Конструкторская документация на изделия машиностроения

1. Виды изделий

Изделием называется любой предмет производства (или набор предметов), подлежащих изготовлению на предприятии-изготовителе (ГОСТ 2.101–2016).

Деталь – изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций, например: вал из стали, литой корпус из чугуна, пластина из листа, втулка из алюминия, зубчатое колесо.

Сборочная единица – изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями (свинчиванием, сочленением, сваркой, пайкой, запрессовкой, развальцовкой, склеиванием и т. п.), например: автомобиль, станок, редуктор, домкрат, сварной корпус.

Комплекс – два и более специфицированных изделия, не соединенных на предприятииизготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций, например: цех, завод, корабль, бурильная установка.

Комплект – набор двух и более изделий, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера, например: комплект запасных частей, комплект инструментов, комплект измерительной аппаратуры.

ГОСТ 2.101–2016 устанавливает следующие виды изделий по назначению: изделие основного производства (выполненное в качестве товарного продукта для поставки) и изделие вспомогательного производства (нетоварное изделие, изготавливается для нужд предприятия).

По степени разработки ГОСТ устанавливает изделия собственного производства (выполненное на предприятии-изготовителе), покупные или комплектующие изделия (которые предприятие приобретает в готовом виде), заимствованные изделия (применяются в других изделиях).

По структуре различают специфицированное изделие (состоит из двух и более составных частей) и неспецифицированное (не имеет составных частей).

По уровню стандартизации: оригинальное изделие (применяется только для одного изделия, для изготовления таких изделий требуется выполнить чертеж), унифицированное изделие (может применяться в нескольких изделиях), стандартное изделие (применяется по стандарту, однозначно определяющему его конструкцию и размеры; на стандартные изделия чертежи не изготавливаются).

2. Виды и комплектность конструкторских документов

К конструкторским документам относятся графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и служат источником данных для его разработки, изготовления, контроля, эксплуатации и ремонта.

Виды и комплектность конструкторских документов регламентирует ГОСТ 2.102–2013.

Графические конструкторские документы:

• чертеж детали,
• сборочный чертеж,
• чертеж общего вида,
• габаритный чертеж,
• схема.

Текстовые конструкторские документы:

• спецификация,
• пояснительная записка,
• технические условия,
• рабочий расчет.

Чертеж детали – основной конструкторский документ на деталь, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля (размеры, материал, шероховатость поверхностей).

Сборочный чертеж – документ, содержащий изображения сборочной единицы (виды, разрезы, сечения) и другие данные, необходимые для ее сборки и контроля (справочные и исполнительные размеры, позиции составных частей).

Сборочные чертежи и чертежи деталей относятся к рабочим чертежам, предназначенным для изготовления.

Чертеж общего вида – документ, содержащий информацию, необходимую для понимания конструкции, характера взаимодействия составных частей и принципа работы изделия. По чертежу общего вида можно представить не только взаимосвязь и способы соединения деталей, но и конструкцию каждой детали в отдельности. Чертежи общего вида являются проектной документацией.

Более подробно стадии проектирования и порядок выполнения конструкторской документации описываются далее.

Габаритный чертеж – документ, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами.

Схема – документ, на котором показаны в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними.

Спецификация – текстовый документ, определяющий состав сборочной единицы, комплекса и комплекта.

Пояснительная записка – документ, содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений. В учебных заданиях пояснительная записка содержит расчеты.

При определении комплектности конструкторских документов на изделие различают следующие важные понятия:

1. Основной конструкторский документ: для деталей – рабочий чертеж, для сборочных единиц, комплексов и комплектов – спецификация. Основные конструкторские документы полностью и однозначно определяют данное изделие и его состав. Следует четко усвоить, что для сборочной единицы именно спецификация, а не сборочный чертеж является основным конструкторским документом.
2. Основной комплект конструкторских документов содержит документы, определяющие изделие в целом, например, для сборочной единицы это спецификация и сборочный чертеж, принципиальная схема, технические условия. В основной комплект не входят документы на составные части, например, чертежи деталей и чертежи на промежуточные сборочные единицы.
3. Полный комплект конструкторских документов на изделие включает основной комплект и все основные конструкторские документы на составные части (чертежи деталей, спецификации и сборочные чертежи на промежуточные сборочные единицы).

