Организация конструкторской подготовки производства

     В серийном  производстве конструкторская  подготовка  состоит из меньшего количества  этапов, заканчиваясь на этапе  установочных серий, при мелкосерийном  изготовлении проверка изделий  и их доводка осуществляются  в ходе опытной эксплуатации, а в единичном производстве конструкторская подготовка на заводе включает разработку рабочих чертежей деталей и всей машины, по которым она изготавливается. Доводка конструкции осуществляется в период опытной эксплуатации у заказчика.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Основные требования, предъявляемые к конструкции новой машины

 

     Многообразные  требования, предъявляемые к конструкции  новой машины, можно объединить  в  две группы, характеризующие  ее как  объект эксплуатации  и как объект производства.

     Эксплуатационные  требования сводятся к улучшению  технических, экономических, эстетических, эргономических и других показателей новой машины по сравнению с ранее освоенными в производстве.

     К техническим  показателям относятся  производительность, точность, мощность, надежность, прочность, скорость, грузоподъемность, масса, габариты, КПД, долговечность, удельный расход сырья, материалов, топлива, ремонтопригодность, качество получаемой продукции, к экономическим — стоимость машины, уровень затрат труда и средств на ее содержание, эксплуатацию и ремонт, себестоимость единицы продукции, выпускаемой машиной, уровень приведенных затрат.

     Чем лучше  показатели, характеризующие  технический  уровень машины, тем  выше ее  эксплуатационные качества. Для  каждого типа машин устанавливаются разные параметры использования.

     Технические  показатели машины характеризуют  ее потенциальные возможности  в производстве продукции или  выполнении работы определенного  качества и в определенном  объеме. При эксплуатации машины  эти качества могут использоваться не в полной мере.

     В конечном  счете более высокие  технические  показатели новой машины должны  обеспечить экономию труда и  средств у потребителя, т.е. улучшение  экономических показателей. Важными показателями машины новой конструкции  как объекта эксплуатации являются ее эстетические, эргономические и экологические показатели.

     Эстетические  показатели характеризуют внешний  вид машины (современность формы  и архитектоники конструкции, отделка, цвет и тон окраски и т.д.). Они отражают художественный вкус, уровень интеллектуального развития, материальной и духовной культуры потребителей. Современные эстетические требования к конструкции машины простота формы, изящество линий контура, форма и окраска отдельных функциональных частей и др. В реализации этих требований большую помощь оказывают специалисты по промышленной эстетике — художники-конструкторы (дизайнеры).

     Эргономические  требования сводятся к разработке  такой  конструкции машины, которая  обеспечила бы максимальные удобства при ее эксплуатации и обслуживании и минимальные затраты мускульной, умственной и нервной энергии. Эти требования обусловлены постоянным развитием человека как личности, ростом его квалификации, повышением требований к творческому содержанию труда, экономией энергии в труде для всестороннего развития в нерабочее время.

 

     Эргономичность конструкции достигается:

     1) рациональным  расположением узлов управления  машиной в зоне оптимальной  досягаемости при удобной рабочей  позе, обеспечивающей положение тела в расслабленном состоянии; лучше всего, если управление осуществляется сидя, когда расход энергии в 3 раза ниже, чем стоя;

     2) уменьшением  усилий по управлению, обеспечением  плавности трудовых движений. Движения  рабочего должны ограничиваться движением рук при относительно неподвижном корпусе. Монотонные быстрые и точные движения должны быть перенесены на автоматические движения отдельных рабочих органов машины;

     3) созданием  благоприятного, микроклимата и  комфорта в зоне управления  машиной, т.е. максимальным уменьшением перепадов температуры, световых и звуковых раздражителей, вибрации, вредных выделений и т.п.

     Чтобы учесть  все эти требования при  проектировании  продукции, необходим комплексный  подход, т.е. разработка системы человек — машина, в которой человек выступает в качестве важнейшего элемента. Это, в свою очередь, обусловливает необходимость объединения проектировщиков разных специальностей в коллектив, задача которого — обеспечить наилучшее взаимодействие человеческих и технических элементов системы.

