Розробка методу комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

УДК 65.011.46:621.01

Розробка методу комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу

Спеціальність 05.02.08 - технологія машинобудування

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Радчук Олег Володимирович

Харків 1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Сумському державному університеті Міністерства освіти і науки України.

Провідна установа: Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, кафедра технології машинобудування, м. Київ.

Захист відбудеться 31 березня 2000 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.64.050.12 у Харківському державному політехнічному університеті за адресою: 61002, м. Харків, вул. Фрунзе, 21, ХДПУ

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці ХДПУ, 61002, м. Харків, вул. Фрунзе, 21

Автореферат розісланий 28 лютого 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Узунян М.Д.

АНОТАЦІЇ

Радчук О.В. “Розробка методу комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу”. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.02.08 - технологія машинобудування. - Харківський державний політехнічний університет, Харків, 1999.

Дисертація присвячена питанням комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу. Розроблено метод комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу, що дозволяє вибрати раціональний по собівартості варіант структури виробу з урахуванням складального, механооброблюючого і заготівельного етапів. Розроблено алгоритм вибору раціонального варіанту структури виробу на етапі складання. Розроблено математичну модель структури виробу на етапах механічної обробки і заготівельного виробництва. Приведено алгоритми розрахунку комплексного показника технологічності - собівартість, на етапах складання, механічної обробки і заготівельного виробництва. Зроблено відпрацьовування технологічності структури насосу Ш-8-16 по методу комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу. Результати дисертаційної роботи впроваджені у виробництво і в навчальний процес процес.

Ключові слова: виробнича технологічність, структура виробу, комплексна оцінка, собівартість.

Radchuk O.V. “ Development of the method of a complex estimation of industrial fabricability of structure of a product. - Manuscript.

Dissertation on competition of degree candidate of Science by speciality 05.02.08 - machine-building technology.- Kharkiv State Polytechnical University, Kharkiv, 1999.

The dissertation is devoted to the questions of a complex estimation of industrial fabricability of the structure of a product. The method of a complex estimation of industrial fabricability of the structure of a product allowing to choose rational variant of the structure of a product on the cost price in view of assembly, machining and procuring stages is developed. The algorithm of the choice of rational variant of structure of a product at a stage of assembly is developed. The mathematical model of structure of a product at stages of machining and procuring manufacture is developed. The algorithms of account of a complex parameter of fabricability - cost price at stages of assembly, machining and procuring manufacture are given. The improvement of fabricability of structure of a pump Ш-8-16 product on the method of a complex estimation of industrial fabricability of structure of a product is made. The results of dissertation are engaged into manufacture and the academic process.

Key words: industrial fabricability , structure of a product, complex estimation, cost price

Радчук О.В. “Разработка метода комплексной оценки производственной технологичности структуры изделия”.- Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 - технология машиностроения.- Харьковский государственный политехнический университет, Харьков,1999.

Диссертация посвящена вопросам комплексной оценки производственной технологичности структуры изделия.

Диссертационная работа состоит из вступления, 4 разделов, выводов, списка использованных источников, приложений.

В первом разделе приведен анализ литературы по вопросам количественной оценки технологичности структуры изделия. По результатам анализа установлено, что оценку уровня технологичности структуры изделия рационально проводить на ранних этапах проектирования (техническое предложение и эскизный проект).

При оценке технологичности изделий на различных этапах жизненного цикла можно использовать 161 технико-экономический показатель. При комплексной оценке уровня технологичности структуры изделия используют следующие показатели: себестоимость изготовления изделия; материалоемкость изделия; трудоемкость изготовления изделия; энергоемкость изделия.

Проведенный анализ существующих методов комплексной оценки технологичности изделий показал, что существует возможность комплексной оценки, лишь на отдельных этапах жизненного цикла изделия (сборка, механическая обработка, заготовительное производство). Для расчета комплексного показателя технологичности на ранних стадиях проектирования используют укрупненные методы расчета. Для уточненных расчетов используют поэлементный метод и метод нормативно-калькуляционного анализа.

