Функционально-стоимостной анализ конструкции штампа Текст научной статьи по специальности «Математика»

УДК 621.98:658.(083)

О. А Ямникова, д-р техн. наук, проф. (4872) 35-18-87,

Уашткоуа [email protected] (Россия, Тула, ТулГУ),

Е. Н. Якимович, асп., (4872) 35-18-87, в1апУ@шс.tula.ru (Россия, Тула, ТулГУ)

ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТОИМОСТНОЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ ШТАМПА

Представлен фунщионалъно-стоимостноо анализ штампов холодной листовой штамповки на основе морфологического анализа конструкции объекта. При проведении фунщионалъно-стоомостного анализа учитываллсъ реальные технологическе себестоимости элементов штампа. По итогам проведенного аналлза сделаны выводы.

Ключевые слова: штамп, конструкция, функионально-стоимостный анализ, затраты, функциональная модель.

В общем объеме технической подготовки производства штампы занимают большое место, и затраты: на их изготовление весьма существенны:. Применение унифицированных деталей штампов при автоматизированном производстве дает возможность сократить общие затраты: на их изготовление, но функциоильно-стоимостной анлиз (ФСА) позволяет выжить переоцененные элемешы конструкции штампа и наметить пути снижения себестоимости этих элементов. ФСА представляет собой метод комплексного системного исследования функций объекта (изделия, процесса, структуры), направленный на оптимизацию соотношений между качеством, полезностью функций объекта и затратами на их релизацию на всех этапах жизненного цикла [2]. ФСА основывается на морфологическом анлизе структуры: штампа холодной листовой штамповки (ХЛШ) (рис. 1), который отражает привычную иерархическую композицию объекта. Однако задачи, решаемые с помощью ФСА, требуют более серьезного анлиза структуры:. Морфологический анлиз не дает полного представления о связях и отношениях, возникнящих в объекте в процессе его функционирования.

Возможность выявления этих связей релизуется при функциональном описании системы: с использованием функционльной модели объекта, которая представляет собой описание объекта на языке выполняемых функций и их отношений [1]. На верхних (первом и втором) уровнях при графическом изображении функщюнльной модели (ФМ) штампа располагаются главные и второстепенные функции, на третьем - основные функции объекта, на четвертом и последующих - вспомогательные. Индексация функций производится по очередности. Для штампа определены: следующие функции:

- главна функция: Б0 - получение готовых деталей, соответствующих чертежу и техническим условиям с заданной производительностью;

- основные функции: Б1 - обеспечение разделительных операций; Б2

- восприятие нагрузки пресса; Б3 - обеспечение получения деталей без дополнительной обработки; Б4 - обеспечение устранения перекосов верхних и нижних частей штампа; Б5 -пробивка/вырубка отверстий по КД;

- вспомогательные функции: Б6 - обеспечение подачи полосы: на шаг; Б7 - обеспечение освобождения формообрлующих деталей штампа от полосы: после пробивки/вырубки; Б8 - обеспечение фиксации движения полосы: в рабочую зону на шаг; Б9 - обеспечение заданного положения пуансонов и ножей.

Рис. 1. Морфологический анализ структуры штампа для ХЛШ

На основе разработанной функциоильной модели строится совме-щенна модель штампа ХЛШ. Совмещенная модель используется для вы:-явления ненужных функций и элементов изделия, распределения затрат по функциям, оцени качества исполнения функций, выявления дефектных функции ль ных зон и определения уровня функщюнльной организации. По строкм матрицы выделяются материльные элементы: изделия, а по столбцам - функции объекта в порядке, установленном ФМ. Совмещенна

модель представлена в табл. 1, где себестоимость элементов является технологической, то есть складывается из стоимости материалов и заработной платы. В строках (табл. 1) укаывается себестоимость элемента, умножен-на на весомость данной функции по Т. Саати.

В последней строке табл. 1 укаывается отношение затрат по функции л общим затратам по всем функциям.

