Виды ТКИ по методу воздействия на конструкцию изделия

1 2 3 4 5 6 7

Методическое пособие

Технологичность конструкторских разработок

Издательство Пермского Национального Исследовательского Политехнического Университета

Пермь 2014

Составитель: к.т.н., доцент Лосев В.А.

УДК 621-001.66.004.14

Рецензент

К.т.н., доцент Чегодаев Н.Е.

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Введение

Разработка нового изделия – сложная конструкторская задача, связанная не только с достижением требуемого технического уровня этого изделия, но и с приданием его конструкции таких свойств, которые обеспечивают максимально возможное снижение затрат труда, материалов, энергии на его разработку, изготовление, техническое обслуживание и ремонт. Решение этой задачи определяется сотрудничеством создателей новой техники – конструкторов и технологов – их взаимодействием на этапах разработки конструкции изделия с его изготовителями и потребителями. Первостепенная роль в обеспечении технологичности конструкции изделия принадлежит конструктору, который должен руководствоваться соображениями как технической, так и экономической целесообразности проектируемой конструкции, уметь использовать такие инженерные решения, которые обеспечивают достижение необходимых технических его показателей при рациональных затратах ресурсов.

Технологичность конструкторских разработок

Изделие, как любой продукт труда, предназначенный для удовлетворения определенных потребностей, обладает свойствами, образующими его качество. Конструктор, придавая конструкции изделия в процессе ее разработки необходимые свойства, выражающие полезность изделия, придает ей и такие конструктивные свойства, которые предопределяют уровень затрат ресурсов на создание, изготовление, техническое обслуживание и ремонт изделия.

Совокупность свойств изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателях качества, объема выпуска и условий выполнения работ, представляет собой технологичность конструкции изделия (ТКИ).

ТКИ выражает не функциональные свойства изделия, а его конструктивные особенности. Конструкцию изделия характеризуют в общем случае состав и взаимное расположение составных частей, схема устройства изделия в целом, форма и расположение поверхностей деталей и соединений, их состояние, размеры, материалы и информационная выразительность.

Качество изделия наряду с технологичностью конструкции характеризуется, в общем случае, также его функциональностью (способностью изделия реализовать основную функцию для достижения заданного технического эффекта), надежностью, эргономичностью, экономичностью, эстетичностью, безопасностью, экологичностью.

Перечисленные грани качества изделия обусловлены в значительной мере его конструктивным исполнением, которое, в свою очередь, определяет технологичность конструкции изделия в целом.

Связь технологичности с другими свойствами конструкции изделия реализуется в сферах ее проявления в форме разрешения противоречий между основными элементами технологического процесса – человеком и используемыми им орудиями труда, с одной стороны, и противодействующим элементом – предметом труда (изделием, его моделью, заготовкой) с другой.

Общая классификация ТКИ

Виды ТКИ по методу воздействия на конструкцию изделия.

- технологическая рациональность конструкции изделия.

- преемственность конструкции изделия.

2.Виды ТКИ по области ее проявления.

- эксплуатационная ТКИ.

- ремонтная ТКИ.

- производственная ТКИ

3.Виды ТКИ по видам затрат.

- трудоемкость изделия.

- материалоемкость изделия.

- энергоемкость изделия

- хроноемкость изделия.

Виды ТКИ по методу воздействия на конструкцию изделия

Виды ТКИ, по методу воздействия на конструкцию изделия, выражают ее техническую сущность, т.е. те существенные черты конструкции изделия, воздействуя на которые разработчик разрешает противоречия между активными элементами технологического процесса и изделием.

Технологическая рациональность и преемственность конструкции изделия – две грани одного и того же комплекса свойств, образующих ТКИ. Различие между ними состоит в том, что конструкция изделия рассматривается в разных ракурсах.

Технологическая рациональность конструкции изделия представляет собой совокупность тех свойств изделия, которые выражают технологичность его конструкции с точки зрения соответствия принятых конструктивных решений условиям производства, эксплуатации и ремонта.

Уровень технологической рациональности конструкции изделия регулируется посредством целесообразного (по условиям производства, эксплуатации и ремонта) выбора состава конструктивных элементов, материалов, схем соединения составных частей и т.п.

Технологическая рациональность характеризуется возможностью изготовления данного изделия или группы его исполнений при использовании имеющихся в распоряжении производителя и потребителя продукции трудовых, материальных и других видов ресурсов.

Изделие может рассматриваться как технологически рациональное только в конкретных условиях подготовки производства, изготовления, технического обслуживания и ремонта. Следовательно, для обеспечения требуемого уровня технологичности конструкции изделия эти условия должны быть сформулированы к началу его разработки с достаточной степенью точности.

