Основы ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ

МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЕ ИЗДЕЛИЕ КАК ОБЪЕКТ ПРОИЗВОДСТВА

Как уже отмечалось, любое машиностроительное изделие является технической системой, описываемой совокупностью элементов, отноше­ние к которым зависит от того, с каких позиций рассматривать изделие.

Конструктор представляет разработанное изделие в виде соответст­вующей документации согласно техническому заданию (ТЗ), согласован­ному с потребителем продукции (заказчиком). В качестве ТЗ допускается использование заменяющих документов (контракт, протокол, эскиз и др.), содержащих необходимые и достаточные требования для разработки, признанные заказчиком и разработчиком, а также образец продукции, предназначенной для воспроизведения. Конструкторская документация по оформлению должна соответствовать требованиям стандартов (ЕСКД), а также других государственных и отраслевых стандартов, дей­ствующих на момент разработки документации.

Рабочая конструкторская документация на изделие включает: сбо­рочные чертежи изделия и его сборочных единиц, спецификацию, ведо­мость спецификаций, ведомость покупных изделий, чертежи деталей из­делия, программу и методику испытаний, техническое описание и инст­рукцию по эксплуатации изделия.

Сборочный чертеж является графическим изображением изделия, соответствующего техническому заданию.

Спецификация - основной конструкторский документ на изделие, выполненный на отдельном бланке в соответствии со стандартом. Спе­цификация определяет состав сборочной единицы и необходима для из­готовления и комплектования конструкторских документов, а также пла­нирования запуска в производство указанных изделий. Спецификация состоит из отдельных разделов, располагаемых в следующем порядке: документация (сборочный чертеж, монтажный чертеж, габаритный чер­теж, схемы, текстовые документы), комплексы, сборочные единицы, дета­ли, стандартные изделия, прочие изделия, материалы, комплекты. Детали, на которые не разрабатывали чертежи, также включают в спецификацию.

Чертеж детали - основной конструкторский документ, содержа­щий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготов­ления и контроля (требования к точности размеров, формы относитель­ного расположения поверхностей, требования к шероховатости поверх­ностей; сведения о материале детали, его физико-химические, механиче­ские и другие свойства; прочие технические требования).

После того как конструктор спроектировал изделие, его надо изгото­вить, и с этого момента его надо рассматривать как объект производства.

Если техническую систему рассматривать как объект производства, то она представляет собой совокупность сборочных единиц и деталей, обезличенных с точки зрения их функционального назначения.

Конструктор при составлении технической документации на изде­лие отражает информацию, главным образом, об изделии как объекте эксплуатации.

Что касается описания изделия как объекта производства, то эта сторона не находит достаточного отражения.

Технологу важно на этапе получения задания по выпуску нового из­делия быстро и точно определить ожидаемую трудоемкость изготовления изделия, потребности в технологических средствах и возможность его изготовления в заданных производственных условиях. Однако необходи­мая для этого информация, приводимая в конструкторской документа­ции, недостаточна для решения этой задачи. В значительной степени эта информация находится в неявном виде, и для ее получения требуется высокая квалификация технолога и достаточно большие затраты време­ни. Так, например, информация о структуре изделия, взаимосвязях между деталями, их подчиненности можно получить только на основе анализа сборочного чертежа изделия и спецификации.

Технологу в результате анализа указанной информации необходимо знать, какие детали выступают в качестве базовых, какие поверхности у деталей образуют комплекты основных и вспомогательных баз и др. Что­бы получить ответы на эти вопросы, надо затратить много времени на изучение указанных выше документов.

Задача была бы существенно упрощена, если бы эта информация была представлена в явном виде в виде таблиц посадок всех соединений, комплектов основных и вспомогательных баз с указанием уровней точ­ности и шероховатости их поверхностей, уровней точности деталей - эта информация важна для определения трудоемкости изготовления изделия. Например, если одна деталь имеет одну поверхность с высокими требо­ваниями к точности, а другая деталь имеет с десяток таких поверхностей, то трудоемкость их изготовления будет существенно различаться.

В документации должны быть даны результаты размерного анализа конструкции изделия в виде перечня размерных цепей с указанием дета­лей и их размеров, участвующих в размерных цепях, с указанием вида связей размерных цепей (параллельные, последовательные), деталей, чьи размеры являются общими, и с указанием этих размеров, величинами допусков на звенья размерных цепей, методов достижения точности за­мыкающих звеньев, заложенных в конструкции и др.

Технологу важно знать для построения технологического процесса детали не столько марку ее материала, сколько характеристики обраба­тываемости этого материала, а в ряде случаев и рекомендуемые методы обработки.

Наличие указанной информации в явном виде не только упростит задачу технолога, но и послужит конструктору критерием оценки качест­ва проекта в сопоставлении с другими вариантами.

В связи с этим назрела необходимость в разработке метода описа­ния изделия как объекта производства, что в условиях быстрой смены выпускаемых изделий приобретает особую актуальность.

Чтобы технологу на этапе изучения изделия оценить возможность его изготовления, ожидаемую трудоемкость и потребности в средствах технологического оснащения (технологического оборудования, сбороч­ных и станочных приспособлений, контрольно-измерительных средств, инструмента и др.), нужно разработать технологические процессы. Одна­ко разработка технологических процессов характеризуется высокой тру­доемкостью и длительностью, что входит в противоречие со сроками оценки изделия на этапе его изучения. Поэтому нужен иной метод оцен­ки возможностей изготовления изделия, не предполагающий подробной разработки технологических процессов.

