Разработка технических объектов

Создание современных машин — процесс сложный и длительный. Он включает инженерное прогнозирование и конструирова­ние, подготовку и освоение производства. Основной задачей прогнозирования является предвидение основного направления развития разрабатываемой техники. Прогнозирование — не стихийный процесс. Оно базируется на анализе перспектив развития науки, производства, общества. Отсюда следует, что созданию новой техники предшествует большая работа по изучению достижений в рассматриваемой области физики, химии,математики, технических и других наук. Внимательно и изучаются изобретения, рационализаторские предложения. Обсуждаются прогнозы специалистов в данной области. Кроме учета тенденций развития науки и техники, при прогнозировании учитывается развитие общественных потребностей. Таких, например, как охрана окружающей среды, создание оптимальных условий работы и отдыха и т. д. Большое значение при прогнозировании имеет учет экономических вопросов развития страны. Допущенная ошибка в выборе стратегии развития данной отрасли может отрицательно сказаться на всех сторонах жизни и деятельности человека.

В настоящее время разработано много различных методов прогнозирования. На практике применяются такие методы, как экстраполяция и корреляция тенденций, анкетирование независимых мнений, метод взвешенных оценок, матричный метод и др. Все они предусматривают привлечение к прогнозированию специалистов, экспертов и основаны на качественном и количественном анализах имеющегося опыта и современного состояния развития науки и техники.

Анализ практики прогнозирования в технике показывает, что и настоящее время широко применяют два пути построения прогноза: прогноз, идущий от имеющегося базиса в будущее (изыскательное прогнозирование), и прогноз, движущийся от целей, которые должны быть достигнуты в будущем, к настоящему (нормативное прогнозирование). Ввиду большой ответственности построение прогнозов проводят обоими путями.

Специальными исследованиями установлено, что прогнозы целесообразно разрабатывать на период, в течение которого принимаемое решение будет иметь эффективное действие. В настоящее время такой период составляет около 15 лет. Характерно, что достоверность прогнозов, сделанных на более длительный срок, заметно снижается.

Проектирование предполагает разработку общей конструкции изделия. Конечной целью проектирования является создание технического задания на разработку проекта машины. Разработка технического задания ведется на основе результатов прогнозирования и научных исследований возможностей технического их воплощения в техническом устройстве.

Первым этапом процесса инженерного проектирования является четкое определение цели, которая должна быть достигнута, или требования, которое должно быть удовлетворено. Затем идет описание конкретной задачи, которая должна быть решена для достижения общей цели. Задача определяется с учетом возможности ее решения, хотя пути ее решения могут быть различными. Поэтому на следующем этапе проектирования принимается решение: какой путь избрать для реализации цели? Этот этап называется формированием идеи. Он составляет основу проектирования. Часто формирование идеи требует огромного творческого вообра­жения, искусства и изобретательности. Иногда это — шаблонное применение известного принципа в новых условиях. Однако в любом случае от правильного выбора идеи во многом зависит исход дела. Дальше сформированная идея подвергается инженерному анализу. На этом этапе задача конкретизируется, при необходимости строится модель — идеализированное приближение к реальной ситуации, происходит накопление данных и применение физических принципов. Сюда входят также проверка, оценка, обобще­ние и оптимизация результатов. На основе инженерного анализа составляется техническое задание. Оно содержит все исходные данные, необходимые для разработки проекта машины.

Техническое задание является первичным основополагающим проектным документом, которым руководствуются конструкторы. Этот документ определяет технический поиск конструкторов в нужном направлении и утверждается лицом, отвечающим за технический уровень производства или отрасли, для которой предназначена машина.

Техническое задание на разработку проекта машины должно освещать такие вопросы: цель создания машины; параметры, режим и условия ее работы; данные об экспериментальных работах, сравнительную оценку технического уровня машины; указания по принципиальному устройству машины и принципу ее действия; степень механизации и автоматизации машины, условия эксплуатации; сроки выполнения проекта; серийность выпуска; указание о заводе-изготовителе; технические требования к машине и проекту.

Техническое задание не является догмой. В процессе конструкторских работ в него могут быть внесены изменения, предусматривающие улучшение разрабатываемого технического устройства.

Прогнозирование и проектирование называют поисковой частью создания новой машины. Поэтому успешная разработка технического задания зависит от коллектива специалистов, участвующих в ней. Инженеры-проектировщики должны обладать следующими качествами:

- изобретательностью — умением генерировать ценные идеи и принципы, лежащие в основе объектов и процессов, предназначенных для достижения поставленных целей;

- склонностью к аналитической деятельности — способностью анализировать данный элемент, систему или процесс, используя технические или научные принципы с целью получения правильных результатов;

- глубоким знанием техники — наличием обобщенных знаний о технике вообще и в частности доскональное знание технических устройств в той области, с которой связано проектирование;

- знанием технологии производства — пониманием возможностей "логических процессов;

- владением математическим аппаратом — умением в случае необходимости применить математику и вычислительную технику;

- умением принимать решение в сложных условиях, с полным учётом всех существенных факторов;

- способностью выражать свои мысли четко и убедительно.

Техническое конструирование является важной частью процесса создания машины или сооружения и заканчивается составлением технического проекта.

