Файл: Черникова П.Д. Технико-экономические расчеты и обоснования в дипломных проектах (при разработке, производстве и эксплуатации новых радиоэлектронных приборов и устройств) [методические рекомендации].pdf

В результате приведенные затраты по вариантам составят:

Зх = 120 + 0,2-0,685-150 = 140,6 руб/год;

32 = 90 + 0,2-0,680-200= 117,2 руб/год.

Таким образом, более эффективным является второй вариант. Этот же вывод подтверждается и расчетом срока окупаемости, так как Т~/1 < Та:

Л120 — 90

Годовая экономия приведенных затрат, получаемая на одном новом приборе, составит

Д3э = 31 — 3 „ = 140,6— 117,2 = 23,4 руб/год.

Таким образом, повышение надежности и долговечности новых приборов должно преследовать строго определенные, экономически обоснованные задачи.

3.3. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ

Количество деталей в конструкции и их соотношение по конструктивному назначению как фактор технологичности

По своему конструктивному назначению детали могут быть распределены на три основные группы:

1)основные детали, служащие для выполнения опре­ деленных функций (кинематической, динамической, элек­ трической и т. п.), непосредственно связанных со слу­ жебным назначением изделия (например, лампы, полу­ проводниковые приборы, интегральные схемы, сопротив­ ления, провода, шестерни и т. д.); обозначим их коли­ чество в изделии через /госн;

2)дополнительные детали, служащие для простран­ ственной компоновки изделия (каркасы, шасси, панели),

атакже такие детали, как крышки, колпаки, кожухи й

Экономичность конструктивного оформления изделия

в целом можно охарактеризовать при помощи показа­ теля

h _ ^доп

"•эк —

^осн

57

При сопоставлении двух конструкций более техноло­ гичной окажется та, у которой показатель k3K будет ни­ же. При расчете показателя крепежные детали не учи­ тываются.

Экономичность конструкции можно повысить также, если уменьшить общее количество деталей в ней, как ос­ новных, так и дополнительных. При разработке электри­ ческой схемы желательно свести к минимуму число ис­ пользуемых в ней номиналов деталей, ламп и других готовых изделий. В этих же целях необходимо применять такие методы изготовления деталей, как холодная вы­ тяжка, литье под давлением, точное литье, прессование деталей из пресспорошка и металлопорошка и т. д., ко­ торые создают предпосылки для сокращения числа детал *й.

Таким образом, конструкция, которая образуется из меньшего количества основных и дополнительных дета­ лей, более технологична.

Конструктивные формы детали как фактор технологичности

Обеспечить технологичность детали можно, если до­ биться, чтобы ее конструктивные формы представляли собой сочетание наиболее простых и удобных для обра­ ботки поверхностей путем, например, штамповки, чекан­ ки, обработки на автоматах, револьверных, фрезерных и других станках. При этом долю сложных деталей, тре­ бующих для своего изготовления специальных или слож­ ных приспособлений, надо по возможности снижать. Упростив форму детали, мы сокращаем время ее обра­ ботки, уменьшаем сроки технической подготовки произ­ водства, а также уменьшаем потребность в специальной технологической оснастке.

Важным признаком технологичности конструкций яв­ ляется уровень требований, предъявляемых к точности исполнения деталей и чистоте обрабатываемых поверх­ ностей. Чем выше требования к точности размеров дета­ лей, тем выше себестоимость их изготовления, так как в этом случае необходима более сложная конструкция инструментов, возникает надобность в более частых и тщательных заточках инструмента, большая вероят­ ность появления брака, необходимо вводить стопроцеит-

58

ный контроль размеров после каждой операции. Так, перевод детали средней сложности из четвертого в тре­ тий класс точности повышает себестоимость штампа в 2—3 раза и снижает, срок его службы в 3—4 раза [20]. Поэтому назначение допусков на размеры каждой дета­ ли и класса чистоты обработки поверхностей должно производиться после глубокого и всестороннего анализа конструируемой детали. В результате такого анализа должны быть выбраны оптимальные классы точности и чистоты обработки деталей, которые обеспечивали бы соответствующие качество и точность изделия в целом при минимальных затратах на его производство.

Следовательно, по данному фактору технологичности показателями сравнения вариантов конструкции могут

быть:

а) количество деталей с удобными поверхностями об­ работки;

б) количество специальных и сложных деталей, тре­ бующих сложной обработки;

в) средний класс точности обработки деталей; г) средний класс чистоты поверхностей обрабатывае­

мых деталей.

Средний класс точности и средний класс чистоты обработки поверхностей следует определять по чертежам как средневзвешенные величины. Определение среднего класса точности и среднего класса чистоты обработки по изделию в целом ведется только по оригинальным дета­ лям (стандартные, нормализованные и унифицированные детали при этом не учитываются).

Преемственность конструкции как фактор технологичности

При сравнении вариантов конструкции по степени конструктивной преемственности могут быть использо­ ваны следующие коэффициенты.