Известно, что технологический процесс - это совокупность техноло­гических вспомогательных переходов, объединенных в операции, кото­рые осуществляются в определенной последовательности. При изготов­лении детали технологическими переходами являются переходы по обра­ботке поверхностей, а при сборке изделия - переходы по соединению деталей. Поэтому если изделие рассматривать как совокупность поверх­ностей входящих в него деталей, то оценить изготовление изделия, не разрабатывая технологических процессов, можно с помощью трудоемко­сти технологических переходов по изготовлению поверхностей деталей и соединению деталей.

В связи с этим конструкцию изделия следует представлять как сово­купность соединений и поверхностей деталей. Для этого надо выйти на другой уровень абстракции в представлении изделия и его деталей: пред­ставлять не сборочный чертеж изделия и чертежи деталей, а структури­рованное множество соединений и поверхностей деталей.

Для этого сначала следует представить изделие как совокупность поверхностей деталей и оценивать его изготовление с помощью техноло­гических переходов по обработке поверхностей и их соединений. При этом необходимо ответить на вопрос, что понимать под поверхностью детали - для однозначного представления детали совокупностью поверх - ностсй. Часто в качестве поверхностей принимают элементарные геомет­рические поверхности типа плоскости, цилиндра, конуса и т. п.

Однако деталь выполняет свои служебные функции, как правило, с помощью сочетания поверхностей. Поэтому представление изделия со­вокупностью геометрически элементарных поверхностей не учитывает их служебного назначения и разработанные технологические переходы под их изготовление могут претерпевать существенные изменения при разработке технологических процессов. В итоге оценка изготовления изделий таким методом будет существенно отличаться от фактической.

В связи с этим надо в конструкции изделия найти такой элемент, технология изготовления которого составляла бы элемент технологиче­ского процесса, включаемый в его состав без существенных изменений. Такими элементами являются сочетания поверхностей деталей, с помо­щью которых деталь выполняет служебные функции, получившие назва­ние модулей поверхностей [3].

Ранее уже отмечалось, что деталь участвует в выполнении своего служебного назначения посредством двух видов поверхностей: бази­рующих и рабочих, в качестве которых выступают, как правило, не от­дельные поверхности, а сочетания поверхностей.

Если воспользоваться понятием модуль поверхностей (М/Г), то лю­бую деталь можно представить как совокупность не отдельных элемен­тарных поверхностей, а модулей поверхностей.

Если под модули поверхностей создать банк технологических пере­ходов их изготовления и средств технологического оснащения, то оце­нить изготовление деталей изделия можно будет быстро и с высокой точ­ностью.

Для аналогичной оценки конструкции изделия с точки зрения его сборки надо знать не столько состав сборочных единиц, сколько все со­единения деталей, заложенные в конструкции изделия, и технологиче­ские переходы их осуществления, которые составляют сущность сбороч­ного технологического процесса.

Традиционно конструкцию изделия как объекта производства рас­сматривают в виде совокупности сборочных единиц и деталей. Однако состав сборочных единиц неоднозначен и зависит от целого ряда факто­ров: габаритов изделия и деталей, их массы, вида посадки, количества выпускаемых изделий, удобства сборки, влияющих на характер сбороч­ного технологического процесса. В связи с этим формирование сбороч­ных единиц следует рассматривать как этап разработки сборочного тех­нологического процесса.

Соединение деталей представляет собой совмещение комплекта вспомогательных баз базовой детали с комплектом основных баз присое­диняемой детали. Условимся такое соединение называть модулем соеди­нения (МС).

Если известны все соединения деталей, которые надо осуществить при сборке конструкции изделия, то, зная технологию осуществления каждого соединения, можно быстро и с высокой точностью оценить воз­можность, трудоемкость и средства технологического оснащения, необ­ходимые для сборки изделия.

При рассмотрении изделия как объекта производства, представлен­ного совокупностью МП и МС, для оценки его изготовления требуется информация о конструкциях МП, МС, их характеристик (размеры, требо­вания к точности и шероховатости, виды соединений, типы посадок и т. п.).

Эту информацию можно найти в конструкторской документации на изделие, но в неявном виде. Поэтому задача заключается в том, чтобы найти эту информацию и преобразовать ее в форму, удобную для оценки изделия как совокупности МП и МС.

Наличие такой информации позволит технологу на этапе ознаком­ления с изделием, не разрабатывая технологические процессы, опреде­лять возможности и потребности производства для изготовления изделия.

Разработка метода описания изделия как объекта производства при­обретает особую актуальность в современных условиях, когда наблюда­ется частая смена выпускаемых изделий и надо быстро оценить возмож­ности изготовления изделий, потребности в технологических средствах, ожидаемую трудоемкость и себестоимость.

Для этого нужен метод замещения изделия структурированным множеством МП и МС; при этом МП и МС должны представлять собой объективно существующие элементы изделия; только в этом случае они приобретают общий характер для всего машиностроения и могут приме­няться для описания любого изделия.