к ТКИ при его разборке аналогичны
требованиям, предъявляемым к ТКИ при снятии с изде-
лия составных частей, требующих замены, в процессе те-
кущего ремонта, характеризуются следующими факто-
рами:
доступностью демонтажных поверхностей деталей и
сборочных единиц;
обеспечением съема запрессованных подшипников ка-
чения без передачи усилия через тела качения;
минимальным числом устанавливаемых на прессах
соединений с гарантированным натягом;
отсутствием соединений, детали которых в процессе
снятия приходится переводить через одно или несколько
соединений с неподвижной посадкой;
возможностью использования при разборке изделия
средств механизации и автоматизации;
отсутствием потребности в сложном, дорогостоящем
оборудовании, оснастке, приспособлений, а также в до-
полнительной обработке при разборке мест соединения
составных частей;
использованием в системе электрооборудования уст-
ройств, позволяющих снимать основные сборочные еди-
ницы и осветительные приборы без развинчивания кон-
тактных соединений;
логической последовательностью операций разборки.
ТКИ при дефектации характеризуется наличием изме-
рительных баз, обеспечивающих требуемую точность из-
мерения зазора в проверяемом соединении или величины
износа детали, а также постоянством положения этих баз
в направлении измерения.
ТКИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ И РЕМОНТА 743
Требования к ТКИ при сборке аналогичны требова-
ниям, предъявляемым к ТКИ при установке новых или
отремонтированных составных частей на изделие в про-
цессе текущего ремонта, и характеризуются следующими
факторами:
возможностью использования конструктивных сбороч-
ных баз в качестве технологических и измерительных;
возможностью компоновки сборочных единиц из стан-
дартных и унифицированных деталей;
отсутствием соединений, конструкция которых не обе-
спечивает правильного совмещения сопрягаемых деталей
перед запрессовкой, а также соединений, требующих при
сборке применения совместной механической обработки
сопрягаемых деталей;
наличием меток спаренности у деталей, взаимное рас-
положение которых обусловлено конструкторско-техноло-
гическими особенностями;
возможностью общей сборки изделия без промежуточ-
ной разборки и повторных сборок составных частей;
отсутствием необходимости в дополнительной обработке
составных частей при сборке;
использованием прогрессивных методов сборки, на-
пример, метода сборки с временно образующимся зазором
за счет предварительного низкотемпературного охлажде-
ния охватываемой детали;
однозначностью процесса сборки;
логической последовательностью операций сборки.
Требования к ТКИ при регулировании в процессе
среднего и капитального ремонтов аналогичны требова-
ниям, предъявляемым к ТКИ при регулировании в про-
цессе текущего ремонта.
ТКИ при его приемо-сдаточных испытаниях характери-
зуется доступностью мест регулирования и присоединения
контрольных приборов.
ТКИ при среднем и капитальном ремонтах, выполняе-
мых способом замены, оценивается оперативной трудоем-
костью или продолжительностью всех операций без учета
затрат времени и труда на восстановление деталей.
ТКИ при среднем и капитальном ремонтах, выполня-
емых способом восстановления, — свойство конструкции
изделия, обеспечивающее его приспособленность к выпол-
нению всех операций, предусмотренных при выполнении
744
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
12. Области проявления ТКИ при среднем и капитальном ремонтах
Наименование работы Доступность Легкость Технологиче- ская про- стота Контроле- пригодность Восстанав- ливаемость Взаимозаме- няемость Монтаже- прнгодность
Оценка технического со- стояния 1 — I 1 — — - —
Разборка 1 1 11 11 —— —— —
Дефектация 1 11 —
Восстановление 11 11 1
Сборка 1 —— 11 — —— 1 1
Регулирование 1 — 1 —— —— —— ——
Приемосдаточные испы- тания 1 — — 11 — — —
Примечание. Обозначения см. в табл. 4.
среднего и капитального ремонтов способом замены,
а также операций восстановления деталей и сборочных
единиц.
Номенклатура операций восстановления, к которым
должны быть приспособлены детали и узлы, определяется
экономически целесообразной номенклатурой восстанав-
ливаемых деталей и узлов, их конструкцией, а также эко-
номически целесообразными и технически обоснованными
способами восстановления.
ТКИ при восстановлении деталей и сборочных единиц
характеризуется следующими факторами:
приспособленностью конфигурации детали к ее вос-
становлению (возможностью доступа инструмента к из-
ношенной поверхности);
наличием и сохранностью в процессе эксплуатации
технологических и установочных баз, необходимых для
выполнения восстановительных операций (центровых от-
верстий, плоских поверхностей при механических, галь-
ванических и других способах восстановления);
наличием и сохранностью в процессе эксплуатации де-
монтажно-монтажных поверхностей, позволяющих исклю-
чить возможность повреждения или разрушения деталей
при разборке и сборке сборочных единиц.
ИСПЫТАНИЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ И РЕМОНТНУЮ ТКИ 745
При этом должны быть учтены специфические требова-
ния к конструкции детали, обусловленные характером
ее разрушения и способом восстановления. Например,
для деталей, восстанавливаемых пластическим деформи-
рованием, предусматривается необходимый запас объема
металла для компенсации его изношенного слоя; для
деталей, восстанавливаемых методом ремонтных разме-
ров, — запас металла в направлении изменяющегося в ре-
зультате изнашивания размера и т. п.
ТКИ при среднем и капитальном ремонтах оценивается
средними оперативными трудоемкостью и продолжитель-
ностью операций первого среднего и первого капиталь-
ного ремонтах.
Области проявления ТКИ при среднем и капитальном
ремонтах приведены в табл. 12.
ИСПЫТАНИЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ И РЕМОНТНУЮ ТКИ
Цель и методы испытаний. Целью испытаний изделия
на технологичность его конструкции при эксплуатации
являются:
определение значений показателей технологичности
при эксплуатации и оценке их соответствия заданным
в нормативно-технической документации значениям;
сравнение значений показателей испытуемых изделий
с показателями изделий-аналогов или прототипов;
выявление и качественная оценка конструктивных
решений, ухудшающих технологичность конструкции из-
делия при эксплуатации.
К испытаниям конструкции изделия на технологич-
ность при эксплуатации относятся:
испытания с возникающей необходимостью проведе-
ния ТЛО, ТО и ремонта;
испытания с создаваемой необходимостью проведения
ТЛО, ТО и ремонта;
испытания с предполагаемой необходимостью прове-
дения ТЛО, ТО и ремонта;
комбинированные испытания.
При испытаниях изделия на технологичность с воз-
никающей необходимостью проведения ТЛО, ТО и ремонта
изделие подвергают нормальным или ускоренным испыта-
746
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
ниям в условиях и объеме, установленных программой
испытаний, а необходимую для оценки технологичности
информацию выявляют при выполнении операций ТЛО,
ТО и плановых ремонтов, выполняемых в соответствии
с требованиями эксплуатационной и ремонтной докумен-
тации, и неплановых ремонтов, необходимость в прове-
дении которых возникает в процессе испытаний.
