11. Сущность, задачи и основные этапы конструкторской подготовки производства.

Основной задачей проектно-конструкторской подготовки производства является создание комплекта чертежной документации для изготовления и испытания макетов, опытных образцов (опытной партии), установочной серии и документации для установившегося серийного или массового производства новых изделий с использованием результатов прикладных НИР, ОКР и в соответствии с требованиями технического задания.

Содержание и порядок выполнения работ на этой стадии системы СОНТ регламентируется ГОСТами в единой системе конструкторской документации (ЕСКД). ГОСТ определяет следующие стадии конструкторской подготовки производства (КПП) рис 6.4:

1. техническое задание (ТЗ),

2. техническое предложение(ТПР),

3. эскизный проект (ЭП),

4. технический проект (ТП),

5. рабочий проект (РП).

ТЗ является исходным документом на основе которого осуществляется вся работа по проектированию нового изделия. Разрабатывается ТЗ на проектирование нового изделия либо предприятием-изготовителем продукции и согласуется с заказчиком (основным потребителем), либо заказчиком. Утверждается ген. Директором или ведущим министерством (к профилю которого относится разрабатываемое изделие).

ТЗ определяет назначение будущего изделия, тщательное обоснование его технических и эксплуатационных параметров и характеристик:

производительности, габаритов, скорости, надежности, долговечности и др.

показателей обусловленных характером работы будущего изделия; характер

производства, условия транспортировки, хранения и ремонта; рекомендации

выполнения необходимых стадий разработки конструкторской документации и

ее состав; технико-экономическое обоснование и др. требования.

Разработка ТЗ базируется на основе выполненных научно- исследовательских и опытно-конструкторских работ, результатов изучения патентной информации маркетинговых исследований, анализа существующих аналогичных моделей и условий их эксплуатации.

ТПр разрабатывается в том случае, если ТЗ разработчику нового изделия выдано заказчиком. ТПр содержит тщательный анализ ТЗ и технико- экономическое обоснование возможных технических решений при проектировании изделия, сравнительную оценку с учетом эксплуатационных особенностей проектируемого и существующего изделия подобного типа, а также анализ патентных материалов.

Порядок согласования и утверждения ТПр такой же, как и ТЗ. После согласования и утверждения ТПр является основанием для разработки эскизного проекта.

ЭП разрабатывается в том случае, если это предусмотрено ТЗ или ТПр, там же определяется объем и состав работ. Эскизный проект состоит из двух частей: графической и пояснительной записки.

Первая часть ЭП содержит принципиальные конструктивные решения,дающие представления об изделии и принципе его работы, а также данные, определяющие назначение, основные параметры и габаритные размеры. Таким образом, она дает конструктивное оформление будущей конструкции изделия,

включая чертежи общего вида, функциональные блоки, входные и выходные электрические данные каждого узла (блока), составляющих общую блок-схему. На этой стадии разрабатывается документация для изготовления макетов, осуществляется их изготовление и испытания, после чего корректируется

конструкторская документация.

Вторая часть ЭП содержит расчет основных параметров конструкции, описание эксплуатационных особенностей и установление примерного графика работ по технической подготовке производства.

В состав задач ЭП входит и разработка различных руководящих указаний по обеспечению на последующих стадиях технологичности, надежности, стандартизации и унификации, а также составление ведомости спецификаций материалов и комплектующих изделий на опытные образцы для последующей

передачи их в службу материально-технического обеспечения.

Макет изделия позволяет добиться удачной компоновки отдельных мчастей, найти более правильные эстетические и эргономические решения и тем самым ускорить разработку конструкторской документации на последующих стадиях системы СОНТ.

ЭП проходит те же стадии согласования и утверждения, что и ТЗ.

ТПР разрабатывается на основе утвержденного ЭП и предусматривает полный объем работ, связанный с выполнением графической и расчетной частей, а также с уточнением технико-экономических показателей создаваемого изделия. Технический проект состоит из совокупности конструкторских документов, содержащих окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для разработки рабочей документации.

В графической части ТПР приводятся чертежи общего вида проектируемого изделия, узлов в сборке и основных деталей. Чертежи обязательно согласовываются с технологами.

В пояснительной записке содержится описание и расчет параметров основных сборочных единиц и базовых деталей изделия, описание принципов его работы, обоснование выбора материалов, видов защитных покрытий, описание всех схем и окончательные технико-экономические расчеты.

ТПР проходит те же стадии согласования и утверждения, что и ТЗ.

РП является дальнейшим развитием и конкретизацией ТПР.

Эта стадия КПП разбивается на три подстадии: а) разработка рабочей документации опытной партии (опытного образца); б) разработка рабочей документации установочной серии; в) разработка рабочей документации установившегося серийного или массового производства.

