Тема лекции 2 Этапы разработки технической документации. Роль стандартизации, унификации и агрегатирования в автомобилестроении

2.1 Эскизный проект

Для определения основных пара­метров и размеров автомобиля, его эстетических и эргономических пока­зателей, необходимых при разработке технического задания, требуется вы­полнение эскизного проекта. На ста­дии эскизного проекта должны быть определены принципиальные конструктивные решения разрабатываемых мо­делей автомобилей (или их семейства). На стадии эскизного проектирова­ния решаются следующие основные задачи:

1) Выбор наиболее рационального размещения основных узлов и агрега­тов, рабочего места водителя и грузовой платформы. При этом прорабаты­вается несколько вариантов решений;

2) Проведение предварительного анализа возможности удовлетворения
требований технического задания в за­висимости от назначения автомобиля,
условий его эксплуатации, нагрузоч­ных и габаритных ограничений, а так­же требований нормативно-техниче­ской документации;

3) Принятие технических решений, направленных на обеспечение показа­телей надежности, установленных тех­ническим заданием;

4) Оценка автомобиля в отношении его соответствия требованиям эргоно­мики и технической эстетики, для чего требуется изготовление макетов не­скольких вариантов автомобиля. Ино­гда ограничиваются изготовлением по­садочного макета, на котором воспро­изводится рабочее место водителя, оборудованное всеми органами управ­ления;

5) Разработка технических требова­ний к узлам и агрегатам, которые должны быть изготовлены специализи­рованными предприятиями (например, к силовым агрегатам, тормозной аппа­ратуре и др.), а также к новым материалам (например, легким сплавам, пластмассам и др.) применение кото­рых вызвано необходимостью сниже­ния массы автомобиля;

6) Решение о целесообразности узловой и детальной унификации автомобилей внутри семейства при парал­лельном эскизном проектировании ба­зовой модели и ее модификаций.

Основной частью эскизного проек­та автомобиля является чертеж его общего вида. Для определения габа­ритных размеров автомобиля, типа его компоновки и предварительного ана­лиза его массы необходимо иметь хотя бы предварительные габаритные и присоединительные размеры силового агрегата (двигателя, сцепления и ко­робки передач) и ведущих мостов.

Изображение общего вида автомо­биля в эскизном проекте выполняют с максимальными упрощениями, пред­усмотренными стандартами Единой системы конструкторской документа­ции (ЕСКД) для рабочих чертежей.

К эскизному проекту составляется пояснительная записка, которая долж­на содержать раздел «Назначение и область применения разрабатываемо­го автомобиля». В разделе «Техническая характери­стика» пояснительной записки описы­ваются основные технические характе­ристики автомобиля.

В пояснительной записке к эскиз­ному проекту предусматривается раздел, содержащий описание и обосно­вание принимаемых на данной стадии принципиальных компоновочных реше­ний. Если при разработке эскизного проекта был изготовлен макетный об­разец, должны быть приведены результаты испытаний, оценка соответ­ствия макета заданным требованиям, в том числе требованиям эргономики и технической эстетики (рекомендуется прилагать фотографии макетов). В этом же разделе указывают данные о проверке принятых принципиальных решений на патентную чистоту и конкурентоспособность, об использовании изобретений и поданных заявках на новые изобретения, сведения о соот­ветствии проектируемого автомобиля требованиям безопасности, техниче­ские требования к новым изделиям и материалам, которые должны быть разработаны другими организациями.

Последний раздел пояснительной записки содержит ориентировочные расчеты, подтверждающие правиль­ность принятых принципиальных и компоновочных решений: выбор колес­ной формулы, базы автомобиля, распределения нагрузки по мостам, габа­ритных размеров и вместимости грузовой платформы, выбор мощности двигателя и др.

В приложении в пояснительной за­писке помещают копию технического задания, перечень работ, которые сле­дует провести на последующей стадии разработки автомобиля, список лите­ратуры и материалов, использованных при разработке эскизного проекта.

2.2 Технический проект

При разработке технического про­екта, выполняемого на основе технического задания и эскизного проекта, принимают окончательные технические решения, позволяющие получить пол­ное представление о компоновке авто­мобиля и конструктивном решении его отдельных узлов и агрегатов.

