21. Методы выполнения конструкторской документации

6.1. Современные методы выполнения чертежей и других конструкторских документов

К началу XXI в. выполнение конструкторской документации традиционным «ручным» способом во многом стало анахронизмом. В задачи данного учебника не входит детальное рассмотрение систем автоматизированного проектирования (САПР). Приведем лишь некоторые сведения, позволяющие судить о современном состоянии в области автоматизации чертежно-графических работ.

Исследования показали, что трудоемкость чертежно-графических работ составляет около 70% от обшей трудоемкости выполнения проекта, 15 % приходятся на организацию и ведение архивов и также 15 % — на собственно проектирование. Именно поэтому в любом конструкторском бюро проблеме автоматизации разработки и изготовления чертежей уделяется первостепенное внимание.

В подавляющем большинстве случаев применение компьютеров при проектировании изделий машиностроения не позволяет автоматически получить конечный результат, поскольку' невозможно полностью формализовать как процесс проектирования, так и процесс принятия решений. Это связано с тем, что техническое задание не может однозначно определить будущую конструкцию, а пути синтеза конструкции многовариантны. Данное обстоятельство приводит к итеративному процессу проектирования, на каждой итерации которого конструктор оценивает полученные варианты и принимает решение о путях продолжения синтеза проекта (рис. 78).

В процессе исследования выбранного варианта проекта фактически анализируются геометрические модели, являющиеся аналитическим представлением объекта проектирования. При этом обработка геометрической информации производится не только на всех этапах автоматизированного проектирования (от ввода данных в графической форме до вывода результатов проектирования в виде конструкторской документации), но и на последующих этапах автоматизированного производства. Именно поэтому в составе любой САПР изделий машиностроения присутствуют развитые подсистемы геометрического моделирования.

Рис. 78. Схема итеративного процесса проектирования

Согласно ГОСТ 23501.0 — 79 системой автоматизированного проектирования называется организационно-техническая система, состоящая из комплекса средств автоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектной организации (пользователями системы), и предназначенная для автоматизированного проектирования и выполнения конструкторской документации под управлением ЭВМ.

Комплекс средств автоматизации проектирования включает в себя техническое, программное, информационное, математическое, лингвистическое, методическое и организационное обеспечения (рис. 79). Конструктор является основным и необходимым звеном САПР, поскольку, находясь фактически в цепи обратной связи системы, осуществляет принятие решений в итеративном процессе проектирования.

Касаясь истории развития САПР, отметим, что вначале возникли двухмерные системы. Ярким представителем таких систем является пакет AutoCAD (разработка фирмы Autodesk), дающий возможность конструктору получить инструментальные средства разработки автоматизированных систем подготовки чертежей и тем самым исключить участие программиста в процессе проектирования и создания технической документации. Пакет AutoCAD представляет собой инвариантную (объектно-независимую) систему. Ее главным достоинством является открытость для пользователя, позволяющая адаптировать систему к любой прикладной области. Технология проектирования с использованием таких систем аналогична традиционной, поэтому иногда двухмерные системы называют электронными кульманами.

Рис. 79. Основные компоненты САПР с позиций пользователя

К следующему поколению инструментальных средств для разработки САПР относятся так называемые CAD/САМ -системы, которые используют уже трехмерные параметрические твердотельные модели. Это позволяет полностью изменить технологию проектирования. Проектирование начинается с эскиза, отражающего основные черты изделия.

Набор последовательных конструкторских операций определяет правила описания проектируемого объекта. Все операции параметризованы. Параметрами являются геометрические размеры, функциональные зависимости компонентов изделия, признак наличия/отсутствия конструкторской операции при определенных условиях и т. п. Параметрические свойства обусловливают гибкость работы, простоту внесения изменений, позволяют использовать предыдущие разработки в новых изделиях.

Единая база данных проектируемого изделия обеспечивает полную взаимосвязь всех его компонентов и организацию параллельной работы над проектом нескольких исполнителей. Это позволяет вносить изменения в проект «на ходу», экономя время и средства, реально автоматизировать процесс проектирования. В процессе проектирования важно иметь возможность легко вносить изменения и добавлять новую информацию, особенно при параллельном проектировании. Изменения, вносимые в конструкцию изделия в процессе проектирования, автоматически отражаются во всем проекте, что избавляет от многих действий и, как следствие, уменьшает время проектирования.

На сегодняшний день одной из наиболее эффективных по критерию цена/качество является CAD/CAM-система SolidWorks (разработка фирмы SolidWorks Corporation).

SolidWorks представляет собой целостную компактную систему, в основе которой лежит параметрическая трехмерная твердотельная модель. У SolidWorks привычный пользовательский интерфейс Windows. Использование персонального компьютера (ПК) в качестве аппаратной платформы обусловливает приемлемую даже для небольшой фирмы стоимость (что особенно актуально для России).