Во втором разделе рассмотрены все этапы изготовления. На сборочном этапе структура изделия отображается технологической схемой сборки (ТСС). Проведенные исследования позволяют сделать выводы, что для единичного и мелкосерийного типов производства рационально применять ТСС последовательного структурного вида; для среднесерийного - ТСС минимально параллельного структурного вида; для крупносерийного и массового - ТСС максимально параллельного структурного вида.

Для сборочного производства область поиска рационального варианта структуры изделия ограничивается техническим показателем - количество деталей, которые не вошли в сборочные единицы. Данный показатель рассчитывается с учетом блочно-модульного конструирования и зависит от типа производства и количества деталей в изделии. Выбор рациональной ТСС производится по коэффициенту вида схемы.

На этапе механической обработки изделий разработана математическая модель, которая отражает структуру детали и структуру технологического процесса механической обработки. Структура конструкции детали отображается в виде графа. Для данного графа строится матрица выполнения укрупненных операций. Строками матрицы являются этапы механической обработки, а столбцами - элементарные поверхности. При внесении изменений в конструкцию, представление структуры детали в виде матрицы позволяет рассматривать лишь те этапы технологического процесса механической обработки, которые подверглись изменению. Комплексный показатель технологичности структуры детали, которая подверглась изменению, рассчитывается путем изменения его на отдельных этапах технологического процесса механической обработки, которые подверглись изменению.

На заготовительном этапе разработана математическая модель для определения комплексного показателя технологичности структуры изделия. Данная математическая модель позволяет учитывать затраты при изменении способа, метода получения и материала заготовки. Для заготовительного производства комплексный показатель технологичности - технологическая себестоимость заготовительного этапа.

В третьем разделе разработана математическая модель для определения комплексного показателя технологичности изготовления изделия, представленная в виде графа. Разработан метод комплексной оценки производственной технологичности структуры изделия. Суть метода состоит в том, что структуру изделия рассматривают последовательно, начиная с этапа сборки. На этапе сборки выбирают наиболее рациональный вариант, используя ограничения: тип производства; количество деталей, которые не вошли в сборочные единицы; коэффициент вида схемы. Затем рассматривают этап механической обработки и заготовительное производство. Определяют себестоимость изделия при изготовлении. После этого выбирают следующую ТСС, которая попала в область поиска рационального варианта ТСС изделия. Сравнивая данные структуры по комплексному показателю - себестоимости, определяют структуру, которая имеет минимальное значение этого показателя.

В четвертом разделе произведена оценка технологичности структуры изделия на примере шестеренчатого насоса модели Ш-8-16 по методу комплексной оценки производственной технологичности структуры изделия. Применение метода позволило усовершенствовать конструкцию и повысить потребительские характеристики изделия.

Ключевые слова: производственная технологичность, структура изделия, количественная оценка, себестоимость.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Сучасний рівень технічного прогресу, використання досягнень науки і техніки у виробництві, вимоги до підвищення якості виготовлення конструкцій виробів, що постійно ускладнюються, визначають необхідність удосконалювання їхньої структури. Недостатня методична розробка питань кількісної оцінки технологічності структури, особливо з урахуванням можливості розрахунків на ранніх стадіях конструкторської підготовки виробництва, є істотним стримуючим чинником використання раціональних конструктивно-технологічних рішень. Розробка і впровадження заходів щодо забезпечення технологічності структури виробу в даний час здійснюється головним чином на основі якісних оцінок. Тому виникла потреба в розробці комплексного кількісного показника, що дозволяє оцінювати рівень технологічності структури виробу на етапах складання, механічної обробки і заготівельного виробництва.

Рішення задачі відпрацьовування структури виробу на технологічність дозволяє одержати відповіді на питання: на яку кількість складальних одиниць, при блочно-модульному конструюванні, раціонально розділити виріб; чи раціонально з погляду технології виконане членування виробу на складальні частини; чи раціональна структура виробу для етапів механообробки і заготівельного виробництва.

