1.5 Технологичность конструкции изделия (тки). Виды, разновидности и показатели тки

В процессе разработки конструкции машины конструктор придает ей не только необходимые свойства, выражающие по­лезность будущего изделия, но и свойства, определяющие уро­вень затрат ресурсов на его создание, изготовление, техническое обслуживание и ремонт.

Совокупность свойств изделия, определяющих приспособ­ленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных пока­зателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ, представляет собой технологичность конструкции изделия (ТКИ).

EMBED Visio.Drawing.6

Рисунок 7 - Структурная схема ТП

ТКИ выражает не функциональные свойства изделия, а его конструктивные особенности:

―состав и взаимное расположение его узлов;

―форму и расположение поверхностей деталей и соеди­нений;

―их состояние, размеры, материалы и т.д.

В свою очередь конструктивное исполнение изделия во многом определяет та­кие его свойства, как функциональность (способность изделия реализовывать основную функцию для достижения заданного технического эффекта), надежность, эргономичность, эстетич­ность, экономичность, безопасность и экологичность.

Например, реализация требований надежности (безотказно­сти, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости) в конструкции изделия влечет за собой трудовые, материальные и энергетические затраты на производство изделия, поддержание и восстановление его работоспособности в процессе техническо­го обслуживания и ремонта и поэтому должна сопровождаться мероприятиями по обеспечению ТКИ.

Техника, разрабатывае­мая человеком, находится с ним в постоянном взаимодействии, поэтому наряду с удовлетворением его потребностей она должна быть безопасной при изготовлении, транспортировании, хране­нии, монтаже, техническом обслуживании, ремонте и утилиза­ции, т.е. во всех сферах, в которых проявляется ТКИ. Придавая конструкции изделия свойства, составляющие ее технологич­ность, необходимо учитывать, что конструкция является одно­временно носителем свойств безопасности изделия. Наконец, уровень вредных воздействий техники на окружающую среду, возникающих при ее производстве, эксплуатации и ремонте, за­висит от принимаемых при разработке конструкции изделия ин­женерных решений по используемым для его изготовления, функционирования и восстановления рабочим материалам, спо­собам их переработки, применению в конструкции защитных устройств и т.п. Эти решения непосредственно воздействуют на затраты ресурсов во всех областях проявления ТКИ, поэтому обеспечение ТКИ и устойчивости технологической системы, во взаимодействии с которой изделие должно проявлять свои свой­ства, следует также рассматривать как комплексную задачу соз­дания изделия высокого качества.

ТКИ на виды и разновидности подразделяют по трем при­знакам:

1) По методу воздействия на конструкцию изделия различают преемственность и технологическую рациональность конструк­ции изделия, выражающие ее техническую сущность.

Преемственность конструкции изделия представляет собой совокупность тех свойств изделия, которые выражают техноло­гичность его конструкции с позиции единства повторяемости и изменяемости принятых в ней инженерных решений.

Преемственность
Конструктивная характеризует единство повторяе­мости составных частей в данном исполнении изделия или рас­сматриваемом множестве его исполнений и применяемости в них новых составных частей, обусловленных новизной требова­ний к изделию или множеству его исполнений по их функцио­нальному назначению, условиям производства или эксплуата­ции	Технологическая характеризует единство повторяемости и изменяемости техно­логических методов выполнения, поддержания и восстановле­ния элементов конструкции изделия, учитываемых при его кон­струировании.

Преемственность конструкции изделия является одним из главных принципов наиболее целесообразной ТПП. Ее исполь­зование позволяет обеспечить преемственность ТП и СТО, наи­лучшим образом организовать процесс конструкторского и тех­нологического проектирования, максимально использовать все лучшее, созданное ранее при научно-исследовательских, опыт­но-конструкторских и технологических разработках, освоенное в производственных условиях и всесторонне проверенное в ус­ловиях эксплуатации и ремонта.

Технологическая рациональность конструкции изделия пред­ставляет собой совокупность тех свойств изделия, которые вы­ражают технологичность его конструкции с позиции соответст­вия принятых конструктивных решений условиям производства, эксплуатации и ремонта.

Уровень технологической рациональности конструкции из­делия регулируют посредством целесообразного по условиям производства, эксплуатации и ремонта выбора состава конструк­тивных элементов, материалов, схем соединений составных час­тей изделия и т.п.

Технологическая рациональность характеризует возможность изготовления и эксплуатации данного изделия или группы его исполнений при использовании имеющихся в распоряжении производителя и потребителя продукции трудовых, материаль­ных, энергетических и других видов ресурсов. Условия произ­водства и эксплуатации высоко динамичны, поэтому технологи­ческую рациональность конструкции изделия необходимо рас­сматривать и оценивать применительно к существующим усло­виям подготовки производства, изготовления, технического об­служивания и ремонта и определенной ограниченной зоне из­менения этих условий.

2) В зависимости от области проявления различают производст­венную, эксплуатационную и ремонтную ТКИ. Они определяются основными сферами общественного производства, в которых проявляется качество изделия, и характеризуют приспособлен­ность конструкции изделия к сокращению затрат ресурсов и времени на ТПП, процессы изготовления, сборки и монтажа из­делия вне предприятия-изготовителя (производственная ТКИ); на техническое обслуживание, текущий ремонт, хранение, транспортирование, диагностирование и утилизацию изделия (эксплуатационная ТКИ), а также на все виды ремонта, кроме текущего (ремонтная ТКИ).

