К вопросу автоматизации анализа технологичности в конструкторском проектировании

Размещено на http://www.allbest.ru/

К ВОПРОСУ АВТОМАТИЗАЦИИ АНАЛИЗА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ В КОНСТРУКТОРСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ

Белоновская И.Д., доктор педагогических наук, профессор

Носикова Т.В., Целовальников И.М., магистрант,

Оренбургский государственный университет

При проведении сертификации, экспертизе, определяющих договорно-правовые отношения по специализации и кооперированию производства, используются свойства и показатели качества продукции, которые регламентируются в стандартах и технических условиях. Технологичность изделия является одним из важнейших показателей качества, которое существенно влияет на его стоимость. В данной статье проведен анализ требований, предъявляемых к технологичности валов как изделий машиностроения на стадии конструирования.

В первую очередь уточним основные понятия в сфере оценки качества изделий машиностроения. В оценке качества продукции различают понятия свойств и показателей качества. Качественную или количественную характеристику любых свойств или состояний продукции называют признаком продукции. При изменении свойств изделий изменяются показатели качества. Показатель качества, являясь внешним выражением свойства в конкретных условиях, позволяет судить о наличии самого свойства. Свойство продукции проявляется при ее создании, эксплуатации и потреблении. Качество детали, выражающееся в ее способности удовлетворять определенные потребности, характеризуется рядом ее свойств. Совокупность свойств изделия, определяющих приспособленность его конструкции к достижению оптимальных затрат ресурсов при производстве и эксплуатации для заданных показателей качества, представляет собой технологичность конструкции изделия [1].

Технологичность конструкций изделий (ТКИ) - совокупность свойств конструкции изделия, определяющих ее приспособленность к достижению оптимальных затрат при производстве, техническом обслуживании и ремонте для заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ [2].

Отработка конструкции на технологичность в современных производственных условиях основана на использование ее систем геометрического моделирования [3], что позволяет в известных исследованиях количественной (работы Кушнаренко С.Г., Кононенко В.Г., Прялина М.А., Кульчева В.М. и др.) и качественной оценки (работы Шкаберина В.А., Аверченкова В.И. ) автоматизировать процедуру оценки.

Методы определения значений показателей качества подразделяются на две группы: по способам получения информации - измерительный, регистрационный, расчетный; по источникам получения информации - традиционный, экспертный.

Измерительный метод основан на информации, получаемой с помощью технических измерительных средств. Регистрационный метод основан на использовании информации, получаемой путем подсчета числа определенных событий, предметов или затрат. Расчетный метод основан на использовании информации, получаемой с помощью теоретических или эмпирических зависимостей. Традиционный метод используют при определении значений показателей качества изделий должностными лицами специализированных экспериментальных и расчетных подразделений предприятий. Экспертный метод используют для нахождения значений таких показателей качества, которые в настоящее время не могут быть определены другими, более объективными методами. Определение значений показателей качества продукции экспертным методом осуществляется группой специалистов-экспертов.

Оценка качества продукции может быть разбита на три этапа: подготовительный, оценочный и заключительный.

Этап оценки качества включает: выбор метода оценки уровня качества изделия; проведение технических операций для оценки показателей качества с помощью выбранного метода; определение и анализ результатов оценки уровня качества.

На заключительном этапе обосновываются рекомендации и принимаются решения по результатам оценки уровня качества продукции.

Алгоритм оценки является общим и подходит для оценки качества на всех этапах жизненного цикла продукции.

Алгоритм качественной оценки изделия можно условно разбить на 2 этапа: анализ геометрических характеристик конструктивных элементов, входящих в структуру изделия; анализ возможностей имеющего производственного базиса предприятия для изготовления отдельных КЭ и изделия в целом.

В оценку входит анализ риска как вероятности неблагоприятного исхода [2]. Количественной оценкой риска служит мера риска с, включающая в себя вероятность наступления нежелательного события р и ущерб от наступления такого события W:

С= (W * p) (1)

Величина ущерба W - это прежде всего потеря временных и финансовых ресурсов. Для оценки риска разработки пригодна функция вида

С= W * p (2)

технологичность вал оценка качество

Из всех показателей технологичности наиболее важными являются: возможность проведения сборки и контроля изделия и его основных составных частей независимо и параллельно; удобство и доступность мест сборки; возможность исключения или доведения до минимума механической обработки при сборке; возможность обеспечения необходимой взаимозаменяемости сборочных единиц и деталей; выбор элементов конструкции сборочных единиц (основных составных частей) с точки зрения их технологичности; оптимальность номенклатуры контролируемых параметров, а также методов и средств их контроля; возможность применения стандартизованных методов выполнения и контроля; согласованность конструкторских и технологических баз; технологичность сборки как изделия в целом, так и его составных частей (в том числе сварных конструкций); технологичность механически обрабатываемых, горячештампуемых, литых, холодноштампуемых и термических конструкций; возможность разделения сборочной единицы на составные части, сборку которых целесообразно производить; технологичность деталей; удобство сборки и разборки; возможность уменьшения количества и объема пригоночных операций.

