Черчение

Конструктивные формы деталей образуются сочетанием различных гео­метрических поверхностей. Отдельные такие поверхности являются эле­ментами деталей.

На рис. 145 изображен вал коробки скоростей с подшипниками и зубча­тым колесом. Основными элементами вала являются: фаски 1; шейки для зубчатого колеса и подшипников 2; проточки 3; бурт 4; шпоночный паз 5; центровые отверстия на торцах вала 6.

Рис. 145

Шейки, бурт и шпоночные пазы сопрягаются (соединяются) с соответст­вующими элементами других деталей сборочной единицы. Их размеры, форма и расположение согласованы с сопряженными деталями и установ­лены исходя из расчетных и конструкторских соображений, определяемых значением и работой узла. Такие элементы принято называть конст­руктивными.

Возникновение других элементов — фасок, проточек, центровых отверстий обусловлено технологическими требованиями удобства изготовления детали и сборки ее с другими. Так, фаски на детали необходимы для удобства сборки де­талей (без задира торцов). Проточки нужны для выхода шлифовального круга при шлифовании шеек вала, а центровые отверстия служат базой при обработ­ке вала (вал устанавливается на станке в центрах). Элементы деталей, связайные с операциями их изготовления, называют технологическими.

Из рассмотренного примера видно, что способы изготовления деталей ча­сто требуют введения в их конструкцию элементов исключительно техноло­гического характера. Но иногда один и тот же элемент может быть и конст­руктивным и технологическим.

Ни одна деталь, как правило, не может быть сконструирована вне сбороч­ной единицы машины, в которую она входит. Поэтому детали получают свои формы и размеры в процессе разработки конструкций сборочных единиц.

С точки зрения применяемости и распространения в машиностроении детали можно разделить на стандартные, унифицированные и оригиналь­ные. К стандартным относятся детали, поставляемые по государственным, республиканским и отраслевым стандартам, а также стандартам предприя­тия. К унифицированным относят заимствованные из другого изделия, т. е. ранее спроектированные как оригинальные. Оригинальные детали конст­руируют применительно к определенной машине и они, как правило, не имеют подобного себе образца.

Формо- и размерообразовайие деталей на практике осуществляется с по­мощью разнообразных технологических процессов, описанных выше. Чер­теж детали, как правило, заранее предопределяет технологию ее изготовле­ния.

Одну и ту же деталь и машину можно сконструировать в нескольких ва­риантах. Создание машины — сложный творческий процесс, не имеющий однозначного решения. К новой конструкции предъявляется большое ко­личество разнообразных и часто противоречивых требований: наименьшая масса, необходимая долговечность, прочность, определенные габариты, низкая стоимость, простота обслуживания и др. Одновременно выполнить все условия в большинстве случаев невозможно, и решение почти всегда бы­вает компромиссным.

При выборе окончательного решения из многих вариантов останавлива­ются на том, который, если судить по чертежу, является наиболее техноло­гичным. По ГОСТ 14.205-83 технологичность конструкции изделия — это совокупность ее свойств, проявляемых в возможности опти­мальных (наивыгоднейших технико-экономических) затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготов­лении, эксплуатации и ремонте.

Вид технологичности определяется признаками, характеризующими об­ласть проявления технологичности конструкции изделия. По этому при­знаку различают следующие виды технологичности: производственную и эксплуатационную.

Производственная технологичность конструкции изделия выражается в сокращении затрат средств и времени на: конструкторскую подготовку про­изводства (КПП); технологическую подготовку производства (ТПП); про­цессы изготовления, в том числе контроля и испытаний.

Эксплуатационная технологичность конструкции изделия выражается в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ре­монт изделия.

Главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции, являются: вид изделия; объем выпуска; тип производства.

Вид изделия определяет главные конструктивные и технологические признаки, обусловливающие основные требования к технологичности кон­струкции.

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

В общем виде задачи технологичности конструкции, которые следует учитывать при разработке новых оригинальных деталей, приведены на рис. 146. Из рис 146 видно, что понятие технологичности трактуется весьма ши­роко и может быть сформулировано в следующем виде: задачей технологич­ности конструкции является назначение при конструировании машины та­ких форм, точности изготовления и технических качеств деталей, а также выбор таких материалов, заготовок и технологических процессов и назна­чение таких сопряжений деталей в сборочные единицы и в машину, кото­рые в сочетании обеспечивали бы достижение: оптимальных конструктив­ных параметров, требующих физических и технических свойств деталей и машины в целом; наиболее простого, производительного и экономичного производственного процесса изготовления машин; наиболее высоких экс­плуатационных качеств машины и ее узлов.

