2.3. Технологический контроль рабочего чертежа

и технических усло­вий

Проектированию технологического процесса предшествует под­робное изучение рабочего чертежа детали, технических условий на ее изготовление и условий ее работы в изделии. Проверяют достаточность проекций, правильность простановки размеров, изучают требования по точности и шероховатости обработки поверхностей, а также другие требования технических условий. Нередко конструкторы завышают качественно-точностные требования к поверхностям деталей машин, что усложняет технологический процесс ее изготовления. В этом случае технолог предлагает соответствующие коррективы и на основе совместного с конструктором обсуждения вопроса находится правильное решение.

При контроле рабочего чертежа выявляют возможности улучше­ния технологичности конструкции детали. Обращают внимание на уменьшение размеров обрабатываемых поверхностей, что снижает трудоемкость механической обработки; повышение жесткости детали, что обеспечивает возможность многоинструментальной обработки, при­менение многолезвийных инструментов и высокопроизводительных режимов резания; облегчение подвода и отвода высокопроизводитель­ных режущих инструментов из зоны обработки, в результате чего уменьшается основное и вспомогательное время; унификацию разме­ров пазов, канавок, галтелей, отверстий и других элементов, что сок­ращает номенклатуру размерных и профильных инструментов и уменьшает время обработки при последовательном выполнении технологических переходов; обеспечение надежного и удобного базирования заготовки, а при простановке размеров возможность совмещения установочных и измерительных баз; удобство осуществления многоместной обработки заготовок. Происходит процесс отработки детали на технологичность. Под технологичностью детали понимается соответствие ее конструкции требованиям производства. Конструктор, придавая конструкции изделия в процессе ее разра­ботки необходимые свойства, выражающие полезность изделия, при­дает ей и такие конструктивные свойства, которые предопределяют уровень затрат ресурсов на создание, изготовление, техническое об­служивание и ремонт изделия.

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).

ТКИ выражает не функциональные свойства изделия, а его кон­структивные особенности. Конструкцию изделия характеризуют в об­щем случае состав и взаимное расположение его составных частей, схема устройства изделия в целом, форма и расположение поверхно­стей деталей и соединений, их состояние, размеры, материалы и ин­формационная выразительность. Поэтому для изделий следует приме­нять термин «технологичность конструкции изделия» /4/.

Связь технологичности с другими свойствами конструкции изделия реализуется в сферах ее проявления в форме разрешения противоречий между активными элементами технологического процесса — челове­ком и используемыми им орудиями труда, с одной стороны, и противо­действующим элементом - предметом труда (изделием, его моделью или заготовкой), с другой.

Субстантные противодействия изделия, прежде всего проявляются в элементарных сопротивлениях,: силы его тяжести - различным перемещениям; свойств его материала - резанию или давлению; его массы, через инерционные силы, - выполнению некоторых механических и сборочных работ и т. п.

Структурные противодействия изделия активным элементам про­цессов изготовления, эксплуатации и ремонта обусловлены сложностью конструкции и ее элементов, расположением и доступностью для обра­ботки, жесткостью конструкции, числом составных частей и т. п.

Функциональные противодействия изделия условиям выполнения работ в различных сферах определяются объемом выпуска изделий и типом производства, его регулярностью и стабильностью, эстетиче­скими и эргономическими требованиями к конструкции изделия, тре­бованиями техники безопасности, производственной санитарии и ох­раны окружающей среды.

При анализе процессов разработки конструкции изделия учиты­ваются их взаимосвязи со сферами проявления ее свойств, включая научные исследования и разработки новых процессов и технологиче­ских методов, технологические процессы изготовления изделий и процессы эксплуатации и ремонта изделий.

ТКИ и функциональность изделия. Показатели назначения харак­теризуют соответствие изделия условиям реализации его основных функций. Их соотношение с затратами всех видов ресурсов определяет эффективность создаваемой и эксплуатируемой техники. В ряде слу­чаев способность изделия выполнять свои основные функции непо­средственно определяется его конструктивным исполнением. Это на­кладывает существенное ограничение на выбор технологически рацио­нальных инженерных решений, принимаемых по конструкции изделия и период его разработки. Но и в этих случаях возможна многовариант­ность решений, а следовательно, и выбор наиболее рационального из них.

