ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Описанеие к ИЛ № 65-051-01

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

Одной из основных задач производства в современных условиях рыночных отношений является обеспечение необходимого уровня эффективности. Все это происходит на фоне быстрой смены объекта производства, изменения формы и размеров конструкции, непрерывного совершенствования внешнего вида изделий. Без этого невозможно поддерживать устойчивый спрос на выпускаемую продукцию. Необходимо уже на этапе конструктивной проработки нового изделия прогнозировать трудоемкость изготовления деталей и изделия в целом. Решение поставленных задач может базироваться на применении теории сложности и методе оценки сложности, разработанных в УГТУ-УПИ д.т.н., профессором Шариным Ю.С.

Как известно, сложность детали в теории сложности - это мера трудоемкости детали при механообработке. Величина сложности определяется по формуле:

С=Ск*Кр*Км*Кзаг*Кт*Кстр (1), где: С- технологическая сложность детали при механообработке; Ск- конструктивная сложность

Кр, Км, Кзаг, Кт- безразмерные коэффициенты, учитывающие соответственно размеры детали, материал ,объем снимаемого припуска и технологичность конструкции; Кстр - структурный коэффициент, учитывающий форму КЭ и форму детали, расположение КЭ относительно базовых поверхностей и жесткость КЭ. В соответствии с разработанными ранее зависимостями.,

Кт= Кт, *Кт,, (2), где: Кт, -коэффициент технологичности Кт,, - коэффициент, учитывающий влияние требований к точности обработки детали.

Одним из базовых положений теории сложности является определение коэффициента технологичности конструкции, как средневзвешенного для данной детали отношения сложности входящих в него конструктивных элементов (КЭ) к сложности базового КЭ. При этом величина КЭ определяется по формуле:

Кт1 = (bj+b2+. . . +bn)/n (3), где : величина bj называется весовым

коэффициентом сложности данного КЭ и вычисляется как отношение трудоемкости изготовления i-го КЭ к трудоемкости известного базового конструктивного элемента, то есть

bj =tj/toj (4), где: ti- трудоемкость обработки рассматриваемого КЭ;

toi - трудоемкость обработки некоторого базового элемента.

Выполненные ранее исследования не позволяли объективно количественно оценить значения весовых коэффициентов. Соответствующие значения вычислялись по таблицам, разработанным эмпирически, или на интуитивном уровне. В лучшем случае, как это сделано в работах ИжГТУ, для сравнительной оценки влияния формы КЭ на трудоемкость применены методы экспертного оценивания. При этом не ставилась задача изучения влияния на трудоемкость обработки отдельных размерных характеристик КЭ, например, глубины, периметра и внутреннего радиуса контура.

В УГТУ-УПИ проведены работы, позволяющие исправить этот недос-таток. Создание нормативной базы для расширения метода применительно к обработке корпусных деталей производится путем анализа технологических приемов и закономерностей. Корпусные детали, как правило, имеют трехмерную объемную форму и их чертеж представляет собой комплект проекций (видов), на которых представлены конструктивные размеры, увязывающие расположение и конфигурацию более мелких элементов. Наиболее распространенным КЭ корпусной детали является карман. Частным случаем кармана можно считать такие элементы, как "окно", "уступ", "паз". На рис. 1 показаны примеры КЭ.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования позволили разработать алгоритм принятия технологических решений. В результате теоретических исследований предложена математическая модель определения трудоемкости обработки и весовых коэффициентов сложности конструктивных элементов корпусных деталей. Модель имеет вид: Т=0,0034*f*r(-0,78)*Кгл+ 0,007 (Р+2n*r)*Кгл.(0,7) мин. (5),

где f(мм2) - площадь кармана; r(мм)- расчетный внутренний радиус, вычис-ляемый из условий (b-"ширина коридора"- наименьшее расстояние между лю-быми двумя точками контура):

Если 2rмин.‹b то r=dчист./2=rмин.

Если 2rмин. ›b › rмин то r=b/2

Если. b ‹ 2rмин то r=dчист./2=rмин., но необходимо рассматривать указанную зону "коридора" отдельно (например как КЭ "паз") и соответственно ее пронормировать;

Р(мм) - периметр контура кармана;

n- число элементарных поверхностей, составляющих контур кармана

Кгл.= h/r -коэффициент, учитывающий глубину кармана

Все данные для расчета берутся из чертежа детали.

В формуле (5) величина трудоемкости обработки КЭ выражена в мину-тах. В то же время, принимая 1ЕС=139 мин, получим значение Тбаз=2,8 мин. Тогда можно получить соответствующий весовой коэффициент в единицах сложности:

bi=1,2*10-3[f*r(-0,78)*Кгл.+(2Р+2nr) Кгл(0.7) ] (ЕС) (6)

Достоинством метода оценки сложности можно считать наличие методики статистической адаптации математической модели к условиям реального производства. Обработка статистического материала производится следующим образом из генеральной совокупности деталей предприятия, обрабатываемых на данном участке, производится выборка "n" деталей. Для каждой детали определяется пара параметров [ ci,ti]; ci- по математической модели, ti-по данным предприятия. Используя математический аппарат регрессивного анализа, определяется зависимость между случайными величинами ci и Тi.

На рис.2 показаны диаграмма рассеивания и линия регрессии Т=f(c).

Каждой паре {ci,ti} соответствует одна точка диаграммы. Зависимость между переменными определяется линией регрессии Т=a+b+c(7), где а и b-коэффициенты регрессии.

Нетрудно заметить, что свободный член "а" характеризует организационные затраты, свойственные для данных производственных условий, а коэффициент "b" уровень производительности установленного оборудования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

1. Расчетный метод нормирования и определения трудоемкости механической обработки не всегда удовлетворяет потребности машиностроительных предприятий в силу того, что норма времени может быть рассчитана лишь на стадии технологической подготовки производства, включая проектирование технологических операций.

2. Использование метода оценки сложности, позволяет получить норму времени на стадии конструирования деталей машин, однако до настоящего времени теория сложности в основном использовалась только применительно к телам вращения.

3. Предложена математическая модель определения сложности наиболее характерного типового элемента - кармана, впервые разработаны система ве-совых коэффициентов и методика их определения для условий фрезерования карманов концевыми фрезами в зависимости от параметров кармана и стратегии обработки.

4. Разработана Автоматизированная система определения сложности кармана и соответствующей нормы времени при обработке кармана и корпуса в целом.

Внедрено на АО "Турбомоторный завод" (620040 г.Екатеринбург, ул. Фронтовых бригад,18.)