Первая подстадия рабочего проектирования выполняется в три иногда в пять этапов.

На первом этапе осуществляется разработка конструкторской документации для изготовления опытной партии. Одновременно определяется возможность получения от поставщиков некоторых деталей, узлов, блоков

(комплектующих). Вся документация передается в экспериментальный цех для изготовления по ней опытной партии (опытного образца).

На втором этапе осуществляется изготовление и заводские испытания опытной партии. Как правило, проводятся заводские механические, электрические, климатические и др. испытания.

Третий этап заключается в корректировке технической документации по результатам заводских испытаний опытных образцов.

Если изделие проходит государственные испытания (четвертый этап), то на этих испытаниях уточняются параметры и показатели изделия в реальных условиях эксплуатации, выявляются все недостатки и впоследствии устраняются.

Пятый этап состоит в корректировке документации по результатам государственных испытаний и согласовании с технологами вопросов, касающихся классов шероховатости, точности, допусков и посадок.

Вторая подстадия рабочего проектирования выполняется в два этапа.

На первом этапе в основных цехах завода изготавливается установочная серия изделий, которая затем проходит длительные испытания в реальных условиях эксплуатации, где уточняются стойкость, долговечность отдельных

деталей и узлов изделия, намечаются пути их повышения. Запуску установочных серий предшествует, как правило, технологическая подготовка производства.

На втором этапе этой подстадии производится корректировка конструкторской документации по результатам изготовления, испытания и оснащения технологических процессов изготовления изделий специальной оснасткой. Одновременно с этим корректируется и технологическа документация

. Третья подстадия рабочего проектирования выполняется в два этапа.

На первом этапе осуществляется изготовление и испытание головной или контрольной серии изделий, на основе которой производится окончательная отработка и выверка технологических процессов и технологического оснащения, корректировка технологической документации, чертежей приспособлений, штампов и др., а также нормативов расхода материалов и рабочего времени.

На втором этапе данной подстадии осуществляется окончательная корректировка конструкторской документации. Такой, на первый взгляд, громоздкий порядок осуществления конструкторской подготовки производства в массовом или крупносерийном производстве дает большой экономический эффект. За счет тщательной отработки конструкции изделия и его отдельных частей обеспечивается максимальная технологичность в производстве и надежность и экономичность в эксплуатации.

Круг работ, выполняемых на стадиях, может отличаться от рассмотренного выше в зависимости от типа производства, сложности изделия, степени унификации, уровня кооперирования, а также применения систем автоматизированного проектирования (САПР).__

Более подробно

Проектно-конструкторская подготовка производства (ПКПП) включает проектирование новой продукции и модернизацию ранее производившейся в соответствии с ЕСКД, а также разработку проекта реконструкции и переоборудования предприятия или отдельных его подразделений.

Содержание и объем ПКПП в основном зависят от цели ее проведения (модернизация существующей или разработка новой продукции), типа производства, сложности и характера продукции. Результаты проектно-конструкторской подготовки оформляются в виде технической документации — чертежей, рецептур химической продукции, испецификаций материалов, деталей и узлов, образцов готовой продукции и др.

Основными этапами проектно-конструкторской подготовки производства по разработке новых и модернизации производившихся изделий являются:

1. разработка технического задания;

2. разработка технического предложения;

3. составление эскизного проекта;

4. разработка технического проекта;

5. разработка рабочей документации на опытные образцы, установочные

6. серии для серийного или массового производства.

Проектирование нового изделия начинается с разработки технического задания (ТЗ). Этот важный этап, выделяемый из непосредственно конструкторских работ, осуществляется разработчиком на основе исходных требований к продукции, предъявляемых заказчиком. Предприятия могут также предвидеть спрос на какую-либо продукцию в будущем, который они должны удовлетворять и к удовлетворению которого должны подготовиться.

Техническому заданию предшествуют маркетинговые исследования.

В техническом задании определяются:

• наименование и область применения изделия;

• основание для разработки;

• цель и назначение разработки;

• технические требования;

• экономические показатели;

• необходимые стадии и этапы работ;

• порядок контроля и приемки.

Техническое задание включает изучение патентов, литературных источников, установление основных параметров нового изделия, планирование конструкторской подготовки производства, составление сметной калькуляции по разрабатываемой теме, предварительный анализ экономической эффективности проектируемой конструкции. Как видно из перечня приведенных работ, созданию новой продукции предшествует большая подготовительная работа.

Техническое задание в установленном порядке согласуется с заказчиком и предопределяет возможность начала процесса конструирования.

