ПОКАЗАТЕЛИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ПОСТАНОВКЕ НА ПРОИЗВОДСТВО НОВЫХ ИЗДЕЛИЙ

TECHNOLOGICAL INDICATORS IN THE DESIGN AND STATEMENT ON THE MANUFACTURE OF NEW PRODUCTS

Ivan Guryev

graduate student of department microprocessor automation means 

Perm National Research Polytechnic University,

Russia, Perm

Sergey Bochkarev

doctor of Technical Sciences, Professor of the Department microprocessor automation means

Perm National Research Polytechnic University,

Russia, Perm

АННОТАЦИЯ

Показатели технологичности конструкции изделия при проектных работах являются стимулом, определяющим направление экономии ресурсов, и служат мерой количественной оценки качества выполненного конструкторского и технологического проектов. Любое превышение заданных показателей технологичности при разработке комплекта технологической документации должно быть технико-экономически обоснованным. Авторами в данной статье предложены показатели технологичности конструкции, по которым необходимо производить оценку проектируемого изделия, с целью повышения его качества при дальнейшей постановке на производство.

ABSTRACT

Indicators of product manufacturability design when the design work is a stimulus that determines the direction of resource saving and serve as a measure of the quantitative evaluation of quality of performance of design and technology projects. Any excess of the specified indicators manufacturability in the design of technical documentation set should be technical and economically justified. The authors of this article suggested indicators design manufacturability, which is necessary to evaluate the designed products, in order to improve its quality in the further statement on the production.

Ключевые слова: технологичность конструкции; подготовка производства; улучшение качества; параллельное проектирование.

Keywords: design manufacturability; preparation of production; quality improvement; parallel designing.

Технологичность конструкции изделия на современном этапе развития машиностроения, в т. ч. специальной техники – совокупность свойств конструкции изделия, обеспечивающих возможность выбора и применения наиболее эффективной технологии, технического обслуживания и ремонта при заданных показателях качества, объема выпуска в условиях изготовления и эксплуатации [5].

Обеспечение технологичности конструкции изделия – функция подготовки производства, предусматривающая взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач, направленных на повышение производительности труда, достижение оптимальных трудовых и материальных затрат и сокращение времени на производство, в том числе и монтаж вне предприятия-изготовителя, техническое обслуживание и ремонт изделия. Технологичность конструкции изделия оценивают количественно с помощью системы показателей, которая включает:

• основные базовые значения показателей технологичности, являющиеся предельными нормативами технологичности, обяза­тельными для выполнения при разработке изделия;
• вспомогательные значения показателей технологичности, достигаемые при разработке рабочей конструкторской документации (РКД) изделия [4].

Применение показателей технологичности предполагает четкую и взаимосвязанную работу конструкторов и технологов. Порядок взаимодействия конкретизируется в отдельных планах. Выполнение планов осуществляется как минимум параллельно (а в обоснованных случаях – с опережением) с разработкой конструкции.

Схема обеспечения технологичности по этапам отработки конструкции изделия представлена на рис. 1 [1].

Рисунок 1. Отработка конструкции на технологичность

Технологическая подготовка производства (ТПП) – это совокупность мероприятий, обеспечивающих технологическую готовность производства [2]. С целью совершенствования ТПП на базе математических методов, оптимизации процессов проектирования и управления с применением современных средств вычислительной техники расчеты показателей технологичности целесообразно выполнять с помощью автоматизированной системы технологической подготовки производства (АСТПП). При этом необходимо выполнять следующие основные функции:

• расчет показателей технологичности;
• анализ технологических возможностей производственной системы;
• разработку рекомендаций по содержанию и порядку совершенствования производственной системы;
• разработку требований к конструкции изделия для последующих разработок.

Для решения этой проблемы необходимо подобрать ёмкие и информативные показатели для расчета технологичности конструкции. Ниже представлены показатели и их расчет, которыми необходимо производить оценку изделия на технологичность, что позволит адекватно оценить степень технологической подготовки производства еще на стадии проектирования изделия.

1. Трудоемкость – основной (базовый) показатель, характери­зующий суммарные затраты труда на выполнение технологических процессов изготовления изделия.