Целью разрабатываемого техниче­ского проекта является также тщательный анализ соответствия проекти­руемого автомобиля техническому заданию. На стадии технического проекта решают следующие основные задачи:

1) Разрабатывают конструктивные решения для всех основных узлов ав­томобиля. При этом уточняют техни­ческие характеристики узлов, их габаритные размеры и массу;

2) Проверяют возможность компо­новки, т. е. размещения узлов на автомобиле;

3) Принимают решения по кон­структивному исполнению приводов управления узлами и агрегатами (дви­гателем, сцеплением, коробкой передач, тормозами и др.);

4) Уточняют решение рабочего места водителя, расположение сидений,
педалей, рычагов управления, прибо­ров;

5) Разрабатывают принципиальные схемы систем автомобилей (тормозной, электрооборудования и др.), определя­ют наиболее рациональное расположе­ние элементов этих систем на автомо­биле с целью упорядочения коммуни­каций, связывающих отдельные узлы систем;

6) Уточняют массу автомобиля, рас­пределение нагрузки по мостам. При необходимости корректируют базу автомобиля, расположение на ней узлов и агрегатов.

В пояснительной записке приво­дится, кроме сведений, имеющихся в эскизном проекте, еще и перечень при­цепов или полуприцепов, агрегатируемых с автомобилем. Для самосвалов указывают тип экскаватора и вмести­мость его ковша. Обязательно указы­вается перечень невыполненных требо­ваний технического задания и эскизно­го проекта с обоснованием причин допущенных отступлений, а также предложения по уточнению (при необ­ходимости) технического задания и эскизного проекта.

2.3 Рабочая документация

Этапы разработки рабочей доку­ментации зависят от ее назначения. ГОСТ 2.103-68 устанавливает, что ра­бочая документация может быть разработана для опытного образца (опыт­ных партий), установочных серий и, наконец, для изделия установившегося серийного или массового производства.

В рабочую документацию в качест­ве обязательных документов должны входить чертежи деталей, сборочные чертежи и спецификации. В зависи­мости от характера, назначения или условий производства разрабатывают габаритные и монтажные чертежи, схемы, ведомости спецификаций, ссы­лочных документов, изделий, постав­ляемых смежными предприятиями, и др. Кроме того, в состав этой документации должны входить программы и методики испытаний, расчеты, па­тентный формуляр, карта технического уровня и качества продукции. При рабочем проектировании со­ставляется проект инструкции (руко­водства) по эксплуатации автомобиля.

При разработке рабочей докумен­тации иногда возникает необходимость макетировать детали со сложными поверхностями и формами. По резуль­татам макетирования уточняют от­дельные элементы конструкции. Для сложных кузовных поверхностей не всегда удается обеспечить точность их выполнения путем задания размеров. В этом случае в качестве дополнения к чертежу используют мастер-модели, представляющие собой деревянные макеты поверхностей деталей, выпол­ненные с большой точностью в нату­ральную величину.

Неотъемлемой частью рабочей кон­структорской документации изделия являются технические условия (ТУ).

2.4 Порядок постановки автомобилей на производство

Одним из завершающих этапов ра­бот по созданию автомобиля является изготовление опытных образцов и проведение их испытаний. Первые об­разцы изготовляются для проведения предварительных (заводских) испы­таний.

Предварительные (заводские) ис­пытания проводятся с целью проверки соответствия параметров и показате­лей автомобиля требованиям технического задания и технического проекта, стандартам и другим нормативно-техническим документам (рабочей кон­структорской документации, требова­ниям безопасности, санитарно-гигиени­ческим нормам).

Целью предварительных (заводских) испытаний является опре­деление необходимого объема кон­структорской доработки образцов и конструкторской документации на них. Предварительные ис­пытания проводятся также для уста­новления возможности предъявления разработанных образцов к приемоч­ным испытаниям (после устранения недостатков).

