Машины лежат в основе нашей цивилизации. Они экономят время и расширяют наши возможности выполнять задачи, которые в идеале выходят за рамки наших возможностей. Какое первое слово приходит вам на ум, когда вы слышите слово машина?
Это также постоянно развивающаяся область, которая признает потребности и требования общества и предлагает механические решения, которые сделают жизнь проще. Примеры машин, которые были созданы для повышения качества жизни человека, разбросаны на протяжении веков, от редуктора до ветряных турбин, радиотелескопа Грин-Бэнк и современных реактивных двигателей.
Cемь этапов процесса проектирования
Однако проектирование новой машины - трудная задача, и в этом процессе проектирования есть определенные этапы, которые необходимо соблюдать для создания наиболее эффективных машин. Более того, услуги по проектированию машин важны не только для создания новых механизмов, но и для улучшения существующих. В этой статье рассмотрим семь этапов процесса проектирования / конструирования машины:
1. Признание необходимости, составление технического задания
Конструкторам-механикам необходимо постоянно быть в тонусе, следить за потребностями отраслей промышленности и находить конструкторские решения, которые помогут их удовлетворить. Таким образом, самым первым шагом должна быть подготовка постановки проблемы, которая должна включать цель создания конкретной машины. Техническое задание также должно быть подробным и ясным, предоставляя всю необходимую информацию о цели.
2. Оценка возможных вариантов механизма
Также крайне важно, чтобы был рассмотрен широкий спектр возможных конструктивных механизмов, которые в конечном итоге приведут к требуемому движению или группе движений в машине. Путем анализа и составления краткого списка различных вариантов кинематических схем будет выбран только наиболее подходящий вариант. Здесь всегда следует помнить о цели и назначении конструкции машины, чтобы предлагаемая конструкция действительно удовлетворяла потребность.
3. Выбор подходящего материала
Знание материалов и их свойств очень важно, поскольку для разных частей машины могут потребоваться разные материалы. Материалы выбираются в зависимости от их свойств и от того, насколько они подходят к условиям эксплуатации. Это означает влияние производственного процесса, анализа напряжений и термической обработки на данный материал.
4. Анализ сил
Следующим шагом будет проверка расположения каждого компонента в общей конструкции машины. Также важно тщательно изучить, как конкретный компонент будет взаимодействовать с другим компонентом, проанализировать, как на него будет действовать сила и передаваемая им энергия.
5. Проектирование элементов
Как уже говорилось, каждый компонент подвергается нагрузкам и другим силам как во время производственного процесса, так и во время жизненного цикла эксплуатации. От этих нагрузок зависит прочность и долговечность машины. Это также включает проверку допустимой нагрузки, которую может выдержать каждый элемент и его материал. Чтобы эффективно спроектировать элементы, инженеры-механики могут также просмотреть предыдущие образцы подобной техники, чтобы увидеть, что хорошо работало в прошлом или обратиться к своему опыту и суждениям.
6. Проектирование для производства
Проектирование под производство состоит в том, чтобы гарантировать, что машина будет в конечном итоге изготовлена с заданным качеством для использования на производстве, унификация составных частей и конструктивно облегчить изготовление машины и ее компонентов. Здесь также учитывается доступность и цена технологии и инструмента изготовления элемента или машины.
Это означает, что нужно смотреть, как будет изготавливаться деталь, и адаптировать дизайн к производственному методу - будь то станок с ЧПУ, термопластавтомат, ковка, литье или что-то еще.
Но хотя каждый производственный процесс имеет свои собственные уникальные критерии для проектирования деталей, есть некоторые универсальные принципы, которым можно следовать, чтобы ускорить производство.
- Упростите сложные функции: в большинстве случаев излишняя сложность затрудняет изготовление деталей, что увеличивает время выполнения работ и может также увеличить затраты. Спросите себя, стоит ли ждать эстетических изысков.
- Допускать не жесткие допуски и посадки: все компании хотят, чтобы их детали были аккуратными и единообразными, но тратится время на требования жестких допусков на некритичные размеры. Указывайте жесткие допуски в чертеже только в случае крайней необходимости и позволяйте производителю работать быстро.
- Выберите удобный для машины материал: иногда выбор материала определяется конечным использованием детали или заказчиком. Но при наличии гибкости вы сэкономите время, выбрав материал, который легко обрабатывать. Например, станки с ЧПУ могут резать алюминий быстрее, чем нержавеющую сталь.
- Несколько деталей на установку: если вам требуется более одной единицы малоразмерной детали, это может быть возможно для обработки нескольких деталей на станках с ЧПУ за одну установку.
