2015-09-06
4008
Качество конструкции любого изделия, в том числе и вагона, определяется не только ее эксплуатационными показателями, но и рядом производственно-технологических свойств, учитывающих возможность организации наиболее рационального процесса изготовления или ремонта при заданном плане выпуска в конкретных производственных условиях, т. е. технологичностью конструкции.
Технологичной называется такая конструкция изделия или составляющих его элементов (деталей, сборочных единиц и др.), которая обеспечивает заданные эксплуатационные качества продукции и позволяет при данной серийности изготовлять ее с наименьшими затратами труда, материалов.
Технологичная конструкция характеризуется простотой компоновки, совершенством форм. Расположение отдельных элементов обеспечивает удобство и наименьшую трудоемкость в процессе сборки и при выполнении ремонтных работ. Важным средством для достижения технологичности является широкое применение в новых конструкциях деталей, сборочных единиц, составных частей, входящих в ранее изготовленные изделия, а также нормализованных и стандартизованных деталей и сборочных единиц.
Стандартами единой системы технологической подготовки производства (ЕСТПП) перед разработкой технологических процессов предусмотрена обязательная отработка конструкций на технологичность, которая должна осуществляться на всех стадиях проектирования и изготовления изделия. Технологичность конструкции необходимо рассматривать применительно ко всему изделию в целом и по всем его составным частям. При проектировании необходимо: выбирать оптимальную схему и компоновку вагона, рационально расчленять его на сборочные единицы, выбирать наиболее простые конструктивные решения.
Согласно стандартам ЕСТПП, различают производственную и эксплуатационную технологичность конструкции. Производственная технологичность конструкции изделия обеспечивается сокращением затрат средств и времени на конструкторскую и технологическую подготовку производства и процессы изготовления изделия. Эксплуатационная - проявляется в сокращении затрат средств и времени на технологическое обслуживание и ремонт изделия.
Оценка технологичности конструкции может быть качественной и количественной. Качественная оценка определяет в основном конструкторно-технологическое достоинство составных частей конструкции (деталей, сборочных единиц) и выражает технологичность, обобщенную на основе производственного опыта исполнителя. Количественная оценка технологичности конструкции осуществляется с помощью системы показателей, которые используются для сравнительной оценки вариантов конструкции в процессе проектирования изделия, определения уровня технологичности разработанного изделия, накопления статистических данных и прогнозирования технического совершенствования конструкции изделия.
При оценке технологичности конструкции вагона могут быть использованы как абсолютные, так и относительные показатели. Наиболее распространены для сравнительной оценки относительные показатели. Значения всех относительных показателей технологичности К принимаются в пределах 0<K<1. Рост значения показателя К соответствует более высокой технологичности изделия. К основным показателям технологичности конструкции относятся:
1) Абсолютный технико-экономический показатель – трудоемкость изготовления изделия ТИ, определяется по формуле:
, (1)
где Ti – трудоемкость изготовления и испытания i-й составной части
изделия;
n – количество со ставных частей изделия.
2) Уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления Kут, определяется по формуле:
, (2)
где TБИ – базовый показатель трудоемкости.
3) Уровень технологичности конструкции по технологической себестоимости KУС, определяется по формуле:
, (3)
где 
– достигнутая себестоимость изделия;
CБТ – базовый показатель технологической себестоимости изделия;
4) технологическая себестоимость изделия Ст, определяется по формуле:
Ст=См+Сз+Сцр, (4)
где См, – стоимость материалов;
Сз – заработная плата;
Сцр – цеховые расходы.
К дополнительным показателям относятся: относительные трудоемкости заготовительных работ, ремонтов, относительные и удельные себестоимости отдельных видов работ, а также коэффициенты унификации, стандартизации, применяемости материала, точности обработки шероховатости поверхности (технические показатели).
Коэффициент унификации изделия характеризует преемственность проектируемой конструкции и определяется по формуле:
, (5)
где ЕУ – число унифицированных сборочных единиц в изделии;
EУ=EУЗ+EУП+EСТ (EУЗ, EУП, EСТ – заимствованные, покупные и стандартные единицы);
ДУ – число унифицированных деталей, являющихся составными частями изделия и не вошедших в унифицированные (стандартные крепежные детали не учитываются);
Е – количество сборочных единиц, в изделии, E=EУ+EОР (EОР – количество оригинальных сборочных единиц);
Д=ДУ+ДОР – количество деталей, являющихся составными частями изделия, (ДОР – количество оригинальных деталей).
Выражение коэффициента унификации является исходным для получения его отдельных составляющих: коэффициентов унификации сборочных единиц и деталей, стандартизации конструкции изделия и его составных частей, характеризующих преемственность конструкции.
