«Анализ технологичности конструкции сборочной единицы»
При подготовке к практическому занятию студент должен изучить тему «Анализ технологичности конструкции изделия», изложенную в п.2.4.3 учебного пособия /1/ или соответствующей темы лекции.
Целью практического занятия является: закрепление теоретических знаний лекционного курса; приобретение навыков и умений по проведению анализа технологичности конструкции.
Средства достижения целей практического занятия:
- пояснение преподавателем общей методики основных принципов и подходов при составлении оценки технологичности конструкции;
- коллективное рассмотрение примера оценки технологичности конструкции;
- самостоятельная работа студентов по составлению оценки технологичности конструкции по сборочным чертежам и спецификациям к ним, по индивидуальному заданию, выданному руководителем курсового проекта.
Для выполнения практического занятия студенту необходимо иметь: отчет по практике, чертеж СЕ со спецификацией, задание на курсовой проект, выданное руководителем.
Методика проведения качественной и количественной оценки технологичности конструкции рассматривается на примере гидроцилиндра грейдера (ГЦ), представленного на плакате.
Технологичностью называется совокупность свойств изделия определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве, эксплуатации, ремонте и утилизации для заданных показателей качества, производительности, объема выпуска и условий выполнения работ.
В принципе технологичность определяет понятия: удобно или неудобно данную конструкцию производить, эксплуатировать, ремонтировать.
Для оценки технологичности можно воспользоваться упрощенной методикой, при которой следует ответить на следующие вопросы:
1) Оценить размеры, массу СЕ и их соотношение с точки зрения применения грузоподъемных средств и жесткости собираемого изделия.
Для ГЦ формулируем: масса изделия 12 кг допускает ручное перемещение. Соотношение массы и габаритов 12 кг/600 мм = 0,02 кг/мм = 20 кг/м, обеспечивает хорошую жесткость изделия.
2) Определить имеется ли в СЕ достаточно удобная базовая деталь.
При отсутствии четко выраженной базовой детали (корпуса, рамы и т.д.) возникает необходимость стапельной сборки. (Стапель – внешнее устройство, выполняющее при сборке роль базовой детали.)
Для ГЦ формулируем: имеется четко выраженная базовая деталь – корпус с хорошими базовыми поверхностями: наружная цилиндрическая поверхность, а также плоскость и отверстия проушины.
3) Оценить блочность конструкции или блочный принцип конструирования – разбивку на отдельные узлы (функциональные, конструкторские и технологические) допускающие их независимую сборку. Особенно это важно при использовании автоматизированной и роботизированной сборки. В конструкции рассматриваемого ГЦ применяется узловая сборка (шток с крышкой и поршнем).
4) Оценить унификацию (общая или локальная внутри СЕ) элементов конструкции. Для рассматриваемого Г.Ц. общую унификацию рассмотреть невозможно, а локальная унификация заключается в применении одинаковых уплотнительных колец поз. 10 и 11. Все 6 болтов поз. 8 одного наименования.
5) Оценить необходимость и трудоемкость частичной разборки СЕ в процессе сборки. Такая необходимость возникает при использовании метода регулирования с неподвижным компенсатором и тем более метода пригонки.
Необходимость разборки определяется использованием этих методов, а трудоемкость глубиной расположения звена компенсатора.
Общее правило: звено компенсатор должно располагаться за пределами корпуса и для своей подгонки или замены требовать снятия минимума других деталей.
Для ГЦ необходимость разборки отсутствует вообще, что хорошо с точки зрения технологичности.
6) Оценить необходимость и трудоемкость механической обработки при сборке. Последнее характерно для использования метода пригонки.
Для ГЦ механическая обработка не требуется вообще.
7) Определить наличие труднодоступных мест для сборки, регулировки и измерения.
Для ГЦ труднодоступных мест нет, но если регламентировать зазор между поршнем и днищем цилиндра, то появится размер затруднительный для измерения и невозможный для регулирования при данной конструкции.
8) Оценить необходимость применения спец. приспособлений при сборке и регулировке.
Такая необходимость определяется следующими факторами:
а) Потребностью одновременного базирования двух и более элементов конструкции.
б) При необходимости сжатия упругих элементов (пружин, прокладок и т.д.) числом более одного.