Оценка технологичности конструкции является, таким образом, сложным аналитическим процессом, который может быть реализован достаточно грамотным конструктором. Кроме того, количественная оценка технологичности выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности. Согласно ГОСТ14.202-73 номенклатура показателей технологичности изделия содержит 4 основных 31 дополнительный показатели. Применительно к производству количественную оценку технологичности производят по суммарной трудоёмкости Тш. к и технологической себестоимости Ст, а также по техническим показателям, определение которых возможно из чертежа детали. Для этого на эскизе детали следует обозначить по часовой стрелке арабскими цифрами каждую поверхность, данные по которым затем анализируются (рис.1).

Рисунок 1. Пример детали тапа «Вал»

Использование САПР в машиностроении подразумевает автоматизацию также оценки и отработки технологичности конструкции изделия.

Для разработки интеллектуальной подсистемы, предназначенной для автоматизированной оценки технологичности, могут быть использованы следующие базовые элементы технологии машиностроения: типовые технологии; модульное построение техпроцессов (модуль поверхности детали); методы выбора технологических баз; методы расчета размерных цепей. В то же время в работах А.С. Говоркова и Ю.В. Французовой ставится и решается задача выбора конструктивных элементов, обеспечивающих достаточный уровень технологичности конструкции (рисунок 2).

Рисунок 2. Схема объектов анализа технологичности конструкции изделия по [3]

С этой целью разрабатывается информационная модель строится на основе данных электронной модели изделия (рис. 2) с помощью программных средств CAD-системы и связанной с ней системой управления данными об интегрированных параметрах производственной среды. Выбор и анализ состава конструктивных элементов осуществляется по формальным критериям, заложенным в информационной модели. Это позволяет автоматизировать процесс подготовки модели, что способствует повышению объективности принятия решений, качества и производительности подготовки модели.

В таком построении информационной модели необходимо учитывать, что для того чтобы деталь могла выполнять функции базовой детали для других деталей, она должна содержать базирующие поверхности, по которым они монтируются на ней. Таким образом, в отработке на технологичность учитывается дифференциация поверхностей по функциональному назначению, в частности конструкторские базы делятся на основные и вспомогательные. Основной называют конструкторскую базу, принадлежащую детали или сборочной единице и используемую для определения их положения в изделии. Вспомогательной называют конструкторскую базу, принадлежащую детали или сборочной единице и используемую для определения положения присоединяемой к ним детали или сборочной единицы. Следует заметить, что любая деталь может иметь только один комплект основных баз, а комплектов вспомогательных баз столько, сколько деталей или сборочных единиц к ней присоединяется. В частности, при решении задач, связанных с выбором и анализом состава конструктивных элементов, эти конструктивные элементы располагаются на поверхностях детали, с привязкой к базовым плоскостям изделия, теоретическому контуру (для бортов и поясов), точкам приложения технологических нагрузок.

Анализ деталей различных изделий показывает, что, независимо от того, в какие изделия входит деталь, она предназначена или непосредственно участвовать в рабочем процессе, осуществляемом изделием, и (или) выполнять функцию базовой детали для монтажа на ней других деталей. Таким образом, признак служебного назначения позволяет классифицировать все детали (независимо от их конструктивного и геометрического оформления, материала, массы) на: базовые; участвующие в рабочем процессе; выполняющие роль базовых и одновременно участвующих в рабочем процессе.

Координаты конструктивных элементов определяются из электронной модели изделия, построенного в CAD-системе. При необходимости, в ходе решения поставленной задачи состав конструктивных элементов может изменяться, при этом новые координаты конструктивных элементов берутся на основе данных электронной модели изделия.

Список литературы

1. Казанцев М. С., Васильев Н. С. Оценка трудоемкости разработки управляющих программ в современных CAM-системах // Перспективы науки. 2014. № 12.С.91--94.

2. Французова, Ю.В. Комплексная оценка технологичности деталей типа «Тела вращения» / Ю.В.Французова // Известия ТулГУ. Технические науки. 2015. Вып. 9. С. 266-271

3. Глубокий, С. В. Организация и нормирование труда в современном производственном менеджменте / С.В. Глубокий, И.В. Борисевич. - М.: Издательство Гревцова, 2015 . - 208 c.

4. Говорков, А. С. Обеспечение технологичности конструкций изделий машиностроения по информационным моделям : автореф. дис. ... кандидата технических наук : 05.02.08 / А.С. Говорков; [Место защиты: Иркут. гос. техн. ун-т].- Иркутск, 2012.- 19 с.

Размещено на Allbest.ru