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.

Обробка різанням і складання виробу характеризуються не тільки трудомісткістю, але й іншими показниками оцінки на технологічність конструкції.

Маса виробу. У процесі конструювання розробник завжди прагне отримати мінімальну масу виробу шляхом правильного його розрахунку, вибору конструктивних форм деталей, що забезпечують можливість отримання заготовок з мінімальними припусками на обробку, і застосуванням високоміцних матеріалів. 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. В даному разі для виготовлення заготовок потрібне велике число нагрівальних агрегатів і пристроїв для забезпечення відповідних температурних режимів, ускладнюється обробка різанням бо вимагає застосування різних різальних інструментів у зв’язку із значним різновидом конструкційних матеріалів, збільшуються іх запаси на підприємстві, ускладнюються умови зберігання.

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. Масове виготовлення деталей з високою точністю викликає певні труднощі, тому їх виготовлення здійснюється з розширеними виробничими допусками та послідовним сортуванням на групи за видами спряжених деталей. 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.

Нормалізацією можуть бути охоплені складальні одиниці, деталі, елементи з’єднання, сортамент матеріалів та ін. При використанні уніфікованих складальних одиниць і деталей скорочується обсяг робіт при проектуванні, значно зменшуються трудомісткість і собівартість виготовлення через можливість використання високопродуктивного обладнання, стандартизованого інструменту. Крім того, скорочується номенклатура запасних частин, бо на різні типи засобів замість зношуваних вузлів і деталей можна встановлювати нові, знижується трудомісткість ремонту. Наприклад, для кількох модифікацій вантажних автомобілів і автобусів використовується один тип двигуна, рульовий механізм, прилади електрообладнання, підшипники та ін. Таким чином, уніфікація складальних одиниць і деталей дозволяє, знижуючи вартість зазначених виробів і забезпечуючи їх виготовлення, випускати більше їх модифікацій.

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

, (1.44)

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.