Основные этапы создания технических устройств
Создание новых машин, приборов, механизмов и других устройств является довольно длительным и сложным процессом. В нем выделяют следующие этапы: инженерное прогнозирование, аналитическое проектирование, техническое конструирование, производство и испытание.
1.6.1. Инженерное прогнозирование включат в себя формулировку технического задания и сбор научно-технической информации, позволяющей обосновать возможность решения поставленной технической задачи. Часто на этом этапе выполняются научно-исследовательские работы (НИР) с целью получения недостающей информации для обоснования принципиальной возможности создания задуманного технического устройства.
1.6.2. Аналитическое проектирование включает в себя разработку математического описания (математической модели) создаваемого технического объекта и дальнейшее исследование этого объекта с помощью модели. Часто для этих целей используют ЭВМ. Математические модели позволяют получать расчетные технические характеристики и параметры создаваемого объекта при требуемых нагрузках и предполагаемых условиях эксплуатации, даже не имея в натуре прототипа создаваемого технического объекта.
1.6.3. Конструирование - это разработка графической модели технического устройства, по которой возможна материализация создаваемого устройства путем изготовления его в производственных условиях.
Слово "конструирование" происходит от латинского слова "construire" - строить, создавать, сооружать. Обозначает процесс создания нового устройства в виде материального предмета, пригодного для практического пользования.
Люди, занимающиеся конструированием, называются конструкторами. Среди них есть конструкторы-профессионалы и конструкторы-любители. Профессионалы создают образцы новой техники, ориентируясь на современные достижения науки и техники и производственные возможности современных промышленных предприятий (заводов, опытных производств научно-исследовательских институтов, крупных конструкторских бюро и т.п.). Конструкторы-любители создают свои образцы машин, приборов и других технических устройств, действуя в условиях ограниченных возможностей как с точки зрения применения материалов, так и производственных возможностей по обработке этих материалов. В то же самое время в процессе конструирования и у профессионалов и у любителей очень много общего.
Конструирование технического устройства проходит несколько стадий:
1) разработка технического задания (ТЗ);
2) разработка эскизного проекта;
3) разработка технического проекта;
4) разработка рабочего проекта.
Перечисленные стадии оформляются в виде технических документов, совокупность которых составляет комплект конструкторской документации (КД), которая включает в себя текстовые документы и чертежи. Конструкторские документы оформляются в соответствии со стандартами единой системы конструкторской документации (ЕСКД).
Техническое задание представляет собой технический документ, в котором описывается создаваемое устройство и приводятся его основные технические характеристики. В нем указывается название проектируемого устройства, его назначение, выполняемые им основные функции (рабочие процессы), основные технические параметры, а также характеристики. Технические параметры и характеристики являются количественным выражением основных свойств проектируемого объекта.
В ТЗ указывается также условия эксплуатации, массо-габаритные характеристики, эксплуатационные и художественно-эстетические требования.
Эскизный проект включает в себя схемные решения (электрические, кинематические, гидравлические и др.), эскизы общего вида проектируемого изделия и основные его частей, необходимые конструкторские расчеты и краткое описание устройства и его работа. Эскизный проект может содержать (и часто содержит) несколько вариантов реализации создаваемого технического устройства, один из которых (лучший по каким-то критериям) разрабатывается как технический проект.
В техническом проекте разрабатываются чертежи общего вида создаваемого устройства, сборочные чертежи основных узлов и рабочие (деталировочные) чертежи основных деталей. На стадии разработки технического проекта выявляются технические противоречия, не позволяющие добиться поставленных задач и получения необходимых параметров и характеристик (полного выполнения технических условий). Например, уменьшение габаритов устройства приводит к снижению прочности и жесткости деталей, повышение точности изготовления размеров - к резкому увеличению стоимости, повышение теплостойкости и виброустойчивости - к применению более дефицитных и, следовательно, дорогих материалов. Поиск технических решений, снимающих возникающие противоречия, приводит, как уже отмечалось ранее, к изобретениям, а иногда к открытиям.
Одновременно с разработкой чертежей разрабатываются и другие документы, такие как: технические условия (ТУ) и технологический проект на изготовление разрабатываемого устройства (ТП).
В ТУ указывают название устройства, его назначение, условия эксплуатации, основные технические параметры и характеристики, а также методы испытаний и условия приемки изготовленных устройств. ТП содержит описание процесса изготовления устройства в виде технологических документов (технологические карты на соответствующие операции ТП, применяемое оборудование и инструменты, режимы обработки, расчеты затрат времени на изготовление и прочую необходимую информацию, без которой невозможен процесс изготовления).
Вся конструкторская документация выполняется в точном соответствии с единой системой конструкторской документации (ЕСКД), а технологическая - с единой системой технологической документации (ЕСТД).
При разработке рабочего проекта выполняются окончательные чертежи общего вида устройства, сборочный чертеж устройства в целом, сборочные чертежи всех его узлов, рабочие чертежи всех деталей и сборочных единиц. На этой стадии разрабатываются пояснительная записка (ПЗ), техническое описание (ТО) и другие текстовые документы, дополняющие конструкторскую и технологическую документацию. Комплект чертежей вместе с ПЗ, ТО и ТУ составляют комплект конструкторско-технологической документации (ККТД), необходимый для производства опытных образцов устройства. Контроль за ходом опытного производства осуществляется именно по ККТД. Во время опытного производства вводятся необходимые изменения в конструкцию устройства или ТП его изготовления с обязательным внесением всех изменений в ККТД.
Окончательным итогом опытно-конструкторских работ является испытание устройства при предполагаемых условиях эксплуатации и определение степени соответствия его реальных технических характеристик ранее задаваемым. После этого делается вывод о возможности изготовления данного устройства в условиях серийного или массового производства.