Технологичной с точки зрения сборки является конструкция изделия: допускающая параллельную и независимую сборку, контроль и испытание отдельных ее сборочных единиц; позволяющая осуществлять сборку без пригонки с полной взаимозаменяемостью деталей и сборочных единиц; обеспечивающая простоту сборки, доступность к местам монтажа и возможность применения высоко производительных методов сборки. При этом число деталей в сборочной единице должно быть наименьшим. Сокращение количества деталей должно быть произведено вследствие выбора наиболее простой и рациональной схемы сборочной единицы, а также объединения нескольких деталей в одну, отвечающую требованиям технологичности. Сборка сборочных единиц изделия должна производиться независимо и параллельно. При конструировании изделия необходимо предусматривать четкую разбивку его на самостоятельные, законченные и взаимозаменяемые сборочные единицы, чтобы трудоемкость сборки этих элементов была одинаковой. Это облегчает установленный ритм сборки и улучшает условия работы, так как можно специализировать и оборудовать надлежащим образом рабочее место; создает условия для использования на сборке рабочих с низкой квалификацией; сокращает трудоемкость сборки. Места сборки и установки деталей и сборочных единиц должны быть открытыми и доступными для ремонтно-сборочных и контрольных работ.
Оценку технологичности сборки изделия производят по коэффициенту технологичности сборочного состава изделия КТСС:
, (6)
где ССТ – количество стандартизованных сборок;
СЗ – количество заимствованных сборок;
СПС – количество сборок, представляющих простое сопряжение деталей;
С – общее количество сборок (из отдельных групп),
С = ССТ+СЗ+СПС+ СС+СР+СП+СК, (7)
где СС – количество селекционных сборок;
СР – количество сборок, выполняемых с регулировкой;
СП – количество сборок с подбором;
СК – количество сборок с комбинацией методов.
Понятие «Технологичность конструкции» охватывает как техническую, так и экономическую сторону производства, которые взаимосвязаны. Проблема создания технологичных конструкций вагонов имеет важное народнохозяйственное значение. Правильное ее решение позволяет снизить трудоемкость и себестоимость изготовления, эксплуатации и ремонта вагонов, лучше использовать основные средства предприятий, снизить затраты на подготовку производства, уменьшить сроки освоения при новом изготовлении и ремонте.
Технологичность конструкции вагона определяется совокупностью кинематических, конструктивных и технологических решений, осуществляемых в процессе проектирования вагона на основе сравнительного технологического анализа.
Технологичность конструкции должна рассматриваться применительно ко всему изделию в целом и по всем составным частям производственного процесса его изготовления. Основным критерием оценки технологичности конструкции вагона является себестоимость его изготовления и наиболее эффективное использование капиталовложений при равноценных эксплуатационных характеристиках.
Чтобы конструкция была технологичной при проектировании необходимо:
1. выбирать наиболее рациональную схему и компоновку вагона, рационально расчленять его на сборочные узлы, выбирать наиболее простые конструктивные решения и уменьшать общее количество деталей;
2. максимально использовать стандартные нормализованные и унифицированные узлы, агрегаты и детали.
Характеристики технологичности можно выразить числовыми показателями- коэффициентами. Коэффициент конструктивной стандартизации и унификации КС, определяют по формуле (8).
, (8)
где nСТ – количество стандартизованных деталей в изделии;
nУ – количество унифицированных деталей;
N0 – общее количество деталей.
Коэффициент использования материала КМ характеризует технологичность, связанную с выбором способа получения заготовок и размерами припусков, определяют по формуле:
, (9)
где GДЕТ – масса детали;
GЗАГ – масса заготовки.
Коэффициент конструктивной преемственности определяют по формуле:
, (10)
где nЗ – количество деталей, заимствованных из других механизмов, освоенных производством;
– общее количество деталей.
Коэффициент точности рассчитывается по формуле
, (11)
где nТ – количество деталей обрабатываемых с высокой точностью.
При сравнении однотипных конструкций можно убедиться, что технологичность выше у того механизма, у которого коэффициенты КМ и КП больше, а коэффициент КТ меньше.
Центрирующая балочка легко изготавливается, не требует особых усилий при изготовлении, что обеспечивает сокращение затрат средств и времени на подготовку производства и процессы изготовления изделия. Это говорит о высокой производственной технологичности конструкции. Однако, при ремонте центрирующей балочки возникают трудности со снятием ее с вагона. Не снимая ее, практически невозможно устранить дефекты. Это ведет к затратам средств и времени на технологическое обслуживание и ремонт, что вызывает низкую эксплуатационную технологичность конструкции.
