Что понимается под технологичностью конструкции

ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ

ПОНЯТИЯ О ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ

КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ

Под технологичностью конструкции изделия понимается сово­купность свойств конструкции, обеспечивающих изготовление, ремонт и техническое обслуживание изделия по наиболее эффек­тивной технологии в сравнении с аналогичными конструкциями при одинаковых условиях их изготовления, эксплуатации, при одних и тех же показателях качества.

Применение эффективной технологии предполагает оптималь­ные затраты труда, материалов, средств, времени при технологи­ческой подготовке производства, в процессе изготовления, эксплу­атации и ремонта, включая подготовку изделия к функционирова­нию, контроль его работоспособности, профилактическое обслуживание.

От условий, в которых изготавливается изделие (тип производ­ства, его организация, специализация, программа и повторяемость выпуска), зависят возможности отработки технологичности кон­струкции, направленной на снижение трудоемкости изготовления, себестоимости изделия, удобства его ремонта в процессе эксплуа­тации. Для оценки конструкций используют базовые показатели технологичности одного изделия, представляющего целую группу изделий, наделенных общими конструктивными признаками.

Состав работ по обеспечению технологичности конструкции изделий на всех стадиях их создания устанавливается единой сис­темой технологической подготовки производства ЕСТПП. Для каждого понятия технологичности установлены термины и опре­деления (ГОСТ 14.201-83 и ГОСТ 14.205-83).

В ЕСТПП технологичность рассматривается как совокупность свойств конструкции, характеризующих один из показателей ка­чества изделия. Методика оценки этого показателя качества долж­на быть строго обоснована, а результаты оценки достоверны и определены с доступной для проверки точностью.

Единым критерием технологичности конструкции изделия вы­ступает экономическая целесообразность при заданном качестве и принятых условиях производства. При таком подходе к оценке

конструкции необходимо рассматривать весь комплекс требований к ней в целом, чтобы, например, незначительная экономия средств при изготовлении не приводила впоследствии к экономически невыгодному увеличению затрат на техническое обслуживание или ремонт.

Отработка изделия на технологичность — одна из наиболее сложных функций технологической подготовки производства (ТПП). Она обусловлена тесной взаимосвязью между конструкци­ей изделия и технологией его производства.

Обязательность отработки конструкции изделия на технологич­ность на всех стадиях их создания устанавливается ЕСТПП.

Основная задача обеспечения технологичности конструкции изделия (ТКИ) заключается в достижении оптимальных трудовых, материальных и топливно-энергетических затрат на проектирова­ние, подготовку производства, изготовление, монтаж вне пред­приятия-изготовителя, технологическое обслуживание (TЛ0), тех­ническое обслуживание (ТО) и ремонт, при обеспечении прочих заданных показателей качества изделия в принятых условиях про­ведения работ.

Различают производственную, эксплуатационную и ремонтную технологичность конструкции изделия.

Производственная ТКИ проявляется в сокращении средств и времени на конструкторскую подготовку производства (КПП), технологическую подготовку производства, процессы изготовле­ния, в том числе контроль и испытания, монтаж вне предприятия- изготовителя.

Эксплуатационная ТКИ проявляется в сокращении средств и времени на подготовку к использованию изделия по назначению, технологическое и техническое обслуживание, текущий ремонт, утилизацию.

Ремонтная технологичность проявляется в сокращении средств и времени на все виды ремонта, кроме текущего.

Главные факторы, определяющие требования к ТКИ: вид изде­лия, объем выпуска, тип производства.

Объем выпуска и тип производства определяют степень техно­логического оснащения, механизации и автоматизации техноло­гических процессов и специализацию всего производства.

Источник

Технологичность конструкции

Технологичность конструкции – совокупность свойств конструкции изделия, проявляемых в возможности оптимизации затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовления, эксплуатации и ремонта конструкции изделия того же назначения при обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта.

Технологичность – свойство конструкции, заложенное в ней при проектировании и позволяющее получать изделие с заданным уровнем качественных характеристик высокими технико-экономическими показателями в производстве и эксплуатации. Технологичность и ее показатели характеризуют эффективность конструктивных и технологических решений при проектировании ЛА с точки зрения обеспечения высокой производительности труда и рационального расхода материала при его изготовлении.

Технологичность самолета в соответствии с областью ее проявления можно подразделить на два вида: на производственную и эксплуатационную (рис.5.2). Производственная технологичность проявляется в сокращении затрат времени и средств на конструкторскую и технологическую подготовку производства, затрат на производство, контроль и испытания самолета. Эксплуатационная технологичность самолета проявляется в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и его ремонт.

Рис.5.2. Структурные составляющие технологичности конструкции машины

Требования к технологичности деталей, узлов, агрегатов самолета могут различаться в зависимости от полуфабрикатов и применяемых методов обработки деталей, в зависимости от видов соединения узлов и агрегатов и др. Весьма резко могут отличаться требования к технологичности конструкции изделий, изготовляемых массовым или единичным образом. Безусловно, изделие, изготовляемое массовым порядком, должно быть с технологической точки зрения отработано более тщательно.