3) В зависимости от производимых затрат показателями ТКИ являются трудоемкость, материалоемкость, энергоемкость и хроноемкость. Они 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, опреде­ляющие соответствующие затраты ресурсов (труда, материалов 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.

Хроноемкость изделия как вид ТКИ охватывает совокуп­ность свойств конструкции, характеризуемых затратами ресур­сов в единицах времени.

Оценка ТКИ подразумевает комплекс взаимосвязанных 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 методов различают качест­венную и количественную оценку ТКИ.

Качественная оценка ТКИ основана на инженерно-визуаль­ных методах оценки и проводится 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 ис­полнение изделия или совокупность его исполнений. Качест­венная оценка одного конструктивного исполнения изделия ("хорошо — плохо", "допустимо — недопустимо", "лучше — ху­же" и т.д.) дается на основании анализа соответствия его основ­ным требованиям к производственной, эксплуатационной и ре­монтной ТКИ.

При сравнении вариантов конструктивных исполнений изде­лия в процессе проектирования качественная оценка часто по­зволяет выбрать лучший вариант исполнения или установить целесообразность определения численных значений показателей ТКИ всех сравниваемых вариантов.

Количественная оценка ТКИ основана на инженерно-расчет­ных методах, посредством которых определяют и сопоставляют расчетным путем численные значения показателя ТКИ проекти­руемого изделия К и соответствующего показателя К конструк­ции изделия, принятой в качестве базы для сравнения.

Результатом количественной оценки ТКИ является форми­рование целевой функции Z и алгоритма обеспечения ТКИ, пригодных для принятия решений по совершенствованию кон­струкции изделия. Наиболее распространены методы абсолют­ной, относительной и разностной оценки ТКИ, т.е. оценки, вы­полняемой по результатам вычисления абсолютного, сравни­тельного (уровня) и разностного показателя ТКИ соответствен­но.

В процессе разработки и количественной оценки конструк­ции изделия используют разнообразные показатели ТКИ. Но­менклатуру показателей и методику их определения устанавли­вают в зависимости от вида изделия, типа производства и ста­дии разработки конструкторской документации. Выбор показа­телей технологичности проводят с учетом требований ГОСТ 14.201—83. При этом число показателей должно быть минималь­ным, но достаточным для оценки технологичности.

Показатели ТКИ подразделяют на виды в зависимости от исходного признака. Все их многообразие можно свести к при­веденным ниже семи группам показателей:

1) технологической рациональности конструкции изделия – сюда относятся коэффи­циенты сложности конструкции изделия, сборности, доступно­сти мест обслуживания, контролепригодности и др.

2) преемственности конструкции изделия – сюда относятся коэффициенты: новизны конструкции изделия; применяемости унифи­цированных или стандартных составных частей изделия (дета­лей, сборочных единиц); применяемости унифицированных конструктивных элементов детали (резьб, галтелей, фасок, про­точек, отверстий и т.п.); применяемости материала в изделии; типизации конструктивного исполнения и др.

3) ресурсоемкости изделия (по одной или нескольким облас­тям проявления ТКИ) - отражают комплексную общую или частную единичную ресурсоемкость, т.е. воплощенные в конструкции изделия затраты ресурсов определенного вида. Это, например, общая, структурная, удельная и относительная трудо­емкость (материалоемкость, энергоемкость и т.п.) изделия. По­казатели ресурсоемкости используют преимущественно для определения затрат ресурсов (труда, материалов, энергии, времени и др.) в той или иной области проявления.

4) производственной ТКИ;

5) эксплуатационной ТКИ;

6) ремонтной ТКИ;

7) общей ТКИ.

Показатели ТКИ по областям проявления (4, 5 и 6 группы) и общей ТКИ по всем областям проявления (7 группа) образованы исключительно показателями ресурсоемкости с учетом рассматри­ваемых областей проявления.

По значимости для оценки различают:

1) Основные показатели характеризуют наибо­лее важные, самые существенные свойства, входящие в ТКИ, и, как правило, выражающие ее в целом. Это трудоемкость, мате­риалоемкость, энергоемкость, продолжительность изготовления (эксплуатации, ремонта), себестоимость изделия.

2) Дополнительные показатели характеризуют технологическую рациональность и преемственность конструкции изделия приме­нительно к отдельным областям проявления ТКИ. Дополни­тельные показатели позволяют эффективно и целенаправленно совершенствовать конструкцию в процессе проектирования для последующего улучшения основных показателей ТКИ.

Общие технологические требования к конструкции деталей машин можно сформулировать следующим образом: конфигура­ция детали должна представлять собой сочетание простых гео­метрических форм, обеспечивающих удобную, надежную базу для установки заготовки в процессе ее обработки, и дающих воз­можность применения высокопроизводительных технологиче­ских методов изготовления. Заданная точность и шероховатость поверхностей детали должны быть строго обоснованы ее слу­жебным назначением. Необоснованно завышенные требования к точности и шероховатости приводят к необходимости вводить дополнительные технологические операции, удлиняют цикл об­работки, увеличивают трудоемкость изготовления и повышают себестоимость детали.

Стандартизация и унификация деталей и их элементов уве­личивают серийность выпуска, унифицируют станочные налад­ки и тем самым уменьшают трудоемкость процесса производст­ва и себестоимость изготовления деталей машин.

Технологические требования к конструкции деталей машин продиктованы как технологией производства заготовок, так и технологией их последующей обработки.