У загальній структурі собівартості виготовлення машин складання посідає 25...40%, у приладобудуванні 40...70%. У машинобудуванні механізовано 25...30%, у приладобудуванні 12...15% складальних операцій, а автоматизовано - не більш 5...6%. В цілях зменьшення витрат праці необхідно оптимізувати складальні процеси, визначити взаємозв'язок елементів виробу і можливі варіанти послідовності складання, ширше застосовувати методи автоматизованої підготовки складального виробництва, а також математичного опису технологічних процесів із використанням комп'ютерної техніки. Складання є заключним і визначальним етапом виробничого процесу, що забезпечує технічні характеристики виробів і їхню якість.

Ефект від оптимізації структури виробу виявляється на всіх стадіях розробки. Аналіз напрямків удосконалювання технологічної підготовки виробництва показав, що значна частка економічної ефективності виробництва досягається на етапі конструювання виробів. За даними С.-Петербургських підприємств: ЛОМО ім. В.І.Леніна, “Ленінградський Металевий завод”, “Невський завод” ім. В.І.Леніна, “Кіровський завод”, “Електросила” ім. С.М.Кірова, заводу підйомно-транспортного устаткування ім.С.М.Кірова, “Ленполіграфмаш”, карбюраторно-арматурний ім. В.В.Куйбишева та ін. 60% ефекту удосконалювання підготовки виробництва припадає на забезпечення технологічності структури конструкції виробу.

Вимоги виробництва необхідно розглядати в комплексі, із метою одержання ефекту в цілому, а не на окремих етапах. При цьому можливо для деяких етапів одержання не максимального, а середнього ефекту. Забезпечення технологічності структури виробу - функція підготовки виробництва, що визначає взаємозалежне рішення конструкторських і технологічних задач, спрямованих на підвищення продуктивності праці, досягнення оптимальних трудових і матеріальних витрат, зменшення часу на виробництво, технічне обслуговування і ремонт. Збільшення витрат на науково-технічну розробку на початкових стадіях проектування, коли виробляються основні конструктивні рішення, що несуть ефект, багаторазово окупаються при освоєнні виробництва й у процесі експлуатації нової техніки. Це також гарантує прийняття найбільше ефективних із погляду споживача й у цілому народного господарства інженерно-технічних рішень.

Зв'язок теми з науковими програмами, планами, темами. Дана робота виконана в рамках держбюджетної теми 0197U016597 “Розробка методики проектування високоефективних переналагоджуємих автоматизованих складальних технологічних систем”. Також матеріали дисертаційної роботи використовуються при розробці держтеми 0194U009734 “Розробка методів і методик створення технічних систем (операційних комплексів) для підвищення якості виробів у машинобудуванні”.

Мета і задачі дослідження. Мета дисертаційної роботи - розробка методу комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу.

Для реалізації сформульованої мети необхідно вирішити такі задачі:

? визначити комплексний критерій технологічності структури виробу при виготовленні;

? визначити структуру комплексного показника технологічності конструкції виробу для етапів складання, механічної обробки і заготівельного виробництва;

? розробити математичну модель комплексного критерію технологічності структури виробу на всіх етапах виготовлення;

? виявити зв'язок структури виробу з комплексним критерієм на етапах складання, механічної обробки і заготівельного виробництва;

? розробити методики визначення комплексного критерію технологічності структури виробу при виготовленні і виявити зв'язок складового цього критерію з технічними показниками;

? розробити математичну модель для визначення раціональної структури виробу по комплексному критерію;

? розробити метод комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробів;

? розробити програмне забезпечення для обчислення комплексного критерію технологічності структури виробу.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що:

- вперше розроблено метод комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу, що дозволяє вибрати раціональний по собівартості варіант структури з урахуванням складального, механооброблюючого і заготівельного етапів.