3. Стадии разработки и этапы выполнения конструкторской документации

Стадии разработки конструкторской документации регламентирует ГОСТ 2.103–2013. На каждой стадии проектирования разрабатывается определенный комплект проектной или рабочей документации, установленной ГОСТ 2.102–2013.

К стадиям разработки проектной документации относятся:

• стадия технического предложения – совокупность конструкторских документов, которые выполняются на основании анализа технического задания заказчика. Конструкторские документы, выполняемые на стадии технического предложения, содержат решения в виде изображений и необходимых расчетов с обоснованием технической и экономической целесообразности разработки документации изделия. На стадии технического предложения может быть разработано несколько вариантов для создания проектируемого изделия. Техническое предложение является основанием для разработки эскизного (технического) проекта;
• стадия эскизного проекта – совокупность конструкторских документов, содержащих принципиальные конструктивные решения и дающие общее представление об устройстве, принципе работы изделия. На стадии эскизного проекта объем документации увеличивается, и на следующую стадию выносится уже, как правило, один вариант. На стадии эскизного проекта составляются ведомость эскизного проекта, пояснительная записка. Эскизный проект после необходимых согласований и утверждений в установленном порядке служит основанием для разработки технического проекта;
• стадия технического проекта – совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия. На предприятиях, выполняющих проектирование и изготовление, стадии эскизного и технического проекта обычно совмещаются. На стадии технического проекта разрабатывают ведомость технического проекта, пояснительную записку, чертеж общего вида. Разработка чертежа общего вида начинается с технического предложения и окончательно оформляется на стадии технического проекта. Чертеж общего вида содержит все необходимые исходные данные для разработки рабочей документации. Выполнение технического проекта предусматривает согласование с технологическими службами, которые могут вносить изменения в конструкцию в связи с технологией изготовления изделия;
• разработка рабочей конструкторской документации – последняя, самая трудоемкая стадия, предназначенная для изготовления и испытания изделия. На основании документов, разработанных на стадии технического проекта, разрабатывается комплект рабочей документации, включающий для сборочной единицы – спецификацию и сборочный чертеж, для деталей – рабочие чертежи деталей и др. ГОСТ 2.109–73 «Основные требования к чертежам» регламентирует требования, предъявляемые к чертежам деталей и сборочным чертежам.

4. Особенности и отличие чертежа общего вида и сборочного чертежа

Сборочный чертеж и чертеж общего вида внешне похожи, но принципиально отличаются назначением и информационной насыщенностью. Оформление чертежа общего вида регламентируют ГОСТ 2.119–2013 и ГОСТ 2.120–2013.

По чертежу общего вида можно представить не только взаимосвязь и способы соединения деталей, но и конструкцию каждой детали в отдельности. Поэтому на чертеже общего вида выполняется большее количество изображений (например, дополнительные и местные виды, разрезы, вынесенные и наложенные сечения), поясняющих форму и конфигурацию составных частей.

При выполнении сборочных чертежей и чертежей деталей все размеры снимают с чертежа общего вида с учетом масштаба изображения. Все размеры на чертеже общего вида являются справочными.

Для понимания состава изделия чертеж общего вида содержит таблицу «Перечень составных частей», которая является одним из отличительных элементов чертежа общего вида, аналогом спецификации, на основании которой составляется спецификация.

В таблице записываются наименования, количество, указание о материале составных частей. Таблицу размещают на чертеже над основной надписью либо на отдельном листе формата А4. В соответствии с ГОСТ 2.119–2013 составные части в таблице записывают в следующей последовательности: заимствованные, покупные, вновь разрабатываемые изделия.

На чертеже общего вида на полках линий-выносок наносят позиции составных частей в соответствии с таблицей. В некоторых случаях таблицу не чертят, а наименования составных частей наносят на полках линий-выносок.

Чертеж общего вида может содержать надписи и текст, поясняющие устройство, принцип работы изделия.