Испытания конструкции изделия на технологичность
при ТО и ремонте могут быть совмещены с испытаниями
на ремонтопригодность и другие свойства надежности.
При испытании на технологичность с создаваемой не-
обходимостью проведения ТЛО, ТО и ремонта потреб-
ность выполнения операций ТЛО, ТО и ремонта создается
путем преднамеренной подготовки изделий к их проведе-
нию или введением повреждений в изделие по заранее
принятому плану.
При испытаниях изделия на технологичность с пред-
полагаемой необходимостью в проведении ТЛО, ТО и
ремонта выполнение операций ТЛО, ТО и ремонта ими-
тируется в соответствии с программой испытаний.
Испытания с создаваемой необходимостью и предпола-
гаемой необходимостью в части ТО и ремонта могут быть
совмещены с испытаниями на ремонтопригодность.
Комбинированные испытания изделия на технологич-
ность при его эксплуатации заключаются в использова-
нии перечисленных выше испытаний в любом из сочетаний,
установленном в методике испытаний.
Оценка технологичности конструкции изделия при
эксплуатации осуществляется при предварительных, при-
емочных, контрольных и исследовательских испытаниях.
Программа и методика испытаний. Эти документы
могут быть самостоятельными или входить разделом в об-
щую программу и методику испытаний изделия.
Программа испытаний содержит следующие сведения!
цель и виды испытаний;
перечень показателей, подлежащих определению в про-
цессе испытаний;
порядок отбора, приемки и подготовки изделий к испы-
таниям (способ отбора изделий для испытаний, комплект-
ность изделий, наработку изделий до начала испытаний,
перечень конструкторской, технологической и другой
документации, прилагаемой к изделию, порядок подго-
ИСПЫТАНИЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННУЮ И РЕМОНТНУЮ ТКИ 747
товки изделия к испытаниям, перечень средств технологи-
ческого оснащения, используемых при испытаниях,
порядок их подготовки к применению);
указание места и условий проведения испытаний (место
проведения ТЛО, ТО и ремонта, температура окружающей
среды, скорость ветра, запыленность, влажность воздуха,'
уровень вибрации, число, квалификация и опыт персо-
нала и т. п.);
объем и порядок проведения испытаний (план наблю-
дений, число испытуемых изделий, порядок проведения
и критерии прекращения испытаний, наработка изделий
при этом, объем наблюдений, устанавливаемый исходя
из требований к относительной погрешности и довери-
тельной вероятности определения значений показателей);
порядок оформления результатов испытаний.
Перечень видов и операций ТЛО, ТО и планового теку-
щего ремонта устанавливается в соответствии с эксплуа-
тационной и ремонтной документацией.
При испытаниях с создаваемой и предполагаемой не-
обходимостью перечень операций неплановых ремонтов
определяется перечнем возможных отказов, приведенных
в эксплуатационной документации, с учетом опыта экс-
плуатации испытуемых изделий, их аналогов и прототи-
пов, а также перечнем запасных частей, включаемых
в комплект ЗИП данного изделия.
Методика испытаний включает следующие сведения!
источники информации (хронометражные наблюдения
за операциями ТЛО, ТО и ремонта, нормативы затрат
времени и труда на проведение подобных операций на
прототипах и аналогах, схемы и диагностические про-
граммы причинно-следственных связей технического со-
стояния изделий, их сборочных единиц и систем);
метод испытаний (при испытаниях с создаваемой и
предполагаемой необходимостью — способ подготовки из-
делия к испытаниям и внесения повреждений, при испы-
таниях с возникающей необходимостью — порядок наблю-
дений и сбора информации);
перечень регистрируемых параметров;
порядок выполнения операций ТЛО, ТО и ремонта
при испытаниях (технологическая документация на про-
ведение каждого вида ТЛО, ТО и ремонта, перечень и
характеристика средств ТЛО, ТО и ремонта, прилагаемых
748
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
к изделию, а также требующихся дополнительно, харак-
теристика условий проведения испытаний);
требования к точности и достоверности определения
измеряемых параметров (относительные погрешности и
доверительные вероятности или значения риска изготови-
теля и потребителя, приемочные и браковочные значения
оцениваемых показателей);
порядок обработки результатов испытаний и расчета
показателей.
ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ И РЕМОНТНОЙ ТКИ
Количественная оценка ТКИ. Целью количественной
оценки эксплуатационной и ремонтной ТКИ является!
оценка соответствия показателей эксплуатационной и
ремонтной ТКИ требованиям нормативно-технической и
другой документации (по данным испытаний на ТКИ и
эксплуатационных наблюдений);
выбор лучшего с точки зрения эксплуатационной и
ремонтной ТКИ варианта конструктивного решения при
сравнении нескольких вариантов (при разработке и мо-
дернизации конструкции изделия и его модификаций).
Результаты количественной оценки эксплуатационной
и ремонтной ТКИ могут быть использованы для!
накопления статистических данных об эксплуатацион-
ной и ремонтной ТКИ;
планирования и прогнозирования уровня эксплуата-
ционной и ремонтной технологичности конструкций новых
изделий;
разработки нормативов по капитальному ремонту из-
делий;
определения экономической эффективности улучшения
эксплуатационной и ремонтной ТКИ при доработке или
модернизации изделий.
Используются следующие методы количественной
оценки ремонтной ТКИ:
на стадии разработки ТЗ на изделие — экспертный
метод;
на стадии разработки технического проекта — анали-
тико-расчетные методы;
на стадии разработки рабочей документации и эксплуа-
тации техники — оценка ТКИ по статистическим данным.
ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ И РЕМОНТНОЙ I Н It
Ми
Экспертный метод основан на iiciio;iii:«>iuiiiiiii i>hiни
квалифицированных специалистов (экспертов) и нпппыч
о ремонтной технологичности конструкций прото i ши hi ii
аналогов оцениваемого изделия.
На основании опыта и имеющейся информации кнжлый
из экспертов предсказывает величину затрат времени,
труда или средств на выполнение операции или комплекс»
операций ремонта в виде минимальных at и максималь-
ных bt оценок. Далее проводится обработка полученных
данных в следующей последовательности.
1. По оценкам каждого f-го эксперта вычисляют сред
ние значения затрат Mi (х) и дисперсию S'i (х) по <|xip
мулам:
М,(Х) = ^ЦА;-
2. Определяют среднее значение оценок экспертов
N
i=l
3. Вычисляют среднеквадратическую ошибку oii«-h< ii
экспертов
s(*)=1/t=t2s'W-
4. Проверяют согласованность мнений экспертов при
помощи коэффициента вариации по формуле
X
По табл. 13 оценивают уровень согласованности мне-
ний экспертов.
При значениях v 0,26 экспертов необходимо озна-
комить с полученными результатами и провести допол-
нительную экспертизу.
Пример. Определить экспертным методом среднюю
оперативную трудоемкость демонтажа гидронасоса экска-
ватора. Результаты экспертных оценок приведены в
табл. 14.
