Унификация и стандартизация как основной фактор повышения эффективности конструкций

Задачи и содержание опытно-конструкторских работ.

Организационные основы проведения опытно-конструкторских работ

Лекция 6

План

1. Задачи и содержание опытно-конструкторских работ.

2.Унификация и стандартизация как основной фактор повышения эффективности конструкций

Основной задачей опытно-конструкторских работ является создание инноваций с высокими тактико-техническими и производственно- эксплуатационными характеристиками. Создаваемые инновации могут быть результатом рекомендаций научно-исследовательских работ или выполнения комплекса опытно-конструкторских работ (ОКР). при этом необходимо учитывать четыре основных требования к проектируемой инновации:

1) экономического

2) эксплуатационного

3) конструкторского

4) технологического характера

Экономическими требованиями являются: соотношение достигаемых технико-экономических показателей разработанной конструкции техническому заданию; обеспечение роста производительности труда; снижение удельной себестоимости (на единицу массы, мощности и т.п.) по сравнению с базовым изделием. Экономическая эффективности капитальных вложений на создание конструкции должна соответствовать уровню рентабельности определенной организации, где идет процесс реализации инновации.

Эксплуатационными требованиями являются: высокая производительность инновации, достаточная надежность, транспортабельность, безопасность работы с ними, эстетические и эргономические требования к конструкции.

Основные конструкторские требования - это соответствие выбранных параметров конструкции условиям ее эксплуатации, выбор рациональной схемы, повышение мощности, рабочих скоростей, автоматизация регулирования и управления: унификация и стандартизация деталей, материалов и т.п.; замена механических связей электрическими, гидравлическими и др.

Основными технологическими требованиями являются: соответствие конструкции технологическим возможностям ее изготовления; возможность типизации и автоматизации производственных процессов; обеспечение рациональных методов контроля. Организация работ по конструкторской подготовке производства в авиационной промышленности базируется на Единой системе конструкторской документации (ЕСКД) которая включает комплекс государственных стандартов. Первичным документом является ГОСТ 15.001-73 "Разработка и постановка продукции на производство. Общие положения". В нем раскрываются основные функции заказчика, разработчика, изготовителя и потребителя продукции, включая порядок разработки, согласования и утверждения ТЗ, а также порядок испытаний опытных образцов и продукции серийного и массового производства.

К организации конструкторской подготовки производства предъявляется ряд требований, главным из которых является:

1) в процессе создания конструкции должны проектироваться инновации не только соответствующие современному уровню развития техники, но и превосходящие ее;

2) создание конструкции должно проходить в жатые сроки и при высоком качестве конструкторских решений.

При создании конструкции необходимо обеспечить экономичность КПП. Для этого требуется так спланировать и организовать работу конструкторского отдела, чтобы общие затраты на техническую подготовку были минимальными.

Последовательность проведения КПП и содержание ее стадий определены ГОСТ 2.103-68. 1) техническое задание, 2) техническое предложение, 3) эскизный проект, 4) технический проект, 5) разработка рабочей документации. Стадии делятся на этапы работ, состоящие из отдельных их видов. Стадия "Техническое задание№ часто выполняется самим разработчиком, так как заказчик бывает ограничен в возможностях достаточно полно составить ТЗ. При составлении ТЗ широко используются достижения отечественной и зарубежной науки и техники. для этого разработчик наряду с отечественной информацией изучает патенты других стран, используя для этого информационные системы, создаваемые в разрабатывающих организациях на базе ЭВМ.

Результаты поиска печатаются в виде таблиц с названием наиболее развитых в техническом отношении пяти капиталистических стран - Великобритания, США, Франция, ФРГ и Япония. Под названием стран печатаются ответы, содержащие необходимую информацию и номера патентов, а также номера реферативных журналов. При этом в случае необходимости предоставляются предложения на приобретение иностранных лицензий в целях обеспечения сокращения сроков разработки отдельных научно-технических проблем или заданий по их решению.

В ТЗ на основе заявок потребителей определяется будущий объем выпуска изделий, устанавливается уровень стандартизации и унификации нового изделия. В создании ТЗ (в случае, если это поручено разработчику) участвуют тематические отделения, отраслевые отделы и конструкторские отделы организации-разработчика. Техническое задание согласуется в зависимости от принятого порядка его выполнения с разработчиком или заказчиком и утверждается, исходя из его значимости министерством или другим органом.

На основании утвержденного ТЗ оформляется приказ об открытии заказа или выдается разработчику заказчиком наряд-заказ на выполнение задания. Утвержденное ТЗ - это база для разработки технического предложения.

