Творческо-конструкторские задачи и виды работ

ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

 

5.1 ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ, ЕГО СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание (ТЗ) должно состоять из наименования и области применения, цели и назначения разработки, технических требований, экономических показателей, стадий и этапов разработки, порядка контроля и приемки. Требования этих разделов должны строго соблюдаться при разработке приборов, устройств или нестандартизованных средств измерения. ТЗ должно всесторонне отражать характеристики проектируемого изделия и иметь следующие основные данные.

«Наименование и область применения» содержит наименование изделия и краткую характеристику области его применения.

В разделе «Цель и назначение разработки» указывают цель разработки (впервые или взамен другой), назначение (базовый образец, модернизация) и задачи разработки.

Раздел «Технические требования» содержит требования и нормы показателей качества и эксплуатационных характеристик и включает следующие подразделы:

- состав продукции и конструктивное устройство (количество основных частей, габаритные, установочные, присоединительные размеры, регулировка органов управления, масса изделия и отдельных частей, средства защиты от воздействий);

- экономное использование материалов, топлива и энергии (мощность, чувствительность топлива, энергии, КПД);

- требования к надежности (долговечность, безотказность, сохраняемость и ремонтопригодность);

- технологичность и метрологическое обеспечение (выбор материалов, точность и диапазон измерений, способ получения и выдачи информации, тип прибора, быстродействие процесса измерения, расположение устройства индикации, контролируемые параметры, методы и средства измерения);

- уровень унификации и стандартизации (стандартные, унифицированные и заимствованные сборочные единицы);

- безопасность и охрана природы (воздействие электротока, тепла, высокочастотных полей, ядовитых и взрывчатых веществ, пылей и газов, шумов, вибраций);

- эстетические, эргономические требования (техническая эстетика, удобство обслуживания, комфортабельность управления и обслуживания);

- обеспечение патентной чистоты;

- условия эксплуатации, техобслуживание и ремонт (продолжительность работы, частота включений);

- вид обслуживания (постоянное или периодическое).

«Экономические показатели» указывают эффективность и срок окупаемости изделия (прибора), преимущества по сравнению с другими.

Раздел «Порядок контроля и приемки» включает перечень документов и организаций для согласования, техусловия, карту техуровня и качества изделия.

Для выполнения курсовых проектов кафедра «Метрология и приборостроение» предлагает следующие разновидности ТЗ: по прототипу (имеющемуся образцу); по имеющейся схеме; по основным параметрам объекта контроля; по НИР кафедры; по СНО; по учебному процессу.

Такое разделение ТЗ по видам продиктовано тем, что позволяет выполнять курсовой проект строго индивидуально с учетом знаний, опыта, наклонностей и способностей каждого студента.

 

Задание по имеющемуся прототипу

ТЗ для этого вида проектирования составляется по уже имеющемуся в лабораториях кафедры прибору или устройству, которые необходимо конструктивно переработать, с целью изменения их технических или других характеристик, например:

- уменьшения погрешности измерения, повышения чувствительности измерительного прибора, изменения предела измерения;

- изменения и упрощения конструкций за счет применения стандартных и унифицированных элементов, совмещения конструктивных функций деталей и устройств прибора, инверсия, кратчайшие измерительные цепи;

- перекомпоновки прибора с целью его миниатюризации, упрощения сборки, улучшения обслуживания и внешнего вида, а также возможности применения его в системах автоматического контроля, регулирования и управления;

- модернизация прибора с целью применения новейших измерительных преобразователей, совместной работы со средствами обработки информации и устройствами индикации, смены источников энергии;

- осуществления защитных мероприятий для предохранения прибора от внешних воздействий окружающей среды.

Задание по имеющейся схеме

 

Разработка проекта по этому виду ТЗ предполагает, что, имеется какой-либо тип или вид схемы, по которой студенту предлагается разработать прибор. Дополнительно к схеме в задание включаются технические требования к разрабатываемому прибору, которые должны быть реализованы в проектируемом изделии.