759
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
13. Уровни согласованности мнений экспертов
Значение
коэффициентов вариации
Уровень согласованности
о< 0,1
0,1 v < 0,15
0,15 < о < 0,26
0,26 < v < 0,35
v 0,35
Высокий
Выше среднего
Средний
Ниже среднего
Низкий
По полученным данным определяем среднюю опера*
тивную трудоемкость (человеко-мин) демонтажа гидрона-
соса экскаватора
Х=^026 + М)=10>95
Проверяем согласованность мнений экспертов!
“ = т^ = ода7-
14. Результаты экспертных оценок трудоемкости, человеко-мин
Номер эксперта а» bi bi - ai (6,- - а,у
1 10 12 2 4
2 10 13 3 9
3 9 12 3 9
4 8 12 4 16
5 10 12 2 4
6 10 14 4 16
7 9 14 5 25
8 8 13 5 25
9 9 12 3 9
10 10 12 2 4
2 93 126 33 121
Обозначения: щ — мнинмальиая оценка; bi —максималь-
ная оценка.
ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ И РЕМОНТНОЙ ТКИ
751
Значение коэффициента вариации v = 0,097 < 0,1 сви-
детельствует о высоком уровне согласованности мнений
экспертов.
Метод типовых нормативов времени основан на ис-
пользовании технически обоснованных нормативов вре-
мени выполнения операций ремонта.
Технологический процесс ремонта представляют как
комплекс операций, а последние в свою очередь — как
набор элементов операций — приемов и переходов.
Трудоемкость элементов операций определяют по об-
щемашиностроительным нормативам времени на слесар-
ные работы по ремонту машин и оборудования.
Для учета факторов эргономического и конструктивно-
технологического характера, которые в упомянутых нор-
мативах не отражены, вводится поправочный коэффи-
циент К, определяемый как произведение частных коэф-
фициентов, учитывающих:
стесненность в рабочей зоне —
позу исполнителя при выполнении элемента опера-
ции — Къ,
возможность визуального контроля исполнителем своих
действий при выполнении элемента операций — Кя;
расположение базовой поверхности, на которую про-
изводится установка (или съем) составной части — К4.
Расчет трудоемкости операций ремонта производится
в следующем порядке:
нормируемая операция расчленяется на элементы —
приемы и переходы;
на основании анализа конструкторской документации
или конструкции опытного образца по каждому типовому
элементу определяют число исполнителей и нормообра-
зующие факторы (данные для входа в справочные таблицы
нормативов времени), определяющие продолжительность
выполнения элемента;
по типовым нормативам времени определяют нормы
времени на выполнение каждого элемента операции;
по табл. 2 и 3 для каждого l-го элемента операций
определяют поправочные коэффициенты Ki— Kt и подсчи-
тывают общий поправочный коэффициент Ki по формуле
;»=1
752
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
рассчитывают фактическую трудоемкость каждого эле-
мента операций St с учетом условий выполнения по
формуле
где /,,1 — нормативная продолжительность /-го элемента
операции; Ki — поправочный коэффициент /-го элемента
операции, учитывающий отклонение реальных условий
выполнения элемента операции от оптимальных; F{ —
число исполнителей /-го элемента операции;
рассчитывают трудоемкость выполнения каждой /-Й
операции по формуле
L
Sj = S{,
где L — число элементов операций;
определяют трудоемкость ремонта каждого вида по
формуле
j
5Р = L Sy,
i=i
где J — число операций ремонта данного вида.
Пример. Найти с помощью метода типовых нормативов
времени среднюю оперативную трудоемкость демонтажа
гидронасоса экскаватора. Исходные данные приведены
в предыдущем примере.
Для удобства записи исходных данных и расчета
используем табл. 15.
Метод микроэлементных нормативов основан на ис-
пользовании тщательно разработанных и технически обос-
нованных нормативов относительной длительности дви-
жений исполнителей при любых трудовых операциях,
приведенных в табл. 16.
Для использования подобных нормативов любую опе-
рацию технического обслуживания и ремонта необходимо
представить в виде суммы простейших движений испол-
нителя или микроэлементов работы. Для перехода к абсо-
лютным значениям трудоемкости требуется установить
переходный коэффициент Кр, определяемый по формуле]
Кр = 100,
15. Расчет трудоемкости демонтажа гидронасоса экскаватора
Номер операции, перехода Наименование и содержание операции перехода) Нормо- образу- ющие па- раметры, мм Обору- дование, приспо- собле- ния, ин- струмент Норма времени, мин Нормативная про- должительность операции (перехо- да), мин Нормативная тру- доемкость опера- ции (перехода), че- ловеко-мин
1 Отвернуть. три болта М10X30 крепления съем- ной панели мю, 1 = 15 Ключ иа 17 0,25 0,75 0,75
2 Снять с болтов три пружинные шайбы 0 ю, Z = 30 0,08 0,24 0,24
3 Снять съемную панель т = = 36 кг, / = 800 0,68 0,68 0,68
4 Отвернуть две накидные гайки трубопроводов М16, 1= 15 Ключ на 19 н на 32 0,30 0,60 0,60
5 Отвернуть четы- ре гайки М10 крепления гидро- насоса МЮ, / = 15 Ключ на 17 0,25 1,00 1,00
6 Снять четыре пружинные шай- бы 0 ю, / = 15 0,08 0,32 0,32
Поправочные коэффициенты Продолжительность выполнении опе- рации (перехода), мни Трудоемкость вы- полнении операции (перехода), челове- ко-мнн
Ki к, к» Kt Ki
1,2 — — — 1,2 0,90 0,90
— — — — — 0,24 0,24
1,2 — — 1,3 1,56 1,06 1,06
1,2 — 1,2 — 1,44 0,86 0,86
1,3 1,1 1,2 — 1,72 1,72 1,72
— — — — — 0,32 0,32
ОЦЕНКА 8КСПЛУАТАЦИОННОЙ И РЕМОНТНОЙ ТКИ
QI
Продолжение табл. 15
Номер операции, переходов Наименование и содержание операции (перехода) Нормо- образу- ющие па- раметры, мм Обору- дование, приспо- собле- ния, ин- струмент Норма времени, мни Нормативная про- должительность операции (перехо- да), мни Нормативная тру- доемкость опера- ции (перехода), че- ловеко-мин Поправочные коэффициенты Продолжительность выполнения опе- рации (перехода), мни Трудоемкость вы- ! пол нега я операции г (перехода), челове- ко-мин
Kt к, к, Kt Ki
7 Вынуть четыре 0 ю. . 0,15 0,60 0,60 1,2 1,2 0,72 0,72
болта М10Х30 1= 30
8 Сиять гидронасос т = =: 8 КГ — 0,38 0,38 0,38 1,2 — 1,2 1,1 1,58 0,60 0,60
9 Сиять прокладку 0 100 — 0,19 0,19 0,19 — — — 0,19 0,19
10 Вывернуть во* М12, Ключ 0,72 1,44 1,44 — —— — — 1,44 1,44
семь штуцеров (= 16 иа 19 0,30
11 Установить четы* 0 15, —— 1,20 1,20 —— — — — — 1,20 1,20
ре заглушки Z=* 10 0,22 0,22
12 Сиять с вала ги- дронасоса полу- муфту 0,22 0,22 0,22
Итого: 7,62 9,47 9,47
Примечание. Расчет произведен для одного исполнителя с квалификацией 3-го разряда.
