1.3.5 Забезпечення технологічності та економічності конструкції

Одним з істотних критеріїв оцінки рівня досконалості конструкції виробу є його технологічність і економічність. Ці два поняття нерозривні, оскільки технологічність обумовлює мінімізацію витрат (людських, матеріальних, енергетичних, тимчасових), що по суті справи і складає основу економічності виробу. При цьому треба розуміти, що технологічність не є єдиним джерелом (чинником) забезпечення економічності.

Не слід змішувати два поняття – технологічності конструкції з технологічністю деталей, що входять до неї. Справа в тому, що собівартість машини не є арифметична сума собівартостей окремих деталей, і не можна думати, що чим технологічнішими будуть окремі деталі, тим технологічнішою буде і вся машина в цілому. Може статися, що машина, яка складена з простих і дешевих деталей, виявиться дорогою внаслідок подорожчання складання. З народногосподарської точки зору технологічна та машина, яка задовольняє всім вимогам, що до неї пред'являються, має мінімальну собірватість і дає максимальний економічний ефект під час експлуатації. Поняття “технологічності” дуже широке, його зміст може мінятися в залежності від конкретних виробничих умов. Змінюється поняття технологічності і за істотою, у зв'язку з впровадженням нових технологічних процесів, нових матеріалів, нових способів виробництва.

Для забезпечення взаємозамінності деталей і складальних одиниць повинно бути передбачено їх зручне розташування у машині, щоб можна було легко знімати і ставити на місце. З цією метою машину намагаються раціонально розчленувати на окремі складальні одиниці. Розчленування буває конструктивне (коли машину розчленовують на окремі складальні одиниці, які можна легко замінити) і технологічне (коли розчленовують машину на зручні для виготовлення частини, які потім з'єднують у закінчену одиницю). Чим більш дрібно розчленована машина на окремі частини, тим ширше фронт робіт складання, тим коротше виробничий цикл, краще організується поточне виробництво. З другого боку, із збільшенням числа роз’єднувань зростає число поверхонь деталей, що обробляються, збільшується трудомісткість їх механічної обробки і складання стиків.

Для забезпечення високої технологічності конструкції необхідно, щоб матеріал, форма і розміри деталей задовольняли вимогам, які визначаються способом виготовлення, складання і ремонту деталей.

Технологічність конструкції не може служити визначаючим початком у проектуванні і конструюванні. Головним направленням залишається підвищення якості машин, їх надійності та економічного ефекту. Технологія повинна забезпечувати всіма засобами розв'язання цих основних завдань, а не диктувати направлення конструювання.

1.3.6 Загальна методика конструювання

Методика конструювання є послідовним і систематичним викладом основних питань логіко-математичних (розрахункових) і графічних операцій, що направлені на розробку оптимального варіанту виробу, відповідного вимогам технічного завдання (ТЗ), вищерозглянутим загальним вимогам до конструкції (у частині вибору матеріалу, розмірів, форми, забезпечення надійності, точності, технологічності і економічності) і специфічних вимог до певних видів виробів (наприклад, в частині вибухобезпечності, перешкодостійкості, пило- вологозахищеності і тому подібне).

У цілому методика конструювання припускає послідовне виконання наступних операцій.

1 Визначення основних параметрів механізму. При цьому послідовно розробляється: принцип дії, структурна, функціональна і принципова схеми виробу (механізму). Вирішуються питання компоновки основних специфікованих виробів. Заздалегідь передбачається розчленовування пристрою на окремі складові частини (складальні одиниці) з широким застосуванням типових, уніфікованих і стандартних конструкцій. Визначаються основні параметри механізму і формується завдання на розробку.

2 Завдання на розробку зазвичай містить наступні початкові дані: функціональне призначення механізму; місце установки, умови експлуатації; габаритні розміри механізму і спосіб його взаємодії з суміжним пристроєм або середовищем; взаємне розташування провідних і робочих ланок, а також закони їх руху; типи комплектованих елементів (двигуни, елементи автоматики і телемеханіки, з’єднальні елементи тощо); сили, що діють в механізмі; необхідна точність; додаткові графічні вимоги.

