VJEZBE

S v e u i l i t e u Z a g r e b u F a k u l t e t s t r o j a r s t v a i b r o d o g r a d n j e

Katedra za osnove konstruiranja

Znanost o konstruiranju Podloge za vjebe

Mario torga, Davor Pavli, Neven Pavkovi, Zvonko Herold

Zagreb, 2002.

Znanost o konstruiranju ZNOK - podloge za vjebe

Katedra za osnove konstruiranja, CADLab 1

SADRAJ:

ZNAAJKE PROCESA KONSTRUIRANJA .......................................................................3 ZAHTJEVI NA PROCES KONSTRUIRANJA SA STANOVITA TEORIJE PROIZVODA ........4

KAKO KONSTRUKTOR RJEAVA ZADATAK? .................................................................4

MODEL PROCESA RJEAVANJA ZADATKA....................................................................5

NAPREDOVANJE U PROCESU RJEAVANJA ZADATKA ..................................................6

STRUKTURA OPERACIJA U PROCESU KONSTRUIRANJA ..............................................7

OGRANIENJA I ODLUKE U PROCESU KONSTRUIRANJA .............................................8 VRSTE ZADATAKA, ODNOSNO KONSTRUKCIJA............................................................9

MODELIRANJE PROCESA KONSTRUIRANJA...............................................................10 ZADATAK 1.: NAPRAVA ZA ZAKIVANJE OBLOGA ELJUSNIH KONICA .....................16

RAIAVANJE ZADATKA.......................................................................................................17 Razrada liste zahtjeva (konstrukcijska specifikacija)........................................17 Prepoznavanje problema ..............................................................................................17 Pronalaenje principa iz poznatih tehnikih rjeenja ........................................17 Analiza problema .............................................................................................................17 Razmatranje mogunosti realizacije ........................................................................18 Kompletiranje zahtjeva i postavljanje prioriteta .................................................18 Izrada potpune liste zahtjeva .....................................................................................18 Priprema i planiranje rjeavanja problema ...........................................................20 Apstrakcija problema: Black Box .........................................................................21 Pronalaenje tehnolokih principa ............................................................................22 Definiranje tehnikog procesa ....................................................................................22 Djelovanje tehnikog sustava na tehniki proces...............................................23 Parcijalne funkcije ...........................................................................................................24 Funkcionalna struktura..................................................................................................24 Vrednovanje funkcionalne strukture ........................................................................25

TRAENJE PRINCIPA RJEENJA .................................................................................................26 Odreivanje ulaza i izlaza za tehniki sustav .......................................................26 Morfoloka matrica..........................................................................................................26 Kombiniranje nositelja funkcija i odreivanje njihovih veza ..........................28 Pronalaenje moguih varijanti rjeenja ................................................................28 Vrednovanje moguih varijanti rjeenja.................................................................31 Najpovoljnija varijanta rjeenja.................................................................................31

IZRADA GRUBIH SKICA ZA NAJPOVOLJNIJU VARIJANTU RJEENJA................................................32 Orijentacijski preduvjeti za odreivanje oblika....................................................32 Definiranje grubog oblika i dimenzija ......................................................................32 Odreivanje materijala, tolerancija i kvalitete obrade povrina ...................33 Pronalaenje kritinih podruja oblika ....................................................................33



Crtanje grubih skica .......................................................................................................33 Vrednovanje grubih skica .............................................................................................35 Najpovoljnija gruba skica .............................................................................................35

IZRADA DETALJNE SKICE.........................................................................................................36 Proraun ..............................................................................................................................36 Konana analiza pozicija ...............................................................................................36 Konano odreivanje materijala, tolerancija i kvalitete obrade....................36 Optimiziranje kritinih podruja oblika ...................................................................36 Crtanje detaljne skice u mjerilu.................................................................................36 Analiza i vrednovanje detaljnih skica ......................................................................39 Konana detaljna skica..................................................................................................39 Odobravanje rjeenja i odluka o razradi ................................................................39