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ И РЕМОНТНОЙ ТКИ ТМ
где Тя — наблюдаемая длительность любой операции
при пробном хронометраже, чел.-с; То —длительность
в относительных единицах (см. табл. 16). В среднем /С =
= 1,5.
Для оценки оперативной трудоемкости используют
табл. 16 и 17. Работа проводится в следующей последова-
тельности.
1. Исследуемая операция представляется в виде суммы
простейших движений или микроэлементов работы в со*
ответствии с их перечнем в табл. 18.
2. По характеристике этих движений и их шифру
(см. табл. 16) можно определить численное значение тру-
доемкости операции в относительных величинах.
3. Характеристику удобства зон обслуживания опре-
деляют по табл. 17.
4. На основе оценки всех характеристик исследуемых
движений (см. табл. 16) будет получено численное значе-
ние трудоемкости в относительных величинах.
5. Для определения суммарной длительности выпол-
нения элемента операции в относительных величинах
(То) необходимо полученное численное значение трудо-
емкости в относительных величинах умножить на число
выполняемых движений.
6. Для перехода к абсолютным значениям необходимо
использовать формулу, приведенную выше, представив
ее в виде
т КрТ°
1 н — 100 •
Пример. Определить оперативную трудоемкость опера-
ции по контролю уровня масла и по его доливу в картер
двигателя трактора Т-150К.
1. Представляем эту операцию в виде суммы элемен-
тарных движений исполнителя в технологической после-
довательности их выполнения (см. табл. 18).
2. Определяем характеристику каждого из элементар-
ных движений этой операции в соответствии с графой 3
и шифр по графе 4, а следовательно, и горизонтальную
строку по табл. 16.
3. Определяем по табл. 17 зону обслуживания: высоту
расположения ручки щупа — 1280 мм, крышки заливной
горловины — 1540 мм, их удаление от исполнителя —
16. Нормативы относительной трудоемкости движений исполнителей
Номер движения Движение или микроэлемент работы Характеристика Шифр Относительная трудоемкость движении исполнителя в относительных единицах в зависимости от
повторяемости усиления темпа
ь И |о Я Sa ю • о. V К о X >»s удоб- но мало- УДоб- но « 5£ к >»я Удоб- но Ио я >» = ю . о v его х >>#
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
1 Наклон корпуса До 70° к вертикали 1А — —а 100 120 140 130 150 180
До 30° к вертикали 1Б — — — 70 90 ПО 90 120 150
2 Поворот корпуса Четверть оборота 2А — — — 50 65 75 65 80 80
Пол-оборота 2Б — 85 ПО 130 по 140 160
3 Ходьба Одни шаг (700 мм) ЗА — — 40 53 62 60 85 95
4 Движение руки:
1—0,6 м Механическое 4М 50 58 72 60 75 90 85 100 120
Грубо контролируе- 4Г 65 75 90 70 87 ПО 100 115 138
мое
Приближенно кон- тролируемое 4П
Точно контроли- руемое Механическое 4Т
5 0,5—0,25 м 5М 38 42 52 44 62 70 60 80 95
Грубо контролируе- 5Г 50 55 65 56 85 105 85 140 170
мое
Приближенно кон- тролируемое 5П 58z 62 85 65 100 130 100 180 —
Точно контроля- 5Т 65 70 100 75 120 180 120 — —
руемое 6М
6 0,2—0,1 м Механическое 25 30 38 28 35 42 40 55 65
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
Номер движения Движение или микроэлемент работы Характеристика Шифр
1 2 3 4
6 0,2—0,1 М Грубо контролируе- 6Г
1 мое
Приближенно кон- 6П
тролнруемое Точно контроли- 6Т
7 Незначительное руемое Механическое 8М
движение со- Грубо контролируе- 8Г
вместно кисти и мое
пальцев (менее Приближенно кон- 8П
0,1 м) тролнруемое Точно контроли- 8Т
8 Зрительная ра- бота руемое Грубая 9Г
Средняя Точная 9С 9Т
Очень точная 90Т
Контраст —
Поле зрения —
Продолжение табл. 16
Относительная трудоемкость движения исполнителя
в относительных единицах в зависимости от
повторяемости усилении темпа
Удоб- но мало- УДоб- но SSS Удоб- но мало- УДоб- но • о V ЦО Удоб- но мало- УДоб- ио Л V О X >»«
5 6 7 8 9 10 11 13 13
40 45 53 43 50 58 55 85 105
45 50 58 54 55 65 60 — —
55 65 70 65 67 76 — — —
10 15 18 16 19 22 21
25 30 35 31 35 37 35 — —
30 35 43 36 40 43 — — —
45 50 55 50 55 — — — —
45 20 30 25 33 45 40 65 100
20 35 50 35 50 80 60 130 220
30 50 85 52 80 125 90 200 400
45 85 120 75 120 190 130 300 600
Боль- Сред- Ма- Боль- Сред- Ма- Боль- Сред- Ма-
шой ннй лый шой ннй лый шой НИН лый
Ме- нее 6° 6° —— — —— 120° —— 15— 30° —
ОЦЕНКА 8КСПЛУАТАЦИОННОЙ И РЕМОНТНОЙ ТКИ
758
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
17. Характеристика удобства зои обслуживания
Расположение
аоиы обслуживания
Расстояние
от исполнителя,
мм
Характеристика
По горизонтальной плоскости
Удобное боковое ±600 Сохраняется свободное положе- ние тела исполнителя, обзор ос- новной рабочей зоны полный
Малоудобное боко- вое ±(600—800) Положение тела исполнителя напряженное; обзор основной рабочей зоны затруднен
Неудобное боковое Св. ±800 По вертикально Исполнитель вынужден совер- шать переходы по фронту за пределами полукруга, описан- ного радиусом его руки; обзор основной рабочей зоны нару- шается й плоскости
Нижнее неудобное 0—500 Значительное мышечное напря- жение исполнителя из-за не- удобного положения тела: угол наклона туловища вниз на 90° и большее, затруднено выполне- ние точных движений, потреб- ные усилия при работе с ключа- ми увеличиваются
Нижнее малоудоб- ное 500—1000 Небольшое напряжение и неко- торая ограниченность движения исполнителя
Верхнее малоудоб- ное 1600—1800 Пользование ключами при вы- тянутых руках исполнителя: ра- боты затруднены; обзор основ- ной рабочей зоны снижается
Среднее удобное 1000—1600 Положение тела исполнителя свободное
Верхнее неудобное Св. 1800 Значительное мышечное напря- жение исполнителя вследствие того, что приходится резко из- гибать шею и туловище, вытяги- вать руки, а иногда и подни- маться на носки; обзор основной рабочей зоны нарушается
ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ И РЕМОНТНОЙ ТКИ 759
18. Таблица для расчета трудоемкости операции
Номер элемен- та Наименование приема и его характеристика Индекс элемен- та Шифр] элемен- та операции Число движе- ний и единич- ная длитель- ность их, о. е. Трудоемкость
относитель- ные едини- цы (о. е.) чел.-с
1 2 3 4 5 6 7
1 Взять щуп В 5П8 2(65) 130 1,95
2 Вынуть щуп, протереть его В 5П10 2 (130) 260 3,90
3 Установить щуп на место В 5Т9 4(120) 480 7,20
4 Вынуть щуп В 5Т9 2 (120) 240 3,60
Б Определить уровень, по- смотрев иа щуп О 9Т10 2 (125) 250 3,75
6 Повторение элемента 3 в 5Т0 — — —
7 Подойти к верстаку (три шага) ПЗ — — — —
8 Взять ручной нагнетатель смазочного материала ПЗ — — — —
9 Опустить руку с нагнета- ПЗ — — —- —
телем
10 Подойти к трактору (см. элемент 7) ПЗ — — — —
11 Установить нагнетатель на трактор ПЗ — — — —
12 Открыть крышку ааливиой горловины в 5Г11 1 (100) 100 1,50
13 Подсоединить нагнетатель в 5Г9 1(85) 85 1,27
14 Долить масло О 5П12 26 (180) 4680 70,20
15 Отсоединить нагнетатель в 5Г9 1(85) 85 1,27
16 Проверить уровень (повто- рение элементов 1—6) в — — — —
17 Закрыть крышку в 5Г11 1 (100) 100 1,50
18 Установить нагнетатель на место (повторение эле- ментов 1—7) —• —— —— —— ——
Обозначения: В — вспомогательный прием; О — основной
прием; ПЗ — подготовительно-заключительный прием.