Стадия "Техническое предложение" согласно ГОСТ 2.118-73 - это комплекс работ по предварительной конструкторской проработке и анализу различных вариантов изделия. В то же время этот комплекс работ проводится в том случае, если это предусмотрено ТЗ. Стадия ТП является хорошей предпосылкой для создания конкурса предложений по возможным проектам и выборе лучшего для исполнения варианта проекта. Результаты работы, полученные на стадии ТП, согласуются с заказчиком, защищаются на НТС, утверждаются в установленном порядке и являются основанием для разработки эскизного проекта.

Стадия "Эскизный проект" - это комплекс работ, где решается вопрос о возможности выполнения поставленной технической задачи и намечаются пути ее решения, выявляются варианты возможных решений. Очень важным при проведении сравнительного анализа является установление технического уровня разрабатываемой конструкции. Оценку технического уровня принятого варианта целесообразно проводить путем расчета коэффициента технического уровня (Кту) бальным методом по основным техническим параметрам (В). Коэффициент технического уровня нового изделия рассчитывается по формуле:

где Qн, Qn - суммарная бальная оценка технического уровня нового изделия и прототипа.

Помимо этого на рассматриваемой стадии устанавливается дополнительные технико-экономические показатели, которые не могли быть установлены на предыдущих стадиях. Содержанием эскизного проекта является:

1) разработка принципиальной схемы изделия;

2) кинематических, гидравлических и других схем изделия;

3) общая компоновка изделия;

4) сборочные спецификации;

5) анализ патентной чистоты конструкции;

6) оценка экономической эффективности конструкции.

Таким образом, сущность эскизного проекта - разработка первоначального наброска будущей конструкции. Эскизный проект защищается у заказчика. Утвержденный эскизный проект служит основой для разработки технического проекта.

Стадия "Технический проект" проводится в соответствии с ГОСТ 2.120-73. Ее целью является установление окончательных технических решений, дающих полное представление о конструкции изделия и возможность оценить его соответствие требованиям ТЗ. Основную часть работы на этой стадии составляют конструкторские работы. Эти работы направлены на обеспечение заданных показателей надежности изделий, их технологичности и т.д.

Особое место здесь занимают экспериментальные работы В связи с необходимостью изготовления конструкторских макетов в работу включается технологическая служба, которая занимается разработкой технологии изготовления макета и документации на всю необходимую технологическую оснастку.

На стадии ТП создаются чертежи общего вида и габаритный чертеж; оформляется принципиальная схема, а также схемы - электрическая, кинематическая, управления; составляются спецификации материальная и покупных изделий, технические условия на изделия и т.п. Стадия ТП заканчивается составлением пояснительной записки. В ней находят отражение конструкторские расчеты, технико-экономические расчеты по обоснованию проекта, определение перечня работ по разработке рабочей документации и изготовлению опытных изделий. ТП рассматривается на НТС организацией разработчика и предъявляется на утверждение заказчику и другим организациям в установленном порядке. Он содержит окончательные решения, дающие полное представление обустройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для выполнения стадии "Разработка рабочей документации".

На стадии "Разработка рабочей документации” создается конструкторская и технологическая документация, необходимая для изготовления и эксплуатации изделий приборостроения. На этой стадии разрабатывается рабочая документация на отдельные детали, сборочные чертежи, электромонтажная схема и другие виды схем. Разрабатывается рабочая технология опытного образца, проектируется и изготавливается необходимое количество оснастки для изготовления опытного образца. После этого проводятся испытания этого образца в реальных условиях эксплуатации.

Государственные испытания опытных образцов проводятся специальной комиссией. Заключение комиссии и акт испытаний утверждаются в установленном порядке. После утверждения акта испытаний документация готовится к передаче на серийный завод. С этой точки зрения различают документацию по изготовлению установочной партии (А) и изделий установившегося производства - серийного или массового (Б). Во втором случае изготавливается головная партия изделий. Отработанная техническая документация позволяет заводам с минимальными затратами труда и средств изготовлять изделия в соответствии с ТУ, а потребителю правильно их эксплуатировать и ремонтировать.

одним из основных факторов повышения эффективности конструкций приборов и систем управления, позволяющих повысить качество, уменьшить трудоемкость подготовки производства, а также снизить себестоимость самих изделий является применение типовых конструкторских решений, базирующихся на унификации и стандартизации.

Конструкторская унификация представляет собой комплекс мероприятий, устраняющих необоснованное многообразие типов и конструкций изделий, форм и размеров деталей и заготовок, профилей и марок материалов. Она является базой агрегатирования, т.е. создания изделий путем их компоновки из ограниченного числа унифицированных элементов. При этом необходимо соблюдать конструкционную преемственность, т.е. применение в конструкции нового изделия уже освоенных в производстве сборочных единиц и деталей.