IZRADA TEHNIKE DOKUMENTACIJE .........................................................................................40 Predstavljanje dovrenog tehnikog sistema .......................................................40

ZADATAK 2: NAPRAVA ZA BUENJE ..........................................................................41 Stupna builica .................................................................................................................42

UKUPNA FUNKCIJA ..................................................................................................................43 PODJELA NA PARCIJALNE FUNKCIJE ..........................................................................................43

U fazi koncipiranja slijedi: ............................................................................................44 RAZVIJANJE PRINCIPA RJEENJA ..............................................................................................44

Principijelno rjeenje PF1 (apstrakcija PF1)..........................................................44 RAZVIJANJE RJEENJA IZ PRINCIPA ..........................................................................................45

Principijelno rjeenje PF2 (apstrakcija PF2)..........................................................47 Konkretizacija PF2 + PF1..............................................................................................49 Principijelno rjeenje PF3 (apstrakcija PF3)..........................................................50 Principijelno rjeenje PF4(apstrakcija PF4) ...........................................................50 Konkretizacija PF1 + PF2 + PF3 + PF4 ...................................................................51



ZNAAJKE PROCESA KONSTRUIRANJA

Konstrukcijski proces je u prvom redu proces prerade i generiranja informacija, gdje se na temelju ulaznih zahtjeva generira skup informacija koje opisuju proizvod.

Konstrukcijski proces je sinteza relativno dobro poznatih elemenata u jednu jedinstvenu, otprije nepoznatu cjelinu sa zahtjevanim odreenim svojstvima. Ta sinteza iziskuje kreativan, stvaralaki rad. Iz toga proizlazi vana znaajka procesa konstruiranja - ovjek mora kontrolirati proces, odnosno imati pretean udio u obavljanju potrebnih radnji.

S filozofskog gledita proces konstruiranja je takoer i spoznajni proces: sustav na poetku nepoznat - spoznaje se, odnosno postaje poznat. Na temelju toga moe se rei da je spoznajna teorija takoer jedan izvor opih zakonitosti za proces konstruiranja.

Konstruiranje se moe promatrati i kao proces uenja. Svaki konstrukcijski zadatak moe se rijeiti na mnogo razliitih naina,

odnosno moe rezultirati sa razliitim strojnim sustavima ili sklopovima. Ta karakteristina mnogostrukost moguih rjeenja uvjetovana je koliinom svojstava proizvoda koje se trebaju odrediti u postupku konstruiranja.

Svaki proces konstruiranja moe se razloiti u manje cjeline (faze, dijelove procesa, etape, operacije) koje ine strukturu procesa.

Velika kompleksnost meusobno proturjenih zahtjeva dovodi do potrebe za viestrukim ponavljanjem odreenih faza nakon poetnog apstrahiranja i postavljanja pretpostavki - dok se ne odrede potrebne vrijednosti. Iterativni postupak je jedna od tipinih znaajki konstruiranja.

Do sada preteno samostalna djelatnost (u okviru zadatka), sve vie se pretvara u timski rad u kojem se koriste prednosti veeg informacijskog kapaciteta i meusobne razmjene ideja i postupaka.

Proces konstruiranja je vrlo zahtjevan kreativni rad, ali ne smije se promatrati kao umjetnost, nego kao znanstveni rad. Odreeni misaoni postupci (intuicija, nastajanje ideje) koji se ne mogu racionalno objasniti imaju obiljeja umjetnike kreativnosti. Ti postupci ne mogu se formalizirati u svrhu stvaranja cjelovitog teoretskog prikaza konstrukcijskog procesa.



ZAHTJEVI NA PROCES KONSTRUIRANJA SA STANOVITA TEORIJE PROIZVODA

nagli porast potreba uvjetovan trinim zakonitostima period razvoja proizvoda je sve krai vijek trajanja proizvoda je sve krai javlja se pojam kritine brzine konstruiranja raste koliina proizvoda u serijskoj i masovnoj proizvodnji zahtjevi za kvalitetom takoer rastu trokovi proizvodnje i poslovanja se moraju svoditi na minimum najvei utjecaj na strukturu trokova proizvodnje ima konstrukcijsko

rjeenje proizvoda

produktivnost tehnologije izrade proizvoda raste daleko bre od produktivnosti konstruiranja

Iz navedenih znaajki moe se uoiti mnogostrukost upliva na proces konstruiranja, kompleksnost procesa, a i irina potrebnih znanja.

