Показатели технологичности

Для количественной оценки технологичности конструкции изделий (деталей, сборочных единиц и ДА в целом) применяют систему расчетных показателей, численные значения которых характеризуют степень удовлетворения определенных требований к технологичности конструкции.

Указанная система включает:

· базовые (исходные) показатели технологичности конструкции, в качестве которых принимают показатели лучшего отечественного или зарубежного представителя группы однотипных изделий, обладающих общими конструктивными признаками;

· показатели технологичности конструкции, достигнутые при разработке нового изделия;

· показатели уровня технологичности конструкции разрабатываемого изделия.

Состав базовых показателей технологичности конструкции, их оптимальные значения и. предельно допустимые отклонения определяются в начале проектирования изделия и вносятся в техническое задание на проектирование.

Показатели уровня технологичности конструкции определяются как отношение значений показателей технологичности разрабатываемого изделия к соответствующим значениям базовых показателей. Они вносятся как в техническое задание на проектирование, так я в технические условия на изделие.

Показатели технологичности конструкции применяют в следующих случаях:

· для сравнительной оценки вариантов конструкции основного изделия и его элементов в процессе их проектирования;

· для определения уровня технологичности изделия;

· для накопления статистических данных по изделиям определенного типа в целях последующего использования при определении базовых показателей;

· для построения математических моделей с целью прогнозирования технического развития конструкций ЛА.

Номенклатуру показателей технологичности конструкции выбирают в зависимости от вида изделия (заготовка, деталь, сборочная единица, бортовые системы, планер, ЛА в целом), специфики и сложности его конструкции, объема выпуска, типа производства и стадии разработки конструкторской документации.

Требования к технологичности конструкции изделий, а следовательно и показатели, характеризующие степень удовлетворения этим требованиям, будут различными в зависимости от примененных для изготовления деталей материалов, заготовок и полуфабрикатов, методов формообразования и обработки, видов соединения элементов конструкции при сборке, принятого метода обеспечения взаимозаменяемости и геометрической увязки и др. Существенные различия в требованиях к технологичности конструкции и показателях технологичности могут быть в зависимости от объема производства и программы выпуска.

Все показатели технологичности делят на две группы: основные и дополнительные.

К основным показателям относят:

1) абсолютную трудоемкость изготовления изделия;

2) уровень технологичности конструкции изделия по трудоемкости изготовления;

3) технологическую себестоимость изделия;

4) уровень технологичности конструкции изделия по технологической себестоимости.

Абсолютная трудоемкость характеризует количество труда, затраченного на изготовление и эксплуатацию изделия, определяемое в единицах рабочего времени (чел.ч. нормо-ч). По сфере проявления трудоемкость разделяется на производственную, технологического обслуживания (трудоемкость технологической подготовки производства), технического обслуживания и ремонта. Производственная трудоемкость изготовления и технологического обслуживания изделия применяется для оценки производственной технологичности его конструкции, трудоемкость технического обслуживания—для оценки эксплуатационной и ремонтной технологичности конструкции изделия.

Производственная технологичность определяется для изготовления всех деталей, сборочных единиц, монтажных работ и всех видов наладки и испытания систем ЛА. Суммарная трудоемкость этих работ является трудоемкостью изготовления всего ЛА.

Показатель уровня технологичности конструкции изделия по трудоемкости изготовления (К_т) определяется как отношение трудоемкости изготовления вновь создаваемого изделия (Т_и ) к базовому показателю трудоемкости Т_иб:

Показатель технологической себестоимости (С_т) характеризует затраты труда, материалов, топливно-энергетических ресурсов на технологическое оснащение и производство изделия. Для оценки уровня эксплуатационной технологичности конструкции ЛА иногда применяют показатель технологической себестоимости эксплуатации изделия (С_тэ), который характеризует затраты труда, материалов, топливно-энергетических ресурсов на его техническое обслуживание, использование по назначению и ремонт.

Показатель уровня технологичности конструкции ЛА по технологической себестоимости (К_с) определяют как отношение себестоимости вновь создаваемого изделия к базовому показателю себестоимости.

Из анализа основных показателей следует, что единым общим критерием технологичности конструкции изделия является ее экономическая целесообразность при установленном качестве и принятых условиях производства.

