1.5.2 Качественный и количественный методы оценки. Показатели технологичности.

Технологичность конструкции может быть объективно оценена путем расчета количественных показателей технологичности по ГОСТ 14.201-83.

Количественные показатели учитывают взаимосвязь основных параметров трудовых и материальных затрат с показателями ка­чества, надежности эргономичности.

Количество показателей должно быть минимальным, но доста­точным.

Основные показатели:

1) Уровень трудоемкости

где Т_и – трудоемкость изготовления детали; Т_б.и. – базовая трудоемкость.

2) Уровень себестоимости

где С_и – себестоимость изготовления детали; С_б.и. – себестоимость базового изделия.

Дополнительные показатели:

1) Коэффициент унификации конструктивных элементов

;

где Q_у.э. – количество унифицированных элементов; Q_э. – общее количество элементов.

2) Коэффициент использования материала

;

где m_д – масса детали; m_з – масса заготовки.

3) Коэффициент точности обработки

;

где А_ср – средний квалитет точности

n_i – число поверхностей детали, точностью соответственно по 1…19 квалитетам.

4) Коэффициент шероховатости

;

где Б_ср – средняя шероховатость поверхности, определяемая в Ra мкм

n₁, n₂, …, n₁₄ – количество поверхностей, имеющих шероховатость, соответствующую данному числовому значению параметра

Выбор оптимальной формы детали зависит от ее конструктив­ного и эксплуатационного назначения:

Для корпусных деталей

Корпусные детали изготавливают литыми, штампованными, свар­ными.

Механическая обработка корпусных деталей сводится в основ­ном к обработке плоскостей и отверстий, поэтому технологические требования, обеспечивающие наименьшую трудоемкость следующие:

1) Форма корпусной детали должна быть возможно ближе к правильной геометрической форме (т.е. в сечении предпочтительно иметь форму четырехугольника), предусматривать возможность пол­ной ее обработки от одних баз (например, плоскости и 2-х отвер­стий ).

2) Обработка плоскостей и торцев отверстий по возможности должна выполняться на проход плоскости и торцы не должны иметь выступов.

3) Корпусная деталь не должна иметь поверхностей, не пер­пендикулярных осям отверстий.

4) Точно растачиваемые отверстия не должны иметь внутрен­них выступов, препятствующих растачиванию на проход, диаметры отверстий внутри корпусной детали не должны превышать диаметров соосных отверстий в наружных стенках детали.

5) Следует избегать многообразия размеров отверстий и резьб.

Для тел вращения:

Заготовками служит - прокат, штамповки, реже отливки. Следует избегать удлиненных уступов, сечений с большой разницей площадей, глубоких полостей.

Требования к технологичности (с учетом особенностей обра­ботки на станках с ЧПУ):

1) Деталь по возможности должна быть образована из поверх­ностей, конфигурация которых может быть получена при вращении вокруг оси.

2) Поверхности должны быть открыты с одной стороны для подвода инструмента и его перемещения.

3) Конфигурация детали должна по возможности позволять ее полную обработку (черновую и чистовую) с одного установа (жест­кая деталь).

4) Детали должны иметь развитые поверхности для базирова­ния и закрепления.

5) Обрабатываемые поверхности не должны прерываться выступающими поверхностями, которые не могут быть образованы при вращении.

6) Все взаимосвязанные техническими требованиями поверхности должны быть доступны для обработки в одном установе.

7) Размеры наружных поверхностей должны возрастать по мере приближения к патрону, а размеры внутренних поверхностей - убы­вать.

8) Канавки выточки, углубления должны быть унифицированы.

9) Места сопряжения цилиндрических, конических, криволинейных поверхностей по возможности должны быть одного радиуса, если в этих местах нет канавок, выточек или других элементов.

Технологичность мелких и крепежных деталей

Заготовки - отливки, штамповки, прутковый материал - с ма­лым количеством обрабатываемых поверхностей и rnin припусками на обработку.

Основным требованием, предъявляемым к форме деталей являет­ся возможность их изготовления высокопроизводительными методами: штамповкой на ковочных машинах или ковочных прессах, литьем под давлением, холодной высадкой или высадкой с индукционным нагревом.

Примеры конструктивных решений технологичности приведены на рисунках 6.3, 6.4, 6,5.

Рисунок 6.3 – Примеры конструктивных решений, обеспечивающих технологичность заготовок:

а, б – нерациональные решения;

в, г - рациональные решения

Рисунок 6.4 – Пример уменьшения объема механической обработки детали: а – нерациональная конструкция; б – рациональная конструкция

Рисунок 6.5 – Различные условия врезания и выхода сверла после окончания обработки: а – нерациональное решение; б – рациональное решение

Требования по технологичности, предъявляемые к конструкции деталей самолетостроительного производства

При проработке конструкторской документации на технологичность необходимо учитывать следующее:

Технические возможности имеющегося в цехе оборудования (станки, прессы, печи, ПСО, ванны, стенды), должны обеспечивать изготовление конкретных деталей:

1. по габаритным размерам;

2. по производительности;

3. по точности (степени износа оборудования);

4. по безопасности выполнения работ;

5. по грузоподъемности (для подъемно-транспортного оборудования);

6. по техническим характеристикам.

7. В целях сокращения номенклатуры применяемого режущего инструмента:

8. для фрезеруемых деталей радиусы переходов от полотен к ребрам и стенкам, как на виде в плане, так и по сечениям должны быть унифицированными (одинаковыми);

9. диаметры гладких и резьбовых отверстий должны быть равны целым числам, а не дробным (в т.ч. и по технологическим отверстиям);

10. для деталей типа тел вращения радиусы переходов от одного диаметра к другому должны быть унифицированными;

11. радиусы острых кромок по деталям гидро-пневмотопливных систем (по канавкам для уплотнительных колец) должны быть не 0,1 мм, а 0,15 мм, что позволяет с большей точностью произвести их замеры по отпечаткам на микроскопе.

