Снижение стоимости машиностроительной продукции представляет комплексную задачу – производственную и конструкторскую. Основную роль играет рационализация производства (механизация и автоматизация производственных процессов, концентрация технологических операций, специализация заводов, производственное кооперирование и др.). Эти меры осуществимы и дают наибольший эффект при больших масштабах производства и стабильной продукции и здесь на первый план выступает роль конструктора. Он должен обеспечить высокий потенциал развития, заложив в конструкцию предпосылки изготовления одной модели в течение длительного периода времени при наибольшем возможном масштабе выпуска, т. е. создать конструкцию, обладающую широкой применяемостью и ресурсами совершенствования.
Большое значение имеет уменьшение количества типоразмеров машины путем рационального выбора типажа и ее параметров, что позволяет повысить серийность производства и снизить стоимость изготовления.
Важно обеспечить технологичность конструкции за счет применения прогрессивных методов обработки при одновременном повышении качества, точности и взаимозаменяемости частей, т.е. за счет технологичности сборки и ремонта.
Значительный экономический эффект дают стандартизация и унификация деталей, узлов и агрегатов. Под стандартизацией понимают регламентирование конструкции и типоразмеров широко применяемых машиностроительных деталей, узлов и агрегатов.
Почти в каждой специализированной проектной организации стандартизованы типовые для данной отрасли машиностроения детали и узлы. Стандартизация ускоряет проектирование, облегчает изготовление, эксплуатацию и ремонт машин и при целесообразной конструкции стандартных деталей способствует повышению надежности машин. Она дает наибольший эффект при сокращении числа применяемых типоразмеров стандартов, т. е. при их унификации.
Преимущества стандартизации реализуются в полной мере при централизованном изготовлении стандартных изделий на специализированных заводах. Это разгружает машиностроительные заводы от трудоемкой работы по изготовлению стандартных изделий и упрощает снабжение ремонтных предприятий запасными частями.
Стандартизация является существенным фактором снижения себестоимости машин и ускорения проектирования. Однако применение стандартов не должно стеснять творческую инициативу конструктора и препятствовать поискам новых, более рациональных конструктивных решений. При конструировании машин не следует останавливаться перед применением новых решений в областях, охватываемых стандартами, если эти решения имеют явное преимущество.
Под унификацией как методом стандартизации понимают рациональное сокращение многообразия типов конструкций (а также материалов, техпроцессов изготовления, документации и др.) изделий одинакового функционального назначения. Применение унификации позволяет существенно уменьшить количество конструкторской документации и значительно сократить сроки разработки изделий и объемы испытаний. Сокращение общего числа типоразмеров при унификации составных частей конструкции обеспечивает увеличение серийности производства. Унификация позволяет увеличить серийность и тем самым снизить стоимость изготовления деталей. Она облегчает обслуживание и ремонт за счет уменьшения номенклатуры инструмента и запасных частей, позволяет предприятию специализироваться на заготовлении ограниченного числа деталей и соединений, а остальные получать в готовом виде.
Для конструкторской унификации следует отметить следующие основные направления работ:
1) создание или выбор базовых конструкций машины на основе наиболее эффективных разработок;
2) использование унифицированных блочно-модульных конструкций;
3) реализация преемственности технических решений за счет заимствования узлов машины (из других конструкций или предшествующих разработок).
4) ограничение номенклатуры применяемых изделий и материалов.
Технологическая унификация связана с конструкторской и зависит от преемственности технологических процессов. Повышение уровня технологической унификации позволяет:
1) улучшить преемственность оборудования, оснастки и технологических процессов, что сокращает затраты на подготовку производственной базы для выпуска новых машин;
2) создать типовую, универсальную, переналаживаемую и сборочную технологическую оснастку, что обеспечивает уменьшение количества объектов работ и ресурсных затрат;
3) применить типовые технологические процессы, что способствует внедрению групповых форм организации труда, сокращению сроков и затрат на разработку необходимой технологической документации при подготовке производства машин.
Унификация состоит в многократном применении в конструкции одинаковых элементов, что способствует сокращению номенклатуры деталей и уменьшению стоимости их изготовления, упрощению эксплуатации и ремонта машин, а также сокращению номенклатуры обрабатывающего, мерительного и монтажного инструмента. Унифицируют посадочные сопряжения (по посадочным размерам, посадкам и точности размеров), резьбовые соединения (по диаметрам, типам резьб, посадкам и точности размеров, размерам под ключ), шпоночные и шлицевые соединения (по диаметрам, формам шпонок и шлицев, посадкам и точности размеров), зубчатые зацепления (по модулям, типам зубьев и точности размеров), фаски и галтели (по размерам и типам) и т. д.
Унификация оригинальных деталей и узлов может быть внутренней (в пределах данного изделия) и внешней (заимствование деталей с иных машин). Наибольший экономический эффект дает заимствование деталей серийно изготовляемых машин, когда детали можно получить в готовом виде.
Унификация марок и сортамента материалов, электродов, типоразмеров крепежных деталей, подшипников качения и других стандартных деталей и узлов облегчает снабжение завода-изготовителя и ремонтных предприятий материалами, стандартными и покупными изделиями.
Унификация представляет собой эффективный и экономичный способ создания на базе исходной модели ряда машин одинакового назначения, но с различными показателями мощности производительности.
При конструировании машин следует предусматривать резервы их развития, что позволяет систематически совершенствовать машины и поддерживать их показатели на уровне возрастающих требований техники, избавляет от необходимости периодической замены устаревающих моделей, обеспечивает на долгие годы стабильный выпуск одной конструкции, дает большой экономический эффект и является одним из главных способов снижения стоимости машиностроительной продукции.
Конкретные резервы, закладываемые в конструкцию, зависят от назначения машины. У тепловых машин исходная модель должна обладать резервом рабочего объема, ресурсами увеличения частоты вращения и улучшения теплового процесса. Машины-орудия, для которых на первом плане стоит производительность, должны иметь ресурсы повышения быстроходности, увеличения объема и диапазона выполняемых операций. И во всех случаях следует обеспечить запасы прочности и жесткости исходной модели. Это не значит, что базовая модель должна иметь избыточную массу. Важно усилить наиболее напряженные детали и узлы.
Совершенствование машин нередко требует последующего введения дополнительных агрегатов (редукторов, коробок скоростей, средств автоматизации). Необходимо обеспечить возможность их установки без нарушения целостности машины, оставляя для них место и в некоторых случаях заранее предусматривая привалочные поверхности и крепежные точки.
Предусмотрев в конструируемых машинах исходные резервы следует непрерывно совершенствовать машины, пользуясь появляющимися с течением времени новыми технологическими и конструктивными приемами и добиваясь снижения массы, энергоемкости, повышения долговечности, степени автоматизации и удобства обслуживания.