Основные особенности SolidWorks:

- параметрические свойства, основанные на конструкторских операциях;

- единая база данных проектируемого изделия;

- полная сквозная двунаправленностъ процесса проектирования;

- ориентация на автоматизацию процесса проектирования в целом, а не отдельных его частей;

- ориентация на наиболее распространенную в России операционную систему Windows и аппаратные платформы с процессорами Intel Pentium и Digital Alpha;

- поддержка OLE-технологий с возможностью программирования на Visual Basic и C++.

SolidWorks обеспечивает создание изделий (деталей) сложной формы (например, имеющих поверхности переменной кривизны), а также поверхностей, образованных с помощью направляющих кривых. Число сечений не ограничено, причем они могут быть непараллельными, что особенно важно при проектировании изделий сложной формы. SolidWorks обеспечивает проектирование изделий из листового материала, позволяя разворачивать детали на плоскости.

Благодаря интегрированному проектированию деталей и сборок проектировщик может осуществлять разработку детали наиболее естественным способом исходя из ос функций и размещения в сборочной единице. При этом работа со сборками, состоящими даже из сотен и тысяч деталей, ведется на обычном ПК. Спроектированные детали переносятся в сборку с помощью гибких связей совмещения, например совместного выравнивания. В SolidWorks параметрическое размещение деталей в сборке означает, что любое изменение детали в процессе проектирования автоматически приводит к изменениям всего проекта через параметры связи деталей в сборке. Помимо управления размещением, совмещением и выбором формы деталей в сборке SolidWorks обеспечивает все возможности редактирования в сборке, используя форму сопряжения для определения формы деталей. Любые изменения деталей при редактировании сборочных единиц приводят к изменению первоначальной формы деталей. Предварительный просмотр положения сопряженных деталей, улучшенные инструменты конфигурации для унрааления большими сборками, замещение и создание деталей по шаблону обеспечивают удобство работы.

Технология черчения SolidWorks исключает потенциальные ошибки, вызванные дублированием данных. Чертежи выполняются автоматически, достаточно лишь поместить необходимое изображение на поле чертежа. При этом доступны исполнение любых типов разрезов, изометрии, ссылок, всевозможных обозначений (сварки, резьбы и т.н.), указание допусков, характеристик материалов, вставка примечаний и автоматическое создание перечня материалов.

Программный интерфейс SolidWorks впервые в CAD-индуст-рии предоставил пользователю поддержку Visual Basic, Visual C-н-и любых других языков программирования, которые работают по OLE-технологии. Программирование на Visual Basic расширяет возможности использования макросов, имеющихся в SolidWorks. Можно связать записанные макрокоманды с собственными экранными кнопками и автоматически повторять определенную последовательность шагов проектирования, сосредоточившись на творческих аспектах проекта. Фактически конструктор получает мощные средства для создания собственных САПР без участия программистов.

. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

3.1. Проектная конструкторская документация (Проектная документация)

Совокупность конструкторских документов, выполненных на различных стадиях проектирования изделия в соответствии с техническим заданием до разработки рабочей конструкторской документации (ГОСТ 2.103-68)

Проектная конструкторская документация содержит техническое предложение, эскизный и технический проекты.

3.2. Техническое предложение

Проектная конструкторская документация, содержащая техническое и технико-экономическое обоснование целесообразности разработки изделия на основании анализа технического задания заказчика и проработки возможных вариантов конструкции изделия (ГОСТ 2.103-68)

Техническое предложение является основанием для разработки эскизного или технического проекта или рабочей конструкторской документации.

3.3. Эскизный проект

Проектная конструкторская документация, содержащая принципиальные конструктивные решения, достаточные для получения общего представления о конструкции и работе изделия, а также определение его основных характеристик, в том числе габаритных размеров

Эскизный проект является основанием для разработки технического проекта или рабочей конструкторской документации (ГОСТ 2.103-68, ГОСТ 2.119-73)

3.4. Технический проект

Проектная конструкторская документация, содержащая окончательные конструктивные решения, достаточные для получения полного представления о конструкции изделия и значениях показателей его качества (ГОСТ 2.103-68)

Показателем качества изделия называется количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих его качество, рассматриваемая применительно к определенным условиям ее создания и эксплуатации или потребления (ГОСТ 15467-79).

Технический проект является основанием для разработки рабочей конструкторской документации (ГОСТ 2.103-68, ГОСТ 2.120-73).

3.5. Рабочая конструкторская документация (Рабочая документация)

Конструкторская документация, разработанная на основе технического задания или проектной конструкторской документации и предназначенная для обеспечения изготовления, контроля, приемки, поставки, эксплуатации и ремонтов изделия (ГОСТ 2.103-68)

3.6. Производственная конструкторская документация (Производственная документация)

Рабочая конструкторская документация, предназначенная для обеспечения изготовления, контроля, приемки и поставки изделия (ГОСТ 2.103-68)

К видам производственной конструкторской документации относят конструкторскую документацию опытного производства (документация опытного образца и (или) опытной партии изделий), установочной и головной серии.