KAKO KONSTRUKTOR RJEAVA ZADATAK?

Kako konstruktor razmilja, koje postupke koristi, kako organizira proces, kako se ui konstruirati? Ne postoji univerzalni recept rjeavanja konstrukcijskog zadatka (i/ili problema):

1. Jedini nain da se naui konstruiranje - je konstruirati. 2. U tijeku rjeavanja zadatka konstruktor upotrebljava tri vrste znanja:

a. znanje za generiranje ideja

b. znanje za procjenu, prosuivanje ideja c. znanje za strukturiranje procesa konstruiranja

3. Moe se nauiti konstruirati kvalitetne proizvode, pod uvjetom da postoje odreene predispozicije, te dovoljno iskustvo za generiranje i prosudbu ideja.

4. Konstruiranje treba uiti paralelno u akademskoj i industrijskoj okolini.



MODEL PROCESA RJEAVANJA ZADATKA

stratekoplaniranje

operativnoplaniranje

rezultati

vrijeme

akcije

Slika 1: Openiti proces rjeavanje zadatka

Akcije od stratekog prema operativnom planiranju promatraju se kao konkretizacija stratekog planiranja ("top-down" pristup). Akcije od razine rezultata prema operativnom planiranju promatraju se kao spontana analiza meurezultata ("bottom-up" pristup). Analiza rezultata moe uzrokovati i modifikacije stratekog planiranja.

Konstruktori prelaze sa razine stratekog planiranja na razinu operativnog planiranja u trenutku mijenjanja arita interesa. Na operativnoj razini razmatraju detaljnije i konkretnije planove. Akcije (kao rezultat takvih planova) vode do rezultata, koji mogu aktivirati slijedei operativni plan sa daljnjim rezultatima. Povratak na strateku razinu pojavljuje se u situacijama vanjskih interakcija ili tekoa na operativnoj razini. Alternacije izmeu: apstraktnijih i konkretnijih razina cijelog sustava i detalja oblikovanja forme i prorauna sinteze i analize planiranih i oportunistikih koraka "bottom-up" i "top-down" pristupa poznatog i nepoznatog

Kljuna pitanja: Koji skupovi vanih uvjeta e dovesti do koje vrste akcije? Koja od alternativnih strategija i akcija je upotrebljiva i efikasna?



NAPREDOVANJE U PROCESU RJEAVANJA ZADATKA

Metoda tono usmjerenih koraka sastoji se u postavljanju pitanja samom sebi na nain koji usmjerava k rjeenju. Predloeni nain miljenja odvija se u etiri stupnja:

Slika 2: Metoda tono usmjerenih koraka



STRUKTURA OPERACIJA U PROCESU KONSTRUIRANJA

1. Faze konstruiranja

2. Operacije konstruiranja

3. Temeljne operacije

4. Elementarne aktivnosti

5. Elementarne operacije

KoncipiranjePlaniranje Projektiranje Razrada

PROCES KONSTRUIRANJA

Ust

anov

iti te

hnol

ogije

Obl

ikov

ati

Izbo

r mat

erija

la

Raz

mot

riti

nain

izra

de

Dim

enzi

onira

ti

Odr

editi

tole

ranc

ije

Odr

editi

kv

alite

tu p

ovr

ina

Ust

anov

iti

efek

te (a

kcije

)