К дополнительным показателям технологичности ЛА и их элементов относится ряд частных и комплексных, абсолютных и относительных технико-экономических и технических показателей. К ним относят, например, относительную трудоемкость изделия t_n по видам работ, являющуюся отношением трудоемкости данного вида работы к трудоемкости изготовления всего ЛА (Т_и ):

где Т_н — трудоемкость работ определенного технологического направления (заготовительно-штамповочные, механической обработки, клепально-сборочные, сборочно-сварочные, монтажные, наладочно-испытательные и др.).

Аналогично для оценки эксплуатационной технологичности могут быть применены относительные трудоемкости подготовки ЛА к функционированию, профилактического обслуживания функционирующего ЛА, ремонтов изделия.

К дополнительным техническим показателям технологичности конструкции относят также:

коэффициент унификации конструктивных элементов изделия

где Q_у.э — число унифицированных типоразмеров конструктивных элементов изделия (узла, панели, секции, отсека, планера); Q_э — общее число типоразмеров конструктивных элементов в изделии; коэффициент стандартизации

где Q_ст.э — число стандартизованных элементов конструкции в изделии (узле, панели, секции, отсеке, планере);

коэффициент применяемости типовых технологических процессов

где Q_т.п — число примененных для изготовления изделия типовых технологических процессов; Q_п — общее число технологических процессов изготовления изделия и его элементов.

Для оценки уровня технологичности конструкции деталей и некоторых механосборочных единиц применяют в качестве дополнительного показателя коэффициент точности обработки

где А_ср — средний квалитет обработки, А_ср = ∑TA_ni/∑n_i, здесь n_i —

число размеров соответствующего квалитета.

Иногда его определяют по формуле:

где D_тч — число деталей (без учета крепежа) с точностью не выше 10-го квалитета; D — общее число деталей в изделии.

Аналогично определяют коэффициенты шероховатости поверхности (К_ш), сборности (К_сб) и др. [52]. Весьма высокими техническими показателями технологичности являются материалоемкость изделия, характеризующая количество материала, которое надо израсходовать

на производство изделия и его эксплуатацию (определяемое в единицах массы) и коэффициент использования материала

где т_и — масса готового изделия (детали, сборочной единицы); т_н — норма расхода материала на изготовление изделия.

В производстве ЛА в качестве дополнительных технических показателей технологичности конструкции применяют: коэффициент панелирования

где F_п.п — площадь поверхностей панелей ЛА; F_п.о— площадь всей поверхности планера ЛА;

коэффициент прессовой клепки

где п_п.к— число заклепок, которые можно расклепывать на специальных клепальных прессах; п_о — общее число заклепок в планере Л А.

Существенное влияние на уровень технологичности конструкции оказывают предельные возможности технологических методов, используемых в частных технологических процессах изготовления изделий. Требования к конструкции изделий, предъявляемые технологическими методами, исходя из их предельных возможностей, имеют частный характер. Таких требований очень много, но все они должны учитываться при отработке конструкций на технологичность. Изложить эти требования в настоящем учебнике вследствие ограниченности его объема практически невозможно. Это не предусмотрено и рабочей программой курса ’’Основы технологии производства летательных аппаратов”. Их рассматривают в специальной литературе, посвященной изложению сущности и содержания современных технологических методов формообразования и обработки [4, 15, 17, 49]. Частично с этими требованиями студенты будут ознакомлены при изучении специальных технологических дисциплин: «Технология заготовительно-штамповочных работ», «Технология механической обработки», «Технология клепально-сборочных и монтажных работ» и «Технология сборочно-сварочных работ».

5.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Исходные данные для проектирования технологических процессов

Исходные данные для проектирования технологических процессов делят на три категории: базовые, руководящие, справочные.

Базовые данные оказывают непосредственное и определяющее влияние на содержание, структуру и технико-экономические показатели технологических процессов. К ним относят: конструкторскую документацию на изделие; технические условия на его изготовление; директивные технологические материалы; объем производства и программу выпуска изделия.

К руководящим материалам относят: государственные и отраслевые стандарты на технологические процессы, правила их разработки и методы управления ими, системы обозначения технологических документов; стандарты на оборудование и оснастку; производственные инструкции; руководящие технологические материалы (РТМ).

