Анализ технологичности конструкции детали

В соответствии с ГОСТ 14.205-83 технологичность – совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, эксплуатации и ремонте при заданных показателях качества, объёме выпуска и условиях выполнения работ.

Анализ детали необходимо производить по всем ее обрабатываемым поверхностям. Анализу подвергается степень точности и шероховатость обрабатываемых поверхностей, что дает возможность выбирать оптимальные методы обработки каждой из поверхностей изготавливаемой детали.

Анализ технологичности включает отработку конструкции детали с целью максимальной унификации элементов (размеров, резьб, фасок и др.), правильный выбор и простановку размеров, оптимальных допусков и шероховатости поверхности, соблюдение всех требований, предъявляемых к заготовкам и т.д.

При отработке на технологичность конструкции детали необходимо производить оценку в процессе ее конструирования.

Оценка технологичности конструкции бывает двух видов: качественная и количественная.

Качественная оценка технологичности является предварительной, обобщенной и характеризуется показаниями: «лучше – хуже», «рекомендуется – не рекомендуется», «допустимо – не допустимо» и т.п.

Технологичной при качественной оценке считается такая геометрическая конфигурация детали и отдельных ее элементов, которая учитывает возможности минимального расхода материала и использования наиболее производительных и экономичных методов изготовления. Поэтому следует проанализировать чертеж детали, например:

• степень унификации геометрических элементов (диаметров, длин, резьб, модулей, радиусов перехода и т.п.) в конструкции;

• наличие удобных базирующих поверхностей, обеспечивающих возможность постоянства и совмещения баз;

• возможность свободного подвода и вывода режущего инструмента при обработке;

• удобства контроля точностных параметров детали;

• возможности уменьшения протяженности точных обрабатываемых поверхностей;

• соответствие формы дна отверстия форме конца стандартного инструмента для его обработки и т.п.

Примеры качественной оценки технологичности приведены в литературе:

1. Балабанов А.Н. Технологичность конструкций машин. – М.: Машиностроение, 1987. – 336 с.

2. Технологичность конструкций изделий: Справочник / под редакцией Ю.Д. Амирова. – М.: Машиностроение, 1985. – 367 с.

Пример: Технологичность конструкции детали:

Поверхности детали «Вал опорный» имеют квалитеты, степени точности и шероховатости, соответствующие их служебному назначению. Максимальное значение данных параметров следующее:

Квалитета: IT6 на поверхностях: 3; 7; 13; 17 (см. рисунок 2).

Шероховатости: Ra=1,25 мкм на поверхностях: 3; 7; 13; 17 (см. приложение чертеж детали).

Следовательно, хотя точность и шероховатость поверхностей детали и заданы достаточно жесткими, тем не менее, позволяют обеспечить их на станках нормальной точности.

Пример: Технологичность базирования и закрепления

Технологичность базирования и закрепления детали характеризуется наличием опорных поверхностей (баз), совмещением технологической и измерительной баз, точностью и шероховатостью базовых поверхностей, возможностью захвата детали роботом.

Анализируя конструкцию детали, на примере детали «Вал опорный», с точки зрения этих критериев, выясняем, что в качестве черновых баз использованы поверхности 3, 17 с торцом 1, при чистовой обработке базами являются центровые отверстия 20 (см. рисунок 2).

Таким образом, с точки зрения базирования и закрепления деталь можно считать технологичной.

Пример: Технологичность обрабатываемых поверхностей

Количество и протяженность сопрягаемых поверхностей детали «Вал опорный» определяется конструкцией узла и условиями работы детали. Точность поверхностей определяется требованиями работоспособности всего узла. Для нормальной работы детали заданная точность является оптимальной, ее повышение приведет к неоправданному росту затрат на обработку, а снижение приведет к снижению работоспособности. То же самое можно сказать и о требованиях к шероховатости рабочих поверхностей.

Деталь не имеет труднодоступных поверхностей. На всех поверхностях имеется возможность выхода инструмента. Обрабатываются стандартным инструментом с использованием стандартной оснастки.

Конфигурация детали позволяет широко использовать механизацию и автоматизацию при ее установке, обработке, транспортировке. Доступ к местам обработки и контроля свободный.

Таким образом, конструкция «вала опорного» является технологичной.

Количественная оценка технологичности выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности. Согласно ГОСТ 14.202-73 номенклатура показателей технологичности изделия содержит 4 основных и 31 дополнительный показатель. В курсовом проекте количественную оценку технологичности рекомендуется проводить по техническим показателям, определение которых возможно из чертежа детали. К ним относятся коэффициенты обрабатываемости резанием K_V, унификации К_У , точности К_Т и шероховатости К_Ш:

Пример: Коэффициент обрабатываемости резанием

(1)

где V₆₀ – скорость резания при стойкости инструмента Т=60 мин и определенных условиях резания;

V_{Э 60} – скорость резания при стойкости инструмента Т=60 мин для эталонного материала.

В качестве эталонного материала выбрана сталь 45 (_В=640 МПа, НВ 170…179) [26].

Пример: Коэффициент унификации конструктивных элементов

К_У=Q_У.Э/Q_Э, (2)

где Q_У.Э – число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов (резьбы, фаски, отверстия, шпонки и пр.);

Q_Э – число конструктивных элементов в детали.

Пример: Коэффициент точности

K_T=1-1/IТ_СР (3)

При этом

IТ_СР=IT_i n_i/n_i (4)

где n_i – сумма всех поверхностей детали;

n_i – число поверхностей;

IT_i – квалитет поверхностей.

Если коэффициент больше 0,8 деталь технологична, если меньше 0,8 – нетехнологична [12].

IТ_СР=(46+29+210+1614)/24=11,91

K_T=1-1/11,91=0,91

Средняя точность поверхностей выполнена по 12 квалитету, значит, данную деталь можно изготовить на станках нормальной точности. Коэффициент точности обработки K_T=0,910,8, следовательно, деталь технологична.

Пример: Коэффициент шероховатости поверхностей

K_Ш=1/Ra_СР (5)

Ra_СР= Ra_i n_i/n_i (6)

где Ra_i – шероховатость поверхности.

Если коэффициент шероховатости меньше 0,32, то деталь технологична, если больше 0,32 – нетехнологична [12].

Ra_СР=(41,25+23,2+186,3)/24=5,2 мкм.

K_Ш=1/5,2=0,19

Средняя шероховатость поверхностей Ra=5,2 мкм, следовательно, данную деталь можно изготовить на станках нормальной точности. Минимальная шероховатость Ra=1,25 мкм, что можно получить на шлифовальном станке нормальной точности. Коэффициент шероховатости поверхностей K_Ш=0,190,32, следовательно, деталь технологична.