Основы конструирования

электронный учебно-методический комплекс

Назад | На главную | Содержание | Поиск на странице | Печать | E-mail | Далее

2.2.  Порядок разработки новых изделий

В процесс создания новой конструкции машины входит:

• прогнозирование;
• проектирование (разработка конструкторской документации);
• подготовка производства (по конструкторской документации);
• освоение производства.

Стадии разработки конструкторской документации изделий и этапы выполнения работ регламентируются ГОСТ 2.103-68.

Таблица 2.1 – Стадии разработки конструкторской документации и этапы выполнения работ

Стадия разработки	Этапы выполнения работ
1	2
Техническое предложение	Подбор материалов. Разработка, рассмотрение и утверждение технического предложения.
Эскизный проект	Разработка эскизного проекта. При необходимости изготовление и испытание макетов. Рассмотрение и утверждение эскизного проекта.
Технический проект	Разработка технического проекта. При необходимости изготовление и испытание макетов. Рассмотрение и утверждение технического проекта.
Рабочая конструкторская документация: а) опытного образца (опытной партии) изделия, предназначенного для серийного (массового) или единичного производства (кроме разового) б) серийного (массового) производства	Разработка конструкторской документации, предназначенной для изготовления и испытания опытного образца (опытной партии). Изготовление и предварительные испытания опытного образца (опытной партии). Корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и предварительных испытаний опытного образца (опытной партии). Приёмочные испытания опытного образца (партии). Корректировка конструкторской документации по результатам приёмочных испытаний опытного образца (опытной партии). Изготовление и испытание установочной серии. Корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и испытания установочной серии, а также оснащения технологического процесса изготовления изделия.

Под разовым изготовлением понимается единовременное изготовление одного или более экземпляров изделия, дальнейшее производство которого не предусматривается.

Конструкторская документация для изготовления макетов разрабатывается с целью:

• проверки принципов работы изделия или его составных частей на стадии эскизного проекта;
• проверки основных конструктивных решений разрабатываемого изделия или его составных частей на стадии технического проекта;
• предварительной проверки целесообразности изменения отдельных частей изготовляемого изделия до внесения этих изменений в рабочие конструкторские документы опытного образца (опытной партии).

Разработку конструкторской документации на любое изделие предваряет техническое задание – это документ, который устанавливает основное назначение, технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, предъявляемые к разрабатываемому изделию, а также необходимые стадии разработки и специальные требования к изделию.

Техническое предложение – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных вариантов возможных решений изделий, сравнительной оценки решений с учётом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий и патентные исследования.

Техническое предложение после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного (технического) проекта.

Техническое предложение разрабатывают согласно требованиям ГОСТ 2.118-73 с целью выявления дополнительных или уточнённых требований к изделию (технических характеристик, показателей качества и др.), которые не могли быть указаны в техническом задании, и это целесообразно сделать на основе предварительной конструкторской проработки и анализа различных вариантов изделия.

В общем случае при разработке технического предложения проводят следующие работы:

• выявление вариантов возможных решений, установление особенностей вариантов (принципов действия, размещения функциональных составных частей и т. п.), их конструктивную проработку. Глубина такой проработки должна быть достаточной для сравнительной оценки рассматриваемых вариантов;
• проверку вариантов на патентную чистоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретения и патентов;
• проверку соответствия вариантов требованиям техники безопасности и производственной санитарии;
• сравнительную оценку рассматриваемых вариантов. Сравнение проводится по показателям качества изделия (надёжности, экономическим, эстетическим, эргономическим). Сопоставление вариантов может проводиться также по показателям технологичности (ориентировочной удельной трудоёмкости изготовления, ориентировочной удельной материалоёмкости и др.), стандартизации и унификации. При этом следует учитывать конструктивные и эксплуатационные особенности разрабатываемого и существующих изделий, тенденции и перспективы развития отечественной и зарубежной техники в данной области, вопросы метрологического обеспечения разрабатываемого изделия (возможности выбора методов и средств измерения).

Если для сравнительной оценки необходимо проверить принцип работы различных вариантов изделия, а также сравнить их по эргономическим и эстетическим показателям, то могут быть изготовлены макеты;

• выбор оптимального варианта изделия и обоснование выбора;
• установление требований к изделию (технических характеристик, показателей качества и др.) и к последующей стадии разработки изделия (необходимые работы, варианты возможных решений, которые следует рассмотреть на последующей стадии и др.).

В процессе разработки технического предложения, при необходимости, выполняют и другие работы.

Эскизный проект – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры разрабатываемого изделия.

Эскизный проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документации.

Эскизный проект разрабатывают согласно требованиям ГОСТ 1.119-73 с целью установления принципиальных (конструктивных, схематичных и др.) решений изделия, дающих общее представление о принципе работы и устройстве изделия, когда это целесообразно сделать до разработки технического проекта или рабочей документации.

На стадии разработки эскизного проекта рассматривают варианты изделия и его составных частей. Эскизный проект может разрабатываться и без рассмотрения на этой стадии различных вариантов.

При разработке эскизного проекта выполняют работы, необходимые для обеспечения предъявляемых к изделию требований и позволяющие установить принципиальные решения изделия.

