1.3. Поэтапная схема конструирования

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 

Творческий характер процесса конструирования пре­пятствует конкретизации рецептов методики. Чем кон­кретнее такие рецепты, тем более ограничена область их применения. С другой стороны, общие методические идеи в свете тех или иных реальных задач, стоящих перед конструктором, теряют ценность, так как могут тракто­ваться самым различным образом.

Указанное противоречие в равной мере относится и к поэтапной схеме конструирования. Последняя постро­ена как типовая (для определенной области примене­ния) и не предназначена давать конкретные рекоменда­ции для конкретных конструкторских задач. Это прежде всего вытекает из условного характера эпюр, отражаю­щих «удельный вес» отдельных критериев в ходе конст­руирования.

Область применения схемы определяется рядом огра­ничений, принятых при ее построении. Здесь в виде итога перечисляются как уже введенные ранее ограничения, так и вводимые вновь. Все ограничения можно разде­лить на две группы: ограничения, относящиеся к конст­руируемому устройству; ограничения, относящиеся к процессу конструирования.

Ограничения   первой группы:

1.         Устройство критично к габаритам и весу.

Устройство представляет собой обособленную кон­струкцию, предназначенную для выполнения вполне оп­ределенных функций. Однако оно не является комплекс­ной системой, состоящей из отдельных пространственно разделенных частей, не связанных кинематически.

Устройство разрабатывается в качестве опытного образца.

Устройство является достаточно сложным для воз­можности иллюстрации общего случая конструирования. Вместе с тем степень сложности устройства такова, что один конструктор без помощи других в состоянии дове­сти работу до окончания этапа вычерчивания подроб­ного сборочного вида или, во всяком случае, до оконча­ния этапа компоновки.

Устройство не является проблемным с технологи­ческой точки зрения. Иными словами, принципиальная схема устройства предусматривает возможность изготов­ления всех деталей будущей конструкции без серьезных затруднений.

Ограничения второй группы. Поэтапная схема ориентирована исключительно на раскрытие осо­бенностей процесса собственно конструирования, вклю­чая и подготовку к нему. Такие сопутствующие конст­руированию работы, как общеинженерные и специаль­ные расчеты, макетирование, лабораторные испытания на схеме только указаны, но не анализируются. Логика работы конструктора представлена по необходимости упрощенной. Не отражена неподдающаяся типизации сложная индивидуальная картина «сплетения» собствен­но конструирования с предшествующими, последующи­ми и параллельными стадиями создания технического устройства.

Указанные ограничения могут быть конкретизирова­ны следующим образом.

1. Не рассматривается процесс разработки принци­пиальной схемы устройства. Предполагается, что конст­руктор получает схему готовой в техническом задании, но в ходе работы может в какой-то степени видоизме­нять и уточнять ее. Кинематика устройства разрабаты­вается самим конструктором, но в рамках принципиаль­ной схемы.

Этапы деталировки, проверки, оформления рабо­чих чертежей не рассматриваются. Процесс конструиро­вания в рамках принятой схемы заканчивается вычерчи­ванием подробного сборочного вида, пригодного для де­талировки.

Вопросы отработки чертежей для серийного произ­водства не рассматриваются. Такая отработка в боль­шинстве случаев проводится после испытаний опытных образцов на основе результатов этих испытаний. Мето­дика отработки серийных чертежей является предметом особого исследования.

Нигде не упоминается о той корректировке, кото­рая непрерывно ведется при конструировании даже пер­вых опытных образцов на основе информации об анало­гичных устройствах, созданных ранее, информации о различного рода испытаниях этих устройств и т. п.

Ничего не говорится о роли и методах получения информации, необходимой конструктору на всех охва­ченных схемой этапах работы.

Поэтапная схема процесса конструирования некото­рого устройства изображена на рис. 1.1. Схему можно разделить на три части (среднюю, верхнюю и нижнюю) и на восемь последовательных этапов (последователь­но в направлении слева направо).

Средняя часть схемы иллюстрирует пере­работку исходного материала в форму технических тре­бований и затем процесс последовательной реализации требований в конструкции в ходе собственно конструи­рования. При реализации требования и параметры зада­ния поочередно «материализуются» в конструкцию. Этот процесс не заканчивается на восьмом, последнем для рассматриваемой схемы этапе, но продолжается и при деталировке.