в) Если положение присоединяемого элемента определяется точным размером.
Для ГЦ специальных приспособлений не требуется.
9) Оценить наличие и обоснованность спец. требований к СЕ (по массе, уровню вибрации, по шуму, усилию холостого хода, герметичности, не радиоактивности и т.д.)
Для ГЦ предъявляются требования – герметичность, плавность хода, усилие холостого хода.
10) Оценить необходимость и обоснованность назначения испытаний. Особенно это относится к длительным испытаниям (более 10 мин).
Для ГЦ необходимы испытания на герметичность.
11) Оценить необходимость дополнительных операций по: балансировке, окраске, консервации и т.д.
Для ГЦ эти операции не нужны.
12) Оценить необходимость предпродажной подготовки: упаковка, регулировка, реклама.
На основе проведенного анализа технологичности приходим к выводу, что ГЦ является технологичной конструкцией.
В соответствии с ГОСТ 14.201-83 оценка ТКИ бывает двух видов: качественная и количественная.
Качественная оценка – словесное описание ТКИ основанное на личном опыте технолога и пользующееся определениями: хорошо, плохо, удобно, неудобно, рационально, нерационально. Качественная оценка является первым этапом анализа технологичности.
В отдельных случаях возможно использование ранжирования признаков технологичности, то есть оценка проявления этих признаков в баллах, тогда качественная приблизится к количественной.
Количественная оценка ТКИ – оценка, производимая при помощи системы показателей. Показатели могут быть: относительные (в долях от процента, т.е. безразмерные); абсолютные (размерные, в штуках, кг, часах,…)
Качественные показатели оценивают производственную, эксплуатационную, ремонтную технологичность.
Эксплуатационная и ремонтная технологичность проявляются через следующие свойства изделий: доступность; легкосъемность; технологическая простота; технологическая преемственность; контролепригодность; восстанавливаемость.
Доступность СЕ и ее элементов – качество, определяемое свободным доступом СЕ и ее элементов как во время работы, так и при ремонте. Хорошая доступность когда для этого ничего не надо снимать. Удовлетворительная доступность – обеспечивается после снятия некоторых элементов. Низкая доступность обеспечивается после полной разборки изделия.
Для ГЦ грейдера оценим доступность. В целом доступность хорошая.
Для замены уплотнения 11 на поршне, необходимо извлечь поршень из корпуса – доступность удовлетворительная.
Для замены уплотнительных колец 10 надо произвести полную разборку – низкая доступность.
Легкосъемность – качество изделия определяющее необходимость использования специального приспособления, инструментов и возможность повреждения деталей при разборке.
Технологическая простота – обеспечивает удобство и несложность в эксплуатации, а именно перевод из транспортного положения в рабочее, управление выполнением рабочей функции, заправка рабочими средами, горючим и т.д. Переналадка на выполнение другой операции, очистка рабочих органов.
Технологическая преемственность в сфере эксплуатации означает минимальную трудоемкость обучения обслуживающего персонала для работы на данном изделии.
Контролепригодность подразумевает наличие датчиков, индикаторов и прочих устройств, свидетельствующих о неисправности изделия (это система диагностики).
Восстанавливаемость в качестве изделия, обеспечивает возможность его восстановления при износе, она достигается применением высокостойких и высокопрочных материалов и введением в конструкцию сменных элементов на быстроизнашиваемых поверхностях.
В ГЦ предусмотрены вкладыши 7 и сменная направляющая втулка 5.
Количественные показатели конструкции изделия.
Количественные показатели подразделяются на 7 групп:
1) Показатели технологической рациональности конструкций: коэффициент блочности конструкции (относительный)
где m – количество деталей входящих в узлы;
mдет.об . – общее количество деталей.
В ГЦ 13 деталей из них 9 входит в узлы
Абсолютный показатель трудоемкость сборки - коэффициент сложности
2) Показатели преемственности конструкции
Коэффициент унификации 
3) Показатели ресурсоемкости изделия. Показатели все абсолютные. Это материалоемкость, трудоемкость, энергоемкость и себестоимость.
4) Показатели производственной ТКИ.
5) Показатели эксплуатационные.
6) Показатели ремонтные.
7) Общие показатели ТКИ.
На основе качественной количественной оценки делаем вывод, что ГЦ является технологичной конструкцией.