В общем случае при разработке эскизного проекта проводят следующие работы:

• выполнение вариантов возможных решений, установление особенностей вариантов (характеристики вариантов составных частей и т. п.), на их конструктивную проработку. Глубина такой проработки должна быть достаточной для сопоставления рассматриваемых вариантов;
• предварительное решение вопросов упаковки и транспортирования изделия;
• изготовление и испытания макетов с целью проверки принципов работы изделия и его составных частей;
• разработку и обоснование технических решений, направленных на обеспечение показателей надёжности, установленных техническим заданием и техническим предложением;
• оценку изделия на технологичность и метрологичность;
• оценку изделия по показателям стандартизации и унификации;
• оценку изделия в отношении его соответствия требованиям эргономики и технической эстетики. При необходимости, для установления эргономических и эстетических характеристик изделия для удобства сопоставления различных вариантов по этим характеристикам, изготавливают макеты;
• проверку вариантов на патентную чистоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретения и патенты;
• проверку соответствия вариантов требованиям техники безопасности и производственной санитарии;
• сравнительную оценку рассматриваемых вариантов, вопросы метрологического обеспечения разрабатываемого изделия (возможности выбора методов и средств измерений). Сравнение проводят по показателям качества изделия (назначения, надёжности, технологичности, стандартизации и унификации, экономическим, эстетическим, эргономическим).
  При этом учитываются конструктивные и эксплуатационные особенности разрабатываемого и существующих изделий, тенденции и перспективы развития отечественной и зарубежной техники в данной области;
• выбор оптимального варианта изделия, обоснование выбора; принятие принципиальных решений; подтверждение или уточнение предъявляемых к изделию требований (технических характеристик, показателей качества и др.), установленных техническим заданием и техническим предложением и определение технико-экономических характеристик и показателей, не установленных техническим заданием и техническим предложением;
• выявление на основе принятых принципиальных решений новых изделий (в том числе средств измерения) и материалов, которые должны быть разработаны другими предприятиями, составление технических требований к этим изделиям и материалам;
• составление перечня работ, которые следует провести на следующей стадии разработки, в дополнение или уточнение работ, предусмотренных техническим заданием и техническим предложением;
• при необходимости проработку основных вопросов технологии изготовления.

При разработке эскизного проекта при необходимости выполняют и другие виды работ и не повторяют работы, проведённые на стадии технического предложения, если они не могут дать дополнительных данных.

Особенностью технического предложения и эскизного проекта является то, что они должны разрабатываться на несколько вариантов решений машины и сопровождаться техноэкономическим обоснованием, причём должны быть приведены доводы как положительные, так и отрицательные. В новых разработках на стадии эскизного проекта целесообразно делать предварительный динамический анализ тех частей машины, которые вызывают опасения. В дальнейшем, на стадии рабочего проекта, уточнённые расчёты обычно вызывают не столь ощутимые поправки. При разработке вариантов эскизного проекта, сравнении технико-экономических показателей следует учитывать возможные результаты экспериментальных работ, которые могут дать и неблагоприятные данные. Сравнение вариантов нужно производить с учётом того, что даже вариант, основанный на отработанной идее, обеспечивающий большую унификацию, может быть предельным – в будущем параметры такой машины улучшить уже невозможно. В то же время вариант, использующий новую идею, может быть и дорогостоящим, но даст возможность получить более высокие параметры, т. е. окажется перспективным.

Технический проект – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документации.

Технический проект после согласования и утверждения в установленном порядке служит основанием для разработки рабочей конструкторской документации.

Технический проект разрабатывают в соответствии с требованиями ГОСТ 2.120-73 с целью выявления окончательных технических решений, дающих полное представление о конструкции изделия, когда это целесообразно сделать до разработки рабочей документации.

При необходимости технический проект может предусматривать разработку вариантов отдельных составных частей изделия.

В этих случаях выбор оптимального варианта осуществляется на основании результатов испытаний опытных образцов изделия.

При разработке технического проекта выполняют работы, необходимые для обеспечения предъявляемых к изделию требований и позволяющие получить полное представление о конструкции разрабатываемого изделия, оценить его соответствие требованиям технического задания, технологичность, степень сложности изготовления, способы упаковки, возможности транспортирования и монтажа изделия на месте применения, удобство эксплуатации, целесообразность и возможность ремонта и т. п.

В общем случае при разработке технического проекта проводят следующие работы:

