Moskva, Moscow, Russian Federation
There are shown basic drawbacks of the well-known factors of manufacturability. The formulae of manufacturability factors excluding mentioned drawbacks and taking into account the impact of product design characteristics upon complete laboriousness of its manufacturing are offered. The developed formulae of these manufacturability factors give possibility for obtaining an integral estimate of manufacturability by means of their summation.
product, design, part, connection, manufacturability factor, production laboriousness
Известен метод оценки производственной технологичности конструкции изделия (ТКИ), базирующийся на определении коэффициентов технологичности [1 ‒ 3]. Преимуществом этого метода является установление характеристик, влияющих на трудоёмкость его изготовления.
Анализ расчетных формул, приведенных коэффициентов технологичности, показывает, что они не отражают степени влияния характеристик конструкции изделия (КИ) на трудоемкость ее изготовления. Поэтому приведенные в данной литературе [1 ‒ 3] коэффициенты технологичности с одинаковыми значениями оказывают разную степень влияния на величину трудоемкости изготовления КИ. Это приводит к тому, что оценивать уровень ТКИ посредством суммирования значений коэффициентов технологичности не представляется возможным.
В результате теряется основное преимущество данного метода оценки ТКИ ‒ возможности определения степени влияния характеристик КИ на трудоемкость изготовления изделия в целом.
С целью устранения отмеченного недостатка был разработан следующий перечень коэффициентов технологичности, учитывающих степень влияния характеристик КИ на трудоемкость его изготовления: покупаемости (КП); заимствования (КЗ); повторяемости деталей (КПВД); повторяемости соединений (КПВС); типизации деталей (КТИП); точности деталей конструкции изделия (КТЧ); шероховатости поверхностей деталей (КШ); твердости материала деталей (КТВ); массы деталей (КМ); соединений (КС); эффективности методов достижения точности замыкающих звеньев размерных цепей (КМРЦ).
Для того чтобы перечисленные коэффициенты отражали степень их влияния на трудоёмкость изготовления КИ необходимо установить влияние характеристик КИ на трудоёмкость изготовления изделия.
Полная трудоёмкость (Т) изготовления КИ складывается из трудоёмкостей технологической подготовки производства (Т1) и трудоёмкости изготовления КИ (Т2). Трудоёмкость технологической подготовки производства складывается из трудоёмкости разработки технологических процессов изготовления деталей (Т11), трудоёмкости разработки технологических процессов сборки (Т12), трудоёмкости разработки и изготовления технологической оснастки (Т13), а трудоёмкость изготовления КИ, соответственно, из трудоёмкости подготовительно-заключительных работ при обработке заготовок (Т21), трудоёмкости технологических переходов обработки заготовок (Т22), трудоёмкости вспомогательных переходов обработки заготовок (Т23), трудоёмкости подготовительно-заключительных работ при сборке (Т24), трудоёмкости технологических переходов соединения деталей (Т25) и трудоёмкости вспомогательных переходов соединения деталей (Т26) [4, 5].
Степени влияния видов и подвидов трудоёмкостей [5] представлены в табл. 1.
1. Степени влияния разновидностей трудоёмкостей на полную трудоёмкость изготовления
конструкции изделия
|
Разновидности трудоёмкостей (T) |
Т1 |
Т2 |
Т11 |
Т12 |
Т13 |
Т21 |
Т22 |
Т23 |
Т24 |
Т25 |
Т26 |
|
Степень влияния на полную трудоёмкость изготовления КИ (a) |
а1 |
а2 |
а11а1 |
а12а1 |
а13а1 |
а21а2 |
а22а2 |
а23а2 |
а24а2 |
а25а2 |
а26а2 |
|
Примечание. а1 = а23 = |
|||||||||||
2. Влияние характеристик конструкции изделия на подвиды трудоёмкости
|
№ |
Характеристика конструкции изделия
|
Вид трудоёмкости (Тi) |
||||||||
|
Т |
||||||||||
|
Т1 |
Т2 |
|||||||||
|
Т11 |
Т12 |
Т13 |
Т21 |
Т22 |
Т23 |
Т24 |
Т25 |
Т26 |
||
|
1 |
Количество покупных элементов |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
2 |
Количество заимствованных элементов |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Количество повторяемых деталей |
+ |
|
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
4 |
Количество повторяемых соединений |
|
+ |
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
5 |
Количество типовых деталей |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
Точность деталей |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
7 |
Шероховатость поверхностей деталей |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
8 |
Твёрдость материала деталей |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
9 |
Масса элементов изделия |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
10 |
Количество видов соединений |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
11 |
Методы достижения точности замыкающих звеньев размерных цепи |
|
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
Примечание. «+» – влияние характеристики на подвид трудоёмкости. |
||||||||||
Принимая во внимание установленные связи между характеристиками КИ, видами трудоёмкости и полной трудоёмкостью изготовления конструкции изделия, представленные в табл. 2, получим расчетные формулы коэффициентов технологичности.
- Коэффициент покупаемости (КПОК):
где ЭПОКi – i-й покупной элемент; bСЛi – коэффициент отражающий уровень сложности конструкции i-го элемента; Э – общее количество элементов в КИ; а1 – степень влияния Т1 на Т; а2 – степень влияния Т2 на Т; а11 – степень влияния Т11 на Т1; а13 – степень влияния Т13 на Т1; а21 – степень влияния Т21 на Т2; а22 – степень влияния Т22 на Т2; а23 – степень влияния Т23 на Т2.