Ust

anov

iti

funk

cije

Odr

editi

nain

e dj

elov

anja

Odr

editi

noi

sioc

epa

rcija

lnih

funk

cija

Odr

editi

ko

nfig

urac

iju

Odr

editi

ope

raci

je

Razraditizadatak

Prireditiinformacije

Razgovaranje

01 Gledati - opaati02 itati03 Sluati, interpretirati04 Mjeriti05 Zapamtiti, podsjetiti se

11 Govoriti, objasniti12 Pisati (izvjetaj)13 Skicirati14 Crtati15 Kotirati 16 Izraditi sastavnicu

31 Usporediti32 Kombinirati33 Analizirati, sintetizirati34 Apstrahirati, konkretizirati35 Postaviti analogije, utvrditi suprotnosti 36 Inducirati, deducirati

21 Proraunati22 Zabiljeiti, komentirati23 Srediti, klasificirati

Pregledavanje OptimiranjeEksperimentiranje Voenje pregovoraUenje

Verificirati,provjeriti

Prikazati,npr. grafiki

Traitirjeenja

Vrednovati,odluiti Priopitirjeenje

Slika 3:Struktura operacija u procesu konstruiranja

Prikaz strukture konstrukcijskog procesa moe se promatrati na dva naina: kao hijerarhija kompleksnosti u aktivnostima konstrukcijskog procesa -

gledano po vertikalnoj osi, svi elementi (operacije) iz niih razina sadrani su u svakom od elemenata iz viim razina

kao grupe (blokovi) aktivnosti (gledano po horizontalnoj osi) koji se cikliki ponavljaju do postizanja ciljeva



OGRANIENJA I ODLUKE U PROCESU KONSTRUIRANJA

Proces napredovanja od poetne specifikacije (definicije zadatka ili problema) do rjeenja, odnosno kompletnog skupa informacija o eljenom proizvodu moe se promatrati kao niz koraka u kojima se izmjenjuju procesi obrade informacija i donoenja odluka. Svaki od koraka moe se naznaiti nekom odlukom koja na bilo koji nain mijenja stanje unutar skupa informacija o proizvodu. Skup informacija o proizvodu ine svi generirani crtei, modeli, analize, prorauni, tehnike upute, biljeke i prikupljeno znanje tijekom procesa konstruiranja.

Prema mogu se razluiti dva razliita gledita o tome kako proces konstruiranja napreduje po koracima, odnosno od jednog stanja do slijedeeg. Po jednom pristupu, opis proizvoda (konstrukcija) evoluira tijekom kontinuiranog (ciklikog) procesa usporedbe izmeu trenutnog stanja definiranosti skupa informacija o proizvodu i cilja, tj. skupa zahtjeva na konstrukciju definiranih konstrukcijskim zadatkom. Takav pristup implicira tono poznavanje svih zahtjeva na poetku rjeavanja zadatka kako bi se jasno mogla definirati razlika u odnosu na trenutno stanje definiranosti konstrukcije. Razlika tih dvaju stanja tada kontrolira proces konstruiranja. Meutim, za veinu konstrukcijskih zadataka i/ili problema, takav pristup je previe jednostavan, jer u poetku procesa nisu svi zahtjevi precizno definirani, odnosno mogu se u tijeku procesa modificirati, pa ciljno stanje konstrukcije ne moe na poetku biti potpuno poznato. Po drugom pristupu, na poetku rjeavanja zahtjevi na konstrukciju ograniavaju skup moguih rjeenja na podskup svih moguih rjeenja. Kako proces konstruiranja napreduje, nova ogranienja se dodaju da bi dalje reducirala mogua rjeenja, koja se kontinuirano eliminiraju do jednog konanog rjeenja. Drugim rijeima, konstruiranje je sukcesivno razvijanje i primjena ogranienja dok ne preostane samo jedno rjeenje. Ogranienja koja se dodaju u tijeku procesa konstruiranja proizlaze iz dva izvora. Jedan od izvora je ope struno znanje konstruktora kao i znanje iz domene rjeavanja zadatka. Kako svaki konstruktor raspolae razliitim znanjem, primjenjivati e i razliita ogranienja, pa e svaki rijeiti zadatak na svoj, jedinstveni nain. Drugi tip ogranienja koja se primjenjuju u tijeku konstrukcijskog procesa proizlazi iz odluka koje se donose u procesu konstruiranja. Odluke definiraju ogranienja i na taj nain mogu utjecati na slijedee odluke u daljnjem tijeku procesa. Moe se rei da se veina ogranienja temelji na rezultatima konstrukcijskih odluka. Zbog toga je jedna od esencijalnih osobina konstruktora sposobnost donoenja odluka, ali na temelju dobro razraenih kriterija, i u trenutku kad raspolae s dovoljnom koliinom informacija.