ГОСТ 2.701 – 84 содержит следующие виды схем: Э – электрические, Г – гидравлические, П – пневматические, К – кинематические, Л – оптические, С – комбинированные.

Типы схем обозначают цифрами: 1 – структурные, 2 – функциональные, 3 – принципиальные (полные), 4 – соединений (монтажные), 5 – подключения, 6 – общие схемы.

Код схемы должен состоять из буквенной части, определяющей тип схемы. Например, схема электрическая принципиальная – Э3, схема кинематическая принципиальная – К3, схема гидравлическая соединений – Г4. Схемы выполняют без соблюдения масштаба.

В зависимости от сложности в ТЗ может быть приведена структурная, функциональная ил принципиальная схема прибора. Поэтому перед проектированием студент должен тщательно изучить предлагаемую схему, разработать варианты, проанализировать их и выбрать для реализации наилучший.

На структурных схемах изображаются основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи. Она дает общее представление об изделии.

На функциональных схемах изображаются только те элементы, которые непосредственно участвуют в преобразовании, передаче и хранении измерительного сигнала. Она разъясняет определенные процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия или в изделии в целом. Ими пользуются для изучения принципов работы изделий и при наладке, контроле и ремонте.

 

Задание по основным параметрам объекта контроля

 

Дляпроектирования измерительного средства по этому виду ТЗ необходимо иметь в ТЗ параметры контролируемого объекта. В качестве контролируемых параметров могут выступать различные параметры объекта – это может быть диаметр, длина, ширина или высота, а если объектом контроля является прерывистая поверхность, то параметры выступов и разрывов. Если измерение осуществляется в динамическом режиме, то необходимо указать частоту вращения или перемещение объекта, приспособление для его базирования, оборудование (станок), на котором изготовляется объект контроля, а также рекомендуемый контактный или бесконтактный метод измерения и способ индикации размера.

После получения задания студент должен предложить схему разрабатываемого контрольного средства и, согласовав ее с руководителем, приступить к проектированию.

 

Задание по НИР и СНО кафедры

 

Экспериментальная и исследовательская работа при выполнении курсового проекта проводится по линии СНО. Это может быть новая разработка и ее исследования или исследования уже имеющейся разработки с целью совершенствования и доработки.

В случае, когда курсовой проект выполняется по заданию промышленности (по НИР) то в большинстве случаев он является конструкторской разработкой какого-то оригинального измерительного средства и выполняется в научно-исследовательской лаборатории кафедры.

На его основе проводится моделирование, теоретические и экспериментальные исследования и он является базой для выполнения дипломного проекта.

 

Задание по учебному процессу

ТЗ по учебному процессу может быть выдано на разработку прибора, измерительного устройства, стенда или какой-нибудь установки, которые планируется использовать для проведения лабораторных и практических работ. Для их разработки исходными материалами могут быть результаты НИР кафедры, имеющаяся схема или образец и перечень технических требований. При выполнении курсового проекта по этому виду задания выполняется конструкторская и методическая работа, которая связана с работой студентов в СНО и НИР.

Курсовой проект, выполняемый по учебному процессу, в отдельных случаях может быть основой для дипломного проектирования.

 

5.1.6 Анализ технического задания проекта

После получения ТЗ на курсовой проект необходимо провести тщательный анализ его на соответствие с требованиями ГОСТа 15.001 – 73. При обнаружении отсутствия отдельных его технических требований, необходимо поставить вопрос перед преподавателем об их внесении в ТЗ, а нечетко выраженные дополнительно уточнить. При анализе ТЗ могут быть внесены студентом и принципиальные изменения в ТЗ, если они обоснованы и учитывают требования новых достижений науки и техники (новые принципы построения схемы, методы измерения), которые после обсуждения с преподавателем, могут быть приняты за основные. Все результаты анализа ТЗ должны быть представлены в пояснительной записке проекта.

