Этапы проектирования

Объекты проектирования. Основные понятия

Объектами технического проектирования являются изделия и процессы их изготовления.

По ГОСТ 2.101-68 «ЕСКД. Виды изделий» изделием называется любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на предприятии.

Стандарт различает следующие виды изделий:

Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала, без применения сборочных операций. Деталь состоит из отдельных элементов – поверхностей, линий, точек, имеющих свое функциональное, конструктивное или технологическое назначение.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии - изготовителе. Составными частями сборочной единицы могут быть как детали, так и другие сборочные единицы, собранные предварительно.

Комплекс – две или более сборочные единицы, не соединенные на предприятии - изготовителе, но предназначенные для выполнения общей функции, установленной для всего комплекса.

Комплект – два и более изделия, предназначенные для выполнения вспомогательных функций.

Стандарт различает также изделия покупные, т.е. те, которые на предприятии не изготавливаются и на сборку поступают в готовом виде.

Под конструкцией изделия следует понимать совокупность отличительных признаков, определяемую материалом, формой, размерами и точностью изделия и его составных частей.

Конструкции ряда распространенных изделий установлены соответствующими нормативами, стандартами – государственными, отраслевыми, стандартами предприятий.

Изделие, конструкция которого (форма, размеры, точность и материал) полностью выполнена по нормам стандарта, называется стандартным. Остальные изделия, в том числе и те, конструкция которых состоит из стандартных элементов, но не определена стандартом полностью, или же имеет хоть одно отклонение от стандарта (например, по точности, по покрытию), называются оригинальными.

Изделия одной конструкции, неоднократно примененные или заимствованные, исключая выполненные по государственным и отраслевым стандартам, относят к унифицированным.

Вид изделия накладывает определенный отпечаток на процесс проектирования. Так, стандартные изделия и сконструированные ранее унифицированные подбираются и входят в конструкцию изделия более высокого порядка (сборочных единиц) без каких либо изменений. Изделия оригинальные, в том числе детали, требуют подробного подетального и поэлементного проектирования.

Машина – устройство, которое преобразует энергию (например, электрическую в механическую и т.д.).

Прибор – устройство, которое предназначено для хранения, преобразования и выдачи информации.

Процесс проектирования. Основные понятия

По ГОСТ 22487-77 «Автоматизированное проектирование. Термины и определения» проектирование – процесс составления описания, необходимого для создания в заданных условиях еще не существующего объекта на основе первичного описания этого объекта (или) алгоритма его функционирования … оптимизацией заданных характеристик объекта, устранением некорректности первичного описания и последовательным представлением описания на различных языках (заданном языке).

Иными словами, проектирование – процесс программирования изделия, создание его в виде информации.

Процесс проектирования складывается из трех компонентов:

- формирование идеи – установление пути решения поставленной задачи, в том числе выбора принципа работы изделия, его схемы;

- конструирование – назначение материала, формы, размеров и точности изделия; конструирование является результирующим компонентом процесса проектирования;

- расчет – определение и проверка значений параметров изделия, необходимых для обеспечения выполнения его функций с заданными показателями.

В процесс проектирования входит также разработка, изготовление и испытание макетов, опытных образцов или даже опытной партии изделий, необходимых для проверки и подтверждения соответствия изделия предъявленным требованиям.

Действие или формализованная совокупность действий, часть проектной процедуры, алгоритм которых остается неизменным для ряда проектных процедур, называется проектной операцией.

В процессе проектирования требуется проведение операций формирования идеи, ее оценки и обоснования, оптимизации варианта решения, изложения решения. Эти операции должны проводиться с учетом реальных практических возможностей. С точки зрения практики на деятельность проектанта налагаются ограничения трех видов:

- ограничения методов разработки задач, связанные с имеющимся объемом знаний и техническими возможностями их применения (сроки, кадры, вычислительная техника и наличие типовых программ, финансирование разработок),

- ограничения, связанные с производственными возможностями (номенклатура и наличие материалов, производственные мощности, оборудование и инструмент, производственный опыт, затраты),

- ограничения правовые (действующие нормы, стандарты, патенты, требования заказчика).

По степени применения технических средств стандарт различает следующие виды проектирования:

- неавтоматизированное – при котором все преобразования описания объекта или алгоритмов его функционирования осуществляет человек;

- автоматизированное – при котором проектирование осуществляется взаимодействием человека и ЭВМ;

- автоматическое – при котором все операции проектирования осуществляются без участия человека.