Реализация исходного материала в конструкции яв­ляется понятием, отображающим внешне скрытую мыс­лительную работу по созданию устройства. Нас будут интересовать особенности этой работы на каждом из этапов, а также характер переходов от предыдущего этапа к последующему.

Образуемый жирными линиями треугольник разделя­ет среднюю часть схемы на две области. Геометрические фигуры, расположенные внутри треугольника, символи­зируют работу конструктора над техническими требованиями (над их первоначальным составлением й Даль­нейшими изменениями). Фигуры, расположенные вне треугольника (в средней части схемы), отображают эта­пы создания конструкции. Заштрихованные области, примыкающие к наклонным линиям треугольника, ото­бражают работы, сопутствующие конструированию: рас­четы, эксперименты, макетирование и пр. Стрелки с ин­дексом Р символизируют основное направление констру­ирования, т. е. постепенную реализацию технических требований в конструкции. Стрелки с индексом О симво­лизируют обратные воздействия со стороны формирую­щейся конструкции на технические требования (на каж­дом этапе). Кольцевые стрелки с индексом В (возврат) указывают на особый характер переходов от предыду­щего этапа конструирования к последующему. Как бу­дет показано в дальнейшем, каждый из предыдущих этапов не может считаться полностью завершенным в момент перехода к последующему этапу. Сказанное сле­дует понимать в том смысле, что результаты каждого этапа требуют корректировки и уточнения на последую­щих этапах.

Верхняя часть схемы иллюстрирует про­цесс оценки рациональности создаваемой конструкции по трем специальным критериям. Все три критерия вме­сте взятые отражают непрерывное стремление к наиболее полному соответствию между создаваемой конструкцией и заданными требованиями. С помощью этих критериев принимаются весьма важные решения о необходимости корректировки технических требований. Содержание каждого из трех критериев и их роль на каждом из эта­пов будут раскрываться в ходе последующего изложения методики.

Нижняя часть схемы иллюстрирует процесс оценки рациональности создаваемой конструкции по сле­дующим критериям:

надежность конструкции;

минимизация веса;

минимизация габаритов;

технологичность конструкции;

экономичность конструкции.

Не только сравнительная важность, но также число и наименование критериев рассматриваемой группы мо­гут варьироваться в зависимости от специфики каждого

конкретного устройства. Эта особенность отличает крй-терии нижней части схемы от критериев, помещенных в верхней части и характеризующихся большей универ­сальностью.

Каждый из указанных пяти критериев рассматривае­мой группы является комплексным, причем для примера один из них — «технологичность устройства» на схеме представлен в детализированном виде. В качестве от­дельных его составляющих выбраны наиболее типичные для сложного устройства критерии:

а)         технологичность деталей, т. е. критерий, позволя-
ющий оценивать отдельные детали устройства с точки
зрения рациональности их изготовления (например, од-
ним из признаков технологичности отливок является на-
личие литейных уклонов и т. п.);

б)         технологичность сборки.

В зависимости от реальных задач конструирования можно было бы внести в схему критерий «технологич­ность регулировки», «технологичность юстировки», «тех­нологичность настройки» и т. п.

Остается добавить, что реальный процесс формиро­вания технологического облика конструкции по своей глубине, сложности и разнообразию выходит далеко за рамки оценки или проверки рациональности конструк­ции по критериям технологичности. Эти критерии, в част­ности, не отражают и не раскрывают содержания про­цесса активного поиска оригинальных конструктивных решений, основанных на глубоком знании технологии. То же относится и к остальным комплексным крите­риям.

Приведенные на модели эпюры показывают измене­ние значимости каждого критерия на разных этапах конструирования. Так, например, по соответствующей эпюре видно, что о технологичности тех или иных от­дельных деталей конструктору приходится думать на протяжении всего хода конструирования данного устрой­ства, но на последних этапах удельный вес этого факто­ра резко возрастает.

Нумерация этапов приведена над средней частью схемы. Наклонные граничные линии (смежные стороны четырехугольников) символизируют незавершенность каждого предыдущего этапа в момент перехода к после­дующему.

Рассмотрение схемы показывает, что творческий про­цесс конструирования сводится в ней в значительной мере к определению последовательности этапов и выбо­ру критериев рациональности конструкции на каждом этапе. Оба эти процесса также носят творческий, эври­стический характер и даже в рамках конкретных задач нелегко поддаются анализу. В частности, выбор крите­риев рациональности конструкции зависит от множества взаимосвязанных переменных и прежде всего от данных технического задания.