- вперше запропоновано алгоритм визначення раціональної структури виробу в складальному виробництві, що дозволяє вибирати структурний вид технологічної схеми складання в залежності від типу виробництва і формувати область пошуку раціонального варіанту структури виробу по спеціальному технічному показнику.

- запропонована математична модель для опису структури деталі і структури технологічного процесу механічної обробки, яка дозволяє вибирати раціональний варіант технології по собівартості виготовлення при комплексній оцінці виробу на виробничу технологічність.

- розроблено математичну модель для розрахунку комплексного показника технологічності структури деталі в заготівельному виробництві, яка дозволяє враховувати витрати при зміні методів і способів одержання і матеріалу заготовки. Розроблено алгоритм визначення раціональної структури деталі, технологічної на заготівельному етапі.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що розроблений метод комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу. Запропонований метод дозволяє на етапі підготовки виробництва визначити рівень технологічності структури виробу за критерієм собівартості і зробити відпрацьовування структури виробу на технологічність. Отриманий в результаті дослідження метод може бути використаний при проектуванні нових виробів на машинобудівних підприємствах і оцінки рівня технологічності вже створених конструкцій виробів із метою підвищення рівня технологічності конструкції.

Достовірність результатів дослідження забезпечується використанням сучасного математичного апарату, системного підходу, теорії графів, методу оптимізації - метод сканування. Результати дисертаційної роботи впроваджені у виробництво (на АТ СМНВО ім. М.В.Фрунзе апробований метод комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу). Теоретичні положення, які приведені в дисертаційній роботі використовуються в навчальному процесі на кафедрі “Надійність і ремонт машин” Сумського державного аграрного університету.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати дисертаційної роботи були доложені на:

- 4-тій, 5-тій, 6-тій міжнародних науково-методичних конференціях, м. Алушта, 1997, 1998, 1999 роках;

- 27-th international conference of production engineering, Nish, Serbia, Yugoslavia, 1998. (27-я міжнародна конференція по продукції машинобудування, м.Ніш, Сербія, Югославія, 1998);

- конференцїях викладачів, співробітників і аспірантів Сумського державного університету, м.Сум, 1995, 1996 роках;

- науково-методичних конференціях викладачів, співробітників і аспірантів Української академії банківської справи, м.Сум, 1998, 1999 роках.;

- наукових семінарах у Сумському державному університеті на тему “Основні кількісні показники при комплексній оцінці технологічності” і тему “Комплексна оцінка технологічності виробів, апаратне і часове резервування технологічних систем”, м.Суми, 1997 р.

Публікації. Результати дисертаційної роботи опубліковані в 12 основних працях, в тому числі 4 статті у наукових журналах, 4 статті у збірниках наукових праць, 3 статті і 1 тези доповідей у матеріалах науково-методичних конференцій.

Структура і обсяг роботи. Робота містить: вступ, 4 розділи, висновки, список використаних джерел, додатки.

Загальний обсяг дисертації 222 сторінки, в тому числі: 55 рисунків (5 стор.), 35 таблиць (13 стор.), 132 бібліографічних назв (13 стор.), 3 додатки (46 стор.).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі роботи обгрунтована актуальність проблеми комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу. Наведені: мета роботи і задачі досліджень; визначена наукова новизна роботи і отримані практичні результати; показаний зв'язок теми дисертаційної роботи з науковими програмами, темами, планами; інформація про апробацію роботи; основні публікації.

У першому розділі наведений аналіз літератури з питаннь кількісної оцінки технологічності структури виробу. Аналіз проводився з точки зору можливості проведення розрахунків рівня технологічності на ранніх стадіях проектування конструкції та рівня ефективності робіт для різних стадіях підготовки виробництва. Встановленно, що оцінку рівня технологічності структури виробу доцільно проводити на ранніх стадіях проектування (технічна пропозиція і ескізний проект).

