Технологічність конструктивних рішень машин

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

 

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТРАНСПОРТНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

 

КАФЕДРА ДОРОЖНИХ МАШИН

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

з дисципліни

 

«Технічні основи створення машин»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                            Студента VІ курсу групи ДМ

                                                            Дуганова О.М.

 

                                                             Керівник

                                                             __________________________

 

                                                             Національна шкала_______________

                                                                      Кількість балів:______ Оцінка: ECTS____

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ – 2014

1. Технологічність  конструктивних рішень машин.

 

Безперервне удосконалення конструкції виробу обумовлюється його призначенням та умовами експлуатації. Конструкція повинна бути найменш трудомісткою та матеріаломісткою, технологічною при виготовленні, надійною і зручною при експлуатації.

Технологічність конструкції характеризується сукупністю оптимальних витрат праці, засобів, матеріальних ресурсів і часу в процесі технічної підготовки виробництва, виготовлення, експлуатації та ремонту виробу. Ці показники оцінюються у порівнянні з існуючими однотипових конструкцій виробу. Технологічна конструкція відрізняється від існуючої високими експлуатаційними показниками, мінімальними трудо- і матеріаломісткістю, а також собівартістю. У свою чергу, показники технологічності суттєво залежать від технологічного процесу виробництва заготовок, їх обробки різанням та складання деталей. Із сукупності варіантів технологічного процесу з економічних позицій необхідно вибрати такий, який забезпечував задані показники в якісному та кількісному відношеннях і точність деталей, складальних одиниць і виробу в цілому. Зміна обсягу випуску виробів і типу виробництва вимагає переходу технологічного процесу виготовлення деталей і їх складання до іншого. У зв’язку з цим технологічна конструкція виробу для одного обсягу виробництва може бути нетехнологічною для іншого. Залежно від обсягу виробництва вибирають найбільш економічний технологічний процес. Отже, технологічність конструкції є важливим показником її якості.

Відпрацювання конструкції виробу на технологічність передбачає вирішення комплексу заходів з метою забезпечення її рівня за регламентованими показниками. Відпрацювання спрямоване на більш повне використання конструкторських і технологічних можливостей, а також підвищення техніко-економічних показників виробництва. Вона здійснюється безперервно, починаючи з проектування виробу і продовжуючи при підготовці виробництва та наступного випуску виробу. Таким чином, відпрацювання конструкції на технологічність полягає в конструктивних та технологічних рішеннях.

Конструктивне відпрацювання припускає наступне:

1. спрощення компоновки та розчленування виробу на окремі складові частини з метою полегшення монтажу і регулювання;
2. забезпечення незалежного складання одиниць виробу;
3. скорочення числа та спрощення форми деталей;
4. максимальну уніфікацію застосованих конструкційних матеріалів і використання технологічних заготовок деталей;
5. обґрунтований вибір баз, простановку розмірів, а також установлення шорсткості оброблюваної поверхні деталей і допусків на розміри, що забезпечують найбільш економічний вид взаємозамінюваності;
6. встановлення раціональних монтажних зазорів і натягів;
7. стандартизацію і уніфікацію деталей складальних одиниць, агрегатів, що підвищує серійність і спрощує виробничий процес;
8. зручність регулювання конструкції;
9. забезпечення контролепридатності;

              10.забезпечення вільного доступу інструментів до поверхонь у процесі виготовлення, технічного обслуговування та ремонту.

 Технологічне відпрацювання  конструкції включає в себе  і забезпечує: спадкоємність засвоєних виробництвом конструктивних типових рішень; застосування високопродуктивних автоматизованих і автоматичних технологічних процесів обробки та складання із забезпеченням заданої точності та якості виготовлення; мінімальна витрата матеріалів на виготовлення; застосування сучасних методів і засобів контролю точності та якості виробів.

Експлуатаційне відпрацювання повинно забезпечувати експлуатаційну надійність та ремонтопридатність виробу, зручність його обслуговування в процесі експлуатації, зниження трудомісткості й вартості робіт, мінімальну масу виробу.