В последнем случае за человеком остается только функция выдачи «первичного описания» – формирование задачи. Типовые программы автоматического проектирования довольно широко применяются для определенных групп механизмов и деталей. Проектирование же сравнительно сложных изделий пока практически реально только с участием человека.

Этапы проектирования

По ГОСТ 15.001-88 «Разработка и постановка продукции на производство. Основные положения» основанием для проектирования изделия является заказ-заявка.

На основании заказа-заявки обычно разрабатывают техническое задание на проектирование (ТЗ). Техническое задание является исходным документом для разработки конструкторской документации и, как правило, составляется разработчиком, с участием заказчика.

Стадии разработки проектной и рабочей конструкторской документации установлены стандартами ЕСКД:

‒ ЗЗ (заказ, заявка) – заказчик определяет задание на проектирование, определяет потребности потребителей.

‒ ТЗ (техническое задание) – составляет заказчик вместе с исполнителем проекта, содержит наименование и область применения изделия, цель, назначение и источники разработки, технические требования к изделию и требования к его экономическим показателям, перечень стадий и этапов разработки и состава разрабатываемой документации и т.п.

‒ ТП (техническое предложение) – на этом этапе проводят проверку патентной чистоты.

‒ ЭП (эскизный проект) – выбирается альтернативный вариант проекта и чертятся его наброски.

‒ ТП (технический проект) – происходит детальное проектирование объекта.

‒ РД (рабочая документация) – это документация для исполнителя проекта, необходимая для полного описания чертежей и разных схем.

Схематично этапы проектирования можно представить в следующем виде, рисунок 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема этапов проектирования

Существует два вида расчётов:

- проектировочные (для конструктора, делаются неоднократно);

- проверочные (для заказчика).

Проверочные расчеты располагаются в основной части пояснительной записки (расчеты, подтверждающие работоспособность).

Проектировочные расчеты предназначены для предварительного назначения размеров, формы, материалов, допусков.

Проектирование – это процесс создания изделия в виде информации о нём.

Конструирование – это часть процесса проектирования, которая включает в себя выбор формы, размеров детали, назначение материала и т.д.

Конструирование начинается с расчётов параметров деталей и узлов. Затем производится эскизирование по полученным в расчётах размерам. Уточняются формы и размеры деталей, чтобы обеспечить их совместимость на чертеже. По полученным на чертеже размерам проводят проверочные расчёты. Если результат получается неудовлетворительным, изменяют параметры на чертеже, сохраняя совместимость деталей и принцип работы. По новым полученным параметрам повторяют проверочные расчёты. Процесс повторяется до получения удовлетворительного результата.

Основные требования к чертежам общего вида, содержание, проставляемые размеры

Назначение чертежа общего вида изделия состоит в том, чтобы дать полное представление об изделии в целом, его размерах, взаимной связи отдельных узлов, о местах присоединения к фундаменту или к другому изделию.

Чертежи общего вида разрабатываются как обязательный документ в составе эскизного и технического проектов.

Чертежи общего вида эскизного проекта устанавливают принципиальные конструктивные решения проектируемого изделия, дают общее представление о принципах его работы и составе (т. е. рассматриваются варианты конструкции изделия, разрабатываются чертежи этих вариантов, затем производится их сопоставление и выбор оптимального варианта конструкции изделия).

Чертежи общего вида технического проекта дают окончательный вариант предлагаемого конструктивного решения и должны содержать данные, необходимые для разработки рабочей документации (чертежей, деталей, спецификации, сборочных чертежей и т. д.

Чертеж общего вида технического проекта должен содержать данные, необходимые для разработки рабочей документации.

По ГОСТ 2.119-73 чертеж общего вида эскизного проекта должен содержать:

1. Изображение изделия (виды, разрезы, сечения, необходимые для понимания конструкции изделия и взаимодействия его частей);

2. Наименования, а также обозначения тех составных частей изделия, данные которых используются для пояснения чертежа, описания работы и состава изделия;

3. Необходимые размеры.

По ГОСТ 2.120-73 чертеж общего вида технического проекта выполняется как в эскизном проекте, но дополнительно содержит:

1. Указание точности размеров, посадки и предельные отклонения;

2. Технические требования к изделию, указание материалов, термообработки, покрытий;

3. Технические характеристики изделия и его составных частей.

