ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Глава I

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СВЯЗИ МЕЖДУ ПАРАМЕТРАМИ МАШИН

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Проектирование начинается с момента, когда в самом общем виде поставлена задача по созданию изделия, предназначенного для выполнения определенных функций. Эта задача конкретизируется при разработке технического задания на основе детального изучения предшествующих конструкций изделий, родственных по своему назначению, результатов научных исследований в данной области, изучения современных тенденций их развития и обобщения опыта использования в народном хозяйстве.

Техническое задание представляет собой перечень основных требований к изделию, выполнение которых должно обеспечить:

необходимое качество рабочих операций, выполняемых изделием;

необходимую производительность изделия и экономическую эффективность;

необходимый уровень надежности изделия;

безопасность использования изделия;

заданный уровень его унификации и стандартизации.

В техническом задании оговариваются также специальные требования (вид источника энергии и тип привода, физико-механические свойства материалов, из которых должно быть изготовлено изделие, массовые и размерные показатели, стоимость изготовления изделия). Следует особо отметить, что техническое задание обязательно должно включать все требования, которые обеспечивают соответствие качества изделия установленным стандартам.

Чем полнее обосновано техническое задание на изготовление изделия, тем легче конструкторам на последующих этапах проектирования найти наилучшие решения. Формирование решений начинается с разработки общей идеи и принципиальной схемы конструкции. При этом необходимо тщательно проанализировать существующие конструкции аналогичных изделий, учесть тенденции их развития, провести точный технический расчет экономическое обоснование. Разрабатывая общую идею конструкции, нельзя, например, не учитывать такие факторы, как серийность производства и технологические возможности предприятия. То, что может оказаться целесообразным при мелкосерийном производстве и для предприятия, имеющего малопроизводительный станочный парк, потребует иного решения в условиях автоматизированного производства, специализирующегося на выпуске массовой продукции. Поэтому конструктор должен иметь необходимые сведения о прототипах и аналогах проектируемого изделия, о их преимуществах и недостатках; должен знать особенности технологического процесса, для выполнения которого предназначается изделие, условия его работы или эксплуатации; общие и специальные требования к основным параметрам изделия; предполагаемые условия и масштаб производства изделий. Одновременно с техническим заданием разрабатывают эскизный проект изделия (ГОСТ 2.103—68).

Следующий этап проектирования — анализ решений и разработка на этой основе технического проекта. На этом этапе рассчитывают отдельные элементы и изделие в целом, определяют его экономические показатели, оценивают конструктивные и технологические решения. Пока это еще предварительные расчеты и оценки, выполняемые для получения приближенных значений тех или иных величин, сопоставления возможных вариантов изделия по техническим, экономическим и технологическим критериям. Если решений, подлежащих такому анализу, много и нужно сопоставить достаточно большое число вариантов, то целесообразно использовать быстродействующую вычислительную технику.

Применение ЭВМ связано с необходимостью математического описания объекта разработки или, иными словами, с составлением математической модели объекта и последующего приведения ее к виду, удобному для реализации на ЭВМ. Хотя эта часть работы выполняется обычно специалистами по прикладной математике и программистами, роль конструктора и на данном этапе проектирования остается чрезвычайно важной: он дает математику исходные данные и описывает основные особенности процесса, подлежащего моделированию, а после реализации модели на ЭВМ анализирует и оценивает полученные результаты.

Наряду с математическим моделированием эффективным, хотя и не столь универсальным, является физическое моделирование, при помощи которого можно проверить работоспособность будущего изделия на его упрощенной модели. Используя при этом основные положения теории подобия, можно смоделировать не только геометрические параметры оригинала, но и его кинематические и механические характеристики. Эффективное использование современных методов расчета и вычислительной техники позволит конструктору наиболее полно учесть основные факторы, влияющие на работоспособность и надежность изделия.

Следовательно, конструктор должен уметь правильно составить расчетную схему, определить основные параметры и характеристики изделия, обосновать экономическую целесообразность предлагаемого решения. Кроме того, он должен знать возможности современной вычислительной техники в области расчета, анализа и оптимизации параметров проектируемых изделий.

После выбора оптимального варианта изделия, т. е. такого варианта, который наилучшим образом удовлетворяет основным требованиям технического задания, и выполнения технического проекта приступают к рабочему проектированию. Рабочий проект должен содержать необходимые разрезы и сечения деталей изделия, размеры деталей с учетом характера их сопряжения между собой по принятой системе допусков и посадок, указания о материале детали и ее термообработке, сведения о качестве обработки поверхностей, о конусности или овальности детали и т. п.

Чертежи и другую документацию на всех стадиях проектирования изделия надо выполнять в соответствии с нормами ЕСКД—Единой системы конструкторской документации (ГОСТ 2.001—70). По окончании разработки рабочего проекта начинается изготовление опытного образца изделия.

Следующий этап — испытание опытного образца для определения основных рабочих характеристик изделия, его работоспособности, надежности и долговечности. По данным испытаний окончательно корректируют конструкцию, уточняют расчетные данные, отрабатывают технологию изготовления изделия, выбирают станочное оборудование и метод контроля качества изделия, составляют калькуляцию затрат, связанных с его изготовлением. Эти задачи решаются конструкторами совместно с технологами и экономистами предприятия.

Экономические расчеты составляют важную часть проектирования машин и оборудования. Основной целью таких расчетов на начальной стадии проектирования является экономическое обоснование выдвигаемых предложений, определение предполагаемых затрат на изготовление изделия, расчет его технической производительности и стоимости эксплуатации. На завершающей стадии более детально определяют все технико-экономические показатели изделия, исходя уже из установленной номенклатуры затрат, себестоимости израсходованных материалов и скорректированных в результате эксплуатации опытного образца данных.

Применение изделия в народном хозяйстве считается экономически целесообразным, если оно способствует повышению производительности и экономии общественного труда.

Глава II