Организация конструкторской подготовки производства

Опытно (проектно)-конструкторские работы (ОКР) является сложным процессом, который сочетает собственные конструкторские доработки с экспериментальными исследованиями. Содержание ОКР предопределяется характером объекта разработки, его назначением, способом изготовления. Для обобщенного объекта проектирования можно выделить несколько типичных для ОКР этапов, на которых создается определенный состав технической документации - результат труда конструкторов. Эти этапы работы регламентируются единой системой конструкторской документации (ЕСКД), что действует во всех отраслях промышленности. Состав и содержание ОКР приведены в табл. 5.1.

Стадии разработки ТЗ и технические предложения часто называют подготовительными. В зависимости от сложности разрабатываемого изделия (объекта проектирования, постройки и т.д.). Некоторые этапы могут отсутствовать.

Отработка конструкции изделий (объектов проектирования) на технологичность направлено на повышение производительности труда, снижение затрат и трудоемкости работ, сокращение времени на проектирование и изготовление технологического оборудования и т.д..

Под технологичностью конструкции понимают совокупность свойств конструкции изделия (возможность оптимальных затрат труда, материалов и времени при технологической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации) по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения при обеспечении установленных показателей качества, принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта.

Таблица 5.1 − Этапы и содержание исследовательско-конструкторских работ

Этап ОКР	Содержание работ
Техническое задание (ТЗ)	Составление библиографии по теме, изучение литературы, изучение инструкций и других материалов, касающихся темы. Разработка и согласование с заинтересованными организациями ТС к проектированию изделия, составление плана-графика и калькуляций темы. Технико-экономическое обоснование целесообразности создания
Техническое предложение	Уточнение технико-экономического обоснования, выяснение принципиальных путей создания изделия, уточнение общего объема работ, сроков выполнения и затрат
Эскизный проект (ЭПр)	Составление принципиальной схемы, проведения основных расчетов, выбор общих конструктивных и технологических решений, разработки руководящих указаний и конструирования (КВН), разработка чертежей общего вида. Проектирование и изготовление макета и наиболее сложных функциональных частей устройств, их испытания. Уточнение технико-экономической эффективности изделия. Подготовка документации для ЭПр, защита его на научно-техническом совете (НТС)
Технический проект (ТПр)	Доработка чертежей и схем по результатам защиты ЭПр. Дополнительные исследования отдельных составных частей и схем изделия. Подготовка чертежей общего вида изделия и при необходимости общих видов общих частей. Определение возможности применения стандартных и унифицированных сборочных единиц и деталей, расчеты на прочность и надежность. Конструктивное разработка макетов; технологическое отработки деталей. Изготовление, монтаж, регулировка и исследования макета. Испытания макета и основных составных частей. Изготовление документации ТПР, уточнения расчетов технико-экономической эффективности. Экспертиза проекта на соответствие современному уровню стандартизации. Рассмотрение ТПр на НТС, его защита с участием заинтересованных организаций и утверждение
Разработка рабочей документации (РД)	Доработка конструктивных и схемных решений по результатам защиты ТПр. Разработка рабочей документации составных частей и всего изделия. Оформление и передача документации в опытное производство. Технологическая и материальная подготовка производства, изготовление деталей и сборочных единиц. Общее сборку и монтаж изделия, наладочные работы. Подготовка документации к предыдущим (заводских) испытаний. Предварительные испытания. Внесение изменений в образцы, корректировки документации по результатам испытаний. Экспертиза на патентную чистоту, составление патентного формуляра. Уточнение расчета технико-экономической эффективности. Испытания на надежность. Экспертиза изделия на соответствие уровню стандартизации. Государственные испытания, внесение изменений в документацию по результатам испытаний. Передача документации заводу-изготовителю (при дальнейшем серийном выпуске). Часто вместе с документацией завода-производителю передают также образцы изделия

Общие правила обеспечения технологичности конструкции изделия определяются ГОСТ 14.201–83.

Обеспечение технологичности конструкции включает: отработку конструкции изделий на технологичность на всех стадиях разработки изделия и при ТПП; количественную оценку технологичности конструкции изделий; технологический контроль конструкторской документации; подготовку и внесение изменений в конструкторскую документацию.

Рекомендуемые показатели технологичности конструкции изделий следующие: трудоемкость изготовления изделия, удельная материалоемкость (энергоемкость) изделия, технологическая себестоимость, удельная трудоемкость монтажа, коэффициенты применяемости материалов, унификация конструктивных элементов и сборность.

