Лекция № 1. Введение

В связи с развитием техники растет роль конструкторов-проектировщиков: каждая новая разработка требует все новых, более эффективных решений. Конструкторская подготовка приобретает все большее значение во внедрении новых аппаратов и агрегатов, усовершенствовании уже работающих и во многом определяет качество и сроки внедрения. Конструктор должен обладать не только обширными знаниями, но и определенными профессиональными качествами.

Конструировать значит создавать конструкцию аппаратов, агрегатов, машин, механизмов, сооружений с выполнением их расчетов. Конструктор это специалист, знающий не только порядок, способы и методы этого создания, но и способы и методы изготовления составных его частей и материала, из которого они изготавливаются.

Профессия конструктора возникла в XIX веке как результат разделения труда, что было подготовлено интенсивным развитием техники и производства в XVIII веке. Работа конструктора приобрела целенаправленность, основанную на исследовании принципов построения аппаратов и машин и использовании чертежей. Начальный период развития техники характеризуется тем, что в создании машин и механизмов участвовал один человек, одаренный мастер-изготовитель.

Конструирование осуществлялось в процессе изготовления. Тогда уточнялись схема, форма, размеры. Конструкторские идеи основывались на интуиции и являлись профессиональной тайной мастера. Создание новой техники осуществлялось по схеме идея-модель. Модель являлась «материализованным чертежом» конструкции.

Развитие технической культуры производства и рост потребности в новой технике обогащали накопленный опыт. Развились эскизы с указанием размеров аппаратов, затем появился чертеж, он был промежуточным между идеей и моделью. Чертеж отражал всю информацию об аппарате или механизме, включая размеры, ограничения и технические требования.

Роль чертежа заключалась не только в том, что он служит носителем информации, но и в том, что он позволяет полнее проработать варианты конструкции. Отобранные варианты в виде эскизов и схем, анализируются разработчиком, обсуждаются в коллективе, согласовываются с заказчиком и заинтересованными службами.

До 30-х годов XX века к новой технике предъявлялись невысокие требования: изделия и аппараты должны были обладать основным функциональным назначением.

В настоящее время учитываются внешний вид, удобство обслуживания, механизация и автоматизация, качество конструкции, воздействие на окружающую среду.

Можно выделить следующие этапы развития новой техники:

4. Использование в производственных условиях.

В зависимости от специфики и области применения новых аппаратов этапы их разработки классифицируют:

1. Фундаментные исследования – открытие сущности и действия природных процессов с целью применения их на практике.

2. Поисковые исследования включают в себя выбор идеи, определяются возможность и условия использования научных идей в интересах производства. Результатом поисковых исследований являются открытия и изобретения.

3. НИР (научно-исследовательская работа) – это прикладные исследования, результаты оформляются в виде отчетов и отдельных трудов.

4. ОКР (отделы конструкторских разработок) направлены на создание новых изделий, это материальное воплощение НИР. Разрабатываются техническая документация и образцы. Откорректированная конструкторская и техническая документация передается заводу-изготовителю для подготовки к серийному производству.

5. Конструкторские разработки для собственного производства промышленных предприятий.

Проектирование и конструирование являются процессами взаимосвязанными, дополняющими друг друга. Конструктивная форма объекта уточняется применением методов проектирования произведением расчета параметров, оптимизации и т.п. В свою очередь проектирование возможно только при предварительно принятых вариантах конструктивного исполнения. Часто эти процессы не различают, т.к. они выполняются специалистами одной профессии – конструкторами.

Однако проектирование и конструирование – процессы разные.

Проектирование предшествует конструированию и представляет собой поиск научно-обоснованных, технически осуществимых и экономически целесообразных инженерных решений. Результатом проектирования является проект разрабатываемого объекта.

Проектирование – это выбор некоторого способа действия, в частном случае это создание системы как логической основы действия, способной решать при определенных условиях и ограничениях поставленную задачу. Проект анализируется, обсуждается, корректируется и принимается как основа для дальнейшей разработки.

Конструированием создается конкретная однозначная конструкция – устройство, взаимное расположение элементов какого-либо аппарата или механизма. Конструкция представляет собой соединение, взаимодействие частей, а также материал, из которого отдельные части (Элементы) должны быть изготовлены. В процессе конструирования создается изображение и виды изделия, рассчитывается комплекс размеров с допускаемыми отклонениями, выбирается соответственно материал, устанавливаются требования к шероховатости поверхностей. Конструирование опирается на результаты проектирования и уточняет все инженерные решения, принятые при проектировании. Созданная в процессе конструирования техническая документация должна обеспечить перенос всей конструкторской информации на изготовляемое изделие и его рациональную эксплуатацию.

Разработка сложных изделий и КД (конструкторская документация) на него являются трудоемким процессом, связанным с большими затратами. Стандартом предусмотрены следующие стадии разработки: техническое задание, техническое предложение, эскизный проект, технический проект, разработка рабочей конструкторской документации.

Первичным, основополагающим документом, которым руководствуются проектировщики является техническое задание (ТЗ). Оно определяет основные направления разработки: конструкции и принципа работы будущего изделия. Техническое задание является начальным этапом работ и составляется на все разработки и виды работ, необходимые для создания нового изделия.

Техническое задание должно устанавливать следующие показатели:

Порядок построения, изложения и оформления ТЗ представлен в таблице 7.