Приемочные испытания преследуют ту же цель, что и предварительные. Кроме этого должна быть дана оценка новизны, перспективности и конкурентоспособности представленных на испытания образ­цов в сравнении с лучшими образцами отечественного и зарубежного произ­водства. Для этого может использо­ваться карта технического уровня и качества изделия, изучены тенденции развития автомобилестроения, соответствие изделия стандартам, междуна­родным требованиям и, наконец, тре­бованиям мирового рынка. Также во время испытаний должна быть оценена технико-эконо­мическая эффективность использова­ния разработанного автомобиля в на­родном хозяйстве. С этой целью в про­грамме испытаний предусматривается определение параметров, в наиболь­шей степени определяющих технико-экономическую эффективность использования автомобиля: средней техниче­ской скорости и расхода топлива в различных эксплуатационных условиях.

По результатам приемочных испытаний принимается решение о постановке нового изделия в производство.

Подготовка производства нового изделия осуществляется в два этапа.

Первым этапом подготовки произ­водства является корректирование конструкторской документации по ре­зультатам приемочных испытаний. В ряде случаев возникает необходи­мость проверки эффективности приня­тых решений. Для этого изготовляются опытные образцы узлов или отдельных деталей, которые подвергаются конт­рольным испытаниям. В зависимости от характера отмеченного недостатка и оснащенности экспериментальной базы проводятся ускоренные стендо­вые, дорожные или дорожные эксплуатационные испытания.

Вторым этапом подготовки производства является технологическая подготов­ка. На этом этапе технологическими службами предприятия проводится проработка конструкторской докумен­тации: разрабатываются технологи­ческие маршруты (закрепляется обра­ботка и сборка деталей и узлов за производственными подразделениями предприятия), графики технологической подготовки производства. В этих графиках предусматриваются сроки изготовления и освое­ния технологической оснастки и ин­струмента, заказа и получения нового оборудования.

Процесс создания новых прогрес­сивных конструкций автомобилей неразрывно связан с повышением каче­ства материалов, топлива, смазочных материалов и др. Требования к этим материалам задаются в конструктор­ской документации.

По окончании технологической подготовки производства в подразделениях основного предприятия изго­товляется установочная серия (первая промышленная партия) автомобилей, которые направляются в эксплуатиру­ющие организации. Образцы, отобран­ные из установочной серии, подверга­ются специальным испытаниям, и над ними устанавливается постоянный контроль предприятия.

Конструкторским документам, скорректированным после изготовления и испытания установочной серии изделий, окончательно отработанным и проверенным по зафиксированному и полностью оснащенному технологическому процессу, присваивается литера «А».

2.5 Стандартизация в автомобилестроении документам,,

Развитие автомобилестроения свя­зано со значительным усложнением машин, применением взаимосвязанных систем, узлов, агрегатов, приборов, но­вых материалов. Происходит процесс расширения кооперации и усложнения связей между отраслями промышлен­ности, предприятиями, конструкторски­ми и научно-исследовательскими орга­низациями. Возрастают требования к качеству исходного сырья, материалов и комплектующих изделий, надежно­сти машин и их составных частей.

В этих условиях резко возрастает роль стандартизации как важнейшего звена в системе управления техниче­ским уровнем и качеством продукции на всех этапах ее проектирования, изготовления и эксплуатации. Стан­дарты, устанавливая параметрические ряды, требования к качеству и надеж­ности, методы контроля и испытаний изделий, создают необходимые усло­вия для дальнейшего технического прогресса.

Являясь обязательными для исполнения, они превращаются в средство внедрения новой техники. Не­обходимость комплексного решения проблемы, которая обеспечивает высокий тех­нический уровень конечной продукции, привела к созданию комплексной стан­дартизации, при которой осуществля­ется целенаправленное и планомерное установление и изменение системы взаимоувязанных требований как к са­мому объекту комплексной стандарти­зации в целом, так и его основным эле­ментам.

На основе комплексной стан­дартизации устанавливаются опти­мальные параметры качества конеч­ной продукции, сырья, материалов, комплектующих изделий, средств и методов измерения и контроля продук­ции, а также обеспечивается взаимо­связь смежных отраслей, создающая предпосылки для повышения качества и технического уровня изделий.

Осуществление принципов ком­плексной стандартизации имеет особо важное значение для обеспечения вы­сокого качества такой сложной и массовой продукции, как автомобили, для производства и эксплуатации которых используется свыше 4000 наименова­ний основных комплектующих изделий и . материалов (высококачественные бензины и дизельные топлива, мотор­ные масла, консистентные смазочные материалы, тормозные жидкости, рези­нотехнические изделия, фрикционные детали, автомобильные стекла, картон и бумага, шины, подшипники, различ­ные виды тканей и нетканых обивоч­ных, прокладочных и термоизолиру­ющих материалов и т. п.).