VRSTE ZADATAKA, ODNOSNO KONSTRUKCIJA Prema stupnju odreenosti proizvoda zadatke, odnosno vrste konstrukcija moemo prema razvrstati kao:

ponovljene - izrada po ve gotovoj dokumentaciji uz eventualno prilagoavanje novoj tehnologiji (to je zapravo ponovljena izrada proizvoda)

kvantitativno usklaene - kvalitativno ista konstrukcija, ali kvantitativno ponovljena na nain da odreeni parametri dobivaju nove vrijednosti (esto se u literaturi ovaj sluaj naziva parametarska konstrukcija)

varijantne - osnovna funkcija i struktura proizvoda ostaju iste, ali se eventualno mijenjaju principi rada pojedinih parcijalnih funkcija

prilagodne - osnovna funkcija ostaje ista, ali se uz izmjenu parcijalnih funkcija moe mijenjati i struktura

nove konstrukcije - izrada na osnovu novih principa rjeenja kod istog, promijenjenog ili novog zadatka

Lp

D2p

rotorski paketlimova

Slika 4: Primjer parametarske konstrukcije - varijacije promjera i duljine rotorskog

paketa limova uzrokuju promjene i mnogih drugih dimenzija



MODELIRANJE PROCESA KONSTRUIRANJA

Potrebna znanja za konstruiranje mladi inenjer konstruktor uglavnom stjee od starijih i iskusnijih kolega. Uenik oponaa uitelja. Znanje se uglavnom stjee koritenjem uzoraka (pranci) dobrih izvedbi postojeih konstrukcija. Pri tome se od inenjera poetnika trai osnovno poznavanje pojedinih elemenata strojeva i konstrukcija, naina njihovog konstrukcijskog oblikovanja, proraun vrstoe, snage itd. Mladi inenjer odlazi u praksu s vie-manje meusobno nepovezanim znanjima iz raznih podruja. U praksi se pokazalo da je primjena ovih, nepovezanih znanja, bila na sloenijim zadacima preputena inicijativi i umjenosti mladog inenjera. Budui da su inicijativa i umjenost pojedinih ljudi vrlo razliite, to su se i uspjesi javljali pojedinano, pa se poelo govoriti o tome kako konstruiranje predstavlja sposobnost s kojom se treba roditi. To je dovelo do toga da je poziv konstruktora postao sve manje zanimljiv, te su se izabirala rjeenja kao npr. kupovanje stranih licenci i prevoenje strane dokumentacije. Iz tog je razloga broj originalnih konstruktorskih rjeenja relativno malen.

Osim toga ne treba smetnuti s uma i injenice: Potreba za novim konstruktorskim rjeenjima neprestano raste Vijek trajanja proizvoda na tritu je sve krai, to i dovodi do toga da se

neprestano trae nova rjeenja

Nove tehnologije zahtijevaju nove strojeve, pa time i nove konstrukcije Opseg proizvodnje neprestano raste

Razmatranjem svega prethodno navedenog se pojavilo pitanje to je zapravo konstruiranje, mogu li se pronai zakonitosti konstruktorske djelatnosti, te racionalno opisati propisi i postupci pri konstruiranju. Odgovore na ta pitanja pokuava dati ZNANOST O KONSTRUIRANJU. Znanost o konstruiranju trebala bi dati pouzdanu osnovu za savladavanje konstruktorskih zadataka, morala bi pruiti sliku povezanosti bitnih stvari potrebnih za rjeavanje, te kako se istim postupcima mogu rjeavati razliiti konstruktorski zadaci. Osim toga cilj znanosti o konstruiranju je opisivanje procesa konstruiranja pomou algoritama kako bi se omoguila upotreba raunala u svim fazama konstruiranja. Znanost o konstruiranju mora biti pomo konstruktorskoj praksi. Praktina primjena znanosti o konstruiranju nazvana je METODIKO KONSTUIRANJE.