Пример учебного чертежа общего вида изделия «Амортизатор» представлен на рис. 1.

Рис. 1. Пример учебного чертежа общего вида

Сборочный чертеж содержит информацию только для сборщика, так как все детали и промежуточные сборочные единицы, пришедшие на сборку, изготавливаются по своим рабочим чертежам и поэтому неизбежно соберутся. Сборочный чертеж является иллюстрацией для сборки узла.

На сборочных чертежах, как правило, выполняются разрезы для выявления характера соединения составных частей. Количество изображений должно быть минимальным, но достаточным для полного представления об устройстве данного изделия.

Сборочный чертеж разрабатывается с максимальными упрощениями и условностями. Позиции указывают в соответствии со спецификацией, выполняемой на отдельных листах формата А4. Пример учебного сборочного чертежа представлен на рис. 2.

Рис. 2. Пример учебного сборочного чертежа

5. Обозначение изделий и конструкторских документов

В соответствии с ГОСТ 2.201–80 каждому изделию присвоено уникальное обозначение, которое одновременно является обозначением его основного конструкторского документа. Стандартом установлена единая обезличенная система обозначения изделий всех отраслей промышленности на всех стадиях разработки на основе Классификатора ЕСКД. Структура обозначения представлена на рис. 3.

Рис. 3. Структура обозначения изделий и их конструкторских документов по ГОСТ 2.201–80

Для учебных чертежей можно использовать упрощенную систему обозначения документов, например, как показано на рис. 4.

Рис. 4. Структура упрощенного обозначения конструкторских документов на учебных чертежах

Примеры обозначений для 24-го варианта:

Основным конструкторским документам, спецификации и чертежу детали, шифр не присваивается, остальным конструкторским документам – присваивается, например:

• сборочный чертеж – СБ;
• пояснительная записка – ПЗ;
• чертеж общего вида – ВО;
• габаритный чертеж – ГЧ.

Схемам шифр присваивается в соответствии с ГОСТ 2.701–84. Он состоит из буквы и цифры. Буквой обозначают вид схемы, например:

• Э – электрическая;
• Г – гидравлическая;
• П – пневматическая;
• К – кинематическая;
• Х – газовая;
• С – комбинированная,

а цифрой – тип схемы, например:

1. – структурная;
2. – функциональная;
3. – принципиальная;
4. – соединений;
5. – подключения.

Примеры шифра схем:

• Г4 – схема гидравлическая соединений;
• К2 – схема кинематическая функциональная;
• Х3 – схема газовая принципиальная;
• Э5 – схема электрическая подключения.

6. Обязательные документы на разных стадиях проектирования

На каждой стадии проектирования разрабатывают определенный комплект проектной или рабочей документации, устанавливаемый ГОСТ 2.102–68. Например, стадия технического проекта предполагает разработку чертежа общего вида, ведомости технического проекта и пояснительной записки.

При разработке рабочей документации на детали обязательным является рабочий чертеж детали, кроме случаев, указанных в ГОСТ 2.109–73; для сборочных единиц разрабатывают обязательно сборочный чертеж и спецификацию; для комплексов и комплектов выпускают спецификацию.

7. Электронная модель изделия (ГОСТ 2.052–2015)

Электронная модель изделия – это модель изделия, выполненная с помощью программно-технических средств в электронной форме. Она состоит из двух частей – содержательной и реквизитной.

Содержательная часть включает один или несколько файлов, где имеется необходимая информация об изделии. Содержательная часть может состоять раздельно или в любом сочетании из текстовой, графической, мультимедийной информации.

Реквизитная часть состоит из набора реквизитов и их значений в соответствии с ГОСТ 2.104, например, реквизиты основной надписи: «Обозначение документа», «Обозначение материала», «Масса изделия», «Масштаб» и др.

Выделяют электронную геометрическую модель изделия (ЭГМИ), которая представляет собой совокупность геометрических элементов и атрибутов модели, совместно определяющих геометрию изделия и его свойства, зависящие от формы и размеров. Состав информации в ЭГМИ должен соответствовать требованиям ГОСТ 2.109, а степень детализации – стадии разработки по ГОСТ 2.103 и требованиям соответствующих стандартов ЕСКД.