- Коэффициент заимствования (КЗ):
где ЭЗi – i-й заимствованный элемент.
- Коэффициент повторяемости деталей (КПВД):
где 
– число повторяемых заимствованных деталей; ДПВД ‒ количество повторяемых деталей i-й группы.
- Коэффициент повторяемости соединений(КПВС):
где СПВС ‒ количество повторяемых соединений i-й группы; С – общее количество соединений; bСЛ.Сi – коэффициент уровня сложности конструкции соединения i-й группы; а12 – степень влияния Т12 на Т1; а24 – степень влияния Т24 на Т2.
- Коэффициент типизации (КТИП):
– количество деталей группы i-го типового представителя; bТИПi – степень влияния типовых деталей i-й на сокращение трудоёмкости их изготовления; bСЛi – коэффициент уровня сложности конструкции деталей
i-й группы типового представителя.
- Коэффициент точности деталей (КТЧ):
где Аi – наиболее жесткий i-й квалитет точности, который выбирается между квалитетом точности, назначенный на размер поверхности, на отклонение её формы или на размер относительного положения; bТЧi – коэффици-
ент, учитывающий трудоёмкость достижения точности Аi при обработке детали; ns – число площадей поверхностей деталей в изделии; bSTЧi – доля площади i-й поверхности детали, от общей площади поверхностей всех деталей в изделии принятой за единицу.
- Коэффициент шероховатости поверхностей деталей (КШ):
где Бi – значение i-го параметра шероховатости поверхностей деталей в изделии; n – количество поверхностей деталей в изделии; bSШi – доля площади k-й поверхности детали от общей площади поверхностей всех деталей в изделии принятой за единицу; bШi – коэффициент степени влияния Бi на трудоёмкость обработки i-й поверхности.
- Коэффициент эффективности методов достижения точности замыкающих звеньев размерных цепей (КМРЦ):
где ПВ ‒ число размерных цепей собирающихся методом полной взаимозаменяемости;
НП ‒ число размерных цепей собирающихся методом неполной взаимозаменяемости;
ГВ ‒ число размерных цепей собирающихся методом групповой взаимозаменяемости;
РЕ ‒ число размерных цепей собирающихся методом регулировки; ПР ‒ число размерных це-
пей собирающихся методом пригонки; bИЗ.ПВ ‒ коэффициент степени влияния метода полной взаимозаменяемости на трудоёмкость изготовления КИ; bИЗ.НП ‒ коэффициент степени влияния метода неполной взаимозаменяемости на трудоёмкость изготовления КИ; bИЗ.ГВ ‒ коэффициент степени влияния метода групповой взаимозаменяемости на трудоёмкость изготовления КИ;
bИЗ.РЕ ‒ коэффициент степени влияния метода регулировки на трудоёмкость изготовления КИ; bИЗ.ПР ‒ коэффициент степени влияния метода пригонки на трудоёмкость изготовления КИ.
- Коэффициент соединений (КС):
где ni – количество соединений i-го вида; n – количество соединений в изделии; bСi – степень влияния i-го вида соединения на трудоёмкость (у цилиндрических подвижных bСi будет иметь минимальное значение, а у сварных соединений максимальное); bLСi – доля геометрической характеристики i-го вида соединения от общей доли геометрических характеристик всех соединений в изделии принятой за единицу; а25 – степень влияния Т25 на Т2.
- Коэффициент массы элементов (КМ):
где nМi – количество элементов i-го значения массы; n – количество элементов в изделии;
bМ – степень влияния i-го значения массы элемента на трудоёмкость; а26 – степень влияния Т26 на Т2.
- Коэффициент твёрдости деталей (КТВ):
где nТi – количество деталей i-го значения твёрдости материала; n – количество деталей в изделии; bТВi – степень влияния i-го значения твёрдости материала детали на трудоёмкость; bSТВi – доля площади деталей i-го значения твёрдости от общей площади поверхностей всех деталей в изделии принятой за единицу.
Приведённые расчетные формулы коэффициентов производственной технологичности позволяют определить интегральную оценку уровня ТКИ посредством суммирования их значений.
1. GOST 14.205-83 Manufacturability of Product Design. Terms and Definition: approved and implemented by the Decree of the State Committee of the USSR on Standards of 09.02.83. No.711: edition (February, 2009) instead of GOST 18831-73.
2. Procedure of Design Optimization for Manufacturability and Estimates of Manufacturability Level of Engineering and Instrument Making Products. – M.: Standard Publishers, 1976. – pp. 56.
3. Amirov, Yu.D. Product Design Manufacturability: reference book / Yu.D. Amirov, T.K. Alfyorova, P.N. Volkov. – M.: Mechanical Engineering, 1985. – pp. 368.
4. Bazrov, B.M., Troitsky, A.A. Method for calculation of product design manufacturability level // Problems of Mechanical Engineering and Machinery Reliability. 2019. – No.1(241). – pp. 98-102.
5. Bazrov, B.M., Tritsky, A.A. Factor system of product design production manufacturability // Machines and Instrument. 2019. – No.3. – pp. 22-26.