При проектировании автомобилей конструктор обязан, прежде всего, изу­чить возможность использования стан­дартизованных изделий, что обеспечит применение хорошо проверенных, на­дежных, взаимозаменяемых конструк­ций.

2.6 Унификация изделий

Под унификацией изделий понимают приведение их к единообразии на основе установления рациональное числа их разновидностей, т. е. сведение многообразия изделий, узлов, конструктивных элементов к рациональному минимуму.

Унифицированным называется изделие, созданное на базе существующих разновидностей и приведенное к единому виду, способному заменит любое из них. К числу унифицированных относятся также стандартные и заимствованные детали, узлы, изделия Значительным резервом унификации является, например, устранение многообразия исполнений не только деталей, но и их конструктивных элементов и характеристик (диаметров посадок, шероховатости, фасок, проточек, радиусов и др.), материалов, видов термической обработки.

Унификация, как и стандартизация, является важным фактором повыше­ния производительности труда.

Под уровнем унификации изделия понимают насыщенность изделия унифицированными составными частями (деталями, сборочными единицами), под уровнем его стандартизации - на­сыщенность изделия стандартными со­ставными частями. Унифицированной составной частью определенной группы изделий назы­вают взаимозаменяемые детали двух или более изделий данной группы или комплекса. К стандартным относятся составные части, изготовленные по го­сударственным и отраслевым стандартам, на которые есть ссылка в специ­фикациях конструкторской документа­ции.

Уровень унификации и стандарти­зации изделий или их составных частей определяют с помощью системы пока­зателей: коэффициента применяемости k_пр; коэффициента повторяемости k_п; коэффициента межпроектной (взаим­ной) унификации k_му.

Исходные данные и результаты рас­четов показателей уровня унификации с соответствующим обоснованием включают в конструкторскую докумен­тацию (пояснительную записку, карту технического уровня и качества про­дукции). При модернизации изделий расчет показателей уровня унификации прово­дят только для тех составных частей (узлов, агрегатов), модернизация ко­торых предусмотрена техническим за­данием, а при необходимости - для изделия в целом.

2.7 Агрегатирование

Агрегатирование - это метод кон­струирования машин из унифицирован­ных и стандартных деталей и узлов многократного использования. Агрега­тирование позволяет не создавать каж­дую новую машину как оригинальную, а в большинстве случаев перекомпоно­вывать спроектированные и освоенные производством узлы и агрегаты существующих машин. Метод агрегатиро­вания широко применяется в автомо­бильной промышленности. Тщательно продуманная компоновка узлов и агре­гатов позволяет создавать унифицированные ряды этих составных частей автомобиля, незначительно отлича­ющихся при использовании на различ­ных моделях разрабатываемого семей­ства автомобилей.

Метод унификации и агрегатирова­ния при проектировании и совершенст­вовании конструкций автомобилей по­зволяет:

- значительно уменьшить объем конструкторских работ и сократить сроки проектирования; сократить сро­ки освоения и подготовки производства новых изделий; создать специализиро­ванные производства;

- уменьшить но­менклатуру и число типоразмеров кон­структивных элементов деталей (ва­лов, отверстий, шлицев, арматуры и др.);

- повысить уровень механизации и автоматизации производственных процессов; снизить трудоемкость изго­товления изделий и повысить производительность труда;

- обеспечить боль­шую гибкость производства и снизить металлоемкость изделий; повысить ка­чество выпускаемой продукции, ее надежность путем использования тща­тельно отработанных унифицированных конструкций деталей, узлов и агрегатов и технологии их изготовле­ния; уменьшить затраты на обслужи­вание и ремонт автомобилей, номенклатуру и количество запасных частей.

Литература: 2[17-31]

Контрольные вопросы:

1) Какие задачи решаются при разработке эскизного проекта?

2) Какие задачи решаются при разработке технического проекта?

3) Что входит в состав рабочей документации?

4) Расскажите порядок постановки автомобилей на производство.

5) Поясните роль стандартизации в автомобилестроении.

6) Дайте пояснения понятиям унификация и агрегатирование.