Номенклатура показателей зависит от вида изделия (деталь, сборочная единица, комплекс, комплект) и стадии разработки конструкторской документации (техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая документация).

Отработка конструкции изделия на технологичность должна обеспечивать на основе достижения технологической рациональности и оптимальности конструкторской и технологической преемственности максимальную экономическую эффективность при изготовлении и эксплуатации изделия.

При оценке технологичности конструкции необходимо учитывать методы получения заготовок, контроля и испытаний; возможность механизации и автоматизации; обеспечение (материалами, оборудованием и технологической оснасткой, кадрами рабочих и ИТР); эксплуатационные свойства и эксплуатационные расходы. К эксплуатационным свойствам относятся производительность, КПД, удельный расход энергии и топлива, долговечность, удобство обслуживания и ремонта, безопасность работы и др.

Работа по обеспечению технологичности конструкции изделия обычно состоит из подбора и анализа исходных материалов, необходимых для оценки технологичности конструкции; уточнения объема выпуска; анализа показателей технологичности аналогичных изделий; определения показателей производственной и эксплуатационной технологичности и сравнения их с показателями существующих конструкций; разработки рекомендаций по улучшению показателей технологичности. При этом необходимо учитывать передовой опыт и новые прогрессивные технологические методы и процессы.

Основное содержание отработки конструкции изделия на технологичность на различных стадиях разработки конструкторской документации приводится ниже (ГОСТ 14.201–83).

Техническое предложение – это выявление вариантов конструктивных решений и возможности заимствования составных частей изделия, новых материалов, технологических процессов и средств технологического оснащения; расчет показателей технологичности вариантов и выбор окончательного варианта конструктивного решения; технологический контроль конструкторской документации.

Эскизный проект – это анализ соответствия компоновок и членения вариантов конструкции изделия условиям производства, технического обслуживания и ремонта; расчет показателей технологичности вариантов и выбор вариантов конструкции изделия для дальнейшей разработки; технологический контроль конструкторской документации.

Технический проект – это выявление возможности применения покупных, стандартных, унифицированных или освоенных производством составных частей изделия; новых, в том числе типовых и групповых, высокопроизводительных технологических процессов; расчет показателей технологичности конструкции изделия и технологический контроль конструкторской документации.

Рабочая конструкторская документация: а) опытного образца (опытной партии) или изделия единичного производства (кроме разового изготовления) включает анализ возможности сборки изделия и его составных частей без промежуточных разборок; выявление возможности унификации сборочных единиц, деталей и их конструктивных элементов; установление экономически целесообразных методов получения заготовок; поэлементную отработку конструкции деталей и сборочных единиц на технологичность; расчет показателей технологичности конструкции изделия и технологический контроль конструкторской документации; б) серийного (массового) производства – окончательное принятие решений по совершенствованию условий выполнения работ при производстве, эксплуатации и ремонте, а также фиксацию этих решений в технологической документации; доведение конструкции изделия до соответствия требованиям серийного (массового) производства с учетом применения наиболее производительных технологических процессов и средств технологического оснащения при изготовлении изделия и его основных составных частей; оценку соответствия достигнутого уровня технологичности требованиям технического задания; корректировку конструкторской документации.

Различают два вида технологичности: производственную, которая состоит в сокращении затрат средств и времени на КПП, ТПП и на процессы изготовления, в том числе контроля и испытаний; эксплуатационную, проявляющуюся в сокращении затрат времени и средств на техническое обслуживание и ремонт изделия.

Этим же ГОСТом установлены два вида оценок: качественная, которая характеризует технологичность конструкции обобщенно на основании опыта исполнителя; количественная, выражающаяся показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требований к технологичности конструкции.

Показатели технологичности конструкции изделий этим ГОСТом классифицируются следующим образом: по области проявления – на производственные и эксплуатационные; по области анализа – на технические и технико-экономические; по системе оценки – на базовые и разрабатываемые конструкции; по значимости – на основные и дополнительные; по числу характеризуемых признаков – на частные и комплексные; по способу выражения – на абсолютные и относительные.

Для каждой конструкторской документации необходима метрологическая экспертиза. Она нужна для анализа и оценки технических решений параметров изделия, подлежащие измерению, установление норм точности и обеспечения методами и средствами измерения процессов разработки, изготовления, испытаний, эксплуатации и ремонта изделий.