Стандартизация состоит в установлении и применении определенных правил с целью упорядочения деятельности в определенной области для достижения оптимальной экономии при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности. Стандарты подразделяются на государственные (ГОСТы), отраслевые (ОСТы), республиканские (РСТы) и предприятия (СТП). Стандарты носят обязательный характер. Их строгое соблюдение необходимо для всех предприятий и организаций, на которые они распространяются. Основные категории стандартов и их сфера распространения представлена на следующей схеме (рис. 1)

РИСУНОК 1

Стандарты всех категорий могут устанавливаться на определенный период или без ограничения срока их действия до момента их отмены. Важную роль в управлении качеством продукции и повышения эффективности производства на современном этапе играют стандарты предприятия на детали, сборочные единицы, технологические процессы, задачи АСУ и т.д.

Стандарты предприятий имеют определенное преимущества по сравнению с другими видами документов (инструкциями, рекомендациями и т.д.). Во-первых они являются составной частью государственной системы стандартизации и разрабатываются в полном соответствии с другими видами стандартов. Это способствует развитию комплексной стандартизации, укреплению производственных связей с предприятиями-поставщиками сырья, материалов, комплектующих изделий. Во-вторых, внедрение стандартов предприятий ограничивает действие необоснованных субъективных решений в управлении производством. В-третьих, стандарты предприятий способствуют объективной оценке и поощрению работников и внутренних подразделений предприятия за повышение качества и эффективности труда.

Работа по стандартизации проявляется в различных формах. Одной из наиболее распространенных и эффективных ее разновидностей является унификация, которая представляет собой приведение объектов стандартизации к рациональной номенклатуре по форме, нормам, типоразмерам в соответствии с функциональным назначением.

Одним из направлений конструкторской унификации является сокращение номенклатуры изделий и их элементов, имеющих одинаковое или сходное эксплуатационное назначение. В приборостроении унификация в основном осуществляется за счет сокращения отдельных элементов конструкций в связи с тем, что каждая система управления является оригинальной и ставится на определенную машину (ИЛ-76, ИЛ-86, ТУ-154 и т.д.) Для этой цели создают параметрические ряды отдельных элементов конструкций. Например: шайбы, болты, отдельные виды приборов и т.п. Параметрический ряд этих систем управления определяется с помощью технико-экономического анализа. В частности, исследование потерь, возникающих от завышения массы отдельных элементов при установке на системы управления и самолеты.

Вторым направлением является сокращение номенклатуры деталей и сборочных единиц за счет унификации и стандартизации. Конструктор в своей работе обязан использовать альбом отраслевых стандартов и стандартов организации, где он работает. С этой целью в ОКО в соответствии с ГОСТ 2.111-68 введен нормоконтроль, которому подлежит вся конструкторская документация.

Третьим направлением является стандартизация форм и поверхностей нестандартизированных деталей-диаметров валов, резьб, радиусов скруглений и других конструктивных элементов деталей, позволяющих использовать стандартный инструмент и сократить сроки и стоимость технологической подготовки производства.

Степень унификации и стандартизации при создании приборов и систем управления определяется следующими показателями: коэффициент унификации изделий, стандартизации преемственности, унификация конструкционных элементов, унификации марок и профилей применяемых материалов.

Коэффициент унификации определяется по формуле

где Ну, Но - номенклатура соответственно унифицированных деталей (узлов) и общая

Коэффициент стандартизации определяется следующим образом

где Нс - номенклатура стандартизированных деталей (узлов).

Коэффициент преемственности рассчитывается по формуле

где Нз - номенклатура типоразмеров заимствованных деталей в изделии.

Коэффициент унификации конструкционных элементов (фаски, резьбы, пазы и др.) определяются следующим образом

где Нкэ - число значений размеров конструкционных элементов во всех оригинальных деталях

Нск - суммарное число применяемых конструкционных элементов данного вида во всех оригинальных деталях

Коэффициент унификации марок и профилей применяемых материалов (для каждого вида материала - стали, чугуна, пластмассы и др.) определяется по формуле

где Нум - число применяемых марок и профилей материалов

Нд - число наименований оригинальных, унифицированных, стандартных и заимствованных деталей, кроме покупных.

Научно-техническое и организационно-методическое руководство работами по стандартизации и унификации в ОКО и НИИ осуществляет научно-исследовательский отдел (лаборатория, сектор) стандартизации.

Дата добавления: 2014-01-04