Проведений огляд техніко-економічних показників, котрі використовуються при оцінці технологічності конструкції виробу дозволяє зробити наступні висновки:

- для оцінки технологічності виробів на різних етапах життєвого циклу можно використовувати 161 техніко-економічний показник;

- ці показники можна розділити на 9 груп по слідуючим ознакам:1) показники трудомісткості; 2) показники собівартості; 3) показники уніфікації і стандартизації конструкції; 4) показники використовуємих технологічних процесів; 5) технічні показники використовуємого матеріалу; 6) технічні показники складу конструкції; 7) показники технологічної раціональності; 8) технічні показники обробки; 9) технічні показники енергомісткості.

- для комплексної оцінки рівня технологічності структури виробу використовують слідуючи показники: собівартість виготовлення виробу; трудомісткість виготовлення виробу; матеріаломісткість виробу; енергомісткість виробу.

Проведений аналіз існуючих методів комплексної оцінки технологічності виробів показав, що існує можливість комплексної оцінки лише на окремих етапах життєвого циклу виробу (складання, механічна обробка, заготівельне виробництво). Методи комплексної оцінки технологічності виробів можна класифікувати по слідуючим критеріям: на основі розрахунку сумарних витрат на етапах життєвого циклу виробу; по комплексному технічному критерію; по параметрам структури з наступним проведенням техніко-економічного аналізу; по технічним показникам, котрі групуються в комплексний показник технологічності; по ознакам (вимогам) котрі пред'являють до виробу і процесу виготовлення виробу; на основі функціонально-кошторисного аналізу.

Для розрахунку комплексних показників технологічності на ранніх стадіях проектування використовують слідуючи укрупненні методи розрахунку: метод кореляційного моделювання; ваговий метод; метод балової оцінки; метод коефіцієнтів; метод розрахунку по питомому показнику; метод статистичного аналізу структури собівартості; метод урахування складності.

Для уточнення розрахунків комплексного показника технологічності використовують поелементний метод та метод нормативно-калькуляційного аналізу.

При аналізі літературних джерел по данному питанню були розглянуті матеріали таких відомих учених, як: М.С. Лебедовського, В.Л. Вейця, А.І. Федотова, А.А. Гусєва, В.В. Косилова, М.В. Захарова, Ю.В. Тимофієва, Ю.Д. Амірова, А.Н. Балабанова, Б.С. Балакшина, А.П. Гавриша, Л.С. Ямпольського, Н.М. Капустіна, В.В. Павлова, В.Д. Цветкова, А.А. Маталіна, В.М. Кована, С.П Мітрофанова, О.М. Михайлова та ін.

Вивчення питання показало недостатню методичну розробку кількісної оцінки технологічності структури виробу, особливо з урахуванням можливості проведення розрахунків на ранніх стадіях підготовки виробництва. Розробка і впровадження заходів щодо забезпечення технологічності виробів у наш час здійснюється головним чином на основі якісних оцінок, тому виникла потреба в розробці кількісного методу комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу.

Другий розділ роботи присвячений питанням розробки методів кількісної оцінки технологічності структури на етапах виготовлення виробу. Для того, щоб кількісно оцінити технологічність структури виробу при виробництві, необхідно відібрати декілька структур по технічним показникам. Ці показники повинні обмежувати область пошуку раціонального варіанту структури виробу, де вірогідність знайдення раціонального варіанту структури сама висока. Критерієм раціональності прийнято собівартість виготовлення виробу.

На складальному етапі обгрунтовано відповідність структури виробу типу виробництва. Структуру виробу при складанні відтворює технологічна схема складання (ТСС). Структурний вид ТСС виробу, який відповідає типу виробництва, представлено в таблиці 1.

Вибір структурного виду ТСС виробу відповідно до типу виробництва дозволяє скоротити число структур із можливих варіантів.

Для складального виробництва область пошуку раціонального варіанту структури виробу обмежується технічним показником - кількість деталей, котрі не війшли до складу складальних одиниць Д. Даний показник розрахованний з урахуванням блочно-модульного конструювання. Оптимальний варіант чисельності деталей в одному блоці повинен бути в межах А= 4 - 6 штук. В таблиці 2 приведено інтервал зміни Д відповідно до типів виробництва.

