Снижение стоимости изделия путем оптимизации конструкторских размерных цепей
https://doi.org/10.21122/2227-1031-2025-24-3-217-224
Аннотация
Цель расчета размерных цепей заключается в обеспечении точности замыкающего звена, необходимой для функционирования объекта. Традиционно применяемые методы назначения допусков на составляющие звенья размерной цепи ориентированы на обеспечение их точностной эквивалентности без связи процесса проектирования с производством. На практике точность конструктивных элементов деталей определяет стоимость обработки соответствующих поверхностей, поэтому различные варианты распределения точности замыкающего звена среди составляющих звеньев приводят к различной стоимости изготовления всего комплекта деталей, входящих в размерную цепь. В работе решается задача оптимизации конструкторских размерных цепей по критерию минимальной себестоимости. Комплексный подход решения этой задачи включает методику определения зависимостей «допуск – стоимость», формирование необходимой информационной базы и непосредственно алгоритм оптимизации допусков составляющих звеньев размерной цепи. Определение зависимостей «допуск – стоимость» базируется на методике укрупненного расчета технологической себестоимости с помощью коэффициентов относительной стоимости технологической операции и времени ее выполнения. Полученные зависимости аппроксимируются степенной функций. Задача оптимизации решается на основе необходимого и достаточного условия существования экстремума с помощью метода неопределенных множителей Лагранжа. Зависимости для определения оптимизированных допусков звеньев размерных цепей получены для методов «максимума-минимума» и вероятностного. Формирование информационной базы для определения зависимостей «допуск – стоимость» основано на классификации и типизации конструктивных элементов деталей по признакам, определяющим вид обработки и технологическое оборудование. Оптимизация конструкторских размерных цепей на базе предложенного подхода может применяться в условиях массового производства как один из путей снижения себестоимости изделия и обеспечения его конкурентоспособности.
Об авторах
Ю. Б. СпесивцеваБеларусь
Кандидат техничских наук, доцент
Минск, Республика Беларусь
С. С. Соколовский
Беларусь
Кандидат технических наук, доцент
Минск, Республика Беларусь
В. Л. Соломахо
Беларусь
Доктор технических наук, профессор
Минск, Республика Беларусь
Д. С. Кубрин
Беларусь
Минск, Республика Беларусь
А. И. Лужинская
Беларусь
Минск, Республика Беларусь
Список литературы
1. Дунаев, П. Ф. Расчет допусков размеров / П. Ф. Дунаев, О. П. Леликов. М.: Иновационное машиностроение, 2021. 400 с.
2. Размерный анализ конструкций: справ. / С. Г. Бондаренко, О. Н. Чередников, В. П. Губий, Т. М. Игнатцев; под общ. ред. С. Г. Бондаренко. Киев: Тэхника, 1989. 150 с.
3. Roth, М. From Tolerance Allocation to Tolerance-Cost Optimization: A Comprehensive Literature Review / М. Roth, В. Schleich, S. Wartzack // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020. Vol. 107. P. 4859–4912. https://doi.org/10.1007/s00170-020-05254-5.
4. Chen, M. S. Optimising Tolerance Allocation for Mecha-nical Components Correlated by Selective Assembly / M. S. Chen // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 1996. Vol. 12. P. 349–355. https://doi.org/10.1007/bf01179810.
5. Rout, B. K. Simultaneous Selection of Optimal Parameters and Tolerance of Manipulator Using Evolutionary Optimization Technique / B. K. Rout, R. K. Mittal // Structural and Multidisciplinary Optimization. 2009. Vol. 40. P. 513–528. https://doi.org/10.1007/s00158009-0368-2.
6. Siddique, N. Nature Inspired Computing: An Overview and Some Future Directions / N. Siddique, H. Adeli // Cognitive Computation. 2015. Vol. 7. P. 706–714. https://doi.org/10.1007/s12559-015-9370-8.
7. Moroni, G. Early Cost Estimation for Tolerance Verification / G. Moroni, S. Petro, T. Tolio // CIRP Annals. 2011. Vol. 60, No 1. P. 195–198. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2011.03.010.
8. Zhao, Y. M. Optimal Tolerance Design of Product Based on Service Quality Loss / Y. M. Zhao, D. S. Liu, Z. J. Wen // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Vol. 82. P. 1715–1724. https://doi.org/10.1007/s00170-015-7480-9.
9. Hoffenson, S. Tolerance Optimization Considering Economic and Environmental Sustainability / S. Hoffenson, A. Dagman, R. Söderberg // Journal of Engineering Design. 2014. Vol. 25, No 10–12. P. 367–390. https://doi.org/10.1080/09544828.2014.994481.
10. Trucks, H. Е. Designing for Economical Production / H. Е. Trucks. Rochester: Society of Manufacturing Engineers, 1974. 221 p.
11. Dieter, G. E. Engineering Design: A Materials and Processing Approach / G. E. Dieter. New York: McGraw-Hill, 1983. 592 р.
12. Johnson, R. C. The Cost of Finishes and Tolerances / R. C. Johnson // Journal of the American Society of Naval Engineers. 1958. Vol. 70, No 4. P. 607–614. https://doi.org/10.1111/j.1559-3584.1958.tb01777.x.
13. Jamieson, A. Introduction to Quality Control / A. Jamieson. Reston: Reston Publ. Co, 1982. 237 p.
14. Великанов, К. М. Расчеты экономической эффективности новой техники: cправ. / К. М. Великанов. Л.: Машиностроение, 1989. 430 с.
15. Общемашиностроительные нормативы времени и режимов резания для нормирования работ, выполняемых на универсальных и многоцелевых станках с числовым программным управлением. Ч. 1. Нормативы времени. Дата актуализации 01.01.2021.
Рецензия
Для цитирования:
Спесивцева Ю.Б., Соколовский С.С., Соломахо В.Л., Кубрин Д.С., Лужинская А.И. Снижение стоимости изделия путем оптимизации конструкторских размерных цепей. НАУКА и ТЕХНИКА. 2025;24(3):217-224. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2025-24-3-217-224
For citation:
Spesivtseva Yu.B., Sokolovsky S.S., Solomakho V.L., Kubrin D.S., Luzhinskaya A.I. Reducing Cost of Product by Optimizing Design Dimensional Chains. Science & Technique. 2025;24(3):217-224. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2227-1031-2025-24-3-217-224