Проектирование и конструирование

Лекция 1 Роль машиностроения в жизни государства и общества

Человеку для его существования необходимы материальные и культурные блага.

Источниками получения материальных благ являются предметы природы

и человеческий труд.

Природа предоставляет в распоряжение человека ничтожно малое количество предметов, которые можно использовать непосредственно, без приложения труда человека. Поэтому человеку почти всегда приходится затрачивать труд и с помощью средств труда приспосабливать предметы природы для удовлетворения своих потребностей.

Каждое материальное благо может удовлетворять те или иные потребности человека только в том случае, если оно обладает качеством, которое определяется его назначением. Без надлежащего качества каждое материальное благо становится ненужным человеку и, следовательно, затраченные на его получение труд и предметы природы расходуются бесполезно.

Так как количество затраченного труда измеряется его продолжительностью или затратами рабочего времени, то сокращение рабочего времени, затрачиваемого на единицу материального блага, позволяет увеличить количество материальных благ, производимых в единицу рабочего времени, и полнее удовлетворить потребности человека. Следовательно, непрерывное увеличение производительности труда является основным источником наиболее полного удовлетворения потребностей человека.

Среди средств труда, при помощи которых человек воздействует на предметы природы с целью их видоизменения, решающая роль принадлежит орудиям производства.

История развития производства показывает, как, начиная от первобытного каменного топора до современных автоматических машин и автоматизированных промышленных предприятий, во все возрастающих темпах, развивались орудия производства.

Развитие и совершенствование орудий производства в свою очередь влияет на условия труда и развитие человека. Если для пользования первобытными орудиями труда требовалась в основном целесообразно затрачиваемая физическая сила человека, то использование современных автоматических машин требует от человека увеличения умственного труда за счет резкого уменьшения затрат физической силы.

В процессе изготовления того или иного изделия затрачивается, как известно, два вида труда – живой и прошлый, или овеществленный. Поэтому задача повышения производительности труда заключается в том, чтобы общая сумма обоих видов труда, затрачиваемого на единицу изделия, уменьшалась. В связи с непрерывным развитием орудий производства доля живого труда в единице изделия уменьшается в то время, как доля овеществленного труда возрастает при одновременном сокращении их суммы.

Одним из основных показателей качества работы любого предприятия является себестоимость единицы выпускаемой им продукции, представляющая собой в денежном выражении ту часть издержек производства, которая возмещает затраты предприятия на израсходованные средства производства и заработную плату. Снижение себестоимости означает экономию обоих видов труда, то есть является одним из основных показателей увеличения производительности труда.

Машиностроение является производством средств производства и призвано вооружать все отрасли хозяйства страны наиболее передовой техникой. Машиностроение должно производить машины, полностью отвечающие их служебному назначению. Одновременно с решением этой

основной задачи машиностроение должно непрерывно снижать себестоимость

машин.

Создание новых, более производительных машин, их выпуск в потребных количествах и требуемого качества при наименьшей себестоимости являются основными задачами машиностроения.

Богатство технологических приемов производства, их совершенство, экономичность и производительность – важнейшие источники благосостояния государства и отдельных предприятий.

Рассматривая роль машиностроения в жизни государства и общества особо следует отметить, что развитое машиностроение в значительной степени определяет обороноспособность и независимость государства, а, следовательно, безопасность общества.

Лекция 2 Жизненный цикл изделия

Любая машина создается для удовлетворения определенной потребности человека, которая находит отражение в служебном назначении машины.

Жизненный цикл изделия составляют следующие этапы: определение потребности в изделии, планирование производства, проектирование и конструирование, изготовление, испытание и сертификация, сбыт, эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт, утилизация.

Определение потребности в изделии

Потребность в изделии определяется жизненной необходимостью и все возрастающими потребностями государства и общества в материальных средствах производства и предметах потребления (товаров). Уровень спроса на рынке является основным показателем потребности в изделии. Предприятия изготовители (производители различных товаров) и предприятия торговли

осуществляют маркетинг, представляющий собой систему мероприятий, целью которых является изучение рынка и активного воздействия на потребительский спрос для расширения сбыта товаров.

Планирование производства

Проектирование и конструирование

Прежде чем приступить к созданию какого-либо изделия, необходимо выявить и четко сформулировать его служебное назначение.

Служебное назначение изделия (машины) – это совокупность потребительских свойств и технических требований, то есть максимально уточненная и четко сформулированная задача, для решения которой предназначена машина.

Для конструктора формулировка служебного назначения машины является исходным документом, который впоследствии он прилагает к чертежам машины.

Системой разработки и постановки продукции на производство предусмотрено три этапа разработки изделия.

Тематическая карточка или заявка на разработку и освоение изделия, в которой указываются потребительские свойства. По этой карточке определяется разработчик изделия. Технические требования на изделие, в которых выставляются требования по всем показателям будущего изделия (производительность, точность, надежность, условия эксплуатации, долговечность, эстетика и другие), которые необходимо (или желательно) иметь у изделия.