Коэффициент преемственности

(, Ян.с ~Ъ Яуи ^пр »

По

где лн.с — количество нормализованных и стандартизо­ ванных деталей и узлов;

59

• Пуп — количество унифицированных деталей и уз­ лов; '

п0 —. общее число деталей и узлов в изделии (без крепежных деталей).

Покупные изделия (узлы, блоки), комплектующие данный прибор (аппарат), учитываются в /гн.с пли пуи по количеству их наименований без учета входящих в них деталей (например, трансформатор — 5 шт., конденса­ тор — 8 шт. и т. д.). Чем выше коэффициент преемствен­ ности knp, тем более технологична конструкция.

Коэффициент нормализации и стандартизации

Чем выше коэффициент нормализации и стандартиза­ ции kn.c, тем более технологична конструкция.

Коэффициент повторяемости

ЛП »

П0

где /г„ — общее количество наименований деталей и уз­ лов в изделии.

Чем меньше коэффициент повторяемости kn, тем бо­ лее технологична конструкция, так как в такой конструк­ ции максимально сокращается количество применяемых наименований и типоразмеров деталей и узлов при одно­ временном увеличении количества их по каждому наиме­ нованию и каждому типоразмеру, что способствует по­ вышению типа производства. И наоборот, чем ближе коэффициент повторяемости k„ к единице, тем хуже, так как в этом случае большинство наименований деталей (узлов) представлено в изделии в количестве пе более одной штуки, что увеличивает номенклатуру деталей в производстве и снижает, следовательно, тип производ­ ства.

Унификация деталей и узлов приборов, уменьшая но­ менклатуру вновь осваиваемых деталей, сокращает объ­ ем и сроки проектных работ, способствует увеличению массовости и углублению специализации производства, внедрению поточных и автоматических поточных линий.

Кроме того, унификация дает возможность в значи­

60

тельной степени использовать для производства новой продукции имеющуюся оснастку — инструмент, приспо­ собления, штампы и т. д., сокращая тем самым затраты на освоение новой продукции. Все это улучшает исполь­ зование производственных мощностей, повышает произ­ водительность труда, снижает себестоимость изделий.

Повышение уровня нормализации и стандартизации еще в большей степени, чем унификация, сокращает за­ траты на производство новых радиоэлектронных изделий.

Однако не всякая преемственность деталей и узлов для новой конструкции целесообразна. Механическое пе­ ренесение в новые конструкции деталей и узлов уста­ ревших изделий может привести к ухудшению показате­ лей нового изделия: завышенному весу, избыточной тру­ доемкости его изготовления и т. д. Вот почему, прежде чем использовать освоенные детали и узлы для вновь проектируемого изделия, необходимо провести тщатель­ ный отбор только таких из них, которые отвечают пере­ довой технике, технологии и экономике производства.

При экономическом обосновании оптимальной унифи­ кации деталей и узлов надо учитывать ее влияние не только на затраты, связанные с проектированием и из­ готовлением приборов (аппаратов), но и на расходы по их эксплуатации. При осуществлении унификации дета­ лей и узлов во многих случаях могут экономиться не только капитальные вложения (затраты, связанные с производством изделий), но и эксплуатационные рас­ ходы.

Применяемые материалы как фактор технологичности

Выбор материала значительно влияет на технологич­ ность изготовления изделия. Конечно, марка материала определяется в первую очередь технико-эксплуатацион­ ными соображениями, конструктивными требованиями и требованиями технической эстетики, т. е. стремлением обеспечить надлежащее качество работы и надежность изделия в эксплуатации, придав ему одновременно кра­ сивый внешний вид. Но если этим требованиям удовле­ творяют две, три и больше различных марок материа­ лов, то выбрать следует ту из них, которая обеспечит наибольшее снижение себестоимости изделия. Таким ма­

61

териалом не обязательно окажется самый дешевый из них. Иногда выгоднее применять более дорогой матери­ ал, если он легче поддается обработке. Вот почему при выборе материала следует учитывать, помимо техникоэксплуатационных качеств, требований технической эсте­ тики и цены, еще и фактор технологичности обработки.

Существенных результатов в повышении технологич­ ности изделий можно добиться путем сокращения рас­ хода материалов на единицу продукции и уменьшения веса радиоэлектронных приборов. Так, например, замена в разъемах гетинакса на пластмассу АГ-4 позволяет уменьшить вес его на 30—50 г [12]. Алюминий, особенно анодированный, успешно заменяет дефицитную медь как проводниковый и конструкционный материал, позволяя значительно снизить вес и стоимость проводников и кон­ струкций при одновременном повышении их нагревостойкости.

