2.3.3 Количественный анализ технологичности конструкции изделия

Количественная сравнительная оценка технологичности конструкции изделия может быть осуществлена лишь при наличии соответствующих базовых показателей технологичности, коэффициента использования материалов. Шероховатости и точности обработки, трудоёмкости изготовления и себестоимости детали заготовки. В ходе проектирования технологического процесса нужно произвести технологический контроль исходной конструкторской документации и отработку конструкции на технологичность. В итоге этой работы должны быть установлены новые значения перечисленных показателей технологичности. В проекте технологического процесса необходимо определить значения перечисленных ниже относительных частотных показателей технологичности, которые должны приниматься в пределах 0<К<1 (ГОСТ 14.202 - 73).

1. Уровень технологичности конструкции по точности обработки:

,

где - базовый коэффициент точности обработки;

- достигнутый коэффициент точности обработки.

;

;

- средний класс точности обработки изделия;

- число размеров соответствующего класса точности.

;

;

.

2. Уровень технологичности конструкции по шероховатости поверхности

,

где - базовый коэффициент шероховатости поверхности;

- достигнутый коэффициент шероховатости поверхности.

,

где - средняя шероховатость поверхности;

;

где -число поверхностей соответствующего класса точности.

,

где - достигнутая трудоемкость изготовления;

- базовая трудоемкость изготовления.

4. Уровень технологичности конструкции по использованию материала

,

где - базовый коэффициент использования материала;

- достигнутый коэффициент использования материала.

,

где - масса готовой детали, кг;

- масса заготовки, кг.

;

3. Выбор типа производства

В зависимости от широты номенклатуры, регулярности, стабильности и объема выпуска изделий, производство подразделяется на различные типы: единичное, серийное и массовое.

Единичноепроизводство характеризуется широкой номенклатурой изготовляемых деталей и малым объемом их выпуска. Единичное производство универсально, т.е. охватывает разнообразные типы изделий, поэтому оно должно быть гибким, с применением универсального оборудования, а также стандартного режущего и измерительного инструмента.

Технологический процесс изготовления детали при этом типе производства имеет уплотненный характер, т.е. на одном станке выполняются несколько операций или полная обработка всей детали. Применение специальных приспособлений в единичном производстве экономически нецелесообразно, их используют только в исключительных случаях. Себестоимость выпускаемого изделия при единичном производстве сравнительно высокая.

Серийное производство характеризуется ограниченной номенклатурой изделий, изготавливаемых периодически повторяющимися партиями, и сравнительно большим объемом выпуска, чем в единичном типе производства. При серийном производстве используются универсальные станки, оснащенные как специальными, так и универсальными и универсально-сборными приспособлениями, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления изделия. В серийном производстве технологический процесс изготовления изделия преимущественно дифференцирован, т.е. расчленен на отдельные самостоятельные операции, выполняемые на отдельных станках.

При серийном производстве обычно применяют универсальные, специализированные, агрегатные и другие металлорежущие станки. При выборе технологического оборудования специального или специализированного, дорогостоящего приспособления или вспомогательного приспособления и инструмента необходимо производить расчеты затрат и сроков окупаемости, а также ожидаемый экономический эффект от использования оборудования и технологического оснащения.

Массовоепроизводство характеризуется узкой номенклатурой и большим объемом выпуска изделий, непрерывно изготавливаемых в течение продолжительного периода времени. При массовом производстве технологические процессы разрабатываются подробно и хорошо оснащаются, что позволяет обеспечить высокую точность и взаимозаменяемость деталей, малую трудоемкость, а следовательно, и более низкую, чем при серийном производстве, себестоимость изделий.

При массовом производстве, возможно, более широко применять механизацию и автоматизацию производственных процессов, использовать дифференцирование технологического процесса на элементарные операции, применять быстродействующие специальные приспособления, режущий и измерительный инструмент.

Таблица 1.Технологические характеристики производства

	Мелкосерийное	Среднесерийное	Крупносерийное
Исходные заготовки	Простые, с малой точностью и большими припусками (горячий прокат, поковки)	Целесообразность применения точных заготовок обосновывается технико-экономическими расчетами	Точные, с минимальными припусками (точное литье, литье под давлением)
Оборудование	Универсальное с широкими техническими возможностями	Универсальное и специализированное, станки с ЧПУ	Специальное и высокопроизводительное, станки с ЧПУ
Расположение оборудования	Расставляется в цехах по технологическим группам	По техническим группам с учетом направления основных грузопотоков цеха по предметно замкнутым участкам	Расставляется по поточному принципу
Оснастка	Универсальная	В основном универсальная, но принимается и специальная	Специальная
Достижение требуемой точности	Методом пробного хода и примеров	Применение методов, используемых в мелко-и крупносерийном производствах	Автоматическое получение размеров на настроенных станках
Квалификация рабочих	Высокая	Средняя	Низкая

В соответствии с ГОСТ 3.1119-83 основной характеристикой типа производства является коэффициент закрепления операций:

где – суммарное число различных операций, выполняемых в течение планового периода, равного одному месяцу;

Р_i -число рабочих мест.

