Раздел 2: методика конструирования

Исходными материалами для проектирования могут быть следующие:

• техническое задание, выдаваемое планирующей организацией или заказчиком, и определяющие параметры машин, область и условия ее применения;

• техническое предложение, выдвигаемое в инициативном порядке проектной организацией или группой конструкторов;

• научно-исследовательская работа или созданный на ее основе экспериментальный образец;

• изобретательское предложение иди созданный на его основе экспериментальный образец;

• образец зарубежной машины, подлежащий копированию или воспроизведению с переделками.

Первый случай наиболее общий; на нем удобнее всего проследить процесс проектирования. К техническим заданиям необходимо подходить критически. Конструктор должен хорошо знать отрасль промышленности, для которой проектируют машину. Он обязан проверить задание и в нужных случаях обоснованно доказать необходимость его корректирования.

Критический подход особенно необходим в тех случаях, когда заказчиком являются отдельные заводы или отрасль промышленности. В последнем случае наряду с удовлетворением требований заказчика целесообразно обеспечить также возможность применения машины на других заводах и в смежных отраслях промышленности.

Не всегда учитывают то обстоятельство, что с момента начала проектирования до срока внедрения машины в промышленность проходит определенный период, как правило, тем более длительный, чем сложнее машина. Этот период складывается из следующих этапов: проектирования, изготовления, заводской отладки и доводки опытного образца, промышленных испытаний, внесения выявившихся в ходе испытаний переделок, государственных испытаний и приемки опытного образца. Далее следует изготовление технической документации головной серии, изготовление головной серии и ее промышленные испытания. Вслед за этим разрабатывают серийную документацию, подготавливают производство к серийному выпуску и, наконец, организуют серийный выпуск.

В лучшем случае, при отсутствии крупных неполадок и осложнений процесс длится полтора - два года. Иногда между началом проектирования и началом широкого выпуска машин проходят два - три года, а то и больше. При современных темпах технического прогресса в машиностроении - это большой срок.

Машины с неправильно выбранными, заниженными параметрами, основанные на шаблонных решениях, не обеспечивающие технического прогресса, несовместимые с новыми представлениями о роли качества, надежности и долговечности, устаревают уже к началу серийного выпуска. Работа, затраченная на проектирование, изготовление и доводку образца, оказывается напрасной, а промышленность не получает нужной машины.

Тема 9: конструктивная преемственность

Конструктивная преемственность — это использование при проектировании предшествующего опыта машиностроения данного профиля и смежных отраслей, введение в проектируемый агрегат всего полезного, что есть в существующих конструкциях машин. Почти каждая современная машина представляет собой итог работы конструкторов нескольких: поколений. Начальную модель машины постепенно совершенствуют, снабжают новыми узлами и агрегатами, обогащают новыми конструктивными решениями, являющимися плодом творческих усилий и изобретательности последующих поколений конструкторов. Некоторые конструктивные решения с появлением более рациональных решений, новых технологических приемов, с повышением эксплуатационных требований отмирают, а некоторые оказываются исключительно живучими и сохраняются длительное время в таком или почти таком виде, какой им придали создатели.

С течением времени повышаются технико-экономические показатели машин, возрастает их мощность и производительность, увеличивается степень автоматизации, надежность действия и долговечность, появляются новые машины одинакового назначения, но принципиально иных конструктивных схем. В соревновании побеждают наиболее прогрессивные и живучие конструкции.

Изучая историю развития любой отрасли машиностроения, можно обнаружить огромное Многообразие перепробованных схем и конструктивных решений. Многие из них, исчезнувшие и основательно забытые, возрождаются через десятки лет на новой технической основе и снова получают путевку в жизнь. Изучение истории позволяет избежать ошибки и повторения пройденных этапов и вместе с тем наметить перспективы развития машин.

Полезно составлять графики, отображающие изменение по годам главных параметров машин (мощность, производительность, массу и т. д.).

Тенденции конструктивного оформления очень выразительно характеризуют графики, показывающие в процентах встречаемость по годам различных конструктивных решений. Анализ таких графиков и их экстраполяция позволяют составить довольно четкое представление о том каковы будут параметры машин и их конструкция через несколько лет.

