1.1. Технологичность конструкции изделия и ее виды

Качество изделия характеризуется, по ГОСТ 2285—77, показателями: 1) назначения; 2) надежности; 3) технологичности; 4) уровня стандартизации и унификации; 5) эстетическими; 6) эргономическими; 7) патентно-правовыми; 8) экономическими (таким образом, технологичность — одно из свойств качества изделия).

Все эти показатели могут быть разбиты на две группы: 1) показатели технического характера, отражающие степень пригодности изделия к использованию его по прямому назначению (надежность, эргономика и т. п.); 2) показатели экономического характера, показывающие непосредственно или косвенно материальные, трудовые и финансовые затраты на реализацию показателей первой группы при создании, производстве и эксплуатации изделия (технологичность и т. п.).

Технологичностью, в соответствии с ГОСТ 18831—73, является совокупность свойств конструкции изделия, позволяющих достичь оптимальных затрат, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте изделия по сравнению с соответствующими показателями аналогичных конструкций при обеспечении установленных значений показателей качества.

Задача разработчиков конструкции изделия состоит в том, чтобы постоянно совершенствовать методы исследования взаимосвязи конструкции изделия с технологией его изготовления, и при этом ориентироваться на те технологии, которые обеспечивают установленные показатели качества.

Под отработкой конструкции изделия на технологичность понимается комплекс мероприятий по обеспечению необходимого уровня технологичности конструкции изделия по установленным показателям.

Технологичной конструкцией называется конструкция изделия, значения показателей технологичности которой соответствуют базовым показателям технологичности, т. е. показателям, принятым за исходные при сравнительной оценке технологичности конструкции изделия.

Технологичность конструкции изделия — понятие относительное, т. к. технологичность конструкции одного и того же изделия будет разной для различных типов производства. В частности, изделие, технологичное для единичного производства, может быть абсолютно нетехнологичным для массового производства. Кроме того, технологичность конструкции одного и того же изделия может быть разной для заводов с различными производственными возможностями — если в единичном производстве на каком-либо заводе используют станки с программным управлением, то уровень технологичности изделия для такого производства будет существенно отличаться от технологичности этого же изделия для условий единичного производства на заводе с универсальным оборудованием

Технологичность конструкции изделий также — понятие комплексное, зависящее от условий выполнения заготовительных процессов обработки, сборки и контроля.

Различают два вида технологичности конструкции изделия: 1) по областям изготовления и применения; 2) по характеризуемым свойства [8].

По областям изготовления и применения различают производственную и эксплуатационную технологичности, а именно —

а) производственную технологичность:

— в конструкторской подготовке производства;

— технологической подготовке производства;

— процессе изготовления;

б) эксплуатационную технологичность:

— в технологическом обслуживании;

— плановом ремонте.

По характеризуемым свойствам технологичность разбивают на технологическую рациональность конструкции (складывающуюся из: а) трудоемкости; б) материалоемкости; в) себестоимости изделия) и конструктивно-технологическую преемственность (складывающуюся из: а) применяемости конструктивно-технологических решений; б) повторяемости этих решений).

При этом производственная технологичность проявляется в сокращении затрат времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства и изготовления изделия, а эксплуатационная технологичность — в сокращении затрат средств и времени на техническое обслуживание и ремонт изделия. Соответственно производственная технологичность обеспечивается в процессе конструирования, технологической проработки и изготовления изделия, а эксплуатационная — при конструировании этого изделия.

Технологическая рациональность конструкции характеризует возможность изготовления и эксплуатации изделия при заданном уровне техники, конструктивно-технологическая же преемственность — уровень унификации и стандартизации конструкции изделия.

2. Конструирование изделий из полимерных композитов

2.1. Анализ технологичности изделий

из полимерных композитов

Конструкция любого изделия из полимерного материала должна удовлетворять как эксплуатационным, так и технологическим требованиям к этому изделию. Технологические требования к конструкции полимерного изделия разделяют на 3 группы:

1 группа — технологические требования, обусловленные физическими свойствами пластмасс и направленные на:

1) обеспечение рациональных условий заполнения расплавом формующей полости формы;

2) облегчение условий выталкивания изделия из формы;

3) уменьшение остаточных напряжений в изделиях (или рациональное управление этими напряжениями);

2 группа — технологические требования, направленные на упрощение конструкции литьевой формы (или пресс-формы), и, в частности, обеспечение возможности выталкивания изделия;

3 группа — технологические требования к точности и стабильности размеров, шероховатости, стабильности свойств изделия.

Технологические требования 1-й группы обусловлены (табл. 1):

1) малой теплопроводностью ПМ;

2) высокими значениями коэффициента температурного объемного (линейного) расширения ПМ;

3) высокой вязкостью расплавов ПМ.

Малая теплопроводность ПМ (в ~ 40 раз меньше, чем у металлов) приводит к тому, что процессы отвердевания (отверждения) протекают неравномерно по толщине изделия: в первую очередь отвердевают (отверждаются) слои ПМ, контактирующие с поверхностями формообразующих деталей (ФОД), и далее этот процесс распространяется к срединному (по толщине) сечению изделия. Расплав в формующей полости как бы покрывается, с двух прилегающих к ФОД сторон, все более и более толстой коркой. Это обусловливает как высокий уровень остаточных напряжений в изделии, так и различие величин этих напряжений в различных продольных (т. е. параллельных поверхностям ФОД) сечениях изделия.

Поэтому с увеличением толщины изделия возрастают не только расход ПМ и время цикла формования (т. е. материалоемкость и трудоемкость изделия), но и вероятность коробления готового изделия, и величина усадки ПМ в изделии (т. е. возрастает и вероятность появления усадочных дефектов — усадочных раковин, утяжин).