Методика оценки технологичности конструкций

Наиболее всеобъемлющим и во всех случаях сравнимым показателем технологичности является стоимость изготовления изделия. Она отражает трудоемкость процесса изготовления и расходы на основные и вспомогательные материалы, на испытание и наладку образца. Но определение стоимости весьма сложно, а в некоторых случаях по чертежу практически невозможно. Поэтому наиболее приемлемая оценка технологичности осуществляется по двум основным показателям: трудоемкости и материалоемкости.

Количество времени, затрачиваемое работающим при нормальной интенсивности труда на выполнение того или иного технологического процесса или его части, называется трудоемкостью. Различают фактическую трудоемкость, понимая под ней количество времени, фактически затраченное работающим на выполнение данной работы, и расчетную или нормированную трудоемкость, понимая под ней то количество времени, которое должно быть затрачено на выполнение той или иной работы. Единицей измерения трудоемкости служит человеко-час.

Нормой времени – называют установленное количество труда надлежащей квалификации и нормальной интенсивности, необходимое для выполнения какой-либо операции или целого технологического процесса в нормальных производственных условиях. Норма времени измеряется в единицах времени – часах, минутах с указанием квалификации работы. Например: 3 часа 3 разряда. Обратная величина нормы времени – норма выработки.

Нормой выработки называют установленное (нормированное) количество заготовок, деталей, изделий, которое должно быть обработано или сделано в единицу времени с указанием квалификации работы (например: 100 шт. в час работа 5-го разряда).

Для расчета занятости станков выполнением отдельных операций и для расчета необходимого для выполнения одной или нескольких операций служит понятие станкоемкость.

Станкоемкостью называется время, в течении которого фактически занят (фактическая станкоемкость) или должен быть занят (расчетная станкоемкость) станок для выполнения отдельных или всех операций по обработке детали или изделия.

Степень технологичности варианта конструкции m может быть определена по уравнению

, (1.5)

где Т₁ и Т₂ – трудоемкость изготовления сравниваемых вариантов конструкций.

Трудоемкость механической обработки может быть определена по нормам времени технологического процесса, но не в процессе проектирования. При проектировании рассчитывается средняя трудоемкость по сходным конфигурациям, которая определяется из альбомов типовых деталей данного производства.

Материалоемкость определяется по формулам:

или ,

где k – коэффициент использования материала; Q_r – чистый вес детали, кг; Q_заг – вес заготовки, кг; H – норма расхода материала, кг (по альбому). Технологичнее конструкция та, у которой коэффициент k ближе к единице. Трудоемкость и материалоемкость дополняют друг друга. В случае, когда расчет технологичности по основным показателям затруднен, она определяется по вспомогательным показателям, которые могут быть определены по чертежам.

К вспомогательным показателям относятся:

1) Степень унификации, нормализации, стандартизации

где n - количество оригинальных деталей; N - общее количество деталей.

2) Степень унификации элементов поверхностей р (диаметры отверстий, диаметры резьб и пр.)

где f – количество различных размеров однотипных элементов; F – общее количество отдельных элементов в деталях.

Например: 20 отверстий различных диаметров или 20 всего, а из них 10 одного диаметра.

3) Структура изделия или состав изделия, характеризующийся видами применяемых деталей и их количества как общим Q _Ш штук, так и по наименованием Q _Н.

Любая машина или аппарат состоят из пяти видов деталей: П – покупные изделия, кроме крепежных; Г – стандартные (вне зависимости, покупные или изготовленные на заводе); Н – нормализованные крепежные и не крепежные; У – унифицированные, т.е. заимствованные из других изделий; Ч – по чертежам (специальные, изготовленные только для данного изделия).

Общие формулы показателей структуры изделий:

Q_Ш = П_Ш + Г_Ш + Н_Ш + У_Ш + Ч_Ш

Q_Н = П_Н + Г_Н + Н_Н + У_Н + Ч_Н

Q_В = П_В + Г_В + Н_В + У_В + Ч_В

Увеличение этих показателей свидетельствует о более высокой технологичности.

Q_Ш – влияет на общую трудоемкость обработки и сборки;

Q_Н – влияет на уменьшение себестоимости, за счет увеличения средней величины партий;

Ч_Н – полная самостоятельная подготовка производства;

Г_Н, Г_Ш, Н_Н, Н_Ш – оказывают влияние на организацию производства, которая улучшается при увеличении этих показателей;

Г_Н, Н_Н, У_Н – применение и использование нормалей.

4) Применение легированных сталей, цветных и дорогостоящих материалов. Более технологична та конструкция, в которой их меньше.

5) Применение прогрессивной технологии также влияет на технологичность изделий.

В машиностроении используются кроме того карты технического уровня. На изделие готовится записка и общий вид изделия, детали и узлы которого окрашиваются в красный, желтый или зеленый цвет. Красный цвет означает, что узел находится выше уровня мировых стандартов, желтый – на уровне, зеленый – ниже уровня мировых стандартов. В записке дается характеристика показателей, на основании которых определен уровень.