Формула укрупненного определения трудоемкости, учиты­вающая конструктивные и технологические особенности изделий, имеет вид:

Т_и = Т_а · К_м · К_сл,

где: Т_а – известная трудоемкость всего изделия аналога, имеющего общие конструктивные и технологические признаки, либо его составной части или детали; К_м – коэффициент, учитывающий весовые различия сопоставляемых конструкций изделий. Для определения К_м можно использовать данные табл. 1 [7] по коэффициенту изменения исходного показателя:

М_и/М_а,

где: М_а – масса аналога; М_и – масса расчетного изделия.

Таблица 1.

Определение коэффициента К_м

К_сл – коэффициент сложности, определяемый сравнением соответствующих и технических требований аналога и вновь проектируемого изделия.

Значение К_сл определяет конструктор и (или) технический совет, который собирает конструктор, экспертным путем из практических соображений.

При определении значения К_сл конструктор сопоставляет для анализируемого изделия и аналога квалитеты точности и классы шероховатости, удобство изготовления, обрабатываемость материала и т. п.

Например, данные табл. 2 отражают изменение величины трудоемкости при обработке резанием в зависимости от точности и шероховатости для определенных условий. При этом К_сл = К_ш · К_т. Для других условий эти значения могут быть несколько отличными, но принцип учета остается прежним.

Для упрощения определения К_ш и К_т можно использовать данные табл. 2 [7; 8].

Таблица 2.

Определение коэффициента К_ш и К_т

1.  
2. Материалоемкость – основной показатель, устанавливающий расход материала на одно изделие и используемый для определения величины затрат на производство единицы полезного эффекта или технической характеристики изделия.

Формула укрупненного определения материалоемкости, учитывающая конструктивные и технологические особенности изделий имеет вид:

М_б=М/КИМ_а = М · К_р,

где: М – номинальное значение массы материала в изделии; КИМ_а – коэффициент использования материала изделия аналога; К_р=1/КИМ_а – расходный коэффициент, показатель обратный коэффициенту использования материала.

Формула точного определения материалоемкости детали, изделия в общем случае имеет вид:

N = M+ сумма количества технологических отходов + сумма количества потерь

3. Коэффициент использования материалов – вспомогательный показатель, который определяет, какую часть из всего затраченного материала составляет полезное потребление.

Формула определения коэффициента использования материала, учитывающая технологические особенности изделий и их произ­водства

КИМ = М/N_i,

где:  М – номинальное значение массы материала в изделии; N_i – норма расхода, данного (i-го) материала на изготовление изделия.

Коэффициент использования материала рассчитывается с точностью до третьего знака после запятой.

4. Общий показатель унификации и стандартизации – вспомогательный показатель.

Формула определения общего показателя унификации и стандартизации

К_у.ст = К_ун + К_ст

где: К_ун – коэффициент унификации изделия:

К_ун = m_ун / m_общ

где: m_ун –количество типоразмеров деталей, унифицированными с деталями других изделий; m_общ – количество типоразмеров деталей изделия.

К_ст – коэффициент стандартизации.

К_ст = m_ст / m_общ

где: m_ст – количество типоразмеров стандартных (ГОСТ, отраслевые стандарты, заводские стандарты) деталей в изделии.

5. Коэффициент унификации конструктивных элементов – вспомогательный показатель.

Формула определения коэффициента унификации конструк­тивных элементов

К_у.э = Q_у.э/Q_y

где: Q_у.э – число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов; Q_y – число типоразмеров конструктивных элементов в изделии.

6. Технологическая себестоимость – вспомогательный показатель для оценки технологичности конструкции изделия.

Данный показатель для предварительного расчета себестоимости проектируемого изделия рассчитывается по аналогу с учетом коэффициента сложности изделия (составной части изделия, детали), полученного по данным из изделий (сборочных единиц), имеющих общие конструктивные и технологические признаки с анализируемым изделием, и норм расхода материала аналога.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 15.201-2000 СРПП. Продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство.
2. ГОСТ 14.004-83 Технологическая подготовка производства. Термины и определения.
3. ГОСТ Р 50995.0.1 – 96 Технологическое обеспечение создания продукции. Основные положения.
4. ГОСТ 14.201-83 Обеспечение технологичности конструкции изделий.
5. ГОСТ 14.205–83 Технологичность конструкции изделий. Термины и определения.
6. МР 186-85 Обеспечение технологичности конструкции изделий машиностроения и приборостроения.
7. МР 22-81 Расчет основных показателей технологичности конструкций изделий.