760
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
200—400 мм, т. е. их расположение в зоне, наиболее
удобной для исполнителя.
Так, для первого элемента операции «Взять щуп»
исполнитель совершает свободный подъем руки на 450 мм,
что соответствует согласно графам 2 и 3 (приближенно
контролируемое) шифру 5П (см. табл. 16).
4. Оценивая повторяемость, темп, усилие и удобство
выполнения этого первого элемента в соответствии с гра-
фами 5—13 по табл. 16 и 17, находим более целесообраз-
ным использовать в табл. 16 вертикальную строку графы 8,
что означает «Удобно», окончательный шифр 5П8 и
единичную длительность 65 относительных единиц.
Поскольку исполнитель должен сделать это дважды,
то суммарная длительность выполнения этого элемента
в относительных единицах (о. е.) будет 2 X 65 = 130 о. е.
Все эти величины и вносятся в графы 5 и 6 (см. табл. 18).
5. Для перехода к абсолютным величинам пользуемся
приведенной выше формулой и находим
„ КрТ0 1,5-130 . пк ,
Тв ~ loo = 100 = 1,95 чел .-с.
Это значение и заносим в графу 7 (см. табл. 18).
Искомую оперативную трудоемкость определяем как
сумму трудоемкостей основных и вспомогательных при-
емов:
S = 1,95 + 3,90 + 7,20 + 3,60 + 3,75 4- 1,50 4-
+ 1,27 4-70,20 4- 1,27 4- 1,50 = 96,14 чел.-с.
Метод статистических зависимостей основан на ис-
пользовании связи трудоемкости ТЛО, ТО или ремонта
определенной группы изделий с их основными техниче-
скими характеристиками (массой, мощностью двигателя,
рабочими параметрами и т. п.) или конструктивно-техни-
ческими факторами. Для выявления этой связи строят
статистическую модель в следующем порядке: выбира-
ют вид модели и факторы ТКИ; собирают и анализи-
руют исходные данные; строят модель (в частности, для
этого удобно использовать метод наименьших квадра-
тов); проводят статистический анализ модели и в слу-
чае необходимости уточняют ее.
При этом необходимым условием является качествен-
ная однородность рассматриваемой совокупности изделий.
ОЦЕНКА ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ И РЕМОНТНОЙ ТКИ
761
На практике, как правило, si им методом пользуются
для оценки трудоемкости разборочно-сборочпых работ.
В зависимости от стадии разборки изделий, а также
других факторов для построения статистических моделей
могут быть использованы различные зависимости. Наи-
более часто применяются:
. ai ап
степенные уравнения у = Ьхс......хп , где а1г ап
и Ь — параметры уравнения; ........хп —значения ха-
рактеристик изделия; линейные уравнения «/ = <20 +
-t-fli*! + • • • + апхп, где Oq.ап — параметры уравне-
ния; Хх......................хп — значения факторов ТКИ.
Линейные модели также могут меняться в зависимости
от объема имеющейся информации о конструкции изделий.
Номенклатуру факторов ТКИ выбирают на основе
анализа конструктивно-технологических характеристик
изделий и технологических процессов ТЛО, ТО и ремонта.
При этом должны выполняться следующие требования:
факторы должны иметь количественную меру и быть
определены на требуемых стадиях разработки;
номенклатура факторов должна быть ограниченной
и включать характеристики или факторы, оказывающие
наиболее существенное влияние на трудоемкость ТЛО,
ТО и ремонта;
между факторами не должно быть линейной связи.
Номенклатуру факторов ТКИ рекомендуется устанав-
ливать по результатам их ранжирования.
Количественные значения факторов определяют мето-
дом типовых или микроэлементных нормативов или по
данным испытаний. Число объектов, по которым собирают
данные, должно в 7—10 раз превышать число факторов,
включаемых в модель.
Для уточнения номенклатуры аргументов линейной
модели и исключения из нее дублирующих аргументов
выполняют предварительный анализ систематических дан-
ных, который включает: построение и исследование пар-
ных зависимостей результирующего признака от аргу-
ментов модели; исключение одного из аргументов модели
в случае, если значение коэффициента корреляции пре-
вышает 0,8. Построенная модель должна удовлетворять
следующим требованиям: остаточная дисперсия, харак-
теризующая отклонение фактических значений показа-
762
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ И РЕМОНТНАЯ ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ
телей ТКИ от расчетных, должна быть минимальной;
все коэффициенты, входящие в модель, должны быть
статистически значимыми при заданном уровне значи-
мости; знаки при коэффициентах не должны противоре-
чить физическому смыслу.
Примером составления модели на основе степенной
зависимости может служить модель вида
Sp (С) = bQ^№',
где Sp(C) —трудоемкость полной разборки (сборки)
изделия (составной части), чел.-ч; Q — масса изделия
(составной части), кг; N — число деталей изделия (со-
ставной части). Для учета изменения трудоемкости изделий
в ремонте в зависимости от объема их выпуска ремонтным
предприятием вводится соответствующий коэффициент.
Оценка эксплуатационной и ремонтной ТКИ по ста-
тистическим данным производится путем расчета показа-
телей с использованием данных из хронометрических
карт. Хронометрический ряд исходных данных должен
быть проверен на устойчивость. Выборку формируют
в соответствии с ГОСТ 18321—73.
