Выпуск электронных конструкторских документов: этапы разработки, последовательность действий, виды. Авторский материал Генерального директора инжиниринговой компании «Комплекс КАД» Дмитрия Калеева
16 ноября 2022
Автор: Дмитрий Калеев, Генеральный директор инжиниринговой компании «Комплекс КАД».
Я еще застал те времена, когда чертежи были только на бумаге. Это была долгая трудоемкая работа. Некоторые детали было сложно изобразить, а порой даже и вовсе невозможно. Отдельный вопрос — изменения. Чтобы их внести, надо было переделывать фрагмент или весь чертеж. А проверить правильность чертежа можно было только эмпирическим путем, то есть изготовлением. На все это тратилось много времени и денег. Кроме того, чертежи выцветают, бумага стареет — есть риск потерять конструкторскую документацию.
Картина «Чертежники». Иван Степанов. 1967 г.
Все эти проблемы решились, когда появились современные технологии. Теперь виды создаются автоматически. Вероятность ошибок, таких, как несовпадение отверстий, зазоры, интерференции, сокращается на 80%. Трехмерная модель гарантирует собираемость.
Если задействовать дополнительное ПО, можно рассчитать и проверить кинематику, выполнить прочностные расчеты, оптимизировать детали.
Все это можно сделать виртуально — быстро и без изготовления.
Однако в процессе создания конструкторских документов есть определенные нюансы.
Выпуск электронных конструкторских документов — почему это важно?
Самое важное в процессе проектирования — этапы разработки и последовательность действий. Об этом я расскажу, опираясь на конкретный опыт инжиниринговой компании «Комплекс КАД». За годы работы у нас сформировался свой алгоритм. В нем учтены различные типы проектов и уровни клиентов. Это успешные и рабочие решения, которые дают результат высокого качества.
Прежде всего, давайте обратимся, так сказать, к «классике» проектирования. А именно к ГОСТ 2.103 — 2013. Он регламентирует этапы разработки продукции и изделий. И при всей дигитализации процесса его необходимо соблюдать.
Существует 2-е стадии разработки конструкторской документации (КД):
1. Разработка проектной КД.
2. Разработка рабочей КД.
Разработка проектной КД в себя включает подэтапы:
- разработка технического предложения;
- разработка эскизного проекта;
- разработка технического проекта.
В свою очередь, разработка технического предложения состоит из своих этапов:
- анализ технического задания;
- подбор материалов;
- разработка КД технического предложения.
Рассмотрение и утверждение КД технического предложения с присвоением КД литеры «П».
Реалии таковы: если хотя бы 1 из 7 проектов имеет техническое задание (ТЗ) или что-то похожее на него, это уже хорошо. Однако чаще всего этап анализа технического задания заменяет полноценная разработка ТЗ.
ТЗ — это как фундамент дома. Чем качественнее фундамент, тем лучше и дольше дом простоит. А еще ТЗ — это гарантия клиента и защита исполнителя. Объект проектирования должен соответствовать тем характеристикам, которые предусмотрены в ТЗ. Не больше, не меньше. Иначе есть риск сделать проектирование бесконечным.
Пример технического задания
В среднем на разработку ТЗ у нас уходит до 5-ти дней для проектов среднего уровня сложности и до 3-ех недель для сложных комплексных проектов, которые включают как механическую часть проектирования, так и электрическую и программную.
Следующий этап — подбор материалов. Его бы я перефразировал следующим образом: указание перечня имеющихся материалов и перечня оборудования клиента. Однако, исходя из опыта, редко когда непосредственный заказчик КД является и производителем. Поэтому уже на стадии проектирования предстоит большая и совместная работа конструкторов и технологов. Это нужно, чтобы сделать универсальную КД для большинства производителей, чтобы их технологическая подготовка производства под изготовление спроектированного объекта была минимальная. Если у клиента есть свой парк оборудования – стадия проектирования уже идет непосредственно под его возможности.
Иллюстрация склада материала
Разработка КД технического предложения. Хотя словосочетание «конструкторская документация» — слишком громко для этого этапа. Это скорее схематический чертеж с указанием примерных, а точнее желаемых габаритов, не более.
Даже такие гиганты как «Петербургский тракторный завод» или Группа компаний «Ростсельмаш», которые максимально соблюдают все правила ГОСТ, на данном этапе не требуют особых трудовых вложений.
Пример технического предложения
Рассмотрение и утверждение КД технического предложения с присвоением КД литеры «П».
Данный пункт представляет собой пояснительную записку. В ней представлены возможные варианты реализации конструкции с указанием плюсов и минусов, а также анализом решений конкурентов в данной области.
Разработка эскизного проекта.
Теперь рассмотрим один из серьезных этапов стадий разработки. ГОСТ регламентирует 3 этапа:
1. Разработка эскизного проекта.
2. Изготовление и испытание и/или разработка и анализ материальных макетов (при необходимости) и/или разработка, анализ электронных макетов (при необходимости).
3. Рассмотрение и утверждение КД эскизного проекта с присвоением документам литеры «Э».
