Этапы и стадии проектирования

Развитие машиностроения, обусловленное необходимостью производить все новые и новые машины, неразрывно связано с развитием машинопотребляющих отраслей промышленности сельского хозяйства и науки. В промышленности (как и в жизни) происходит процесс непрерывного совершенствования (технический прогресс): растет объем выпускаемой продукции, сокращается производственный цикл, появляются новые технологические процессы, меняются компоновка технологических линий, состав и расстановка оборудования, непрерывно повышается уровень механизации и автоматизации производства. Соответственно возрастают требования к характеристикам машин, их производительности, степени автоматизации. Некоторые машины с появлением новых технологических процессов становятся ненужными. Возникает необходимость создания новых машин или коренного изменения старых [5].

В результате анализа сложившейся конъюнктуры устанавливается «узкое место», препятствующее дальнейшему прогрессу, выявляется потребность в новой технике. Необходимость перехода к новой технике может подсказать и развитие науки, в результате которого на «рынок идей» поступают научные продукты (идеи, открытия, изобретения), способные служить основой для принятия конкретных технических решений крупного масштаба. Серьезным стимулом для создания новой техники является также боязнь отстать или стремление обогнать конкурентов (другие фирмы, государства и т.д.).

После выявления и констатации потребности в новой технике ставится задача на проектирование конкретной машины, базирующаяся не просто на желании, а на определенной, поддающейся формулировке идее. Задача должна быть поставлена четко и ясно, и, вместе с тем, в ее формулировке должны содержаться основные требования к объекту проектирования, на основе котрых может быть разработано техническое задание [2].

При постановке задачи необходимо установить: -объект проектирования; -область применения проектируемого изделия и условия его эксплуатации; -ориентировочную программу выпуска изделия; -лимитную цену изделия.

При необходимости указываются также: - основные параметры и характеристики изделия, в том числе требуемые показатели качества и надежности, технологичности, эргономичности, патентной чистоты и др.; -ссылки на технические документы, использование которых необходимо при проектировании (чертежи прототипа и аналога, элементы которых подлежат заимствованию); другие требования или ограничения (вид привода, система управления и т.д.).

После этого в рамках, очерченных постановкой задачи, начинается формирование идеи (изобретательство) объекта, подлежащего проектированию. Процесс формирования идей имеет сложную природу и является творческим процессом, сравнимым с процессом художественного творчества в искусстве, результатом умственной деятельности человека [2].

Человек мыслит обычно зрительными образами, которые соответствуют отдельным функциональным решениям стоящей перед ним задачи. При мысленном решении сложных пространственных задач происходит расчленение процесса поиска решения на отдельные шаги, чередующиеся во времени и пространстве. Этот упорядоченный по функциональным признакам творческий процесс, на каждом этапе которого принимается решение, целиком ориентированное на какую-либо реализацию конкретной функции, можно определить как оригинальное конструирование (изобретательство) [6].

Идея, сформированная в результате решения поставленной задачи, должна быть подвергнута инженерному анализу на предмет ее применимости в данной конкретной ситуации. Это обеспечит рациональность решения поставленной задачи. Анализ заключается в выработке оценки предлагаемой идеи на основании принятых критериев и методов определения этих критериев [2].

Первым шагом в процессе инженерного анализа является формулирование его цели. От формулировки цели зависит содержание анализа, его направленность, а, следовательно, и его результат, она должна быть краткой, четкой и содержать указание на ожидаемый результат [2].

Следующим шагом является построение модели (аналитической или физической). Целью построения модели является получение данных и их оценка для установления соответствия ожидаемых показателей качества спроектированного изделия (процесса) показателям, предусмотренным техническим заданием, и для выбора наиболее рационального варианта решения. Использование модели позволяет выполнить оптимизацию сформированной идеи – внесение усовершенствований, которые допускаются ограничениями, наложенными на процесс проектирования.

Результаты анализа являются основанием для принятия решения. Это может быть заключение о необходимости пересмотра предлагаемой идеи или даже цели проектирования. В таком случае операции формирования идеи и инженерного анализа повторяются, пока не будет найдено приемлемое решение или доказана невозможность решения задачи в данной постановке (данного варианта). Решением может быть обоснование продолжения разработки данного варианта, совершенствование его конструкции, режимов или же отказ от разработки.

Заключительной операцией проектной процедуры является представление результатов (изложение проектного решения). Эта операция заключается в выдаче проектной документации (проектных материалов). Виды, состав и порядок представления проектной документации предусмотрены соответствующими стандартами ЕСКД, ЕСТД и оговариваются в техническом задании на разработку изделия.

Стадии проектно-конструкторского процесса и его операционная последовательность: аван-проект, техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочий проект, изготовление опытных образцов, испытания и доводка, приемочные испытания

Стадии разработки конструкторской документации и этапы работ установлены ГОСТ 2.103 – 68.

Аван-проект – не предусмотренная стандартами стадия. Нечто, позволяющее из подручного сырья подручными средствами выпустить пробную партию изделий для проверки реакции товарного рынка (например, смесь халвы с шоколадом; пряный соус с новой рецептурой).

Техническое задание (ТЗ) – первая стадия разработки. Является исходным документом для разработки изделия и документации на него. Составляется на основе технических требований заказчика (заказа-заявки), а также результатов научно-исследовательских и экспериментальных работ, научного прогнозирования, анализа передовых достижений и технического уровня отечественной и зарубежной техники, изучения патентной документации [2].