Техническое задание на изделие, где указываются требования, которые можно достичь на данном уровне развития науки и техники (на данном предприятии).

Техническое задание является исходным документом для разработки изделия. Оно не должно ограничивать инициативу разработчика при решении поставленной задачи.

Разработка машины разбивается на стадии.

Начальная стадия – это стадия проектирования, на которой вырабатываются и принимаются принципиальные технические решения, подкрепленные соответствующими расчетами. Как правило, на начальной стадии рассматривается несколько альтернативных вариантов технических решений, каждый из которых должен удовлетворять требованиям технического задания. Затем проводится сравнительный анализ этих решений по некоторым заранее выбранным критериям.

Если в проект машины закладываются принципиально новые, на уровне изобретений, технические решения узлов, агрегатов или деталей, то по мере возможности проводят экспериментальную проверку этих решений. Изготовление испытываемых объектов для оперативности ведут по эскизам. Параллельно создают стенды для соответствующих испытаний, используют существующие стенды или приспосабливают имеющиеся машины, в которые помещают экспериментальные узлы, агрегаты, детали.

По результатам испытаний (зачастую сравнительных испытаний с прототипом) дается заключение о целесообразности использования в создаваемой машине этих технических новинок.

В случае положительного результата экспериментов и соответствия машины (изделия) требованиям технического задания данный проект утверждается заказчиком. В противном случае процесс проектирования повторяется с использованием других технических решений до момента

удовлетворения всех требований технического задания.

Если в ходе проектирования выясняется, что на данный момент развития науки и техники требования технического задания выполнить невозможно, то исполнитель сообщает заказчику о необходимости корректировки технического задания.

После утверждения проекта начинается стадия конструирования. На этой стадии идет детализация технических решений, уточняются расчеты, проводится привязка конструкции к конкретному производству, его техническим возможностям, уточняются марки выбранных материалов, разрабатываются планы обеспечения качества и надежности машины, включая необходимые испытания материалов, готовых деталей или всей машины.

Разработав конструкцию и сделав необходимые расчеты, конструктор в ее описании дает формулировку служебного назначения машины и ее сборочных единиц, обоснованно назначает технические требования и нормы точности, вытекающие из служебного назначения, указывает методы достижения требуемой точности в соответствии с планируемой программой выпуска машины, обеспечивающие более экономичное ее изготовление. Процессы конструирования протекают, как правило, параллельно и завершаются выпуском комплекта конструкторской документации в соответствии с требованиями Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Изготовление

От технолога, приступающего к разработке технологии изготовления машины и являющегося лицом, ответственным за сдачу готовой машины, помимо изучения, требуется критическая оценка формулировки служебного назначения машины.

Этап изготовления машины делится на стадии технологической подготовки и собственно изготовления.

Стадия технологической подготовки включает: проектирование технологических процессов изготовления деталей и сборки изделия; проектирование и изготовление технологической оснастки, приспособлений, приобретение при необходимости инструмента, оборудования, расходных материалов и т.д. В случае массового или серийного производства машины стадию изготовления разделяют на периоды:

- период освоения выпуска продукции, в котором окончательно дорабатывается конструкция машины, отрабатывается технология изготовления, дорабатывается и совершенствуется оснастка, вырабатываются навыки выполнения рабочими отдельных операций, минимизируются производственные издержки, утрясаются организационные вопросы.

- период серийного (массового) изготовления.

При единичном производстве машин четких границ между этапами конструирования и изготовления нет. Обычно доводка конструкции машины осуществляется в процессе ее изготовления и испытаний отдельных узлов. Изготовление заканчивается реализацией изделия в металле.

Испытание и сертификация

На разных стадиях создание машины сопровождает целая серия испытаний: - предварительные (зачастую сравнительные) на стадии проектирования;

- доводочные на стадии изготовления;

- приемо-сдаточные испытания готового изделия;

- сертификационные;

- другие.

Сбыт

Сбыт (реализацию) готовой продукции могут осуществлять как предприятия-изготовители, так и различного рода организации снабжения и торговли, в том числе и частные лица. Для эффективного сбыта массовой продукции создаются разветвленные торговые сети. Особенностью сбыта продукции в настоящее время является комплекс мероприятий, выполняемый на договорной основе между продавцом и покупателем и включающий в себя не только продажу оборудования, но и его доставку, пуск, наладку, гарантийное и техническое обслуживание, поставку расходуемых материалов, обучение обслуживающего персонала и другое.

Эксплуатация

Эффективная эксплуатация изделия может осуществляться только по его прямому назначению, специально подготовленным персоналом, при условии обязательного выполнения всех правил и инструкций предприятия-изготовителя.

В настоящее время крупные фирмы, изготовители дорогостоящего оборудования, организуют и проводят подготовку и переподготовку рабочих, призванных эксплуатировать это оборудование на своих предприятиях.