Порядок построения, изложения и оформления ТЗ

Основные разделы	Перечень рассматриваемых вопросов
1. Наименование и область применения (использования)	Наименование и условное обозначение продукции. Краткая характеристика области ее применения. Общая характеристика объекта, в котором используется продукция. Возможность использования для поставки на экспорт.
2. Основание для разработки	Полное наименование документа, на основании которого разрабатывают продукцию; организация, которая утверждает этот документ и дата утверждения.
3. Цель и назначение разработки	Эксплуатационные и функциональные назначения и перспективность продукции.
4. Источники разработки	Перечень НИР и других работ. Перечень экспериментальных образцов или макетов.
5. Технические требования	Состав продукции и требования к конструктивному устройству. Показатели назначения требования к надежности. Требования к уровню стандартизации и унификации. Требования безопасности. Требования эстетические и эргономические. Требования к патентной чистоте. Специальные и другие требования.
6. Экономические показатели	Ориентировочная экономическая эффективность, срок окупаемости затрат. Цена. Экономическое преимущество над аналогами.
7. Стадии и этапы разработки	Стадии, этапы и сроки являются ориентировочными. Основные сроки указываются в плане работ или в договоре. Предприятие-изготовитель; перечень документов предоставляемых на экспертизу.
8. Порядок контроля приемки	Перечень КД, подлежащих согласованию и утверждению; перечень организаций, с которыми следует согласовывать документы.
9. Приложение к ТЗ	Перечень НИР и других работ, обосновывающих необходимость проведения разработки. Чертежи, схемы, описания, обоснования, расчеты и другие документы, которые должны быть использованы при разработке.

Техническое предложение – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать технические и технико-экономические обоснования целесообразности разработки документации изделия на основании анализа ТЗ заказчика и различных вариантов возможных решений, сравнительной оценки решений и патентных исследований. ТП после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного проекта. В таблице 8 представлены работы, проводимые при разработке технического предложения.

Работы, проводимые при разработке технического предложения

Проводимая работа	Содержание работы
1. Уточнение ТЗ	Определение условий и требований, подлежащих выполнению.
2. Анализ задания	Изучение и анализ формулировки конечной цели задания. Критическая проработка конечной цели.
3. Подбор материалов	Обзор существующих образцов аналогичных или близких по назначению.
4. Выявление вариантов	Установление особенностей вариантов. Конструктивная проработка вариантов.
5. Проверка вариантов	Проверка на патентную чистоту и конкурентоспособность. Оформление заявок на изобретение.
6. Оценка вариантов	Сопоставительный анализ вариантов, выявление их преимуществ и недостатков.
7. Выбор оптималь-ного варианта	Обоснование выбора. Установление технико-экономических данных.
8. Рассмотрение и утверждение проекта	Рассмотрение и утверждение в установленном порядке. Передача материала для дальнейшего проектирования.

Эскизный проект разрабатывается в том случае, если это предусмотрено ТЗ или протоколом рассмотрения ТП. На этом этапе уточняются технические и технико-экономические параметры, закладываются основы применения типовых, стандартизационных и унифицированных составных частей разработки. В таблице 9 представлены работы, проводимые при разработке эскизного проекта.

Работы, проводимые при разработке эскизного проекта

Проводимая работа	Содержание работы
1. Принципиальные конструктивные решения вариантов составных частей	Разработка в эскизном исполнении электрических, пневматических, гидравлических, структурных и компоновочных схем; уточненного общего вида, основных сборочных единиц.
2. Оценка изделия	Оценка на технологичность. Оценка по показателям стандартизации и унификации. Оценка требованиям эргономики, технической эстетики. Сравнительная оценка рассматриваемых вариантов.
3. Проверка вариантов изделия	Проверка вариантов на патентную чистоту и конкурентоспособность, оформление заявок на изобретения.
4. Выбор оптимального варианта изделия	Решения по изготовлению макетов для проверки принципов работы. Предварительное решение вопросов упаковки и транспортировки.
5. Согласование проекта	Согласование и утверждение проекта в установленном порядке.

Технический проект – это совокупность КД, которая должна содержать окончательные документы об устройстве разрабатываемого изделия.

В таблице 10 представлены работы, проводимые при разработке эскизного проекта.

Работы, проводимые при разработке технического проекта ТП

Проводимая работа	Содержание работы
1. Разработка оконча-тельных технических решений	Окончательная разработка конструктивных решений. Выполнение окончательных технико-экономических расчетов. Разработка технических решений, обеспечивающих надежность, заданный уровень стандартизации и унификации.
2. Анализ конструкции и оценка	Анализ на технологичность и его отработка. Оценка возможности транспортировки, хранения и монтажа. Оценка эксплуатационных данных, проверка на патентную чистоту.
3. Обеспечение работоспособности и изготовления	Разработка, изготовление, испытание макетов. Окончательное оформление заявок на разработку. Разработка чертежей сборочных единиц и деталей.
4. Согласование проекта	Рассмотрение, согласование и утверждение документов ТП.

Рабочая конструкторская документация (РКД)

На стадии разработки РКД завершается отработка конструкции на технологичность, обеспечиваются показатели качества, технико-экономические показатели. На этом этапе решаются следующие вопросы:

- определение точности обработки, шероховатости поверхностей;

- проведение проверочных расчетов на прочность и долговечность;

- расчет окончательной себестоимости и экономического эффекта.

1. Понятия «проектирования» и «конструирования».

3. Техническое предложение, понятие, содержание.

6. Разработка рабочей конструкторской документации.