При разработке изделия могут быть использованы следующие типы ЭГМИ:

• каркасная модель;
• поверхностная модель;
• твердотельная модель.

Электронную геометрическую модель изделия рекомендуется выполнять по номинальным (без допусков) размерам, как минимум в одной системе координат. В системе координат модели следует указывать начало координат, положительное направление и обозначать каждую ось.

Рекомендуется использовать ортогональную правостороннюю систему координат модели (рис. 5), если не оговорена другая система координат.

Рис. 5. Левосторонняя и правосторонняя системы координат

При задании атрибутов следует применять условные обозначения (знаки, линии, буквенные и буквенно-цифровые обозначения и др.), установленные в стандартах ЕСКД. Размеры условных знаков должны обеспечивать наглядность, ясность и наилучшее визуальное восприятие. Размеры условных знаков следует выдерживать одинаковыми при многократном применении в пределах одной модели.

При визуализации модели изделия следует выполнять следующие правила:

• размеры, предельные отклонения и указания (в том числе технические требования по ГОСТ 2.316) следует показывать в плоскостях обозначений и указаний (ПОУ), параллельных основным плоскостям проекций, – по ГОСТ 2.305, в аксонометрических проекциях – по ГОСТ 2.317 или иных удобных для визуального восприятия отображаемой информации плоскостях проекций;
• отображение информации в любой плоскости не должно накладываться на отображение любой другой информации в той же самой плоскости;
• текст требований, обозначений и указаний в пределах любой плоскости не должен помещаться поверх основной геометрии модели, когда он расположен перпендикулярно к плоскости отображения модели;
• для аксонометрических проекций ориентация плоскостей обозначений должна быть параллельна, перпендикулярна или должна совпадать с поверхностью, к которой она применяется;
• при повороте модели должно быть обеспечено необходимое направление чтения в каждой плоскости.

При визуализации модели допускается:

• не представлять модель на чертежном формате;
• не показывать отображение центральных (осевых) линий или центральных плоскостей для указания размеров;
• не показывать штриховку в разрезах и сечениях;
• показывать размеры и предельные отклонения без использования сечений;
• показывать дополнительные конструктивные параметры с помощью вспомогательной геометрии (например, координаты центра масс);
• включать ссылки на другие документы при условии, что ссылочный документ выполнен в электронной форме. При передаче конструкторской документации другому предприятию эти документы должны быть включены в комплект конструкторской документации на изделие.

К электронной модели изделия относятся электронная модель детали и электронная модель сборочной единицы.

Электронная модель детали – документ, содержащий электронную геометрическую модель детали и требования к ее изготовлению и контролю. В зависимости от стадии разработки он включает в себя предельные отклонения размеров, шероховатости поверхностей и др.

Электронная модель сборочной единицы – документ, содержащий электронную геометрическую модель сборочной единицы, соответствующие электронные геометрические модели составных частей, свойства, характеристики и другие данные, необходимые для сборки (изготовления) и контроля. К электронным моделям сборочных единиц также относят электронные модели для выполнения гидромонтажа и пневмомонтажа.

Электронная структура изделия – документ, содержащий структуру изделия (сборочной единицы, комплекса или комплекта) и другие данные в зависимости от его назначения. В соответствии с ГОСТ 2.102–2013:

• все графические документы (чертежи, схемы) могут быть выполнены как электронные чертежи (2D) и/или как электронные модели (3D);
• все двумерные (2D) конструкторские документы могут быть выполнены как бумажный документ и/или как электронный документ;
• все текстовые документы могут быть выполнены как электронные конструкторские документы. Вид документа и его наименование при этом сохраняются;
• документы одного вида и наименования независимо от выполнения являются равноправными и взаимозаменяемыми.

Документы, обязательные к выпуску на стадии подготовки рабочей документации:

1. Электронная модель детали, выполненная в соответствии с требованиями по ГОСТ 2.052.
2. Чертеж детали.
3. Сборочный чертеж.
4. Электронная структура изделия (конструктивная), выполненная в соответствии с требованиями по ГОСТ 2.053.
5. Спецификация.