Оценка технологичности конструкции может осуществляться как качественным, так и количественным способом. Качественная оценка носит несколько общий характер («хорошо», «плохо»), однако многолетний опыт авиационной промышленности дает возможность сформулировать ряд требований к конструкции, которые трудно выразить количественно; как правило, это сравнительная оценка.

При проектировании нового самолета находится прототип, изготовление которого уже выявило детали, узлы, агрегаты, элементы систем, не согласующиеся с требованиями производства, вызывающие большие затраты труда и времени без особых на то оснований. На основе опыта производства отдельные варианты конструкции можно совершенно исключать из обсуждения как неприемлемые, другие варианты можно принять без проверки, а там, где есть сомнения, необходимо привлечь количественные расчеты показателей технологичности.

К дополнительным показателям технологичности относится целый ряд частных и комплексных, абсолютных и относительных показателей, оценивающих конструкцию, как с экономической, так и с технической стороны.

С общих позиций технологичность конструкции изделия может быть выражена показателями, которые характеризуют: а) технологическую рациональность конструктивных решений; б) преемственность конструкции или пригодность к использованию (применяемость) в составе других изделий.

В соответствии с ГОСТ 14.201−83 приняты следующие показатели технологичности, в зависимости от вида изделия и стадии разработки конструкторской документации.

1.Показатели, характеризующие технологическую рациональность конструктивных решений:

1)трудоёмкость изготовления изделия, где и ожидаемая трудоёмкость изготовления проектируемого изделия и базового показателя;

2)удельная материалоёмкость изделия;

3)коэффициент использования материалагде масса изделия, сумма масс заготовок;

4)технологическая себестоимость изделиягде и ожидаемая технологическая себестоимость проектируемого изделия и себестоимость базового показателя;

5)коэффициент применения типовых технологических процессов где число типовых технологических процессов, общее число технологических процессов;

6)удельная трудоёмкость изготовления изделиягде параметр изделия. Для ЛА, например, наиболее употребительным параметром является масса самолёта, ракеты, планера, агрегата (в зависимости от того, к чему относится и ). Тогда будет выражать трудовые затраты на единицу массы конструкции (ч/кгс);

7)относительная трудоёмкость процесса изготовления по видам работ (литейные, штамповочные, сборочные и др.) где трудоёмкость данного вида технологических процессов изготовления деталей или сборки. Этот показатель характеризует долевое участие различных видов работ в изготовлении летательного аппарата (самолёта, вертолёта, ракеты и т.п.);

8)коэффициент точности обработкигде средний класс точности обработки; и т.д.

2.Показатели, характеризующие преемственность конструкции:

1)коэффициент стандартизации конструкции изделия;

2)коэффициент унификации изделия;

3)коэффициент унификации конструктивных элементов;

Эти три коэффициента могут быть определены по следующим зависимостям раздельно по сборочным единицам, деталям и в целом по изделию:

(сборочные единицы);

(детали);

(изделия),

где количество унифицированных и стандартных сборочных единиц соответственно, общее количество сборочных единиц, и число унифицированных и стандартных деталей, общее число деталей;

4)коэффициент повторяемостигде количество наименований составных частей конструкции, общее количество составных частей конструкции.

Перечисленные показатели являются общемашиностроительными. Кроме них в самолётостроении и ракетостроении применяются специфичные показатели технологичности. Среди них:

− коэффициент панелированиягде сумма площадей панелей, выделенных в отдельные сборочные единицы, площадь поверхности планера (корпуса ЛА);

− коэффициент прессовой клёпкигде количество заклёпок, расклёпывание которых возможно на специальных клёпальных прессах, общее количество заклёпок на планере (корпусе ЛА).

При отработке технологичности бортовых систем применяются:

− коэффициент панелирования бортовых систем

где число блоков и агрегатов, монтируемых предварительно на панелях, общее число блоков (агрегатов);

− коэффициент монтажа коммуникаций в агрегатах где число коммуникаций, проходящих через агрегат и имеющих конструктивные разъёмы, общее число коммуникаций.

Расчёт показателей технологичности производят по отраслевым методикам. Номенклатура показателей технологичности для однотипных изделий с учётом их конструктивных особенностей устанавливается отраслевыми стандартами. Количество показателей (комплексных и частных) должно быть минимальным, но достаточным для оценки технологичности конструкции изделия.

Отдельные частные показатели технологичности могут быть сведены в комплексные показатели, которые характеризуют не отдельные признаки технологичности, а определенную группу признаков. При расчете комплексных показателей учитывается различие экономической эффективности частных показателей: , где комплексный показатель технологичности; коэффициент экономической эквивалентности (весомости) частного i-го показателя, они назначаются исходя из статистики или экспертами; частный показатель технологичности. Обычно принимают

Несмотря на относительную стройность системы показателей технологичности конструкции, определение их количественных значений для самолетов представляет большие трудности.