На мой взгляд, самый важный этап — это этап номер 1. Я бы назвал его «Поиск решения». Его результатом является предварительная трехмерная модель, чертеж общего вида.
Клиенту будет предоставлена упрощенная 3D-модель будущего устройства, дающая представления о габаритах конструкции, конструктивных особенностях, составных частях, технологии изготовления, обслуживания и т.д.. Важно на данном этапе сохранять связь с клиентом, чтобы он мог определяться с выбором того или иного решения.
Упрощенная модель отвала
Важный эпизод в данном этапе — подбор стандартных комплектующих: подбираются существующие стандартные элементы, которые необходимо купить, чтобы изготовить спроектированный объект. И обязательно с учетом импортозамещения.
Что касается технологической проработки, на данном этапе инженеры-технологи разрабатывают оптимальный технологический процесс работы объекта проектирования.
Так же необходимо определить расчетные случаи и расчетные нагрузки. А также провести ориентировочные расчеты, подтверждающие работоспособность выбранного решения (кинематические, прочностные, гидравлические, пневматические и т.д.).
Заключительным этапом стадии разработки проектной КД является разработка технического проекта.
Разработка технического проекта.
Обратимся к ГОСТ и увидим следующие этапы:
1. Разработка технического проекта.
2. Изготовление и испытание материальных макетов (при необходимости) и/или разработка, анализ электронных макетов (при необходимости).
3. Рассмотрение и утверждение КД технического проекта с присвоением КД литеры «Т».
Это своего рода пояснительная записка. В ней указывается предполагаемое техническое решение, соответствующее техническому заданию. Здесь уже больше конкретики — например, прИводы (но без детального расчета), количество гидроцилиндров, место расположения деталей и т.д..
На данном этапе важно обоснованно убедить клиента. Дальше вы уже не сможете «переиграть» техническое решение. Вы должны быть уверены, что это — лучший вариант и вы готовы нести за это решение ответственность. На данном этапе часто клиент пытается вносить не совсем корректные предложения по технической реализации проекта. Повторюсь: важно аргументированно отстоять свою точку зрения.
Пример технического проекта
Пример эскиза обоснования конструкции из технического проекта
Пример расчета подтверждения несущей конструкции методом конечных элементов
Разработка рабочей КД.
Пример чертежа
Разработка КД, предназначенной для изготовления и испытания опытного образца (опытной партии) изделия без присвоения литеры. Чаще всего выходными данными этого процесса является Разработка общей электронной геометрической модели (детализированной трехмерной модели) со степенью детализации технического проекта и РКД для изготовления опытного образца.
Гидроротатор — производственная трехмерная модель
Изготовление и предварительные испытания опытного образца (опытной партии) изделия.
Это уже непосредственно реализация проекта в “железе”.
В 90% случаев после изготовления и сборки изделие не будет полностью функционировать как задумано. И на данном этапе это нормальная практика. Главное — увидеть уязвимые места конструкции и выявить причины отклонения в работе объекта. Изменения в КД опытного образца поможет внести следующий пункт ГОСТа.
Корректировка КД по результатам изготовления и предварительных испытаний опытного образца (опытной партии) изделия с присвоением КД литеры «О».
Данный пункт — работа над ошибками. Нужно корректно изложить все решения недочетов, выявленных в работе опытного образца.
Движемся дальше — приемочные испытания опытного образца (опытной партии) изделия. По сути — это сдача готового объекта проектирования клиенту и подтверждение заявленных в ТЗ характеристик. Важной составляющей данного этапа является подготовка документа — Программа и методика испытания ГОСТ 19.301-79. Данный документ, как правило, готовит технологический отдел и отображает содержание всех этапов испытаний с указанием нагрузок и прочих параметров.
Далее все зависит от результатов испытаний. Варианты могут быть такие:
1. Корректировка КД по результатам приемочных испытаний опытного образца (опытной партии) изделия с присвоением КД литеры «О1» (если требуется).
2. При необходимости — повторное изготовление и испытания опытного образца (опытной партии) по документации с литерой «О1» и корректировка КД с присвоением литеры «О2», «О3»…
И так, подведем промежуточный итог: мы рассмотрели все этапы работы, которые относятся к опытному образцу объекта проектирования, то есть прототипу.
Далее — постановка изделия «на серию», а именно разработка КД на изделие серийного (массового) производства. Этот процесс состоит из следующих этапов:
1. Изготовление и испытание установочной серии по документации с литерой «О1» (или «02», «О3»…).
2. Корректировка КД по результатам изготовления и испытания установочной серии, а также оснащения технологического процесса изготовления изделия, с присвоением КД литеры «А».
3. Если речь о разработке для Министерства обороны (при необходимости) — изготовление и испытание головной (контрольной) серии по КД с литерой «А» и соответствующая корректировка КД с присвоением им литеры «Б».
4. Если объект проектирования необходимо изготовить в нескольких экземплярах или небольшой партией — проводится разработка КД, предназначенной для изготовления и испытания изделия с присвоением литеры «И».