При вирішенні задач із підвищення технологічності конструкції виробу, складальної одиниці або деталі керуються наступними положеннями. Технологічна конструкція дає можливість використовувати високопродуктивні й ефективні технологічні процеси обробки та складання. Впровадження цих процесів пов’язано з великими витратами, вони ефективні тільки при масовому випуску виробів відпрацьованої конструкції. Перехід від меншого випуску до більшого вимагає зміни конструкції і, у крайньому разі до корінної її переробки. Оцінка технологічності конструкції здійснюється за базовим показником, що приймається за вихідний при порівнянні і вказаному в технологічному завданні на розробку конструкції.

Відпрацювання конструкції здійснюється для виробу в цілому, тому що підвищення технологічності окремих елементів не дає належних результатів. У вирішенні поставлених завдань суттєву роль відіграє конструктивна спадкоємність і уніфікація виробу. Під конструктивною спадкоємністю розуміють такий напрямок у конструюванні машин, коли вони одного або різного призначення є різновидом однієї конструкції, що прийнята за основу, і утворюють конструктивно нормалізований ряд. У цьому випадку конструюванню підлягають тільки елементи, зміна яких диктується установленими технічними умовами на проектовану машину. Інколи буває достатньо внести тільки зміни в сполучення складальних одиниць або деталей.

 Методика  оцінки технологічності розробки

Об’єктивна оцінка технологічності конструкції проводиться за показниками, які розподіляються на основні й додаткові (техніко-економічні, технічні). Основними показниками є трудомісткість виготовлення конструкції машини і технологічна собівартість, що визначається сумою витрат на здійснення технологічного процесу виготовлення без урахування вартості комплектуючих виробів. Складовими технологічної собівартості є вартість матеріалу, заробітна плата робітників з відповідними нарахуваннями, витрати на енергію, технічне обслуговування, ремонт та амортизації обладнання, інструменту і пристроїв, а також вартість змазуючих, охолоджуючих і обтирочних матеріалів. Для деталей з прокату ціна матеріалу визначається вартістю прокату, витраченого на виготовлення. При отриманні заготовок за допомогою лиття або кування вартість матеріалу є відпускною собівартістю заготовки. Заробітна плата робітників визначається трудомісткістю виготовлення машини, яка включає отримання заготовки, її обробку різанням, термічну обробку та ін. Загальна трудомісткість виготовлення виробу складається із трудомісткості виготовлення кожної деталі, складання та випробування складальних одиниць, а також готового виробу.

Техніко-економічні показники визначаються відносною і питомою трудомісткістю та собівартістю. Технічні показники характеризуються коефіцієнтами уніфікації, стандартизації, застосування типових технологічних процесів, використання матеріалів, точності та шорсткості та ін.

Рівень технологічності розробки з трудомісткості виготовлення визначається відношенням досягнутої трудомісткості виготовлення виробу до базового показника, а по собівартості – аналоговим відношенням собівартості технологічної до базового показника. Технологічність конструкції можна оцінювати шляхом порівняння двох і більше варіантів конструкції до і після її відпрацювання на технологічність. Найбільш повно її характеризує вартість виготовлення виробу. 

Маса виробу. 

У процесі конструювання розробник завжди прагне отримати мінімальну масу виробу шляхом правильного його розрахунку, вибору конструктивних форм деталей. Знаходження розрахунковим шляхом дійсних напружень у деталях дає можливість конструктору встановлювати розміри й форми деталей і, як наслідок, отримати їх масу без підвищених запасів щодо міцності. При мінімальній масі виробу трудомісткість його виготовлення буде найменшою.

Технологічність конструкції за цим показником характеризуються не тільки виробничо-технологічним, але і експлуатаційним фактором. Практика показує, що при великій масі виробу, наприклад тролейбуса, для його пресування потрібні великі витрати енергії. Тому важливим показником є матеріаломісткість виробу, яка являє собою відношення маси M до його потужності N. 

Використовані матеріали.  

Крім розглянутого вище показника оцінка технологічності конструкції може проводитися за допомогою коефіцієнта використання матеріалу. Конструкція виробу, що передбачає використання мінімальної кількості різних марок сталей, чавунів та інших матеріалів, буде відрізнятися високою технологічністю. Збільшення кількості ускладнює процеси виробництва заготовки, обробки різанням і процесу виробництва в цілому. 