В задании оговариваются разделы пояснительной записки и графической части проекта. Задание подписывает студент и руководитель, и оговариваются сроки выполнения по этапам проектирования. Этапы проектирования должны соответствовать последовательности выполнения в соответствие с заданием, которое сводится к следующим работам:

1. Анализу и изучению чертежа объекта контроля или задания. Изучению технических требований к точности и последовательности обработки детали (объекта контроля).

2. В соответствие с заданием на проектирование и требованием к точности размеров и формы детали произвести изучение стандартов и определений, касающихся темы работы по контролю и измерению размерных параметров детали.

3. Произвести патентный поиск и представить его в приложении к пояснительной записке курсового проекта. По результатам патентного поиска (анализ статей в научных журналах, научных изданиях, в авторских свидетельствах, в патентах и реферативных журналах, в учебниках и т.п.). Далее произвести анализ существующих устройств для решения задачи в соответствие с заданием. Патентный поиск представляет возможность студенту владеть всесторонними знаниями в решении поставленной перед ним задачи. Завершить патентный поиск необходимо обоснованием и необходимостью разработки, ее актуальностью.

4. Разработке измерительной и принципиальной схем контроля. Анализ существующих устройств, изучение вопросов контроля и измерения на основании поиска позволит определить в первую очередь метод измерения и выбрать схему базировки. Пользуясь принципом совмещения баз, можно наметить пути перемещений, движений и загрузки детали в измерительном устройстве для обеспечения контроля. Разработанную (выбранную) схему измерения необходимо проверить путем расчета погрешности измерения в зависимости от действия технологических и первичных погрешностей. Необходимо рассчитать для разработанной схемы суммарную погрешность измерения, а также определить действие систематических погрешностей измерения.

5. При необходимости внести предложения по изменению технологического процесса обработки, изменения принципов базирования и других параметров обработки, а так же дать предложения по назначению допусков формы и расположения поверхностей его количественной величине и их обоснованности.

6.Разработка конструкций узлов, обеспечения соединений деталей, методов автоматизации и механизации процесса контроля (активного, послеоперационного). Произвести обоснование выбора материала деталей, узлов механизмов, произвести их расчет на прочность, износостойкость, деформацию от воздействия внешних нагрузок, контактных деформаций, изгибов, растяжений, трения в подвижных соединениях механизмов и их долговечность.

7. Произвести выбор первичных первичных преобразователей и отсчетных устройств. Дать обоснование выбора определенного типа преобразователей и отсчетных устройств. Определить процент использования стандартных устройств и механизмов в разработке.

Целесообразным является проведение защиты проекта на этапе конструирования и презентации на завершающем этапе проектирования. Презентация может проводиться в виде выставки творческих работ студентов, соревнований моделей. Такой подход к организации проектной деятельности позволит своевременно выявить и устранить ошибки в выполнении дипломного проекта и, соответственно, повысить качество проектов, обеспечить успешную защиту проекта.

Успех учебного проектирования (конструирования) при обучении методам решения творческих задач во многом зависит от уровня методического и материального обеспечения учебного процесса.

Информационно-методическое обеспечение включает в себя:

- справочную литературу, научно-популярные журналы, каталоги выставок, задачи на развитие творческого воображения, описания методов решения творческих задач и т.п.;

- наглядные пособия (схемы, таблицы, плакаты), нужные для проведения занятий и самостоятельной работы;

- алгоритм проектной деятельности;

- образцы оформления планов и отчетов;

- образцы конструкторской и технологической документации;

- материалы по охране труда и экологической безопасности;

- выставку лучших образцов выполнения проектов на кафедре.

Выполнение курсового проекта по дисциплине «Основы конструирования приборов и систем» для специальности 200100 помогает усваивать лекционный материал курса, позволяет повысить качество выполнения дипломного проекта, а также навыки студентам самостоятельно решать инженерные задачи при конструировании технологических и контрольных приспособлений при проведении расчетов конструкций и точности измерительных устройств.