     Человек в  соответствии с уровнем его  квалификации воздействует руками  и  ногами на органы управления  машиной, результат работы которой  зависит  от физиологического  состояния человека, во многом  определяемого состоянием окружающей среды. Сигналы о результатах ее работы поступают к человеку по каналам обратной связи через органы чувств и осязания: звуковые — через уши, визуальные — через глаза, осязания — через ноги и руки. При этом на результаты работы влияет выбор контролируемого параметра и расположение органов управления. При проектировании системы человек — машина должно быть предусмотрено решение не только технических, но и социальных вопросов. Важнейшим требованием производства является экономия материалов.

 Она обусловливает многосторонний эффект; расширяет сырьевые и материальные ресурсы, добыча и производство которых обходится очень дорого; обеспечивает снижение расходов невосполнимых природных ресурсов и повышение эксплуатационных качеств машин — это стратегическое направление при разработке новых изделий во всем мире.

     Проект технической системы, каковой является машина, предъявляет ряд требований к квалификации человека, как при ее эксплуатации, так и при производстве и ремонте. Современные тенденции требуют от работника повышения уровня образования при производстве и эксплуатации новой продукции.    

          Человек, управляющий станком с  ЧПУ, автоматической линией или  обрабатывающим намного  выше  уровня человека, управляющего универсальным  металлорежущим станком.

     Одним из  наиболее эффективных направлений  в развитии ресурсосберегающего  производства является значительное  расширение объема выпуска электронной  продукции, прежде всего микроэлектроники, в том числе встроенной в  машины и оборудование. Экономия ресурсов за счет встроенной микроэлектроники (микрокомпьютеры, регуляторы, сигнализаторы и т.п.) достигается, прежде всего тем, что обеспечивается работа машины в оптимальных режимах. Это дает экономию ресурсов при эксплуатации машины (снижение расходов топлива и энергии, увеличение долговечности узлов и деталей, повышение производительности).

     Уменьшение  материалоемкости отдельных деталей  и машин обеспечивает снижение  затрат труда, средств на их  обработку, изготовление, благодаря  чему снижается себестоимость  и в большинстве случаев улучшаются эксплуатационные качества машины.

     В ходе конструкторской  подготовки производства должен  обеспечиваться высший уровень  технологичности конструкции.

     Под технологичностью  конструкции понимается такое ее свойство, которое обеспечивает минимальные затраты труда, сырья и материалов при ее изготовлении, эксплуатации и ремонте при данных объемах выпуска. Именно в период проработки конструкции машины на технологичность происходит наибольший отсев технических идей.

     Технологичность  обеспечивается реализацией следующих  основных принципов:

     1) упрощение;

     2) малодетальность;

     3) стандартизация  и унификация;

     4) преемственность;

     5) взаимозаменяемость;

     6) агрегатирование.

     Реализация  принципа упрощения предполагает разработку максимально упрощенной конструкции и отдельных ее частей. Простота конструкции — основной показатель ее качества и квалификации конструктора. Чем проще конструкция, тем выше ее качество и тем дешевле она в изготовлении и эксплуатации. Упрощение достигается путем разработки деталей простых геометрические форм, использования простых и более дешевых материалов, обеспечивающих применение высокопроизводительных способов. Принцип малодетальности вступает в некоторое противоречие с принципом упрощения, так как любую сложную деталь можно расчленить на ряд более простых, к тому же изготовленных из наиболее дешевых материалов и более производительным способом.

     Обычно решающими являются объемы выпуска. Чем они меньше, тем эффективнее реализация этого принципа проектирования. И, наоборот, при больших объемах более целесообразно расчленение конструкции на простые элементы.

     Принцип стандартизации  и унификации обязывает конструктора  рассматривать при проработке проекта возможность применения прежде всего стандартных или унифицированных элементов (деталей, узлов), которые выпускаются в качестве стандартных или унифицированных продуктов предприятиями разных отраслей. Это не только упрощает и удешевляет разработку проекта, но и ускоряет освоение новой продукции, удешевляет ее в производстве и эксплуатации.

     Такой же  эффект достигается при реализации  принципа преемственности, т.е. при  максимальном использовании в  новом изделии элементов, применявшихся  в ранее освоенной и выпускавшейся продукции.