ТКИ и экономичность изделия. Под экономичностью изделия сле­дует понимать способность изделия выполнять заданные функции при использовании выделенных для его функционирования материаль­ных, энергетических и других ресурсов в объемах, соответствующих установленным для этой цели нормам. В состав этих ресурсов не вклю­чаются оперативные затраты на техническое обслуживание и ремонт изделия, характеризующие эксплуатационную технологичность его конструкции. В этом состоит существенное отличие экономичности из­делия от эксплуатационной ТКИ. Однако ресурсы, затрачиваемые в первом и втором случаях, входят в сумму общих эксплуатационных затрат на функционирование изделия и поддержание его в работоспособ­ном состоянии, что важно учитывать при расчете обобщенного показа­теля качества изделия.

В то же время для качественной характеристики ТКИ не следует применять термин «экономичность конструкции изделия», поскольку экономичность является общей характеристикой функционирующего изделия.

ТКИ и надежность изделия. Требования к надежности (безотказ­ности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости) направ­лены на обеспечение выполнения изделием заданных функций в экс­плуатации путем сохранения во времени и в установленных пределах значений всех параметров, характеризующих способность выпол­нять эти функции в определенных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Реализация этих требований 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.

Следует также учитывать непосредственную связь показателей на­дежности с показателями ТКИ. Например, коэффициент нормирова­ния надежности зависит от затрат на планово-профилактические ра­боты за срок службы изделия, общая величина затрат связана с числом отказов изделия в процессе его функционирования и т. п.

ТКИ и эргономичность изделия. Эргономические свойства конструк­ции изделия аналогично свойствам, образующим ТКИ, проявляются как при производстве, так и при эксплуатации изделия в результате функционирования сложной эрготической системы вида человек - пред­мет труда или человек -изделие.

При проектировании также учитывается необходимость взаимо­связанного выполнения мероприятий по приданию конструкции из­делия свойств эргономичности и технологичности.

ТКИ и эстетичность изделия. Художественно-конструкторское решение формы исполнения изделия органически связано с обеспече­нием ТКИ, поиском оптимального (по уровню затрат) сочетания ра­циональных в эстетическом отношении конструктивных форм изделия и технологически рационального конструктивного исполнения из­делия и его составных частей.

Придание конструкции изделия эстетически и технологически ра­циональных форм — двуединая задача процесса конструирования. Мероприятия по обеспечению ТКИ в данном случае проводятся в объ­еме, продиктованном необходимостью придания конструкции изделия эстетических свойств.

ТКИ и экологичность изделия. 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 экологической системы, во взаимодействии с которой изделие должно проявлять свои свойства, следует также рас­сматривать как комплексную задачу создания изделия высокого ка­чества.

Общая классификация ТКИ. Классификация ТКИ по методу воз­действия на конструкцию изделия, области проявления ТКИ и виду затрат может быть описана следующим образом.

Виды ТКИ по методу воздействия на конструкцию изделия выра­жают ее техническую сущность, т. е. те существенные черты конструк­ции изделия, воздействуя на которые, разработчик разрешает противо­речия между активными элементами технологического процесса и из­делием.

Технологическая рациональность и преемственность конструк­ции изделия — две грани одного и того же комплекса свойств, образую­щих ТКИ. Различие между ними состоит в том, что конструкция из­делия рассматривается в разных ракурсах.

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

Уровень технологической рациональности конструкции изделия регулируется посредством целесообразного (по условиям производства, эксплуатации и ремонта) выбора состава конструктивных элементов и материалов, схем соединения 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 и других видов ре­сурсов.

Всякое изделие, рассматриваемое как объект производства, экс­плуатации и ремонта, должно быть технологически рационально по своему составу и конструктивному исполнению. Исключение составляют содержащиеся в отдельных изобретениях технические решения, которые на данном этапе развития производства по технико-экономи­ческим соображениям не могут быть воплощены в образцы новой тех­ники при применении имеющихся технических средств и материалов (научно-техническая революция резко сокращает сроки освоения в про­изводстве подобных технических решений).