В целях сокращения объема слесарнозачистных работ на фрезеруемых деталях:

1. шероховатость поверхностей деталей из высокопрочных сплавов (мат. В93пч, В95пч, 30ХГСНА, титановые сплавы и их модификации) должна быть , по радиусам меньше 30 мм - ; по отверстиям Æ менее 30 мм , более 30 мм ;

2. шероховатость поверхностей деталей из всех других сплавов - кроме отверстий IТ6 - IТ7 классов точности;

3. в чертежах фрезеруемых деталей должно быть разрешение на ступеньки от прохода фрезы, недоводы до полотен, ребер по радиусам.

Допуски на наружные и внутренние контуры поверхностей фрезеруемых деталей (особенно по т.к.) должны быть не менее ± 0,3 мм.

По клеймению и маркировке:

1. клеймение на бирках на особоответственных деталях нежелательно, надо клеймить на деталях, на деталях из алюминиевых сплавов и сталей клеймить ударно, на деталях из титана – эл.хим.клеймением и электрографическое нанесение информации;

2. клеймение и маркирование деталей мастичными клеймами по ОПИ-63 доп.2 не выполнимо, из-за потери информации при покрытии и нетехнологичности этого способа. Клеймить и маркировать необходимо либо ударно на детали, либо на технологическом припуске с переносом информации на деталь после покрытия.

По отверстиям и поверхностям IT6 – 7 квалитетов точности:

1. экономически целесообразные;

2. технические возможности:

3. межосевые расстояния должны быть с допуском не менее ± 0,1 мм;

4. на деталях из алюминиевых сплавов пазы должны быть не точнее IT9;

5. криволинейные (радиусные) пазы на деталях из любых сплавов не технологичны;

6. шлифованием возможно получение поверхностей IT6 – 9 с шероховатостью ;

7. хонингованием возможно получение поверхностей IT6 – 9 с шероховатостью ;

8. внутреннее круглое шлифование возможно на длине не более 600 мм, при min Æ отверстий 70 – 80 мм. При больших длинах отверстий есть опыт шлифования отверстий с двух сторон, но при этом образуется ступенька, которая не выводится хонингованием;

9. глухие отверстия не технологичны при обработке, необходимо предусматривать (у дна или бортика отверстия) место выхода инструмента-резца, шлифовального круга, хона не менее 5 – 15 мм;

10. в деталях при сверлении под углом отверстий малого диаметра (менее 3 мм) в деталях из титанового сплава, а также закаленных сталей даже по кондуктору происходит увод и поломка сверла, поэтому необходимо засверливать отверстие предварительно по нормали и поверхности – по 182АТ – о чем должна быть оговорка в чертеже детали.

Крупногабаритные детали каркаса типа колец сложного профиля из штамповок, поковок и литья с Æ меньшим 2000 мм целесообразно обрабатывать на лобо-токарных станках, более 2000 мм – на токарно-карусельных станках.

Шестерни 6, 7 степени точности необходимо шлифовать на зубошлифовальных станках, 8 степени точности – строгать на зубострогальных станках без последующей шлифовки.

Для изготовления деталей типа тел вращения с поверхностями IT6 – IT9 классов точности (штоки, поршни, винты винтовых механизмов и т.д.), с высокими требованиями по взаимному расположению поверхностей (не параллельность, не перпендикулярность, несоосность и т.д.) в чертежах деталей необходимо иметь центровые отверстия. При возможности выполнения центров в теле детали, необходимо оставлять технологические центры, для чего в заготовке надо иметь припуски. При этом центровые отверстия после термообработки необходимо калибровать для использования их при шлифовании.

При фрезеровании концевыми фрезами необходимо учитывать следующее:

1. для уменьшения отжима инструмента соотношение диаметра и длины режущей части фрезы должно быть не более 1 : 3. Например – диаметр фрезы 30 мм. Длина режущей части должна быть не более 90 мм;

2. соответственно при проработке чертежей необходимо учитывать радиуса на виде в плане и высоту ребер в данном месте. При невыдерживании вышеуказанного соотношения, необходимо в чертеже детали менять либо радиусы, либо высоту ребер.

3. В целях устранения появления хлопунов (деформации полотен деталей в процессе развертывания или виброобработки) размеры полотен-окон деталей должны быть примерно следующие:

4. при толщине полотен 1,5 – 2,0 мм 150 ´ 150 мм;

5. при толщине полотен 2,0 – 4,0 мм 200 ´ 200 мм;

6. при толщине полотен 5,0 – 8,0 мм 250 ´ 250 мм;

7. при толщине полотен 8,0 – 12,0 мм 300 ´ 300 мм.

При конструктивной необходимости иметь большие размеры полотен деталей при меньшей толщине полотна, в чертеж детали необходимо ввести усиливающий элемент полотна: либо ребро высотой 5 – 10 мм, либо отверстие с окантовкой.

По деталям, проходящим поверхностное упрочнение, необходимо учитывать следующее:

1. детали, как правило, деформируются после упрочнения, следовательно, до упрочнения нельзя разделывать окончательно классные отверстия, пазы, окна с жестким допуском на межосевые расстояния;

2. детали, имеющие тонкие (1 – 3 мм) ребра, стенки, хвостовики, язычки не должны упрочняться вибронаклепом, либо в чертеже детали должно быть разрешение на неупрочнение этого места с изоляцией его в процессе упрочнения;

3. детали типа тел вращения, подвергаемые упрочнению обкаткой, раскаткой, алмазным выглаживанием, должны быть достаточно жесткими.