Качественная оценка ТКИ. Цель качественной оценки
эксплуатационной и ремонтной ТКИ: выявление техно-
логических нерациональных конструктивных решений,
затрудняющих или делающих невозможным выполнение
определенных операций ТО, ТЛО и ремонта, и разработка
рекомендаций по их устранению;
выбор рационального с точки зрения эксплуатационной
и ремонтной технологичности варианта конструктивного
решения при сравнительной оценке нескольких вариантов.
Качественная оценка осуществляется, как правило,
методом сравнения с прототипом, под которым целесооб-
разно понимать не изделие-аналог в целом, а отдельные
конструктивные решения составных частей, их компо-
новку, способы крепления. Совокупность этих оценок
представляет собой качественную оценку эксплуатацион-
ной или ремонтной ТКИ, которая складывается из оценок
отдельных факторов, характеризующих ТКИ при опера-
циях, соответственно, ТЛО, ТО или ремонта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Альшиц И. Я-, Благов Б. Н. Проектирование деталей из
пластмасс. М.: Машиностроение, 1977. 215 с.
2. Амиров Ю. Д. Стандартизация и проектирование технических
систем. М.: Издательство стандартов, 1985. 312 с.
3. Аиискии Ю. П., Моисеева И. К., Проскуряков А, В. Новая
техника: повышение эффективности создания и освоения. М.: Машино-
строение, 1984. 192 с.
4. Арзамасов Б. И. Материаловедение. М.: Машиностроение,
1986. 371 с.
5. Броидз Л. Ф. Технология и обеспечение ресурса самолетов.
М.: Машиностроение, 1986. 184 с.
6. Волков Б. Н., Яновский Г. А. Роль стандартизации в эффек-
тивном использовании металла. М.: Издательство стандартов, 1981.
52 с.
7. Галдим Н. М. Отливки в точном машиностроении. М.: Машино-
строение, 1983. 176 с.
8. Капелюш и ик И. И., Михалев И. И. Технология склеивания
деталей в самолетостроении. М.: Машиностроение, 1979. 159 с.
9. Киселев Г. А. Переналаживаемые технологические процессы
в машиностроении. М.: Издательство стандартов, 1980. 272 с.
10. Ковка и штамповка. Справочник. В 4-х т. Т. 1. М.: Машино-
строение, 1985. 568 с.
И. Ковка и штамповка цветных металлов. Справочник. М.: Ма-
шиностроение, 1971. 230 с.
12. Левинсон Е. М., Лев В. С. Электроэрозиоииая обработка
металлов. Библиотека электротехиолога. Электроразрядиая обработка
материалов. Л.; Машиностроение, 1971. 256 с.
13. Литье в кокиль/Под ред. А. И. Вейника. М.: Машиностроение,
1980. 415 с.
14. Литье по выплавляемым моделям/Под ред. Л. И. Шклеииика
и В. А. Озерова. М.: Машиностроение, 1971. 436 с.
15. Литье под давлеиием/Под ред. А. К. Белопухова. М.: Машино-
строение, 1975. 400 с.
16. Митрофанов С. П. Групповая технология машиностроитель-
ного производства. В 2-х томах. Л.: Машиностроение, 1983. Т. 1.
407 с.; Т. 2. 376 с.
17. Михлин В. М., Диков К. И., Стариков В. М. Эксплуатацион-
ная технологичность конструкции тракторов. М.: Машиностроение,
1982. 253 с.
18. Основы конструирования и расчета деталей из пластмасс и тех-
нологической оснастки для их изготовления. Л.: Машиностроение,
1972. 415 с.
19. Пантелеев Аь П., Шевцов Ю. М., Горячев И. А. Справоч-
ник по проектированию оснастки для переработки пластмасс. М.:
Машиностроение, 1986. 400 с.
20. Папшев Д. Д. Отделочно-упрочияющая обработка поверхно-
стным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978.
152 с.
21. Рыковский Б. П. и др. Местное упрочнение деталей поверхно-
стным наклепом. М.: Машиностроение, 1985. 151 с.
22. Смирнов Н. Н. Техническое обслуживание и ремонт авиациои-
764
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
ной техники по состояиию/Сер. «Воздушный транспорт». М.: ВИНИТИ,
1983. Т. И. 166 с.
23. Смоленцев В. П. Технология электрохимической обработки
внутренних поверхностей. М.: Машиностроение, 1978. 176 с.
24. Справочник металлиста. В 5-ти т. М.: Машиностроение, 1977.
Т. 3 — 748 с. Т. 4 — 720 с.
25. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т. 1 /Под
ред. А. Г. Косиловой и Р. К. Мещерякова. М.: Машиностроение,
1985. 65 с.
26. Справочник по чугунному литыо/Под ред. Н. Г. Гиршовича.
Л.: Машиностроение, 1978. 758 с.
27. Технологичность конструкций изделий: Справочиик/Под ред.
Ю. Д. Амирова. М.: Машиностроение, 1985. 368 с.
28. Технология сборки самолетов. Учебник для студентов ву-
вов/В. И. Ершов, В. В. Павлов, М. Ф. Каширин, В. С. лухорев. М.:
Машиностроение, 1986. 456 с.
29. Требования к технологичности конструкций корпусных дета-
лей, обрабатываемых на станках с ЧПУ/Методические рекомендации
М₽ 040-20—78. М.: Оргстанкинпром, 1979. 59 с.
30. Хыбемяги А. И., Лериер П. С. Выдавливание точных заготовок
деталей штампов и пресс-форм. М.: Машиностроение, 1986. 152 с.