ТЗ в общем случае содержит: -наименование и область применения изделия, основание для разработки; -цель и назначение разработки; -источники разработки; -технические требования; -экономические показатели; -стадии и этапы разработки; -порядок контроля и приемки.

В разделе «Наименование и область применения» дается наименование и условное обозначение изделия, его классификация (классификационные признаки) и краткая характеристика области применения. В разделе «Основание для разработки» указываются полное наименование документов, на основании которых разрабатывается изделие; организация, утвердившая документ, и дата утверждения. В разделе «Цель и назначение разработки» определяется эксплуатационное и функциональное назначение, перспективность разрабатываемого изделия. В разделе «Источники разработки» дается перечень работ, каталогов, проспектов, патентов, экспериментальных разработок и конструкторских документов, используемых в качестве исходного материала. Раздел «Технические требования» содержит технические требования и нормы, определяющие эксплуатационные характеристики изделия и его показатели качества, соблюдение которых при проектировании обязательно.

В ТЗ включаются, как правило, прогнозируемые показатели технического уровня и качества, а для продукции на экспорт – показатели патентной чистоты и патентоспособности. В ТЗ должны содержаться необходимые для проектирования сведения, но нельзя ограничивать проектировщика в выборе путей достижения заданных показателей, за исключением случаев, когда ограничение диктуется требованиями взаимозамозаменяемости, технологичности, возможностями получения комплектующих изделий и другими обоснованными причинами.

В разделе «Экономические показатели» указывают лимитную цену изделия, ориентировочную экономическую эффективность, срок окупаемости затрат, предполагаемую годовую потребность на изделие, а также экономические преимущества изделия по сравнению с аналогами или прототипами. В разделе «Стадии и этапы разработки» указывают этапы разработки, а также перечень документов, подлежащих разработке и сроки их выполнения. В разделе «Порядок контроля и приемки» дается перечень документов, подлежащих согласованию и утверждению на отдельных стадиях проектирования, требования к приемке работы, изготовлению и испытанию опытных образцов.

Вторая стадия – разработка технического предложения. Это, в соответствии с ГОСТ 2.118 –73, совокупность конструкторских документов, обосновывающих техническую и технико-экономическую целесообразность разработки изделия на основе предложений в ТЗ, рассмотрения вариантов возможных решений с учетом достижений науки и техники в стране и за рубежом, патентных материалов, возможностей машиностроительных заводов отрасли и смежных отраслей. Техническое предложение включает, как правило, разработку функциональной схемы изделия, схемы процесса или перечня основного оборудования и схемы его расположения. Техническое предложение утверждается заказчиком и генеральным подрядчиком. Разработанным на этой стадии конструкторским документам присваивается литера «П»[1].

Третья стадия – разработка эскизного проекта. В соответствии с ГОСТ 2.119 – 73 он включает совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструкторские решения и разработки общих видов (компоновок), дающих представление об устройстве разработанного изделия, принципе его действия, габаритах и основных параметрах. На этом этапе производятся основные расчеты работоспособности и надежности разработанной конструкции, выбираются или рассчитываются параметры проектируемых процессов, увязываются отдельные элементы конструкции или процесса. Конструкторским документам присваивается литера «Э».

Четвертая стадия – технический проект разрабатываемого изделия. Выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.120 – 73 и содержит: принципиальные кинематические, метрологические, электрические, оптические и другие схемы, если их выполнение необходимо для разработки проектируемого изделия; чертежи общих видов изделия и его составных частей; пояснительную записку (ПЗ) к техническому проекту; карту технического уровня и качества изделия; ведомость технического проекта.

Пояснительные записки составляют при разработке технических предложений, эскизных и технических проектов. Объем и состав ПЗ для каждой стадии проектирования определяется полнотой и глубиной проработок, законченностью НИР и ОКР, а также детализацией графического материала. ПЗ к техническому проекту включает: выбор и обоснование конструкции проектируемого изделия; описание работы разработанного изделия; расчеты, подтверждающие работоспособность и надежность разработанного изделия (кинематический и силовой расчеты; расчеты на точность, прочность, жесткость, долговечность, оптические, электрические, гидравлические и другие расчеты, выполнение которых необходимо для разработки проектируемого изделия и предусмотрено заданием); расчет показателей качества спроектированного изделия (уровень стандартизации и унификации, показатели эргономичности и эстетичности, показатели патентной чистоты или патентоспособности и др.); описание работ с применением проектируемого изделия или инструкцию по его эксплуатации; другие разделы, предусмотренные ТЗ.

Ведомости технического предложения (ПТ), эскизного проекта (ЭП) и технического проекта (ТП) составляют согласно ГОСТ 2.102–68.

Пятая стадия – разработка рабочей документации. Она выполняется по ГОСТ 2.102 – 68, ГОСТ 2.108 –68 и ГОСТ 2.109 – 73 в виде: чертежей деталей, входящих в проектируемое изделие; сборочных чертежей; спецификаций проектируемого изделия или его составных частей. На этой стадии разрабатываются конструкции деталей, оптимальные по показателям надежности, технологичности и экономичности.

Широкое использование ЭВМ на всех стадиях проектирования необходимо, чтобы избавить конструктора от выполнения трудоемких расчетов, многофакторного анализа и большого объема графических работ.

Дата добавления: 2015-07-25