На рисунку 1 представленно характер зміни Д від кількості деталей у виробі N для різних типів виробництва.

Таким чином, вибір структури виробу для комплексної оцінки здійснюється із області пошуку раціонального варіанту по коефіцієнту вида схеми Кв.с.. Пошук відбувається у декілька приближень. У першому приближенні вибір проводять по виразу:

Вибрана таким чином структура виробу в складальному виробництві приймає значення базової структури. Для цієї структури розраховують комплексний показник технологічності - собівартість складального етапу Cскл , методом статистичного аналізу структури собівартості.

Далі комплексна оцінка технологічності структури виробу переходить на етап механообробки. Базовій структурі виробу при складанні відповідає базова структура виробу при механічній обробці і заготівельному виробництві.

На етапі механічної обробки виробів розроблена математична модель, яка відбиває структуру деталі та структуру технологічного процесу механічної обробки. Структура виробу на етапі механообробки представляє суперпозицію окремих елементів - деталей. Граф структури конструкції деталі представлений на рисунку 2.

Як відомо, технологічний процес механічної обробки в залежності від характеру і точності операцій розподіляється на 13 етапів. Відповідно і граф структури виробу на етапі механічної обробки має 11 рівнів (2 рівні віднесено до заготівельного етапу). Кожна елементарна поверхня деталі піддається обробці на певних етапах технологічного процесу в залежності від фізико-технологічних вимог, пред'явлених до неї. Таким чином, елементарна поверхня виробу позначається на відповідному етапі графа де вона піддається механічній обробці.

Для побудованого графа структури деталі заповнюється матриця виконання операцій механічної обробки (рисунок3). Строками матриці будуть етапи механічної обробки, а стовпчиками - елементарні поверхні. Значення елементу матриці дорівнює 1, якщо відповідно елементарна поверхня обробляється на відповідному етапі технологічного процесу механічної обробки. Представлення структури конструкції деталі у вигляді матриці дозволяє систематизувати опис інформації про конструкцію деталі на усіх етапах технологічного процесу механічної обробки. Далі розраховують комплексний показник технологічності - собівартість етапу механічної обробки ваговим методом.

При внесенні змін у конструкцію, представлення структури деталі у вигляді матриці дозволяє брати до розгляду лиш ті етапи технологічного процесу механічної обробки, куди були внесенні зміни. Собівартість етапу механічної обробки деталі, конструкція якої була змінена, розраховується за формулою.

Далі комплексна оцінка технологічності структури виробу переходить на заготівельний етап.

На заготівельному етапі виріб представляє суперпозицію окремих елементів - заготівок. Тому структура виробу розкладається на структури заготівок. Для заготівельного етапу розроблена математична модель для розрахунку комплексного показника технологічності структури деталі. Схема одержання деталі на заготівельному етапі представлена на рисунку 4. Комплексний показник технологічності деталі на заготівельному етапі враховує витрати, пов'язані з методом і способом одержання заготівок, матеріалом заготівки і операціями по зняттю зайвих припусків і напусків. Вибір раціонального варіанту структури деталі в заготівельному виробництві проводять по критерію мінімальної собівартості заготівельного етапу Сз.е.

Таким чином, собівартість заготівельного етапу розраховується по формулі:

Проведений аналіз собівартості заготівки показав, що: 1) при збільшенні припуску на розмір заготівки, Т3 (рисунок 5), відповідно збільшуються витрати на матеріал (Смі). При цьому відповідно до статистичних данних зменшуються витрати на виготовлення заготівки (Сзі) і збільшуються витрати на операції по зняттю зайвих припусків і напусків (Соі), що пов'язано із збільшенням зайвих припусків і напусків; 2) при зменшенні припуску на розмір заготівки, Т2, Т1 (див. рисунок 5), зменшуються витрати на матеріал і на виконання операцій по зняттю зайвих припусків і напусків, але при цьому збільшуються витрати пов'язані з процесом виготовлення заготівки.