31. Щербак М. В., Толстая М. А., Анисимов A. IL, Поста йо-
гов В. X. Основы теории и практики электрохимической обработки
металлов и сплавов. М.: Машиностроение, 1981. 264 с.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Автоматизация производства: Вспомогательные показатели 218. 219; Допол-
нительные показатели 219; Качественные характеристики 214—216; Коли-
чественные характеристики 216. 217; Основные показатели 217. 218; Система
показателей 214
Автоматизированные системы: Основные задачи обеспечения технологичности
конструкции изделия 320—324; Особенности развития 317—320; Средства
обеспечения 319. 320
Агрегатирование: Понятие 226. 227
Алюминий и его сплавы: Совместимость с припоями н флюсами 587, 588
Анализ: материалоемкости изделия в изготовлении 195, 196; многофактор-
ный технологичности конструкции изделия (ТКИ) — Методы определения
комплексных показателей ТКИ 112. 113 — Технико-экономический анализ
ТКИ по конечному народнохозяйственному эффекту ПО—112; размерный
296—301; регрессионный 159—162; технико-экономический ПО —112; функ-
ционально-стоимостный 113—127
Арматура пластмассовых деталей 542—544
Базовые показатели технологичности конструкции 99— 110
Балансовая таблица для оценки технологичности 308
Баланс при технологическом контроле 307—311
Безопасность изделия: Связь с технологичностью конструкции 16
Бнепне радиальное: Формула для расчета 505
Болт-заклепки с натягом 612, 613
Болты: Раззенковка поД болты 622—624; Разновидности 619
Валы; Технологические требования 498—501
Валы: ступенчатые 155; -шестерни 503; цилиндрические 194, 195; шлицевые 310
Взаимозаменяемость составных частей изделия 699, 700
Вннты: Раззенковка под винты 623, 624; Разновидности 619
Восстанавливаемость: Определяющие факторы 705. 706
Втулки: Технологические требования к конструкции 496—498
Выворот; Конструкция детали 426; Радиус свободного изгиба 432
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
765
Вырубка. Предельные отклонения размеров деталей 409, 410
Вытяжка: Технологические требования к деталям 417—420
Габарнтность изделия: Технологические требования 685, 686
Гайки: Раззенковка под гайкн 623; Разновидности 620
Гибка: Технологические требования к деталям 411—417
Гибкая: автоматизированная лнння 221; производственная система 220, 221
Гибкий автоматьзнрованный: завод 222; участок 221; 222; цех 222
Гибкий производственный: комплекс 222; модуль 221
Гибкое автоматизированное производство 222
Двигатель автотракторный: Расчет материалоемкости 182, 183
Декомпозиция изделий: Требования по степени расчленения конструкции ма-
шины при технологическом контроле 305—307
Детали: технологичность конструкции 51 — 55; корпусные — Технологиче-
ские требования 494—496
Детали металлические: подвергаемые упрочнению 472—485; получаемые ков-
кой 448—471; получаемые листовой штамповкой 404—407; получаемые объ-
емной шгамповкбй 433—447
Детали, обрабатываемые: резанием 485—510 — Технологические требования
к конструкции типовых деталей — см. под нх названиями, например. Ко-
леса зубчатые. электрофизическими н электрохимическими способами 511 —
522
Детали, подвергаемые разделительным операциям 407—411; получаемые
из пластмасс 522—548; получаемые литьем — см. Отливки
Днскн: Технологические требования к конструкции 496—498
Доступность конструкции изделия: Определяющие факторы 695—697
Единица сборочная: Механические к пространственные связи элементов кон-
струкции при сборке 653—659; Обеспечение взаимозаменяемости элемен-
тов конструкции 674—676; Общие технологические требования к конструк-
ции 672—674: Описание 640—645; Описание процессов сборки 659—672;
Понятие 28; Расчет сборочной размерной цепи 676—682: Способы компен-
сации погрешностей сборки 682. 683; Технологические основы членения
644, 646—653; Технологичность конструкции 56—59, 683, 684
Заглушка: Пример расчета трудоемкости в изготовлении 159
Заклепки: для швов с односторонним доступом 608, 610. 611; обычные стержне-
вые 603; с компенсатором 604, 605; с плоской н полукруглой головками 605,
606; с потайной закладной головкой 606, 607
Звездочки: Технологические требования к конструкцнн 507. 508
Изделия: Виды 28 —31, 48; Конструктивная сложность 31, 32; Новизна кон-
струкции 32, 33; Признаки, обусловливающие требования к обеспечению
технологичности 28; Свойства, характеризующие качество 13—17; Техноло-
гичность конструкции при контроле и испытании 688—691; Технологичность
конструкции прн монтаже 684—688; Технологичность конструкции прн
сборке 672—684 — см. также Единица сборочная'. Учет значимости состав-
ных частей 149—151; Учет программы и продолжительности выпуска 135—
138; Учет серийности производства и ремонта 138, 139; Учет технологиче-
ской оснащенности выполнения работ 139, 140; Характеристика исход-
ных материалов 33, 34; Членение конструкции на составные части 48—53
Испытания на эксплуатационную н ремонтную технологичность конструк-
цнн изделия 745—748
Картотека применяемости деталей и сборочных единиц 235, 237
Клепка; деталей из композиционных материалов 614; заклепками для швов
с односторонним доступом 608, 610, 611; заклепками с компенсатором 604,
605; заклепками с потайной закладной головкой 606, 607; иепотайпых соеди-
нений заклепками с плоской н полукруглой головками 605, 606; обычными
стержневыми заклепками 603—605; потайных соединений из толстолистовых
обшивок 604, 606; потайных соединений из тонколистовых обшивок 605,
606; радиальная 609; втержнямн 607, 608
Колеса зубчатые коннческне: График для проверки возможности вторичного
резания 504; Схема базирования прн зубоиарезаннн 502; Технологические
требования к конструкциям 501—505
Колеса зубчатые цилиндрические: График выбора числа зубьев нарезаемых
колес в зависимости от числа зубьев долбяка 507; Минимальная ширина
канавки для выхода инструмента 506; Применение составной конструкции
505, 506; Схемы базирования прн зубоиарезаннн иа станке с вертикальной
осью стола 504; Технологические требования к конструкции 504—507
Кольца: Технологические требования к конструкциям 496—498
Комплекс: Понятие 28, 29
Комплект: Понятие 29
Контакторы 353; Классификация 354, 355
766
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
Контролепригодность; Определяющие фактора 701—703
Контроль технологический: Учет замечаний 311—317; автоматизированный
288; внешний 287; внутренний 287; входной 287, 288; выборочный 288;
декомпозиции изделий 305—307: конструкторской документации — Методы
сравнительной качественной оценки 289—296 — ем. также Методы сравни-
тельной качественной оценки—Методы сравнительной количественной оценки
301 — Особенности 286—289 — Оценка рациональности декомпозиции кон-
струкции изделия 303—307 — Размерный анализ 296— 301 — Связь техно-
логического контроля с нормоконтролем 301—303; сплошной 288
Коробка перемены передач: Пример расчета материалоемкости в изготовле-
нии 190, 194, 195
Легкосъемность конструкции нздеяня: Коэффициент легкосъсмности 89; Оп-
ределяющие факторы 098
Литье по газифицируемым моделям 395, 396
Материалоемкость изделии: 174—179; Методы определения 179—196 — см.