Особенно важно изучение исходных материалов при разработке Новой конструкции. Основная задача заключается в правильном выборе параметров машины. Частные конструктивные ошибки исправимы в процессе изготовления и доводки машины. Ошибки же в параметрах и в основном замысле машины не поддаются исправлению и нередко ведут к провалу конструкции. На этом этапе не следует щадить ни времени, ни усилий на изыскания. Здесь более, чем где либо, действительно правило; «семь раз отмерь, один раз отрежь».

Выбору параметров должно предшествовать полное исследование всех факторов, определяющих жизнеспособность машины. Необходимо изучить опыт выполненных зарубежных и отечественных машин, провести сравнительный анализ их достоинств и недостатков, выбрать правильный прототип, выяснить тенденции развития и потребности данной отрасли машиностроения.

Важным условием правильного проектирования является наличие фонда справочного конструктивного материала. Помимо архивов собственной продукции конструкторские организации должны иметь альбомы конструкций смежных организаций. Обязательно систематическое углубленное изучение отечественной и зарубежной периодической литературы и патентов.

Публикации в зарубежной литературе часто бывают завуалированными, но присущему капиталистическому хозяйству стремлению охранять фирменные секреты. Конструктор должен уметь читать между строк. Иногда короткое сообщение содержит многозначительные намеки на готовящиеся крупные нововведения в данной отрасли машиностроения.

Конструктор должен быть в курсе поисковых и перспективных работ, проводимых научно-исследовательскими институтами в данной отрасли машиностроения.

Наряду с изучением опыта той отрасли машиностроения; в которой работает данная конструкторская организация, следует использовать опыт других, даже отдаленных по профилю отраслей машиностроения. Это расширяет кругозор конструктора и обогащает арсенал его конструкторских средств. Особенно полезно изучать опыт передовых отраслей машиностроения, где конструкторская и технологическая мысль, побуждаемая высокими требованиями к качеству продукции (авиация) и массовости изготовления (автотракторостроение), непрерывно разрабатывает новые конструктивные формы, способы повышения прочности, надежности, долговечности и приемы производительного изготовления.

Использование накопленного опыта позволяет решить частные задачи, возникающие при проектировании. Иногда конструктор бьется над созданием какого-либо специализированного узла или агрегата, нового для конструкции данной машины, тогда как подобные узлы давно разработаны: в других отраслях машиностроения и апробированы длительной эксплуатацией.

Все сказанное выше можно резюмировать образной формулой – при создании новой машины конструктор должен смотреть вперед, оглядываться назад и озираться по сторонам.

Направление конструктивной преемственности не означает ограничения ческой инициативы. Проектирование каждой машины представляет огромное поле деятельности для конструктора. Только не следует изобретать уже изобретенного и не забывать правило, сформулированное еще в начале XX века Гюльднером, «Weniger erfinden, mehr konslruiren» (меньше изобретать, больше конструировать).

Процесс постоянного совершенствования машин под влиянием возрастающих требований промышленности находит отражение в выработке школы конструирования и склада конструкторского мышления. Стремление к совершенствованию конструкции входит в плоть и кровь конструктора и становится его потребностью. Истинный конструктор заряжен волей к преодолению трудностей. Он получает полное удовлетворение только в том случае, если находит, иногда после настойчивых исканий, срывов и ошибок, наиболее совершенное решение, способствующее прогрессу машиностроения.

Конструктор должен постоянно работать над собой, непрерывно обогащать и пополнять запас конструктивных решении. Опытный конструктор всегда подметит и мысленно «сфотографирует» интересные конструктивные решения даже на чуждых по профилю машинах, на любой попадающей в поле его зрения машине.

Конструктор должен хорошо знать новейшие технологические процессы, в том числе физические, электрофизические и электрохимические способы обработки (электроискровую, электронно-лучевую, лазерную, ультразвуковую, размерное электрохимическое травление, обработку взрывом, электрогидравлическим ударом, электромагнитным импульсом и т. д.). Иначе он будет стеснен в выборе рациональных форм деталей и не сможет заложить в конструкцию условия производительного изготовления.