Рис. 146

Технологичность не является универсальным состоянием раз спроекти­рованной детали или машины. Она меняется в зависимости от технологиче­ских возможностей завода-изготовителя. Для завода с мощной литейной базой наиболее технологичным может быть литой вариант (рис. 147,I,III), для завода металлоконструкций — сварной (рис. 147, II, IV). Технологич­ность в большей степени зависит от серийности производства. В индивиду­альном производстве наиболее удобной бывает сварка. На рис. 147, II, IV показаны два варианта сварной конструкции рычага. Последний представ­ляет собой облегченную конструкцию. В обоих случаях отдельные элемен­ты детали — две втулки и пята — привариваются к фигурной планке. В се­рийном производстве для крупногабаритных деталей наиболее удобно ли­тье в землю (рис, 147,I), в крупносерийном — литье в кокиль или в оболоч­ковые формы (рис, 147, III). Отсюда принцип технологичности требует со­здания машин, наиболее приспособленных к данным конкретным услови­ям производству.

Рис. 147

Предположим теперь, что перед вами чертежи спроектированного изде­лия в нескольких возможных вариантах. Какими критериями следует ру­ководствоваться, чтобы выбрать из них наилучший вариант?

Оценка технологичности конструкции изделия может быть двух видов: качественной и количественной.

Вид оценки характеризует метод сравнения конструктивных решений и обоснованного выбора оптимального варианта конструкции изделия. Ка­чественная оценка связана с выбором лучшего конструктивного реше­ния и определении степени различия технологичности сравниваемых вари­антов. Количественная оценка выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований тех­нологичности конструкции.

Для всех видов изделий по ГОСТ 14.201-83 при отработке конструкции на технологичность ставятся следующие задачи:

1  — снижение трудоемкости изготовления изделия. Оно зависит от многих факторов, главными из которых следует считать стандартизацию, унифика­цию составных частей изделий и их элементов, типизацию технологических процессов изготовления, технического обслуживания и ремонта изделия;

2  — стандартизация составных частей изделия, являющихся сборочны­ми единицами (блоки, агрегаты) или деталями (крепежные изделия и др.). Используя в конструкции изделия стандартные составные части, обеспечи­вают их взаимозаменяемость;

— унификация составных частей изделия. Она включает: использова­ние в проектируемых изделиях составных частей конструкций, обработан­ных на технологичность и освоенных в производстве, сокращение количе­ства наименований и типоразмеров (см. гл. I, п. 1 и 4), составных частей из­делия и применяемых материалов;

1  — унификация элементов конструкции деталей. Это касается посадок, классов точности, шероховатости поверхностей, резьб, шлицев, шпонок, модулей зубьев, диаметров отверстий и др;

2  — возможность применения типовых технологических процессов сбор­ки, обработки, контроля, испытаний, технического обслуживания и ремон­та. Применение типовых технологических процессов создает условия для повышения уровня его механизации и автоматизации, сокращения сроков изготовления, обслуживания и ремонта изделий.

Последовательность решения задач технологичности конструкции на различных стадиях проектирования приведена на рис. 148. Из рис. 148 видно, что наибольшее значение имеют конструктивные решения на пер­вых стадиях проектирования, когда определяются основные конструктивно-технологические признаки конструкции, предопределяющие в основ­ном ее технологичность.

100%

Рис. 148

Познакомимся теперь с технологическими требованиями, предъявляе­мыми как к отдельным деталям, так и к механизму, машине в целом.

Накопленный опыт в области технологии машиностроения позволил на­метить конкретные примеры конструктивных решений, которые могут рас­сматриваться как рекомендации, заслуживающие внимания при проекти­ровании деталей, сборочных единиц, машин и механизмов.

Конструкторы в большинстве своем люди, обладающие образным мы­шлением и хорошей зрительной памятью. Для них чертежи и эскизы го­ворят гораздо больше, чем многие страницы объяснений. Поэтому почти каждое положение, приводимое ниже, сопровождается конструктивны­ми примерами.