- Ясность. Дважды проверьте свои проекты на наличие ошибок и двусмысленностей. Даже если ваши проекты просты и удобны для машин, вам все равно может потребоваться представить их особым образом, чтобы донести свои идеи до оператора ЧПУ станка или другого производственного специалиста.
7. Создание подробных механических чертежей
Безошибочен ли мой дизайн?
Насколько ясно и однозначно?
Указаны допуски, шероховатость и размеры?
Вся необходимая информация передана в примечаниях и аннотациях?
Знает ли производитель назначение детали?
Станки с ЧПУ могут достигать очень высокого уровня точности. Некоторые машины могут достигать точности до +/- 0,0025 мм. Однако выполнение фрезерования детали на станке с ЧПУ с высочайшим уровнем точности является дорогостоящим и трудоемким мероприятием. Вот здесь и вступают в силу допуски на обработку. Поскольку разные детали требуют разной степени точности, заказчику выгодно указать конкретный допуск, необходимый для этой детали.
Короче говоря, допуски - это измерения, которые показывают уровень точности, необходимый для детали, которую вы хотите изготовить. В частности, допуски на обработку указывают на допустимую степень отклонения конечных размеров детали или измеренного значения. Вы можете устранить множество возможных двусмысленностей, подготовив технический чертеж с допусками точности.
На производстве измеряют допуски на обработку числовыми значениями, обычно перед символом ±. Например, вы можете назначить допуск ± 0,001 мм для детали длиной 12,55 мм. Это будет означать, что изготовленная деталь будет иметь переменную длину от 12,549 до 12,551 мм. Если для детали высотой 1,5 мм требуется допуск ± 0,005 мм, конечная часть должна находиться в диапазоне от 1,495 до 1,505 мм, чтобы пройти проверку качества ОТК. Чем меньше допуск - в производственном мире это более жесткий допуск - тем больше требуется точности. Чем больше допуск - также называемый меньшим - тем меньше вам требуется точности.
Для проверки деталей с очень жесткими допусками потребуется довольно много времени. Вам также может потребоваться использование специализированных инструментов 📐 и оборудования для проверки допусков деталей.
Технический чертеж дополняет ваш цифровой дизайн и включает такие детали, как допуски, требования к отделке поверхности, аннотации и другие требования, которые могут быть не показаны в самом 3d файле САПР.
Технические чертежи также могут быть дополнены примечаниями для производителя, где вы можете объяснить свои цели и требования на естественном языке. Если вы сделаете эти примечания на чертеже четкими и недвусмысленными, вам не придется продолжать обсуждение проекта с производителем.
Это предпоследний шаг в определении конструкции машины, которая будет построена. Здесь создаются подробные чертежи, на каждый компонент машины, а также инструкции по ее сборке. Подробные чертежи должны содержать информацию об используемых материалах, размерах компонентов и т. д. Сегодня современное программное обеспечение, такое как САПР, можно использовать для создания точных подробных механических чертежей. Что еще вы хотели знать, прежде чем двигаться дальше?
Как только все это будет сделано, продукт отправляется в производство и создается опытный образец. Существуют необходимые проверки качества ОТК, чтобы проверить, соответствует ли произведенный продукт предоставленным подробным чертежам и стандарту. Наконец, если обнаруживаются какие-либо проблемы, они решаются, и машина отправляется на воспроизведение после доработки - для массового производства.
Никто не хочет переплачивать, не правда ли? Чем вы рискуете, если ситуация не обернется в вашу пользу? Конечно, донести ваши потребности до производителя становится намного проще, если вы снова и снова работаете с одними и теми же конструкторами и производством. Вместо того, чтобы искать новых партнеров на индивидуальной основе, подумайте о построении долгосрочных отношений с инженером-конструктором; вы обнаружите, что недопонимание становится реже, а производство со временем ускоряется.
С какими проблемами вы ожидаете столкнуться при проектирование машин и механизмов? Если бы мы начали вместе над этим работать, какие основные результаты (два — пять) вы бы хотели увидеть?
Желаю вашим семьям благополучия! Пусть ваш всегда дом будет полной чашей, пусть он будет красивым, теплым и уютным! Пусть в нем царит мир, любовь и достаток! Будьте здоровы телом и духом. Радуйтесь каждому новому рассвету, просыпайтесь с улыбкой и засыпайте с удовлетворением от совершенного днем. Верьте в добро и не забывайте совершать чудеса своими руками. Если у вас есть какие-либо вопросы о допусках деталей для обработки с ЧПУ или вы хотите узнать больше об услугах моделирования для ЧПУ и технических чертежах, не стесняйтесь связаться удобным способом WhatsApp, Viber, Telegram. А также отвечу на ваши вопросы касающиеся инжиниринга и сотрудничества в комментариях.