К справочным материалам относят: каталоги, номенклатурные справочники прогрессивного технологического оборудования и технологической оснастки; паспортные данные на имеющееся в цехах завода оборудование; материалы по выбору технологических нормативов (режимов обработки, припусков и допусков, норм времени, норм расхода материалов и т.д.); методические материалы по расчетам точности технологических процессов; информационные данные о производственной обстановке предприятия, на котором организуется производство летательного аппарата, о его технологических и производственных возможностях; типовые технологические процессы и операции или проверенные практикой технологические процессы изготовления деталей и сборочных единиц других летательных аппаратов, ранее изготовлявшихся заводом или находящихся в производстве.

Рабочие чертежи, директивные технологические материалы и технические условия на изготовление изделия завод получает от ОКБ. В рабочих чертежах дается конструкция летательного аппарата, его агрегатов, отсеков, панелей и узлов, деталей и других элементов конструкции, подлежащих изготовлению. Детали из листовых материалов, профилей и тонкостенных труб специальными чертежами,

как правило, не оформляются. Их изготовляют по сборочным чертежам с использованием либо специальных жестких носителей формы и размеров, либо специальных программ, записанных на магнитной ленте (перфокартах) к оборудованию с числовым программным управлением, на которые имеются ссылки в сборочных чертежах.

Рабочая конструкторская документация разрабатывается обычно в несколько этапов: 1) на опытный образец или небольшую партию опытных ЛА; 2) на установочные серии (первые две — три); 3) на установившееся серийное производство. В том случае, если опытные машины изготовляют на серийном заводе, то он получает последовательно все указанные чертежи. Если опытные машины изготовляют на опытном заводе ОКБ, то серийный завод получает в начале документацию на установочные серии, по которой разрабатывает технологические процессы и изготовляет технологическое оснащение первой очереди, а затем — рабочие чертежи (доработанные, измененные) для установившегося серийного производства, по которым разрабатывает технологию и оснастку второй и последующих очередей. Следует отметить, что в самолетостроении четкой границы между вторым и третьим этапами нет: третий этап обычно совмещается со вторым. Чертежи второго этапа при этом применяются и в установившемся, серийном производстве, но они подвергаются ряду уточнений и изменений по результатам изготовления и испытания самолетов и установочных серий и в связи с возросшей программой выпуска.

Директивные технологические материалы разрабатываются в ОКБ при подготовке технического задания на проектирование ЛА. В их разработке принимают участие научно-исследовательские и проектно-технологические отраслевые институты и технологические службы завода, на котором намечено организовать серийное производство ЛА. В случае необходимости уточнение директивных технологических материалов осуществляется на стадиях эскизного и рабочего проектирования изделия.

Главной частью директивных технологических материалов являются директивные технологические процессы сборки ЛА, которые включают перечень и описание принципиальных положений и методов сборки крупных сборочных единиц, оснастки и оборудования, которые должны быть применены при разработке и осуществлении серийных (рабочих) технологических процессов сборочных и монтажных работ. Они учитывают технологические требования к основным элементам конструкции ЛА и его планеру в целом; принятые в них принципиальные технологические решения ложатся в основу не только серийных технологических процессов сборки ЛА; с их учетом осуществляется эскизное и последующее рабочее проектирование изделия. Все принципиальные технологические решения, принятые в директивных технологических материалах, должны быть отражены в рабочей конструкторской документации. Таким образом, директивные технологические материалы и включенные в них директивные технологические процессы сборки осуществляют органическую связь конструкции с технологией и обеспечивают возможность начинать технологическую подготовку серийного производства на заводе-изготовителе параллельно с проектированием Л А и изготовлением его опытных образцов.

В состав директивных технологических материалов входят также: принципиальная схема членения планера ЛА на сборочные единицы, самостоятельные в конструктивном и технологическом отношениях и разбивка их на сборочные узлы (нервюры, шпангоуты и т.п.), принятый способ соединений по конструктивным и эксплуатационным разъемам, укрупненные схемы сборки агрегатов, основные методы базирования при изготовлении сборочных единиц, а также методы обеспечения взаимозаменяемости последних по стыкам и соединениям, принципиальные схемы и требования к сборочной оснастке, рекомендуемые методы и средства контроля сборочных единиц, программы испытаний изделия.