Вибір раціональної структури деталі на заготівельному етапі проводять у слідуючий послідовності:

? формують масив методів і способів виготовлення заготівок, які можливо технічно реалізувати у даних виробничих умовах;

? опреділяють і для одного способу;

? формують масив операцій по зняттю зайвих припусків і напусків, які можливо реалізувати у даних виробничих умовах;

? опреділяють ;

? розраховують Сз.е.і для других способів виготовлення заготівок, котрі увійшли до масиву технічно реалізуємих у даних виробничих умовах і, вибірають заготівку для котрої Сз.е.і має мінімальне значення.

Комплексний показник виробничої технологічності базової структури виробу Св розраховують за формулою:

Таким чином, розраховують комплексний показник виробничої технологічності структури виробу в першому приближенні.

У третьому розділі розроблена математична модель комплексного показника виробничої технологічності структури виробу з урахуванням етапів складання, механічної обробки і заготівельного виробництва. Граф для розрахунку комплексного показника приведений на рисунку 6.

Верхня частина графу описує структуру виробу І на етапі складання. Любий виріб можно складати по декільком технологічним процесам, кількість яких m. Виріб складається із складальних одиниць, кількість яких дорівнює d. На самому нижньому рівні розчленування виробу на составні елементи знаходяться деталі D, кількість яких N. Таким чином, та частина графу, яка відтворює складальне виробництво у вершинах знаходяться складальні елементи (деталі, складальні одиниці), а ребрам відповідають складальні операції (їхня собівартість). Середня частина графу відтворює структуру виробу на етапі механічної обробки деталей D. Кількість можливих технологічних процесів обробки дорівнює n. Деталь складається із поверхонь Р, кількість котрих j. Кожна поверхня має отвори О, кількість котрих b і контури К кількість котрих q. Кожний отвір і контур (елементарні поверхні) в процесі механічної обробки приймають проміжний стан, відповідно до операцій технологічного процесу. Таким чином, в середній частині графу, яка відтворює етап механічної обробки, в узлах знаходяться проміжні стани отворів і контурів, а ребра - технологічні операції механообробки (їхня собівартість). Нижня частина відтворює заготівельне виробництво. Узел z - заготівка. Узли МС відтворюють метод та спосіб виготовлення заготовки. Ребра, які з'єднують узли відтворюють технологічні операції виготовлення заготівок (їхню собівартість).

В розділі розроблений метод комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу. Розрахунки проводять відповідно до блок-схеми, наведеній на рисунку 7. Суть методу складається в тому, що структуру виробу розглядають послідовно, починаючи з етапу складання. На етапі складання вибирають найбільш раціональний варіант структури виробу. При виборі використовують обмеження: тип виробництва; кількість деталей, котрі не увійшли до складальних одиниць, коефіцієнт виду схеми. Для базової структури на етапі складання розраховують собівартість. Далі розглядають етап механічної обробки і розраховують собівартість механічної обробки на основі обробки виробу-аналогу. Паралельно розраховують собівартість покупних деталей. Далі для заготівельного виробництва знаходять раціональну структуру виробу по критерію мінімальної собівартості заготівельного етапу. На наступному кроці розраховують собівартість виробу з урахуванням етапу складання, механічної обробки та заготівельного виробництва. Ці операції входять до підпрограми розрахунку собівартості у першому приближені (блок 2, рисунок 7). Далі проводять розрахунок собівартості структур виробів, котрі попали в область пошуку раціонального варіанту технологічної схеми складання виробу. Порівнюють данні структури по комплексному показнику - собівартості виготовлення виробу і знаходять структуру, яка має мінімальне значення цього показника. Ця структура буде технологічною для даних виробничих умов. Алгоритм вибору технологічної структури реалізований на комп'ютері у діалоговому режимі.