Техническое предложение — это совокупность конструкторской документации, которая должна содержать техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки изделия на основе изучения и анализа выпущенных в нашей стране и за рубежом изделий-аналогов и передовых методов их изготовления. Здесь же рассматриваются различные варианты возможных решений изделия с учетом патентных материалов, включая их сравнительную оценку и предложения по выбору оптимального варианта изделия

Любое новое техническое решение должно иметь технико-экономическое обоснование. С этой целью на каждой стадии конструкторской подготовки производства осуществляется сравнительный технико- экономический анализ, результаты которого по мере получения новой информации уточняются. Критериями технико-экономического анализа могут быть: показатели технологичности конструкции (материало- и трудоемкость, себестоимость и др.), затраты, годовой экономический эффект, экономический эффект в течение срока службы изделия и др.

Выбор критерия сравнительного технико-экономического анализа зависит от целей и задач конкретной конструкторской разработки. Помимо прогнозирования себестоимости и экономической эффективности новых изделий на ранних стадиях проектирования рассматривается предполагаемый срок службы разрабатываемых изделий, чтобы обоснованно оценить долговечность основных узлов и ведущих деталей конструкции.

В процессе разработки эскизного проекта создается конструкторская документация, в которой содержатся принципиальные конструктивные решения, дающие общее представление об устройстве и принципе работы изделия, а также данные, определяющие назначение, параметры и габаритные размеры изделия.

Содержанием эскизного проекта являются:

• разработка принципиальной схемы изделия, кинематических, гидравлических и других схем, общая компоновка изделия;

• разработка эскизных чертежей общих видов;

• лабораторное макетирование;

• составление спецификаций сборочных единиц, анализ патентной чистоты конструкции и оценка ее экономической эффективности.

На этой стадии решаются вопросы:

• обеспечения принципов агрегатности с целью возможности организации

• промышленной сборки и испытания каждого агрегата;

• обеспечения принципов преемственности в разрабатываемой конструкции наиболее совершенных изделий, применяемых в изделиях- аналогах;

• обеспечения максимально возможной унификации и высокой степени

• применения стандартных сборочных единиц и деталей;

• выявления новых оригинальных конструкций и решений, требующих

• отработки и применения новых технологических методов и процессов,

• и т. д.

Таким образом, сущность эскизного проекта — разработка первоначального наброска будущей конструкции.

Эскизный проект должен быть защищен у заказчика. При создании простейших конструкций стадия эскизного проектирования как самостоятельная отсутствует и конструктор после получения технического задания приступает непосредственно к разработке технического проекта.

Технический проект представляет собой совокупность конструкторских документов, которые содержат окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве проектируемого изделия.

Содержанием технического проекта являются:

• расчеты на прочность, жесткость, долговечность и т. д.;

• разработка компоновочных чертежей, чертежей агрегатов, сборочных единиц и ответственных деталей;

• маркетирование;

• составление технических условий на эксплуатацию и спецификаций; экономическое обоснование проекта.

Помимо уточнения и конкретизации конструкции на этой стадии решаются вопросы:

• обеспечения простоты конструкторских решений и принципа взаимозаменяемости сборочных деталей;

• обеспечения удобства и простоты выполнения работ по герметизации, сборке, монтажу, контролю;

• выбора материалов, покрытий, видов термообработки с учетом условий их эксплуатации;

• обеспечения элементов технологичности основных деталей: рациональности конструктивных форм, получения деталей и заготовок прогрессивными методами;

• проведения технологического экспериментирования по утвержденному плану обработки.

Технический проект рассматривается либо специальной комиссией, либо научно-техническим советом. После его утверждения конструктор приступает к рабочей документации с учетом всех внесенных изменений и дополнений.

В состав рабочей документации входят: чертежи всех деталей и сборочных единиц; схемы сборочных единиц, комплексов, комплектов; спецификации сборочных единиц, комплексов, комплектов, покупных изделий; технические условия; документы, регламентирующие условия эксплуатации и ремонта машины.

На стадии рабочей документации заканчивается отработка конструкции изделия на технологичность. Здесь решаются вопросы:

• обеспечения простоты конструктивных решений всех деталей изделия;

• выбора рациональной точности обработки, шероховатости поверхностей деталей;

• рациональности простановки размеров с точки зрения выбора баз обработки и измерения;

• применения прогрессивных методов получения деталей и заготовок;

• ограничения номенклатуры и типоразмеров, применяемых резьб, посадок, диаметров, длин и т. д.;

• применения рациональных методов и средств контроля и т. д.

При подготовке производства продукции, предназначенной для серийного и массового производства, предусматриваются три этапа разработки конструкторской рабочей документации:

• опытного образца;

• установочной серии;

• установившегося производства.

Опытный образец изделия изготавливается в условиях опытного производства или в специальных мастерских в полном соответствии с рабочими чертежами и техническими требованиями. Производству опытного образца предшествует соответствующая технологическая подготовка его изготовления.