Кроме того, директивные технологические материалы включают базовые показатели технологичности конструкции ЛА, обеспечивающие технологическую и экономическую рациональность конструктивных решений и преемственность конструкции, применительно к ЛА, находящемуся или снимаемому с серийного производства. Они включают также основные принципы и технологические методы изготовления наиболее сложных и некоторых типовых деталей, главным образом изготовляемых на специальных металлорежущих станках (полки лонжеронов, каркас фонаря пилота и т.п.). В них приводятся принятые при проектировании методы и средства обеспечения геометрической взаимозаменяемости элементов конструкции Л А и увязки заготовительно-штамповочной, станочной и сборочной оснастки, определяется общий объем технологического оснащения при серийном производстве и очередность его изготовления, выявляется потребность в новых материалах, а также в специальном технологическом оборудовании, основных средствах механизации и автоматизации производства. Иногда даются рекомендации, какие следует предусмотреть новые высокоэффективные специальные средства производства, применительно к конструктивным особенностям сборочных единиц и те изменения в производственной структуре завода, которые необходимо осуществить при запуске в серийное производство нового изделия.

Директивные технологические материалы оформляют в виде самостоятельных документов, входящих в состав рабочей конструкторской документации. Однако, на серийный завод они отправляются раньше, с тем, чтобы он мог начать технологическую и организационную подготовку производства до получения рабочих чертежей. Директивная технология сборки оформляется на специальных технологических картах.

Технические условия на изготовление и контроль деталей, сборочных единиц и ЛА в целом представляют собой текстовые конструкторские документы, разрабатываемые ОКБ и определяющие точность и заданное качество изготовления отдельных элементов конструкции и их геометрической увязки, точность теоретических обводов планера и способы их контроля, методы проверки качества выполнения отдельных монтажей, коммуникаций и целых систем, а также другие данные, касающиеся качества изготовления летательного аппарата, его надежности и долговечности. Технические условия приводят либо в чертежах изделия, либо оформляют в виде самостоятельного документа, входящего в состав рабочей конструкторской документации.

Кроме комплекта рабочих чертежей, директивных технологических материалов и технических условий на изготовление ЛА и его частей, завод-изготовитель получает от ОКБ ведомости покупных изделий, краткое техническое описание ЛА, инструкцию по его эксплуатации. Вместе с комплектом технической документации ОКБ обычно передает на серийное предприятие опытный экземпляр изделия, изготовленный на его опытном заводе. При разработке серийных технологических процессов изготовления изделия и его составных частей все эти материалы используют в качестве базовых исходных данных.

Сведения об объеме производства и производственной программе ОКБ и завод получают от вышестоящей административной организации (министерства, ведомства). Производственная программа, как было показано выше, оказывает существенное влияние на содержание и структуру технологических процессов, применение тех или иных методов изготовления элементов конструкции и их сборки, глубину проработки технологических процессов, коэффициент их оснащенности, уровень механизации и автоматизации производства. В связи с этим и директивные технологические материалы разрабатывают с учетом объема производства и производственной программы.

Различные справочные материалы и инструкции по тем или иным методам производства разрабатывают отраслевые научно-исследовательские и проектно-технологические институты. Информационные материалы о производственной обстановке предприятия, его ’’узких” местах готовят его технологические службы.

Обязательными для использования при разработке технологических процессов и проектировании технологической оснастки являются государственные стандарты ЕСТПП, ЕСТД и ЕСКД, а также ряд других стандартов, касающихся терминологии, основных правил разработки и применения технологических процессов, особенностей оформления конструкторской документации на отдельные виды технологической оснастки. При разработке серийных технологических процессов используют также опытно-статистические материалы, которые систематически накапливаются заводом при изготовлении других изделий.

Все указанные исходные данные позволяют выбрать наиболее целесообразное направление технологического проектирования и разработать серийные технологические процессы изготовления сборочных единиц и деталей, отвечающих заданным технико-экономическим требованиям, наметить состав необходимой для их осуществления технологической оснастки, специального и универсального технологического оборудования, средств механизации и автоматизации производства, а также определить специализацию и квалификацию рабочих производственных подразделений предприятия.

На основе спроектированных технологических процессов осуществляют нормирование трудовых затрат, необходимых для их практического осуществления, разработку норм расхода материалов, проектирование и изготовление технологической оснастки, специального технологического оборудования, средств механизации и автоматизации технологических процессов.