Четвертий розділ присвячений питанням практичного впровадження методу комплексної оцінки структури виробу на прикладі шестеренного насосу. Мета комплексної оцінки виробничої технологічності шестеренного насосу - підвищення рівня технологічності вже спроектованої конструкції.

Вихідними даними для комплексної оцінки виробничої технологічності вже спроектованої конструкції є: 1) опис схеми роботи виробу в промисловості; 2) конструкція насосу; 3) технологічний процес складання (членування виробу на складальні одиниці) та час виконання операцій складання; 4) технологічний процес механічної обробки деталей (час виконання операцій по деталям); 5) собівартість покупних деталей; 6) види заготівок для деталей, що обробляються; 7) програма випуску виробів на рік.

Відповідно до методу комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу проведений вибір раціональної структури насосу Ш-8-16. Результатом розрахунків є структура насосу, та комплексний показник виробничої технологічності пропонуємого виробу - технологічна собівартість виготовлення.

Внесені зміни в конструкцію насоса моделі Ш-8-16 дозволили підвищити створюваний тиск з 0,8 МПа до 1,6 МПа і підвищити максимальний розхід, який спроможний створити насос з 1 м3/год до 1,87 м3/год. Даний показник дозволяє використовувати в ситемі змазування агрегатів на горнозбагачувальних комбінатах замість двох - один насос. Річний економічний ефект від впровадження конструктивних змін в структурі виробу, виконаних на основі дисертаційної роботи дорінює 61 тис.грн.

технологічний обробка заготівельний

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ

Підсумком роботи є наукові і практичні результати:

1. Комплексну оцінку виробничої технологічності структури виробу доцільно проводяти по показнику собівартості виготовлення виробу;

2. Розроблений граф для розрахунку комплексного показника виробничої технологічності структури виробу з урахуванням етапів складання, механічної обробки та заготівельного виробництва.

3. Структурний вид технологічної схеми складання (ТСС) залеже від типу виробництва: для одиничного і дрібносерійного типу виробництва - ТСС послідовного структурного виду; для середньосерійного - ТСС мінімально-паралельного структурного виду; для багатосерійного та масового - ТСС максимально-паралельного структурного виду.

4. Область пошуку раціонального варіанту технологічної схеми складання виробу обмежена технічним показником, кількість деталей, які не увійшли до складальних одиниць. Вибір технологічної схеми складання із області пошуку раціонального варіанту здійснюється по коефіцієнту вида схеми.

5. Розроблений алгоритм вибору технологічної структури виробу з урахуванням етапів складання, механічної обробки і заготівельного виробництва. Цей алгоритм може використовуватися для проектування нових виробів на машинобудівних підприємствах і при оцінці рівня технологічності структури вже створених конструкцій виробів з метою підвищення рівня технологічності. 6. Результати промислового впровадження методу комплексної оцінки виробничої технологічності структури виробу на прикладі насосу Ш-8-16 дозволили підтвердити ефективність використання даного методу у виробництві. Економічний ефект від упровадження склав 61тис. гривень на рік.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Радчук О.В. Методика комплексной оценки технологичности конструкции изделия //Вестник Харьковского государственного политехнического университета.- 1999.- №47.- С.15-18.

2. Радчук О.В. Комплексная оценка производственной технологичности структуры изделия //Вестник Харьковского государственного политехнического университета.- 1999.- №60.- С.99 - 106.

3. Радчук О.В. Методики комплексной оценки технологичности изделий //Вісник Сумського державного університету.- 1997.- №2(8).- С.86-91.

4. Радчук О.В. Методика отработки на технологичность конструкции изделия в механообрабатывающем производстве//Вісник Сумського державного університету.- 1999.- №2(13).- С.80-85.

5. Радчук О.В. Технологичность изделий в механообрабатывающем производстве // Резание и инструмент в технологических системах. Сб. научных статей.- Харьков: ХГПУ, 1999, вып. №53.-С. 145-149.

Размещено на Allbest.ru