• разработку конструктивных решений изделия и его составных частей;
• выполнение необходимых расчётов, в том числе подтверждающих технико-экономические показатели, установленные техническим заданием;
• выполнение необходимых принципиальных схем, схем соединений и др.;
• разработку и обоснование технических решений, обеспечивающих показатели надёжности, установленные техническим заданием и предшествующими стадиями разработки;
• анализ конструкции изделия на технологичность с учётом отзывов предприятий-изготовителей промышленного производства в части обеспечения технологичности в условиях данного конкретного производства, в том числе по использованию имеющегося на предприятии оборудования, а также учёта в данном проекте требований нормативно-технической документации, действующей на предприятии-изготовителе; выявления необходимого для производства изделий нового оборудования; разработку метрологического обеспечения (выбор методов и средств измерений);
• разработку, изготовление и испытание макетов;
• оценку изделия в отношении его соответствия требованиям эргономики и технической эстетики;
• оценку возможности транспортирования, хранения, а также монтажа изделия на месте его применения;
• оценку эксплуатационных данных изделия (взаимозаменяемости, удобства обслуживания, ремонтопригодности, устойчивости против воздействия внешней среды, возможности быстрого устранения отказов, контроля качества работы изделия, обеспеченность средствами контроля технического состояния и др.);
• окончательное оформление заявок на разработку и изготовление новых изделий и материалов, применяемых в разрабатываемом изделии;
• проведение мероприятий по обеспечению заданного в техническом задании уровня стандартизации и унификации изделия;
• проверку изделия на патентную чистоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретения и патентов;
• выявление номенклатуры покупных изделий, согласование применения покупных изделий;
• согласование габаритных, установочных и присоединительных размеров с заказчиком или основным потребителем;
• оценку технического уровня и качества изделия;
• разработку чертежей сборочных единиц и деталей, если это вызывается необходимостью ускорения выдачи задания на разработку специализированного оборудования для их изготовления;
• проверку соответствия принимаемых решений требованиям техники безопасности и производственной санитарии;
• составление перечня работ, которые следует провести на стадии разработки рабочей документации, в дополнение и уточнение работ, предусмотренных техническим заданием, техническим предложением и эскизным проектом.

Особенностью выполнения технического проекта является создание конструкций в полном объёме в соответствии с принятым и утверждённым вариантом эскизного проекта.

Важным документом на стадии технического проекта является чертёж «закон машины» - документ не выпускаемый, на котором регистрируются все размеры между узлами и отмечаются конструкторские и некоторые технологические базы для последующих размерных цепей и компенсаторов. На этом чертеже проставляются цепочки размеров, показываются все линейные и дуговые перемещения узлов, определяются крайние положения, длины шлангов и кабелей, проверяются величины перемещений в соответствии с заданными параметрами. Впоследствии, на стадии рабочего проекта, проверяющие конструкторскую документацию и руководители проекта убеждаются, что крупных ошибок не будет допущено.

Особое внимание при разработке узлов следует уделять местам, где имеется трение – парам трения, материалам этих деталей, их термообработке, степени твёрдости, смазке, а также удобству доступа к ним. Выходы из строя машин больше всего зависят от состояния трущихся поверхностей. Большое внимание следует уделять органам управления, удобству их расположения по отношению к оператору, расчёту сил, перемещений, скоростей, ускорений и рывков, которые происходят в процессе управления, а также расположению приборов наблюдения и контроля. При разработке машины следует обеспечивать доступ к местам регулирования отдельных механизмов, возможность их извлечения при ремонте – тогда регулировку можно производить на стенде, где легко применить контрольную аппаратуру.

На стадии технического проекта должны быть полностью проведены необходимые расчёты механизмов и скелета машины. Наряду с расчётами прочности и жёсткости выполняются расчёты по оптимизации формы и габаритов деталей, минимизации масс конструкций, вибрации.

Рабочий проект – важный период в воплощении всех замыслов, расчётов, экспериментов в детальные чертежи, спецификации, ведомости и другую документацию. Этот этап работы имеет свои особенности. И первая их них заключается в том, что за период разработки эскизного и технического проектов у конструкторов накопились различные замечания, и они должны быть рассмотрены и реализованы на этой стадии. Вторая особенность – это то, что объём исполнения чертёжных и текстовых документов строго лимитирован и всё должно быть выполнено в установленные сроки. Третья особенность заключается в том, что все покупные изделия должны быть специфицированы, согласованы, заказаны, при этом должна быть уверенность, что все ведомости и спецификации заполняются правильно: марки изделий, заводы-изготовители, количество изделий на машину, на запасные комплекты – всё это должно быть учтено. Четвёртая особенность – это необходимость, в первую очередь, сделать детальные чертежи на крупные модели литейных деталей, цикл обработки которых весьма длителен, выдать чертежи на самые крупные поковки и другие детали, которые будут изготавливаться на других предприятиях, с тем, чтобы технологи тех заводов могли своевременно начать работу.

На этой стадии проводится строгий технологический и нормоконтроль конструкторской документации. Качество технического проекта оценивается, прежде всего, полнотой и взаимосвязанностью разработанных узлов машины, согласованностью стыков между узлами, соответствием размерных цепей проекта чертежу машины.

Нарушение в выполнении одной из перечисленных составляющих неизбежно выявится на стадии рабочего проекта и вызовет необходимость переделок, потери времени, отвлечения специалистов от плановых работ.

С выпуском всей конструкторской документации начинается период так называемого авторского надзора, когда группа конструкторов оказывает помощь производству, вносит поправки с учётом того, как и на чём эти поправки отразятся. Это – вдумчивая, длительная работа вырабатывает в конструкторах глубокое знание производства в результате согласованной работы с производственниками: модельщиками, литейщиками, рабочими механических цехов – расточниками, карусельщиками, шлифовщиками и, конечно, со сборщиками.