3.7. Эксплуатационная конструкторская документация (Эксплуатационная документация)

Рабочая конструкторская документация, предназначенная для изучения конструкции изделия и правил его эксплуатации (ГОСТ 2.601-68)

3.8. Ремонтная конструкторская документация (Ремонтная документация)

Рабочая конструкторская документация, предназначенная для обеспечения подготовки ремонтного производства или проведения ремонта и контроля изделий после ремонта (ГОСТ 2.602-68)

Текущий ремонт изделия производится по эксплуатационной документации. Правила оформления документации на текущий ремонт установлены ГОСТ 2.601-68.

3.9. Конструкторская документация опытного образца (опытной партии) (Документация опытного образца (опытной партии))

Конструкторская документация, уточненная по результатам изготовления и испытаний опытных образцов (опытной партии) и предназначенная для обеспечения изготовления установочной серии (ГОСТ 2.103-68)

Установочной серией называется первая партия изделий, изготовленная по отработанной и проверенной в производстве конструкторской документации.

3.10. Конструкторская документация серийного (массового) производства (Документация серийного (массового) производства)

Конструкторская документация, окончательно отработанная по результатам изготовления и испытания изделий установочной или головной серии по утвержденному и полностью оснащенному технологическому процессу серийного (массового) производства (ГОСТ 2.103-68)

3.11. Конструкторская документация единичного производства (Документация единичного производства)

Производственная конструкторская документация, предназначенная для применения при изготовлении, контроле и испытании изделий, выпускаемых единовременно или периодически отдельными штуками

Изделия единичного производства подразделяются на изделия разового производства и изделия повторяющегося единичного производства (Справочник СРПП).

3.12. Конструкторская документация опытного ремонта (Документация опытного ремонта)

Ремонтная конструкторская документация, уточненная по результатам опытного ремонта одного или нескольких изделий и последующего испытания их (ГОСТ 2.602-68)

Под опытным ремонтом понимается ремонт заранее установленной партии одинаковых изделий или в течение определенного срока его выполнения в процессе подготовки серийного или массового ремонтного производства этих изделий.

3.13. Конструкторская документация установочной ремонтной серии (Документация установочной ремонтной серии)

Ремонтная конструкторская документация, отработанная по результатам опытного ремонта и испытаний установочной серии изделий и предназначенная для ремонта последующих партий изделий или организации серийного или массового ремонтного производства (ГОСТ 2.602-68)

Установочной ремонтной серией называется партия изделий, отремонтированных по технологической документации серийного ремонта в период освоения специализированного ремонтного производства в соответствии с установленными требованиями к отремонтированному изделию (Справочник СРПП).

3.14. Конструкторская документация серийного (массового) ремонтного производства (Документация серийного (массового) ремонтного производства)

Ремонтная конструкторская документация, окончательно отработанная и проверенная в серийном (массовом) ремонтном производстве по утвержденному и полностью оснащенному технологическому процессу (ГОСТ 2.602-68)

3.15. Конструкторская документация единичного ремонтного производства (Документация единичного ремонтного производства)

Ремонтная конструкторская документация, предназначенная для применения при ремонте, контроле или испытании изделий, ремонтируемых одновременно или периодически отдельными штуками

3.16. Групповой конструкторский документ (Групповой документ)

Конструкторский документ, содержащий постоянные и переменные данные исполнений двух и более изделий (ГОСТ 2.113-75)

3.17. Базовый конструкторский документ (Базовый документ)

Конструкторский документ, содержащий постоянные данные исполнений двух и более изделий (ГОСТ 2.113-75)

3.18. Конструкторский документ исполнения (Документ исполнения)

Конструкторский документ, содержащий ссылку на базовый документ и дополнительные данные об исполнении изделия (ГОСТ 2.113-75)

3.19. Групповой конструкторский документ исполнения (Групповой документ исполнения)

Конструкторский документ, содержащий ссылку на базовый документ и переменные данные для двух и более исполнений изделий (ГОСТ 2.113-75)

3.20. Неосновной конструкторский документ (Неосновной документ)

Конструкторский документ, установленный ГОСТ 2.102-68, исключая чертеж детали и спецификацию (ГОСТ 2.113-75)

Изделие, примененное по конструкторским документом, выполненным в соответствии со стандартами ЕСКД, записывается в документы других изделий, в которых оно применено, с обозначением своего основного конструкторского документа.

3.21. Единичный конструкторский документ (Единичный документ)

Конструкторский документ, установленный ГОСТ 2.102-68 и выполненный на одно изделие

3.22. Групповой метод выполнения конструкторских документов (Групповой метод выполнения документов)

Метод выполнения комплекта конструкторских документов на изделия, при котором все исполнения этих изделий содержатся в одном основном групповом конструкторском документе (ГОСТ 2.113-75)

3.23. Базовый метод выполнения конструкторских документов (Базовый метод выполнения документов)

Метод выполнения комплекта конструкторских документов на изделия, при котором все исполнения этих изделий содержатся в одном основном базовом конструкторском документе (ГОСТ 2.113-75)