Изображения выполняются с максимальными упрощениями, предусмотренными стандартами ЕСКД. Например, заимствованные и покупные изделия выполняют в виде контурных очертаний. Также, при изображении подшипниковых узлов, если конструкция крепления колец подшипников на всех валах, изображенных на одном листе проекта одинакова, на одном из валов подшипники изображаются без упрощений, а на остальных – с максимальными упрощениями, предусмотренными стандартами. Аналогично при изображении подшипниковых крышек их крепление винтами показывается у одной пары, а у остальных крышек той же конструкции – упрощенно.

Количество изображений должно быть минимальным, но достаточным для разработки чертежей деталей. Лишние изображения нежелательны, так как их случайное несовпадение может привести к разночтению чертежа и ошибкам при разработке чертежей деталей. Для сокращения количества проекций и видов всего изделия во многих случаях рационально применение ступенчатых разрезов.

Масштаб изображения желательно выбирать 1:1. При изображении крупных или очень мелких деталей выбирают кратные масштабы по ГОСТ 2.302-68. Это делается для того, чтобы на листе поместились три проекции, спецификация деталей, крепежных изделий и других деталей, не вошедших в спецификацию узлов, а также техническая характеристика установки и технические требования к ее монтажу.

При выборе масштаба также следует учитывать техническую возможность проставления размеров, посадок и других указаний.

При вычерчивании чертежа общего вида установки должно быть обращено особое внимание на простановку размеров. Количество их должно быть минимальным, но вполне достаточным, чтобы правильно собрать установку, судить о ее габарите в целом и габаритных размерах отдельных узлов. Это имеет большое значение при проектировании и размещении смежных установок и связи их с данной установкой, при решении вопросов транспортировки, упаковки и т. д.

Если в установке имеются отдельные узлы, валы которых расположены соосно и соединяются между собой муфтами, то следует указать размер между торцами этих валов или торцами полумуфт.

Габаритные размеры отдельных узлов или всей установки в целом дают не менее чем в трех взаимно перпендикулярных направлениях: два размера в горизонтальной плоскости и один - в вертикальной. На чертеже должен быть поставлен размер от уровня поля до верхней точки установки. В отдельных случаях указывают такие же размеры и для узлов.

В технической характеристике на чертеже общего вида установки приводятся сведения об электродвигателях: тип, мощность, скорость, об/мин, угловые скорости выходных валов, передаточные числа редукторов, габаритные размеры и масса установки в целом и отдельных ее узлов, допускаемые усилия и другие сведения, характеризующие изображенную на чертеже установку.

На чертеже общего вида всегда указываются следующие размеры:

1. Габаритные и присоединительные размеры;

2. Посадочные (сопрягаемые) размеры с указанием посадок;

3. Продольные сопрягаемые размеры в виде размерных цепей;

4. Размеры, величина которых ограничена малым расстоянием между близко расположенными деталями;

5. Размеры, важные для обеспечения работоспособности и подвижности;

6. Размеры, соблюдаемые у двух или более деталей одновременно, нарушение которых у одной из деталей делает невозможным их сборку.

7. Размеры, регулируемые при сборке с указанием допустимых отклонений.

На чертеже общего вида Не указываются следующие размеры:

1. Размеры несопрягаемых элементов, оговоренные стандартами на данную деталь (проставляются на рабочем чертеже);

2. Размеры несопрягаемых элементов, оговоренные рекомендациями;

3. Размеры технологических элементов, оговоренных стандартами (например, канавки);

4. Размеры элементов, которые могут быть сняты с чертежа общего вида с достаточной точностью.

Требования к указанию точности деталей:

Указываются:

1. Посадки или поля допусков размеров, назначенные конструктором;

2. Точность установки регулируемых элементов;

3. Указание точности стандартных деталей в их обозначении;

4. Допуски формы и расположения, влияющие на функциональное назначение деталей;

5. Указание точности передач;

6. Указание шероховатости поверхности, назначаемые конструктором на основании общих требований.

Не указываются:

1. Посадки шпонок, распорных втулок, центрирующих поверхностей;

2. Допуски под посадочные поверхности и подшипники качения;

3. Допуски формы и расположения и шероховатость тех посадочных поверхностей, для которых они определяются допуском размера;

4. Допуски формы и расположения и шероховатость несопрягаемых поверхностей, в том числе и тех, на которых поставлены размеры.