Изделие может рассматриваться как технологически рациональ­ное только в конкретных условиях подготовки производства, изготов­ления, технического обслуживания и ремонта. Следовательно, для обеспечения требуемого уровня технологичности конструкции изделия эти условия должны быть сформулированы к началу его разработки с достаточной степенью точности.

Условия производства и эксплуатации высоко динамичны, поэтому технологическая рациональность конструкции изделия должна рас­сматриваться и оцениваться применительно к определенной ограничен­ной зоне изменения этих условий.

Уровень технологической рациональности конструкции изделия непрерывно меняется соответственно изменяющимся условиям и сред­ствам производства, эксплуатации и ремонта. Эта особенность обуслов­ливает необходимость применения методов количественной оценки тех­нологической рациональности конструкции, как по абсолютным значе­ниям соответствующих показателей, так и по отношению значений этих показателей к оптимальным значениям базовых (исходных, плановых) показателей, установленным для данных условий производства, экс­плуатации и ремонта и корректируемым по мере изменения этих ус­ловий.

Преемственность конструкции изделия представляет собой совокуп­ность тех свойств изделия, которые выражают технологичность его конструкции с точки зрения единства повторяемости и изменяемости, принятых в ней инженерных решений. Эти свойства, в частности, ха­рактеризуют:

- 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 (конструк­тивная преемственность изделия);

- единство повторяемости и изменяемости технологических методов выполнения, поддержания и восстановления элементов конструкции изделия, учитываемых при его конструировании (технологическая пре­емственность конструкции изделия).

Преемственность конструкции изделия становится одним из глав­ных принципов наиболее целесообразной технической подготовки производства. Использование этого принципа позволяет обеспечить преемственность технологических процессов и средств технологического оснащения, наилучшим образом организовать процесс конструктор­ского и технологического проектирования, максимально использовать все Лучшее, что создано ранее в процессах научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытно-технологических разработок, ос­воено в производственных условиях и всесторонне проверено в усло­виях эксплуатации и ремонта.

В этом смысле преемственность конструкции изделия равнозначна се технологической рациональности, поскольку характеризует много­кратную применяемость таких решений, которые обеспечены в сферах производства, эксплуатации и ремонта соответствующими материалами орудиями труда. Тем самым преемственность конструкции, как и ее технологическая рациональность, предопределяет возможность раз­работки и освоения новой техники.

Виды ТКИ по области ее проявления определяются основными сфе­рами общественного производства, в которых проявляется качество изделия. Они характеризуют приспособленность конструкции изделия к сокращению затрат ресурсов и времени: на техническую подготовку производства, процессы изготовления, сборки и монтажа изделия пне предприятия-изготовителя (производственная ТКИ); на техниче­ское обслуживание, текущий ремонт, хранение и транспортирование, диагностирование и утилизацию изделия (эксплуатационная ТКИ); на все виды ремонта, кроме текущего (ремонтная ТКИ).

Виды ТКИ по производимым затратам 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, материалоемкости 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.

Взаимосвязь видов ТКИ. Отработка конструкции изделия на тех­нологичность осуществляется непосредственным воздействием на ее техническую сущность путем придания конструкции комплекса свойств, обеспечивающих ее технологическую рациональность и преемственность. Следствием этого воздействия является изменение трудоемкости, ма­териалоемкости, энергоемкости или других возможных видов ресурсо­емкое изделия. Эти виды ТКИ, в свою очередь, проявляются в одной или нескольких конкретных областях, образуя разновидности ТКИ по области проявления. Конструктор, придавая конструкции из­делия технологическую рациональность и преемственность в процессе отработки ее на технологичность, должен учитывать одновременно воз­можные области проявления ТКИ, влияние принимаемых им инженер­ных решений на снижение ресурсоемкое и повышение уровня ТКИ по каждой области ее проявления с учетом результатов совершенство­вания условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ре­монте изделия.