Cilj metodikog konstruiranja je zapravo da se konstruiranje shvati kao proces u kojem se jednakim postupcima mogu rjeavati razliiti zadaci. Prema tome u metodikom konstruiranju se govori o postupcima kojima se utvruje PROCES KONSTRUIRANJA, o podacima koji su mu potrebni, o nainu koritenja tih podataka da bi se proces konstruiranja razvijao postupno po fazama, te o nainu obrade i povezivanju pojedinih faza kako bi se dolo do odgovarajuih konstruktorskih rjeenja.



Slika 5: Modeliranja procesa konstruiranja

Proces konstruiranja moe se prikazati kroz slijedee faze: Raiavanje zahtjeva je poetna faza procesa konstruiranja u kojoj se

raiavaju problemi koji proizlaze iz radnog zadatka te razradom liste zahtjeva.

Koncipiranje predstavlja onaj dio procesa konstruiranja pri kojem se nakon raiavanja svih zahtjeva vezanih uz zadatak, definira princip rjeenja zadatka traenjem i pronalaenjem odgovarajuih principa rjeenja. U fazi koncipiranja konstruktor pronalazi principijelno rjeenje zadatka. Pri tome se koristi poznatim fizikalnim principima i trai varijante moguih rjeenja. Tako dobivene varijante rjeenja vrednuje prema kriterijima koji su dani u listi zahtjeva.

Projektiranje je onaj dio procesa konstruiranja u kojem se nakon raiavanja zadatka i koncipiranja, utvruje funkcionalno i ekonomsko rjeenje zadatka u takvom opsegu da je mogua daljnja konstruktivna razrada. Vrednovanjem dobiveno koncepcijsko rjeenje omoguava da se preko projektnih varijacija doe do prvog cjelovitog projektnog rjeenja. Nakon to se iz projektnog rjeenja uklone kritina mjesta, pristupa se tehnikom i ekonomskom vrednovanju te se pristupa optimiranju projektnih detalja i razradi tehnike dokumentacija.



Konstrukcijska razrada predstavlja posljednju fazu u procesu konstruiranja u kojoj se razrauje tehnika dokumentacija izabranog najpovoljnijeg projektnog rjeenja.

Proces konstruiranja se openito moe promatrati kao pretvorba informacija koja zapoinje prikupljanjem informacija (iz zadatka, literatura, standardi, statistike, eksperimenti, prorauni), nastavlja se preradom tih informacija (analizom, sintezom, kombiniranjem), a zavrava predajom informacija (crtei, skice, upute).

yyy

TOK INFORMACIJA UKONSTRUIRANJU

PRIKUPLJANJEINFORMACIJA

y iz formulacijezadatka

y iz literature (knjige,asopisi,informacije)

y iz standarday iz proraunay iz eksperimenata

RAZRADAINFORMACIJA

y analizom dobivenihinformacija

y sintezomdobivenimrazmiljanjem

y izradom proraunaieksperimentiranjem

PREDAJAINFORMACIJA

y definiranje onogto je rjeavano uobliku skica,crtea, uputa,tablica, uputa zamontau

Slika 6: Tok informacija u konstruiranju

U okviru ovih vjebi prikazat e se primjeri aktivnosti inenjera u procesu konstruiranja koristei postojee METODE znanosti o konstruiranju. Cilj metoda znanosti o konstruiranju je dati konstruktoru MODEL konstrukcijskog procesa te tako poveati vjerojatnost nastanka uspjenih rjeenja. Uspjean model konstrukcijskog procesa trebao bi biti razumljiv i openit to je vie mogue da bi mogao rjeavati vei broj razliitih problema. Problemi koji se mogu pojaviti u konstruiranju variraju od potpuno novih konstrukcija pa do re-dizajniranja (promjene) postojeih rjeenja. Takav model ne smije smanjivati ili sputavati kreativnost svakog konstruktora. Model opisuje konstrukcijski proces korak po korak te je nuno zavriti u potpunosti jedan korak prije nego se krene na drugi.