На рис. 6 показан пример электронной модели сборочной единицы «Тиски».

Рис. 6. Пример электронной модели сборочной единицы «Тиски»

8. Электронная модель детали

Основные требования к выполнению и оформлению электронной модели детали (ЭМД) изложены в ГОСТ 2.056:

• в соответствии с ГОСТ 2.102 ЭМД является основным конструкторским документом (КД);
• ЭМД должна содержать все данные, необходимые для изготовления и контроля детали в соответствии с требованиями ГОСТ 2.052;
• для ЭМД следует использовать правостороннюю систему координат и метрическую систему единиц измерения;
• ЭМД требуется выполнять в натуральную величину по номинальным (без допусков) размерам;
• все ЭМД должны содержать как минимум один вид «Изометрия». Вид «Изометрия» должен содержать ЭМД в положении, которое дает наиболее полное представление о форме детали, ее разрезах, сечениях и т. д. в соответствии с ГОСТ 2.317 и ГОСТ 2.305. В случае необходимости допускается добавление видов: «спереди» («главный»), «сверху», «слева», «справа», «снизу», «сзади». Плоскость для вида «Изометрия» следует определять в соответствии с требованиями, указанными в ГОСТ 2.052. Плоскости для ортогональных видов следует назначать в основных плоскостях проекций согласно ГОСТ 2.305;
• допускается создание дополнительных видов, обеспечивающих наилучшую визуализацию обозначений, с последующим сохранением видов как «Вид А», «Вид Б» и т. д. При этом направление проецирования следует указывать стрелкой около соответствующего изображения. Над стрелкой и полученным видом необходимо указывать одну и ту же прописную букву (рис. 7);

Рис. 7. Пример выполнения дополнительного вида

• допускается создание дополнительных видов ЭМД с разрезом (сечением) с последующим сохранением видов как «А-А», «В-В» и т. д.;
• создание дополнительных видов, не содержащих какой-либо дополнительной информации, кроме основной геометрии ЭМД (дополнительных осей, атрибутов, аннотаций и т. д.), не рекомендуется;
• моделирование технологических припусков в ЭМД не допускается;
• требования к точности выполнения моделей следует устанавливать с учетом требований к их изготовлению и контролю. Рекомендуется устанавливать следующие требования к точности выполнения моделей: линейная точность – 0,001 мм, угловая точность – 0,01°;
• степень подробности ЭМД должна соответствовать стадии разработки по ГОСТ 2.103;
• если в процессе сборки изделия деталь подвергается упругим (прокладки, резиновые профили и т. п.) или пластическим (развальцовка, гибка и т. п.) деформациям, то ЭМД следует выполнять в двух альтернативных состояниях этой детали — «как установлено» (деформированное при установке) и «как изготовлено» (без учета деформаций, возникающих при установке).

Упрощения при выполнении электронной модели детали:

• допускается не выполнять скругление и притупление острых кромок с радиусами скругления или граней фаски менее или равными 1 мм в случаях, когда указание о необходимости скругления или притупления острых кромок содержится в технических требованиях ЭМД и когда параметр скругления или притупления острых кромок или граней фаски задан в нормативных документах;
• штамповочные и литейные уклоны следует выполнять только в случае их использования в увязке со стыкуемыми деталями;
• при моделировании деталей, имеющих резьбу, следует создавать условную резьбу, при этом неосновной диаметр резьбы изображается тонкой пунктирной линией (рис. 8). Для вала: диаметр вала следует выполнять равным наружному диаметру резьбы, пунктирные линии – равными внутреннему диаметру резьбы (рис. 8, а); для отверстия: диаметр отверстия следует выполнять равным внутреннему диаметру резьбы, пунктирные линии – равными наружному диаметру резьбы (рис. 8, б). Коническую резьбу следует выполнять как показано на рис. 8, в.

Рис. 8. Пример выполнения резьбы на электронных моделях деталей: а – наружная резьба; б – внутренняя резьба; в – коническая резьба