Для сокращения расхода материалов на изделие не­ обходимо также уменьшать габариты деталей и узлов, рационально выбирать их электрические и механические параметры. В ряде случаев детали и узлы утяжеляются потому, что при конструировании электрическую проч­ ность изделия и стабильность его параметров пытаются обеспечить не созданием рациональной конструкции и использованием наиболее подходящих материалов, а бо­ лее легким путем — увеличением габаритов и примене­ нием целого ряда вспомогательных деталей, предназна­ ченных для компенсации нестабильного качества основ­ ных деталей. Прочность и жесткость деталей, выполняющих механические функции, иногда обеспечи­ вают не подбором наиболее рациональных форм и се­ чений, а увеличением этих сечений и утолщением стенок. В процессе конструирования не всегда учитывают возможности оптимального раскроя материалов. Все это — резервы дальнейшего повышения технологичности конструкций.

Важным фактором повышения технологичности явля­ ется и всемерное сокращение номенклатуры и типораз­ меров применяемых материалов, ибо многообразие наи­ менований и марок материалов не только затрудняет ма­ териально-техническое снабжение производства, но и усложняет процесс производства, поскольку разные мар­ ки материалов требуют разной термической обработки,

62

различной геометрии инструментов и различных режи­ мов обработки. Многообразие наименовании и марок ма­ териалов ведет к увеличению складских запасов, а сле­ довательно, и оборотных средств предприятия.

При проектировании нового изделия выявляется воз­ можность сокращения сортамента используемых мате­ риалов по отношению к исходному варианту и замены дефицитных материалов полноценными заменителями. Для характеристики применяемых материалов и степени их использования в проектируемом изделии составляется спецификация материалов. Обобщающий анализ можно провести на основе следующих показателей.

Коэффициент применяемости материалов

где /гн —■количество наименований деталей (оригиналь­ ных и унифицированных) в изделии;

пг — количество типоразмеров материалов. Повышение коэффициента &п.м свидетельствует о

лучшей применяемости материалов; &Пм=1 является наи­ худшим — это означает, что каждое наименование де­ тали должно выполняться из другого (нового) вида ма­ териалов, что в свою очередь приводит к усложнению организации производства на заводе и увеличению за­ пасов материальных ценностей на складах завода.

Коэффициент использования материалов

иёчист

ёчерн

где £ч„ст — чистый вес готовых деталей (за исключе­ нием покупных), кг;

£чеРн — черный вес тех же деталей, кг.

Чем больше коэффициент использования материалов, т. е. чем ближе ku к единице, тем более технологична конструкция, тем меньше материалов уходит в отходы при раскрое, в стружку при резании и т. д.

Коэффициент дефицитности материалов

ёд еф

^деф

йчист

63

где "д,ф — вес дефицитных материалов, применяемых в конструкции, кг (определяется по черте­ жам вариантов конструкции).

При выборе рода материалов необходимо правильно учитывать сравнительную их дефицитность и по возмож­ ности уменьшать коэффициент дефицитности.

Расчлененность конструкции как фактор технологичности

Среди требовании, предъявляемых к новой конструк­ ции прибора, имеются такие, как минимальная длитель­ ность производственного цикла изготовления, простота сборки, монтажа, обслуживания при эксплуатации и ре­ монте. Для удовлетворения этих требований конструк­ ция должна быть максимально расчленена на состав-, ляющие ее сборочные соединения.

Наибольшей расчлененности конструкции можно до­ биваться, применив функционально-узловой принцип кон­ струирования, при котором прибор (аппарат) разбивают на отдельные функционально законченные блоки и суб­ панели, соединенные между собой кабелями. В свою оче­ редь блоки разбивают на функционально законченные узлы, выполняемые в виде легкосъемных конструкций.

С точки зрения сборки технологичной будет такая конструкция, которая расчленена на максимальное коли­ чество сборочных единиц, что обеспечивает возможность параллельной и независимой их сборки, функциональную законченность отдельных узлов, наименьшее число и наи­ большую простоту межузловых связей.

Расчленение конструкции радиоэлектронных приборов на возможно большее количество сборочных элементов облегчает задачи унификации этих элементов и, следова­ тельно, расширяет возможности использования их в раз­ личных изделиях, а также улучшает возможности спе­ циализации и кооперирования производства.

В качестве показателей для сопоставления вариантов конструкции по этому фактору технологичности могут быть: количество функционально законченных узлов в изделии; трудоемкость сборки, монтажа и регулировки изделия в нормо-часах.

64

Взаимозаменяемость элементов конструкции как фактор технологичности

В качестве показателей взаимозаменяемости элемен­ тов конструкции можно применять:

коэффициент геометрической взаимозаменяемости

няемость элементов конструкции, тем меньше возможно­ стей применения в производстве высокопроизводительной оснастки, а также механизированных и автоматизирован­ ных технологических процессов, тем, следовательно, ху­ же технологичность конструкции и все ее экономические показатели.

Все рассчитанные показатели технологичности сле­ дует свести в итоговую таблицу (см. форму табл. 3.6).

Таблица 3.6

Показатели технологичности прибора

Дипломник должен не только определить те или иные показатели технологичности по сравниваемым ва-