Таблица 1

Совмещенная модель штампа ХЛШ

Детали Себестоимость, руб. Б1 Б2 Б3 Б4 Б5 Б6 Б7 Б8 Б9 /общая себестоимость, %

Плита нижняя 826,80 - 62, 8 - - - - - - - 13

Плита верхняя 275,77 - 21, 0 - - - - - - - 4,4

Колонки, втулки 1087,32 - - - 147, 9 17,3

Упор 116,92 26, 0 1,9

Ножи 878,40 - - - - - 176, 6 - - - 14,0

Хвостовик 51,61 - 3,9 - - - - - - - 0,8

Прокладка 49,15 5,8 0,7

Пуансон 1344,86 169, 5 - 383, 3 - 506, 9 - - - - 21,4

Пуансонодержа- тель 144,59 17, 2 2,3

Матрица 723,23 91,1 - 206, 1 - 272, 7 - - - - 11,5

Съемник 798,32 100, 6 - - - - - 365, 6 - - 12,7

Суммарные затраты! 6296,97 361, 2 87, 7 589, 4 147, 9 779, 6 176, 6 365, 6 26, 0 23 100

Затлты1 /общие затлты! 0,14 0,0 3 0,23 0,06 0,30 0,08 0,14 0,0 1 0,0 1

Для определения цены1 функции проведем сравнение всех функций штампа методом попарных сравнений Т. Саати и умножим полученный коэффициент важности функции на себестоимость элемента, который вы:-полуяет данную функцию. Результаты: попарных сравнений основных и вспомогательных функций представлены: в табл. 2.

Для сужения зон анлиза построим диаграмму Парето (рис. 2) штампа ХЛШ с целью выявления перспективных элементов с точки зрения оптимизации затрат. В группу А попадают структурные элементы: с наибольшими затратами, в зону В - элементы:, имеющие некоторый резерв для снижения затрат. В зоне С практически резервов не существует.

Весомость функций штампа

Таблица 2

Функция Важность функции, % Итого, %

Б1 12,6 100

Б2 7,6

Б3 28,5

Б4 13,6

Б5 37,7

Б6 20,1 100

Б7 45,8

Б8 22,2

Б9 11,9

Рис. 2. Диаграмма Парето функций штампа

Оценка значимости и относительной важности функций ведется последовательно методом попарных сравнений по уровням ФМ: по основным и вспомогательным функциям отдельно.

Методом Т. Саати проводилось сравнение основных и вспомогательных функций. Результаты: сравнений представлены: в табл. 2. На основе проведенных сравнительных анлизов основных и вспомогательных функций строятся матицы: значимости каждого вида функций (рис. 3,а).

Б1 Б2 Б3 Б4 Б5 Б6 Б7 Б8 Б9

Б1 = > < < < Б6 = < < >

Б2 < = < < < Б7 > = > >

Б3 > > = > < Б8 > < = >

Б4 > > < = < Б9 < < < =

Б5 > > > > = а

Б1 Б2 Б3 Б4 Б5 I Б6 Б7 Б8 Б9 I

Б1 2 3 1 1 1 8 Б6 2 1 1 3 7

Б2 1 2 1 1 1 6 Б7 3 2 3 3 11

Б3 3 3 2 3 1 12 Б8 3 1 2 3 9

Б4 3 3 1 2 1 10 Б9 1 1 1 2 5

Б5 3 3 3 3 2 14 Л

Рис. 3. Матрицы значимости (а) и матрица смежности (Л) функций

штампа

Для расчета поклателя абсолютной и относительной значимостей строится матица смежности (рис. 3, б) (квадратна матица). Знаки <, =, > заменяются соответствующими коэффициентами 1, 2, 3, они называются коэффициентами предпочтения. В последней тафе укаывается суммарное значение, подсчитанное по ст°ке матицы.

Для того чтобы: рассчитать абсолютный приоритет функций по данному критерию, следует кждую стоку в матице умножить на вектор-столбец суммы:

- для основных функций: Р^ =2 -8 +3 -6 + 1 -12 + 1 -10 +1 -14 = 70; Рр2 =56; Рр3 =110; Рр4 =88; Р^ =136;

- для вспомогательных функций: Рр = 2 - 7 +1 -11 + 1 - 9 + 3 - 5 = 49; РРп =85; Рр8 =65; Рщ =37.

Относительные приоритеты: (значимость) функций штампа вьиис-ляются в долях от единицы: (суммарный абсолютный приоритет по основным и вспомогательным функциям):

- для основных функций штампа: Р р =0.12; Р р =0.24;

Р' =0.19; Р'^ =0.30;Р =70/(70 + 56 + 110 + 88 +136) = 0.15;

- для вспомогательных функций штампа:

р' =49/(49 + 85 + 65 +37) =0.21; р' =0.36; Р' =0.28;

р6 У , ¥1¥8

Р' =0.16.