Общие технологические требования к конструкции самолетов. Это: простота форм поверхности агрегатов; рациональное членение конструкции самолетов; возможно более широкое применение в конструкции стандартных узлов и деталей; унификация элементов конструкции; возможно большая конструктивная преемственность; максимальное использование в конструкции материалов с хорошими технологическими свойствами; ограничение количества применяемых марок материала и их унификация; отсутствие чрезмерно высоких требований к точности размеров и чистоте обработки поверхностей элементов конструкции; наличие достаточных подходов к местам соединений, обеспечивающих удобство их выполнения; ориентация конструкции на определенный метод сборки; модульный принцип создания новых узлов и агрегатов, обладающих функциональной взаимозаменяемостью; учет производственных мощностей и т.д.

. (5.1)

Здесь полезная платная нагрузка; крейсерская скорость; ресурс; затраты на создание опытного ВС; затраты на создание серийного ВС; затраты на эксплуатацию. Таким образом, снижая затраты на производство при улучшении технологичности конструкции, полученный эффект надо рассматривать с точки зрения, какой ценой он достигается. Так, например, увеличение массы самолета на 1 кг приводит к увеличению затрат при эксплуатации от 1000 до 1500 дол. В этой связи необходимо кроме снижения себестоимости изготовления ВС повышать весовую эффективность и ресурс конструкции.

Современный ЛА состоит из нескольких сотен тысяч деталей, узлов и агрегатов, поэтому большое значение имеет рациональное членение его конструкции. С увеличением степени членения конструкции снижаются затраты на ее производство, уменьшаются габаритные размеры полуфабрикатов, оснастки, оборудования. Основной тенденцией является повышение монолитности конструкции. При повышении монолитности конструкции снижается масса планера и улучшаются аэродинамические характеристики. Новое поколение дальних и среднемагистральных пассажирских самолетов Ил-96-300, Ту-204-200, тяжелых и средних транспортных самолетов Ан-124, Ан-70 в своих конструкциях имеют панели длиной до 30 м. Повышение размеров полуфабрикатов потребовало создания соответствующих производственных мощностей в металлургической промышленности, крупногабаритных портальных станков, а также методов формообразования, термообработки и сборки.

Организация производственного процесса является одним из факторов повышения уровня производительности труда и снижения себестоимости продукции. Целью организации производственного процесса является достижение максимально возможной ритмичности, управляемости и специализации рабочих мест. В ракетостроении и в авиастроении широкое применение получили две формы организации и специализации производственных участков: технологическая специализация (цехи токарные, фрезерные, сварочные); предметно подетальная специализация (цехи арматуры, шасси, гидроаппаратуры).

В аэрокосмической промышленности из-за невысокой серийности производства предпочтение отдается технологии и организации группового производства и гибким производственным ячейкам. Совместное применение технологии групповой обработки и компьютеризации позволяет создавать компьютеризированные интегрированные производства, что является основой комплексной автоматизации производства. Понятие «производственная интеграция» предполагает интеграцию как в области информационного обеспечения (создание сквозных систем САD/САМ), так и материального производства (заготовки, детали, узлы, приспособления, инструмент и др.).

Создание современной локальной промышленной вычислительной сети и компьютеризированного интегрированного производства в аэрокосмической промыш­ленности требует интеграции и применения систем машинной графики, математического моделирования технологических процессов и формирования экспертных систем с элементами искусственного интеллекта. В отрасли действует несколько десятков подобных систем. Это позволяет в два-три раза повысить уровень автоматизации основного производства и сократить время и затраты на технологическую подготовку производства.

Рис.5.3. Система обеспечения качества аэродинамических поверхностей

В последние десятилетия появились так называемые интегральные аэродинамические схемы истребителей, где в создании подъемной силы участвуют не только традиционно несущие агрегаты, такие, как крыло и горизонтальное оперение, но и фюзеляж. Это значительно усложнило аэродинамические поверхности, поставило принципиально новые задачи в производстве истребителей. Проблема обеспечения аэродинамического качества современных ЛА является приоритетной. В интегрированной системе обеспечения качества ЛА в целом одним из важнейших является блок технологического обеспечения. К наиболее ответственным составляющим этого блока относится система технологического обеспечения качества аэродинамической поверхности, целью которой является повышение качественных характеристик аэродинамических поверхностей самолета: точности обводов и взаимной увязки форм и размеров при одновременном снижении производственных затрат (рис.5.3).

По каждому этапу работ определены те, самые существенные, проблемы, решение которых обеспечивает наиболее высокий ожидаемый эффект при создании аэродинамических поверхностей и связанных с ними.

Контрольные вопросы

1. Какие группы показателей качества используют при анализе качества изделия?

2. На какие показатели качества влияет технология?

3. С помощью каких показателей оценивается качество продукции?

4. В каких областях проявляется технологичность самолета?

5. Как проявляется производственная технологичность?

6. На какие группы разделяются количественные показатели технологичности.

7. Какие показатели являются основными?

8. Перечислите общие технологические требования к конструкции самолета.

9. Дайте определению показателю эффективности самолета.

Источник