3 Розробка кінематичної схеми. За початковими даними обчислюють передаточні відношення. Складають декілька варіантів структурних і кінематичних схем, вибирають оптимальний варіант. Виконують розрахунок кінематичних і основних геометричних параметрів механізму (передаточних відношень, кутових швидкостей, діаметрів зубчастих коліс тощо).

4 Розробка компонувальної схеми механізму. Викреслюють плоску розгорнену схему механізму, наносять зовнішні контури складових частин, наприклад, зубчастих коліс, підшипників, їх стаканів, муфт, електродвигуна, корпусу редуктора й інших елементів конструкції. Викреслюють просторову схему, на якій визначається взаємне дійсне розташування елементів конструкції. Виконується аналіз достоїнств і недоліків можливих варіантів схем щодо забезпеченню їх відповідності до ТЗ і задоволенню пред’явленим вимогам. Вибирають найбільш раціональну схему.

5 Розробка конструкції механізму і розрахунок його деталей здійснюють заздалегідь у вигляді варіантів ескізів, а потім отримують остаточне конструктивне розв’язання у вигляді креслення загального вигляду з подальшим його деталюванням (виконання креслень деталей і складального креслення специфікованого виробу).

Запитання для самоперевірки

1 Що називається виробом? Наведіть 2-3 приклади галузевих виробів за майбутньою фаховою діяльністю.

2 Які стадії охоплює процес створення виробу?

3 У чому полягає суть стадії проектування виробу?

4 У чому полягає суть стадії конструювання виробу?

5 Які етапи включає процес створення виробу?

6 У чому полягає різниця понять “проект” і “проектування” ?

7 Який виріб називають деталлю, а який – складальною одиницею? Визначте назву наступних двох виробів: 1) свердло з вуглецевої інструментальної сталі; 2) свердло з твердосплавною напайкою.

8 Чи можна у машинобудівній галузі вживати термін “вузол” ?

9 Поясніть, в чому полягає різниця при застосуванні термінів: “неспецифікований виріб” , “специфікований виріб”?

10 Які етапи виконання робіт відбуваються при розробці конструкторської документації на виріб, що проектується?

11 Що уявляє собою етап розробки ескізного проекту виробу?

11 Що уявляє собою етап розробки технічного проекту виробу?

12 Які обов’язкові документи повинні бути розроблені на етапі розробки робочої документації?

13 Назвіть основні принципи конструювання.

14 Що розуміють під технологічністю конструкції?

15 У чому полягає принцип гармонійності конструкції?

16 У чому полягає принцип статичної визначності конструкції?

17 У чому полягає принцип компактності конструкції?

18 У чому полягають особливі завдання конструювання?

19 Яким чином визначаються геометрична форма і розміри деталі?

20 Якими розрахунками обґрунтовуються розміри деталі?

21 Яким чином виконують раціональний вибір матеріалів для проектованих деталей?

22 Що становить складові надійності виробу?

23 Що розуміють під довговічністю виробу?

24 Що розуміють під ремонтопридатністю виробу?

25 Що розуміють під схоронністю виробу?

26 Що таке міцностна і триботехнічна надійність деталей?

27 З чого починають проектування деталі?

28 Наведіть залежності, що виражають умову міцності деталі.

29 Що таке допускна напруга?

30 У якій послідовності здійснюють розрахунок напруги в деталях?

31 Що таке номінальна навантага?

32 Що таке розрахункова навантага?

33 Які види розрахунків використовує конструктор при проектуванні виробів?

34 Для чого використовують проектні розрахунки?

35 Для чого застосовують і що визначають перевіркові розрахунки?

36 Що є критерієм точності виробу?

37 У чому полягає загальна методика конструювання?