Определение числа станков осуществляют по следующей формуле:

где Т_ш.к.- штучно-калькуляционное время, необходимое для выполнения проектируемой операции, мин;

,_к=1.36 (токарная),_к=1.55 (шлифование),_к=1.41 (сверление).

где Т₀– основное технологическое время, мин.

N= 50000 – годовая программа, шт.;

F_д– действительный годовой фонд времени при двухсменном режиме работы, ч.

F_д=3987 ч;

_з.н.– среднее значение нормативного коэффициента загрузки оборудования для крупногабаритного производства,

_з.н.= 0,7.

Округляя полученные значения до ближайшего большего целого числа найдем.

Далее по каждой операции вычисляются значения фактического коэффициента загрузки рабочего места по формуле .

Количество операций, выполняемых на рабочем месте, определяется по формуле .

К₃₀< 1 – массовое производство,

1 < К₃₀< 10 – крупносерийное производство,

10 < К₃₀< 20 – среднесерийное производство,

20 < К₃₀< 40 – мелкосерийное производство.

В единичном производстве К30 не регламентируется.

Таблица 2.Определение значения Т₀

№	Операция	Формула	d, мм	l, мм	Т0, мин
1.	Токарная (015)	0.17dl	18	12	0.036
2.	Токарная (020)	0.17dl	88	6	0.089
3.	Токарная (025)	0.17dl	64	18	0.196
4.	Расточная (030)	0.18dl	6.5	6	0.007
5.	Развертывание(040)	0.86dl	12	36	0.372
6.	Шлифование(045)	0.07dl	64	4.5	0.020

Нaосновании исходных и полученных данных, а также располагая штучным или калькуляционным временем, затраченным на каждую операцию, определим количество операций закреплённых за каждым рабочим местом.

Таблица 3.Определение количества операций, закрепленных за каждым рабочим местом.

Операция	Тштк			з.ф.	opmi
1.	0.05	0.896	1	0.896	0.78
2.	0.122	2.185	2	1.09	0.64
3.	0.266	4.765	4	1.19	0.59
4.	0.010	0.179	1	0.179	3.91
5.	0.524	9.388	9	1.04	0.67
6.	0.031	0.555	1	0.555	1.26
			18		7.85

Коэффициент закрепления операций:

Таким образом, К₃₀соответствует массовому производству, т.е. при составлении технологического процесса это будет сказываться на выборе оборудования, оснастки, режущего и мерительного инструментов.

Форма организации технологических процессов изготовления изделия зависит от установленного порядка выполнения операций технологического процесса, расположения оборудования, количества изделий и направление их движения в процессе изготовления. В промышленности устанавливается две формы организации технологических процессов: групповая и поточная.

Основные признаки групповой формы– однородные конструктивно-технологические признаки изделий, единство средств технологического оснащения одной или нескольких технологических операций и специализация рабочих мест. Основа такой формы – группирование изделий по конструктивно-технологическим признакам. Оборудование устанавливается на отдельном участке по возможности в той последовательности, в которой должны протекать технологические процессы большинства изделий группы. Участки выдают определенную номенклатуру готовых изделий; изделие проходит меньшую длину пути, сокращается время на перенастройку оборудования при смене номенклатуры.Недостаток: невозможно полностью загрузить некоторые станки.

Основные признаки поточной формы– специализация каждого рабочего места на выполнение определенной операции; согласованное и ритмичное выполнение всех операций технологического процесса на основе такта выпуска; размещение рабочих мест в последовательности, соответствующей технологическому процессу.

Достоинство:значительно упрощается планирование, распределение работы, учет, и сокращается документация.

Недостаток:возможен недогруз отдельных станков.

При выборе организационной формы следует стремиться к ритмичному выпуску изделий при условии их движения по всем операциям с наименьшими перерывами.

Поточную форму организации в зависимости от номенклатуры одновременно обрабатываемых деталей следует разделять на:

• однономенклатурную поточную линию (идет изделие одного наименования);

• однопоточную, которая характеризуется обработкой на каждой операции одного объекта одного наименования;

• многопоточную, которая характеризуется одновременной обработкой на каждой операции двух или более объектов одного наименования.

• многономенклатурную поточную линию (последовательно обрабатывается группа изделий двух или более наименований по типовому технологическому процессу).

Кроме того, в зависимости от характера движения изделий по операциям следует различать поточные линии: прерывные и непрерывные.