Взаємозамінюваність складальних одиниць і деталей. 

Поточне виробництво побудовано на взаємозамінності складальних одиниць і деталей. У разі її відсутності значно підвищується трудомісткість виготовлення, тому що складання проводиться за методом пригонки і заважає роботі конвейера, ускладнює процес зміни зношуваних деталей при ремонті виробу.

У різних галузях машинобудування застосовують різні методи досягнення заданої точності. Найбільш поширеним, наприклад, у автомобілебудуванні, є метод повної взаємозамінюваності. Знаходить застосування також складання з неповною взаємозамінюваністю. Але деякі деталі, спряжені з високою точністю (2-3 мкм), складають методом групової взаємозамінюваності. Технологічність виробу значно підвищується, якщо при виготовленні забезпечується принцип незалежності обробки деталей, складання окремих складальних одиниць.  

Уніфікація складальних одиниць і деталей. 

Підвищення технологічності конструкції досягається за рахунок застосування великого числа уніфікованих складальних одиниць і деталей. Уніфікація узагальнює конструктивні рішення без оформлення спеціального документу, нормалізація – у вигляді усередні-заводських і відомчих нормалей, а стандартизація – державних стандартів.

Уніфікувати можна діаметри отворів та валів і допуски на них, діаметри і довжину болтів, різьбові, шліцьові й шпоночні з’єднання, модулі зубчастих коліс, марки, профілі та розміри заготовок і т.д. У результаті уніфікації різко скорочується асортимент різальних, вимірювальних і інших інструментів, що в кінцевому підсумку спрощує постачання цехів, ліній та робочих місць. Отже, збільшення числа уніфікованих конструктивних елементів підвищує технологічність конструкції.

Коефіцієнт уніфікації деталей, що характеризує технологічність конструкції, дорівнює  ,

де   - відповідно загальна кількість і число уніфікованих складальних одиниць, деталей або конструктивних елементів з’єднань.

Серед порівняльних варіантів найбільш технологічним вважається той, що характеризується більшим коефіцієнтом уніфікації. Але в конструкції виробу не можуть бути уніфіковані всі деталі через наявність оригінальних деталей особливої конструктивної форми, що обумовлені їх призначенням. У цьому випадку технологічним буде виріб з мінімальним коефіцієнтом уніфікації по конструктивних елементах деталей і їх з’єднаннях, тобто чим менше оригінальних деталей у конструкції, тим вона технологічніша.

 Технологічність  конструкції деталей, обумовлена обробкою різанням

Деталь, що підлягає обробці різанням, буде технологічною, якщо її конструкція передбачає застосування раціональної заготовки, форми і розміри якої максимально наближені до готової деталі, а також використання високоефективних процесів обробки. Основні вимоги до технологічності деталі зводяться до наступного:

• простота форми поверхонь, що підлягають обробці різанням;
• легка доступність поверхонь і зручність їх обробки;
• можливість максимального використання стандартизованих і нормалізованих інструментів;
• можливість простого і швидкого встановлення заготовки деталі;
• необхідна жорсткість деталі;
• забезпечення мінімального числа установ заготовки в процесі обробки та вимірювання;
• рівномірне розміщення маси заготовки відносно її осі.

Технологічна конструкція деталі характеризується простотою форми поверхонь, раціональним проставленням розмірів, допусків і шорсткості оброблюваних поверхонь. Крім вказаних вимог, мінімальна за трудомісткістю та високоякісна обробка різанням заготовки повинні забезпечуватися доброю оброблюваністю.

Проста форма поверхонь деталей спрощує обробку різанням, скорочує її трудомісткість і знижує металомісткість. У конструкції деталі пази й канавки слід передбачати з можливістю обробки дисковою фрезою, що забезпечує більш високу продуктивність у порівнянні з пальцевою. Не повинно бути фіксованих виступів поверхні, тому що їх наявність заважає обробці площин і торців. Необхідно уникати різноманітності типорозмірів отворів, допусків і різьб, по можливості передбачати різьбу в наскрізних отворах, а при зовнішній різьбі мати канавку для виходу інструменту.