Преемственность конструкции изделия представляет собой совокупность тех свойств изделия, которые выражают технологичность его конструкции с точки зрения единства повторяемости и изменяемости, принятых в ней инженерных решений. Эти свойства характеризуют:

- единство повторяемости составных частей в данном исполнении изделия и применяемости в них новых составных частей, обусловленных новизной требований к изделию – конструктивная преемственность.

- единство повторяемости и изменчивости технологических методов выполнения, поддержания и восстановления элементов конструкции изделия, учитываемых при его конструировании – технологическая преемственность конструкции изделия.

Преемственность конструкции изделия становится одним из главных принципов наиболее целесообразной технической подготовки производства. Использование этого принципа позволяет обеспечить преемственность технологических процессов и средств технологического оснащения, наилучшим образом организовать процесс конструкторского и технологического проектирования, максимально использовать все лучшее, что создано ранее в процессах научно-исследовательских, опытно-конструкторских и опытно-технологических разработок, освоено в производственных условиях и всесторонне проверено в условиях эксплуатации и ремонта.

В этом смысле преемственность конструкции изделия равнозначна ее технологической рациональности, поскольку характеризует многократную применяемость таких решений, которые обеспечены в сферах производства, эксплуатации и ремонта соответствующими материалами и орудиями труда.

Таким образом, отработка конструкции изделия на технологичность осуществляется непосредственным воздействием на ее техническую сущность путем придания конструкции комплекса свойств, обеспечивающих ее технологическую рациональность и преемственность (Рис. 1).

Следствием этого воздействия является изменение трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости и других возможных видов ресурсоемкости изделия. Конструктор, придавая конструкции изделия технологическую рациональность и преемственность в процессе отработки ее на технологичность, должен учитывать одновременно возможные области проявления ТКИ, влияние принимаемых инженерных решений на снижение ресурсоемкости и повышение ТКИ в каждой области ее проявления с учетом результатов совершенствования условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте изделия.

Рис.1

Разработка изделия – сложный, многоступенчатый процесс, для которого характерны три четко выраженных фазы:

- первая фаза – разработка технического задания – процесс установления исходных требований и формирования предварительных (возможных и желательных) очертаний объекта разработки;

- вторая фаза – разработка проектной конструкторской документации – это процесс, последовательно углубляемой, технико – экономической, проработки инженерных решений, осуществляемый исходя из данных технического задания, результатов научно-исследовательских работ (НИР) и практического опыта;

- третья фаза – разработка рабочей конструкторской документации – процесс материального воплощения результатов инженерного поиска, систематизации опытно-промышленных данных и сопоставления их с техническим заданием, внесение необходимых изменений (уточнений) в документацию.

Ко второй фазе, в зависимости от новизны и сложности конструкции изделия, могут быть отнесены:

- многократное (многовариантное) моделирование объекта в документации, сопоставление и анализ различных моделей, основанных на сочетании различных по новизне, сложности и другим признакам составных элементов, и выделение оптимального варианта – разработка технического предложения;

-проработка и изучение основных составляющих элементов оптимального варианта модели объекта и принципов их взаимодействия – разработка эскизного проекта;

- всесторонняя проработка модели объекта, всех ее элементов и их взаимосвязей, позволяющая получить полное представление об устройстве и принципе работы объекта и принять окончательное техническое решение по исходным материалам, составу и структуре изделия – разработка технического проекта.

Стадия разработки изделия - играет существенную роль в определении требований к обеспечению ТКИ, поскольку для каждой стадии характерна своеобразная целевая установка, отличные от других стадий глубина конструкторской проработки технических решений и степень укрупнения их технико-экономических оценок.

Система обеспечения ТКИ должна предусматривать возможность принятия решений, как по конструкции изделия, так и по условиям их производства, эксплуатации и ремонта уже на ранних стадиях проектирования. Конструктор не может перейти от одного этапа конструирования к другому, не обеспечив требований ТКИ. Однако, обеспечение конструктивной и технологической преемственности облегчает задачу создания конструкции, т.к. упорядочивает состав этапов и сокращает сроки подготовки производства.

Преемственность конструкции изделия неизбежно влечет за собой преемственность методов и средств производства. Это позволяет пересмотреть структуру традиционного цикла подготовки производства: проектирование изделия – разработка технологических процессов – проектирование и изготовление средств технологического оснащения и представить его в виде задач, решаемых во взаимосвязи, практически параллельно, максимально используя все ценное, что накоплено в конструкции изделия, технологии их изготовления и средствах производства (Рис. 2).