     Принцип взаимозаменяемости  деталей и узлов изделия предполагает  такую их конструкцию, при которой  они могут использоваться в  любом его экземпляре без каких-либо  дополнительных затрат труда  и средств на подгонку. Реализация этого принципа позволяет наладить обезличенное производство элементов, необходимых как для изготовления изделий, так и для их эксплуатации, причем в массовых масштабах и с применением более производительных методов и специального оборудования. Это обеспечивает удешевление, как производства, так и эксплуатации изделий. Степень взаимозаменяемости в значительной мере зависит и от объема выпуска продукции; чем он больше, тем больше эффект от использования принципа взаимозаменяемости.

     Принцип агрегатирования предполагает максимальное расчленение конструкции на отдельные более или менее простые составные части (основные детали, узлы, агрегаты), выполняющие определенные функции. Применительно к конструкциям машин эта задача решается путем замены моноблочной конструкции базовых деталей узловой (блочно-модульной), при которой в конструкции каждого узла четко выделяется его функциональное назначение. Машина же в целом компонуется из отдельных агрегатов. Агрегатирование позволяет использовать одни и те же основные (наиболее сложные по конструкции) рабочие механизмы в оборудовании различного назначения, благодаря чему изделие создается из обратимых унифицированных элементов.

     Осуществление  рассмотренных принципов позволяет  не только улучшать качество конструкции, но и резко сокращать сроки  ее разработки и освоения в производстве. Так, при традиционной схеме разработки конструкции и изготовления новой закалочной установки потребовалось 50 месяцев, а при компоновке ее из унифицированных готовых узлов и отдельных агрегатов — только 12.

   

 

 

 

 

 Повышение технологичности  при разработке конструкций отдельных  деталей предполагает:

     1) снижение  излишней точности обработки  деталей там, где она не оказывает  влияния на их взаимозаменяемость  и эксплуатационные качества; это относится, прежде всего, к разъемным плоскостям, шпоночным канавкам и т.п. Затраты при обработке деталей по 2-3-му классу точности в 6—10 раз выше, чем при обработке по более низким классам точности;

     2) применение  более простых способов  достижения необходимой точности  при обработке деталей и сборке  узлов машины;

     3) уменьшение  степени чистоты обработки  поверхностей (шероховатости) до  степени, диктуемой  функциональной  точностью деталей;

     4) замену неразъемной  конструкции  детали разъемной, коробчатых  литых конструкций тавровыми  с открытыми ребрами жесткости;

     5) выравнивание  подлежащих обработке  плоскостей  деталей для того, чтобы их  можно было обрабатывать с  одной настройки оборудования  минимальным количеством инструмента.

     На  стадиях  эскизного и технического проектирования  выполняется технологичности. На  последней стадии разработки  осуществляется окончательная отработка  конструкции машины и ее основных  частей на технологичность и  доведение конструкции до соответствия требованиям серийного (массового) производства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Заводские  органы конструкторской подготовки  производства

 

     Конструкторскую  службу на предприятии возглавляет  главный конструктор завода, который  руководит подчиненным ему отделом  и экспериментальной базой. Структура отдела зависит от характера выпускаемых машин и типа производства. В единичном производстве помимо общезаводской службы в основных цехах создаются конструкторские группы или бюро, имеющие право вносить некоторые коррективы в рабочие чертежи в ходе изготовления отдельных деталей и узлов, поскольку опытный образец машины не изготавливается. В массовом производстве конструкторская подготовка, как и опытные работы, централизована.

     На  крупных  заводах массового производства с большим объемом опытно-конструкторских  работ целесообразно разделить  конструкторскую подготовку на две  основные части: опытное (перспективное) конструирование и серийное (текущее) конструирование. Руководство опытным конструированием, куда входит также изготовление и испытание опытных образцов или партий новых машин, возлагается на заместителя главного конструктора по опытным работам. Серийная конструкторская подготовка предназначена для подготовки документации к запуску машины в серию. Сюда же относятся работы по проведению испытаний установочных и головных серий новых машин и корректировка по результатам испытаний всей конструкторской документации. Руководство этой частью подготовки производства возлагается на первого заместителя главного конструктора по серийному производству.