Собранный образец изделия поступает на испытание. Программа испытаний устанавливает жесткие требования к проведению проверки сборочных единиц, деталей, отдельных параметров работы образца при различных режимах, включая критические нагрузки. При этом выявляются недостатки конструирования отдельных элементов, проверяется технологичность изделия и т. д. После испытания при выявлении дефектов конструктор вносит изменения в рабочие чертежи, по которым изготавливаются новые детали и проводятся повторные испытания. При положительных результатах испытаний опытного образца и подтверждении соответствия конструкции требованиям технических условий изделие считается принятым и передается для изготовления установочной серии.

Сдачей установочной серии приемочной комиссии завершается процесс отработки конструкции и формируется документация установившегося серийного или массового производства. На стадии разработки рабочей документации по результатам проведения приемочных испытаний и принятия опытного образца определяется проект оптовой цены и экономический эффект от производства и использования новой продукции. Конкретные работы, выполняемые на стадии проектно-конструкторской подготовки производства, могут отличаться от рассмотренных в зависимости от сложности конструкции, степени ее унификации, уровня кооперирования, типа производства. Например, эскизный проект часто объединяют с техническим.

Для единичного производства не производятся работы, связанные с изготовлением и испытанием опытного образца. А для крупносерийного и массового типов производства предусматривается, как уже отмечалось, три этапа разработки рабочей документации.

Требования, предъявляемые к проектированию новой и модернизации основной продукции:

• непрерывное совершенствование качества продукции — повышение ее мощности, надежности, долговечности, прочности, легкости, улучшения внешнего вида и т. п.;

• повышение уровня технологичности конструкции, под которой понимается облегчение процесса изготовления продукции и возможность применения прогрессивных методов изготовления при заданном объеме производства.

Это обеспечивает лучшее использование производственных ресурсов при изготовлении продукции; снижение себестоимости новой продукции, достигаемое за счет упрощения и совершенствования конструкции, замены дорогих материалов более дешевыми, снижения эксплуатационных затрат, связанных с применением продукции; использование при проектировании продукции существующих стандартов и унифицированных полуфабрикатов; эргономические требования.

Эргономические требования к промышленному изделию — это требования к размерам, форме, цвету изделия и элементам его конструкции, к их взаимному расположению, которые обусловливаются эргономическими свойствами человека и устанавливаются с целью оптимизации его деятельности. С помощью эргономических требований обеспечивается охрана труда, техника безопасности, а также удобство при эксплуатации и ремонте новых изделий. На современном этапе внедрение и эксплуатация новой техники и технологии создает проблемы, неразрешимые средствами только технических и медицинский наук. Необходимы рекомендации психологов физиологов, по соблюдению гигиены труда, дизайна и объединение их в общую систему требований к содержанию и характеру труда человека в системе «человек — техника — среда» (СЧТС). На основе теории и методологии такого объединения и возникла в 20-е гг. XX ст.

эргономика (от гр. ergon — работа, nomos — закон, «закон работы»). Эргономика — наука, изучающая человека и его деятельность в условиях современного производства с целью оптимизации орудий, условий и процесса труда. Главными целями эргономики являются: безопасность труда;

повышение эффективности системы «человек — техника — среда»; комфортность — удовлетворенность человека результатами своего труда и обеспечение условий для развития личности человека в процессе труда.

Эргономику формируют следующие групповые показатели: антропометрические, регламентируют соответствие машины размерам и форме тела работающего человека, подвижности частей тела и другим параметрам;

гигиенические, характеризуют метеорологические условия микроклимата и ограничение воздействия вредных факторов внешней среды; физиологические и психофизиологические, характеризуют те эргономические требования, которые определяют соответствие СЧТС силовым, скоростным, энергетическим, зрительным, слуховым, осязательным возможностям и особенностям человека;

психологические, отражают соответствие машины возможностям и особенностям восприятия памяти, мышления, психомоторики человека.

Проанализировав данные показатели, можно дать дифференциальную и комплексную эргономическую оценку СЧТС. Эргономические разработки включены в ЕСКД. Они проводятся по всем стадиям — от разработки технического задания на создание СЧТС до изготовления и испытания опытного образца. На стадии разработки технического задания эргономист-психолог решает вопрос об эргономических требованиях, предъявляемых к будущей

СЧТС исходя из анализа данных по эксплуатации прототипов. При обосновании выполнения каждого этапа проектно-конструкторской подготовки проводится эргономическая экспертиза. Это комплекс научно-технических и организационно-методических мероприятий по оценке выполнения в проектных, предпроектных и рабочих документах и в образцах СЧТС эргономических требований технического задания, нормативно-технических и руководящих документов.