Технический проект — это документация, полученная в результате проектирования и конструирования технического устройства. К конструкторской документации относятся: чертеж детали, содержащий изображение детали и сведения, необходимые для ее изготовления и контроля; сборочный чертеж, содержащий изображение изделия и сведения, необходимые для сборки (изготовления) и контроля; чертеж общего вида, определяющий конструкцию изделия, взаимодействие его основных составных частей и поясняющий принцип работы изделия; теоретический чертеж, определяющий геометрическую форму (обводы) изделия и координаты расположения составных частей; габаритный чертеж, содержащий контурное изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами; монтажный чертеж, содержащий контурное изображение изделия, а также сведения, необходимые для его установки; схема, на которой показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними; спецификация, определяющая состав сборочной единицы, комплекса или комплекта; ведомости: ссылочных документов, спецификации, покупных изделий, согласования применения изделий, держателей подлинников, технического предложения, эскизного и технического проектов; пояснительная записка, содержащая описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений; технические условия, содержащие потребительские (эксплуатационные) показатели изделия и методы контроля его качества; программа и методика испытаний, содержащие Технические данные, подлежащие проверке при испытании изделия, а также порядок и методы их контроля; расчет, содержащий расчеты параметров и величин; ремонтные документы, содержащие данные для проведения ремонтных работ на специализированных предприятиях.

Таким образом, под конструированием понимается разработка конструкторской документации, объем и качество которой позволяют изготовить техническое устройство с соблюдением всех требований машиностроительной технологии. Конструкторская документация является результатом, средством, с помощью которого конструктор выражает свои творческие мысли. При этом следует знать, что конструктор не обязан изобретать что-то новое, хотя это не исключено. Творчество конструктора заключается в том, чтобы он создавал техническое устройство с прогрессивными параметрами и возможностями для решения качественно новых задач. Другими словами, конструктору не следует в погоне за новизной разрабатывать новые конструкции различных узлов и деталей машин, если для нужных целей можно использовать хорошо зарекомендовавшие себя и уже освоенные промышленностью или разработанные ранее механизмы, детали и изделия. Новая конструкция должна органически соединить в себе хорошо зарекомендовавшие на практике старое и новое.

Конструирование технических объектов условно можно разделить на этапы.

Первый этап — уточнение технического задания. На этом этапе достигаются две цели. Во-первых, уточняется конечная цель и правильность сформулированного задания. Во-вторых, конструкторы получают четкое представление о принципиальной схеме устройства; у них формируется обобщенный образ устройства. Кроме того, в ходе обсуждения технического задания исполнители (инженеры, художники-конструкторы) объединяются для дальнейшей работы над проектом; создается творческий коллектив.

Второй этап — эскизное конструирование. На этом этапе художник-конструктор ведет поиски эстетических качеств изделия, удобства пользования им, удовлетворяет эргономические требова­ния и т. д. Инженер-конструктор делает эскизы основных частей устройства и выбирает из них наиболее удачные; согласует их с художником-конструктором, проверяет, выполняя чертежи в нужном масштабе.

Третий этап — технический проект. К его разработке приступают после согласования и утверждения эскизного проекта. Эскизный проект не всегда дает полное представление о будущем техническом устройстве. Поэтому при конструировании часто приходится прибегать к макетированию. Макет конструируемого изделия может изготовляться в определенном масштабе или в натуральную величину. Он позволяет оценить функциональные, технические и эстетические качества нового устройства. В ряде случаев,когда необходимо провести расчеты на прочность, износостойкость, динамические свойства и другие, возникает необходимость строить мысленную или натурную модель. В процессе изготовления документации технического проекта конструкция продолжает совершенствоваться. Вносятся изменения в узлы и механизмы, компоновку, внешний вид и т. д.

Четвертый этап — рабочий проект. Технический проект является основой для его разработки. Этот этап предусматривает полную детализацию конструкции машины путем разработки чертежей на каждую деталь, входившую в нее и подлежащую изготовлению.

На стадии рабочего проектирования разрабатывают следующие документы: чертежи общих видов; чертежи узлов и деталей; спецификацию деталей; кинематическую, электрическую схемы и др.; пояснительную записку с технической характеристикой и проверочными расчетами узлов и деталей; проект технических условий на изготовление, приемку, упаковку и транспортирование; ведомости норм расхода материалов, стандартных и нормализованных деталей и узлов, покупных деталей и изделий; технический паспорт и инструкцию по эксплуатации, уходу и монтажу с картой смазки; ведомости согласования комплектующих изделий и проект программы испытаний.

К конструкторской документации рабочего проекта предъявляются требования в соответствии с принятой в машиностроении той системой конструкторской документации (ЕСКД). Параллельно с созданием рабочей документации ведется изготовление технической оснастки и опытного образца устройства. Это позволяет уточнить конструкцию и форму деталей и техническиетребования на их изготовление. Опытный образец проходит испытание в реальных условиях, что позволяет тщательно изучить устройство и внести необходимые изменения. После этого документацию передают в производство, где налаживается серийный выпуск спроектированного технического устройства.

Рассмотрение обзора этапов создания реальных технических устройств позволяет заключить, что создание их — сложный и трудоемкий процесс. Поэтому в настоящее время ведутся поиски путеймеханизации и автоматизации процесса проектирования. Совершенствуется поиск решения технических задач, осуществляется кодирование, хранение и поиск технической информации, созданной устройства, ускоряющие выполнение чертежей, разрабатываются методики проектирования технических объектов с использованием ЭВМ и т. д.