р9

Метод сопоставления затат и бальных оценок значимости (относительной важности) функций исходит из предположения о тм, что нормирующим условием для распределени затат служит значимость функции. Следовательно, если по какой-то из функций существует несоответствие значимости функции, полученной путем ранжирования, затратам на ее релизацию, рассчитанным по фуштцоильно-стукурной модели, следует рассмотегь и попытаться устранить причины: диспропорции. При рас-смотении относительной важности функции определяется соответствие ей затат на функцию в долях от суммарных затат. Если рассматривается значимость функции, то определяется соответствие ей затат в долях от затат на вышестоящую функцию.

После оценки затат на осуществление данной функции определяется технический уровень, воплощенный в исходном изделии. ФМ штампа покзана на рис. 4.

Для определения затат по функциям была построена фушционль-но-ст}утурна модель в матричной форме, представленной в табл. 2. В клетках матрицы: проставлены: затраты: на функцию в рамкх данного элемента, а в последних стоих они подсчитаны: в процентах от единицы:.

Сопоставление значимости функций и затат, приходящихся на их релизацию с целью выявления «дефектных» зон, было осуществлено с помощью функционльно-стоимостной диаг^ммы: на рис. 4. Таким образом, проведенный анлиз позволил выявить функции с неоправданно большими зататами.

В результате проведения ФСАштампа было рекомендовано:

1) снизить зататы: на реализацию следующей функции Б6, т. к. эта функция была переоценена, а также увеличить зататы: на недооцененные функции Б2, Б4, Б8, на котрьы работа выполнялась некачественно;

2) снизить себестоимость следующих элементов штампа: пуансона, колонки, втулки, ножей, плиты: ниждей, пересмоте технологю их изго-

товления и используемый материал, унифицировав детали с целью их многократного использования;

3) заменить ножи с большой себестоимостью и переоцененной выполняемой ими функции Бб ловителем, если позволяет конструкция штампа и условия штамповки.

Рис. 4. Функционально-стоимостная диаграмма основных и вспомогательных функций штампа

Проведение ФСА штампа позволило вскрыть излишние затраты на такую функцию штампа, как обеспечение полосы на шаг.

Библиографический список

1. Справочник по функционально-стоимостному анализу/

А. П. Ковалев [и др.]. М.: Финансы и статистика, 1988. 431 с.

2. Пунин Е. И. Маркетинг менеджмент и ценообразование на предприятиях в условиях рыночной экономики. М.: Международные отношения, 1993. 109 с.

O. Yamnikova, E. Yakimovich

Value analysis of punch design

A value analysis for a cold sheet metal forming punch based on a morphological design analysis has been performed. The value analysis has considered the actual manufacturing costs of the punch's components

Пол учено 12.11.2009

УДК 621.7

Т. А. Дуюн, канд. техн. наук, доц., [email protected] (Россия, Белгород, БГТУ им. В. Г. Шухова)

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВИБРОУСТОЙЧИВОСТИ ПРИ ТОЧЕНИИ КОНТАКТНОЙ ПОВЕРХНОСТИ КОЛЛЕКТОРА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Рассмотрен вопрос обеспечения виброустойчивости процесса точения контактной поверхности коллектора электродвигателя постоянного тока. Контактная поверхность коллектора имеет неоднородную структуру, состоящую из чередующихся пластин меди и изоляции, вследствие чего сила резания при точении периодически изменяет свое значение. Представлена методика прогнозирования параметров вибрации при точении и предотвращения возможности возникновения резонансных процессов.

Ключевые слова: виброустойчивость, коллектор, резонансные процессы, точение.

Коллектор является наиболее сложным и ответственным звеном электрической машины, и именно его технический уровень определяет надежность и ресурс работы этого класса машин. Процесс коммутации в скользящем контакте щеточно-коллекторного узла является сложным процессом, а коллектор во время работы находится в напряженно-деформированном состоянии, обусловленном рядом воздействий: механических, физико-химических, тепловых и электромагнитных.

В связи с этим для обеспечения хороших условий коммутации к качеству контактной поверхности коллектора предъявляются весьма жесткие требования. Требования к шероховатости контактной поверхности коллектора регламентируются величиной Ra 0,2...0,8 мкм. Биение коллектора в готовой машине должно быть не более 0,03...0,04 мм. Половина этого значения обуславливается зазором подшипников и эксцентриситетом подшипниковых щитов, то есть на долю допустимого биения коллектора остается 0,007.0,01 мм (для машин средней мощности).