также под их названиями, например. Метод аналогий
Материалы: для изготовления деталей — Краткая характеристика 33, 34;
полимерные — Обрабатываемость резанием 490
Медь н ее сплавы; Совместимость с припоями и флюсами 588
Метод: аналогий 182, 183; балансов 307—311; многофакторного анализа трудо-
емкости изделия 135—140; удельного нормирования — Определение мате-
риалоемкости и примеры расчета 184. 188, 189 — Определение трудоемкости
и примеры расчета 162—167; учета значимости составных частей изделия —
Расчет материалоемкости 194, 195 — Расчет трудоемкости 149—153; учета
масс — Определение и пример расчета металлоемкости 183—187 — Опре-
деление и примеры расчета трудоемкости 140—144; учета сложности кон-
струкции — Расчет материалоемкости 189—195 — Расчет трудоемкости
144—149; элементокоэффициентов — Расчет материалоемкости 188, 189 —
Расчет трудоемкости 151. 154—159;
Методы: изготовления изделий ресурсосберегающие 205—210; сравнительной
качественной оценки — Оценка на основе опыта исполнителя 295, 296 —
Сопоставление конструктивного исполнения изделия с нормативно-техноло-
гическими требованиями к нему 295 — Сравнение с изделием-аналогом
292, 293 — Сравнение с типовой н комплексной конструкцией 293, 294
Модели: математические проектирования технологического процесса — Струк-
тура 370; обеспечения технологичности конструкции — Виды н особенности
нх применения 60, 61; типовые математические объектов проектирования
в САПР — Классификация структурных моделей объектов проектнроваиня
334—340 — Описание объектов проектнроваиня 324—334
Моделирование процесса обеспечения технологичности: ннформационное 61—
73; математическое 73—76 — Особенности в условиях автоматизированной
производственной системы 364—370
Моделирование процесса создания изделия: Моделирование изделия как объекта
проектнроваиня 340—342; Моделирование процессов проектирования и из-
готовления изделия 342—355
Модулирование: Понятие 227
Монтаж 684 —688
Монтажепрнгодность: Определяющие факторы 703—705
Надежность изделия: Связь с технологичностью 15
Обеспечение технологичности: Главные факюры 28—42. 47 —Методы н приемж
отработки конструкции на технологичность 43—46, 47 — Термины н оп-
ределения основных понятий 22—24 — Цели и задачи 24 — 27; в САПР
на различных этапах разработки изделия — Контроль и устранение кон-
структивно-технологических неувязок 361—Зб4 — Определение новизны
изделия 355—357 — Оптимизация проектного решения 357—361; при вне-
дрении станков с ЧПУ и гибких автоматизированных участков (ГАУ) —
Основные требования к конструкции изделия 278—286 — Особенности при-
менения станков с ЧПУ н ГАУ 273, 274 — Учет специфики обработки де-
талей на станках с ЧПУ н ГАУ 274, 275 — Учет технологических возмож-
ностей ЧПУ 275—278
Обжим 426—429
Обрабатываемость резанием 485
Обработка на станках с ЧПУ и ГАУ 278—286
Операторы: технологические механической обработки деталей — Табличные
модели 347; типовые 352, 353
Осадка: Конструкция детали 426; Коэффициент осадки 431
Осн: Технологические требования к конструкции 498— 501
Отбортовка 421—425 *•
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
7Й7
Отлнвкн — Группы сложности 379—382 — Классификация металлических
деталей-отливок 379—382 — Классификация по назначению 382 — Ли-
тейные сплавы, выбор материалов н способов литья 381—384 — Общие тех-
нологические требования к отливкам 383, 385 — Оценка технологичности
конструкции 403, 404
Отлнвкн из цветных сплавов — Классификация по массе 380
Отливки, получаемые литьем: в кокиль — Технологичность конструкции де-
талей 398—400; в оболочковую форму — Технологичность конструкции де-
талей 402, 403; в песчаные формы — Технологичность конструкций 385—
398; по выплавляемым моделям — Технологичность конструкций деталей
400—402; под давлением — Технологичность конструкций 396—398
Организация производства: Обеспечение гибкости производства 219—222;
Основные направления технологического развития производства 203—213 —
Оценка эффектнвностн совершенствовання условий производства 222—
224 — Повышение уровня автоматнзвцни 211—219; группового — Органи-
зация 248—262; поточного — см. Поточное производство
Оценка технологичности конструкций: изделий качественная 79 — Инженерно-
визуальный метод 79—81: изделий количественная 77, 78 — Инженерно-
расчетный метод 78—80; лнстоштампуемых деталей качественная 432, 433
Показатели технологичности конструкции изделия; Классификация и номен-
клатура 81—87 — Классификация н хврактеристнка методов определения
95—98 — Общие положения 127—129 — Основные расчетные зависимости
87, 88 — Применяемость 93, 96 — Пример расчета 88—93 — Порядок оп-
ределения 93 — Система показателей 96, 99 — Типовая блок-схема опре-
деления 94; ресурсосберегающие 128
Поточное производство: Особенности обеспечения технологичности 269. 270.
272. 273: Технологическая подготовка 262—269
Преемственность: изделий — Мероприятия и методы обеспечения 225; техноло-
гическая 700, 701
Пробивка 408—411
Проектирование технологическое 373—375
Процесс технологический; групповой 249—257; типовой 229—233
Пружины: Технологические требования к конструкциям 509, 510
Раздача; Конструкции деталей 426; Коэффициент раздачи 429. 430
Резка на гильотинных ножницах 410. 411
Свариваемость: алюминия и его сплавов 573—575; коррозионно-стойких,
жаропрочных сталей к сплавов 572, 573; титана н его сплавов 573, 574;
углеродистых н ннзколегнроваиных конструкционных сталей 571, 572
Сварка; 550—552; автоматическая дуговая под флюсом 552, 553; аргоиодуговая
пеплавящимся электродом 553—556; взрывом 570; газовым пламенем 560;
дуговая 554, 557, 558; дуговая в защитном газе 553; дуговая в углекислом
газе плавящимся электродом 554; контактная стыковая 561. 562; контактная
точечная 562—567; контактная шовная 566—569; лааериая 560; ручная ду-
говая 552; холодная 569. 570; электронно-лучевая 558— 560; электрошлако-
вая 561
Связи размерные типовые технологические 298—301
Себестоимость изделия технологическая 200—203
Серьги: Технологические требования к конструкции 496. 497
Системы роботизированные многостаночного обслуживания 268— 271
Соединения: клееные 593 — 599; клееклепаные 627—630; клеерезьбовые 627—
630; клееснарные 625—627; клепаные 599—618 — см. также Клепка; клино-
вые 633, .634; комбинированные с клееной прослойкой 625—630; паяные
582—593; прессовые 630—632; резьбоные 618—625; снарные — Выбор
способов снаркн — см. Сварка — Обеспечение технологичности типовых
конструкций 575— 582 — Технологические требования и конструкции
548—550; шлнценые 633. 638. 639,- шпоночные 634—637
Сплавы: алюминиевые. 489, 490; коррозионно-стойкие, жаропрочные 586,
587; тнтаноные 490
Срок окупаемости перспективного технологического процесса 224
Стали: Совместимость с припоями и флюсами 586, 587
Технологическая простота — Определяющие факторы 700; себестоимость —
Особенности оценки расчета 200—203 — Понятие 200
Технологичность конструкции изделия (ТКИ): — Взаимосвязь нидон ТКИ
22 — Виды ТКИ по методу воздействия на конструкцию наделня 18—21 —
Виды ТКИ по области ее проявления 21 — Виды ТКИ по производимым
затратам 21, 22 — Общие снедения 12 — Свойства изделия, характеризую-
щие его качество 13—17;
Технологичность конструкции изделия: в автоматизированных енстемах 373—
378; н условиях функционирования автоматнзнроваииой производственной
и II
Ilillu
.....I!
h::ie:
in
in
llihll
Hinn
ullih
!!!l!!!
iillili
.....I!
IliilE!
!!!!!!!
lld.ll
Ilillu
IE!!!!!
mil
n.i.ii
!!!!!!)
Ililii!
IIEIili
Ullin
иши
iidiii
IIIU
iiiliu
О)
О)
со
ф
m
ф