Da bi razjasnili metodiku razradu procesa konstruiranja moramo uvesti pojam TEHNIKOG PROCESA. Tehniki procesi su postupci u kojima se koriste tehnika sredstva (strojevi, aparati, ureaji).



U tehnikim procesima se vri transformiranje (pretvorba): Materijala osnovna svojstva(kemijski procesi), oblik, dimenzije Energije iz jedne vrste u drugu Informacija oblik, kvaliteta, kvantiteta i mjesto

Procesom openito moemo oznaiti bilo koju radnju. Moemo ga definirati kao vei broj elementarnih procesa ija je struktura uvjetom i redosljedom operacija (tehnoloki tok). Cilj tehnikog procesa je provedba pretvorbe (transformacije) predmeta odreenog stanja u eljeno stanje. Primjer: Proizvodnja vodena pare energija goriva u energiju vodene pare Tokarenje valjani poluproizvod u izradak po crteu Transport predmet na mjestu A u predmet na mjestu B

Tehnikom procesu prema [Slika 1] pripadaju: Operandi predmet rada Sustav ovjek-tehnika sredstva kao isporuioci djelovanja Dijelovi procesaoperacije koje ostvaruju transformaciju u radnom

procesu

Faktori procesa Sporedni ulazi i izlazi

Tehniki proces (TP)

Tehniki proces (TP)Tehniki proces (TP)

FAKTORI PROCESA

Operand (predmet rada)Operand (predmet rada)

Djelovanja ljudi Djelovanja TS

sporedni ulazi sporedni izlazi

Ljudi Tehnikisustavi (TS)

Slika 7: Model tehnikog sustava

Tehniki procesi ine pak osnovu za konstrukciju TEHNIKIH PROIZVODA koji u tehnikom procesu moraju preuzeti odreene funkcije. Tehniki proizvodi se promatraju kao SUSTAVI kod kojih ulazne veliine i izlazne veliine stoje u odreenoj zavisnosti. Iz tog se odnosa moe odrediti UKUPNA FUNKCIJA svakog tehnikog proizvoda. to sve pripada promatranom tehnikom sustavu odreeno je granicom sustava. Granicom sustava je odreena okolina sa kojom je sustav u odnosu koji je definiran ili se moe definirati.



Ovakvom je predodbom mogue definirati odgovarajue sustave prema trenutnoj potrebi te ih prikazati kao tzv. crne kutije (ulaz, izlaz, ukupna funkcija).

Ukupna funkcija se moe u veini sluajeva rastaviti na parcijalne funkcije koje predstavljaju parcijalne zadatke unutar ukupnog zadatka. Povezivanjem parcijalnih funkcija u ukupnu funkciju dolazimo da funkcionalne strukture.

Primjer: Stroj za pranje rublja

Ulaz materijal (rublje, voda, sredstvo za pranje) Izlaz materijal (rublje, otpadna voda) Ukupna funkcija RUBLJE PRATI Parcijalne funkcije: dovesti vodu, dovesti sredstvo za pranje, zagrijavati

mjeavinu vode i sredstva, pomicati rublje u mjeavini, rublje isprati, regulirati cijeli proces

Nakon toga se za svaku od parcijalnih funkcija pronalazi rjeenje, te meusobnim spajanjem pojedinih rjeenja dolazimo do ukupnog rjeenja problema.

Promotrimo li [Slika 8], vidimo da su na njoj prikazane sve aktivnosti vezane uz konstrukciju tehnikog sustava. Uz pojedine faze u procesu konstruiranja prikazan je i tok informacija u openitom obliku. Postoji podjela prema etiri osnovne faze konstruiranja koje smo naveli prije (oznaeno s lijeve strane), unutar kojih je napravljena finija podjela na est faza sa definiranim ulazima i izlazima iz svake od faza.

Bitno je naglasiti da promatrani model nije iskoristiv samo kao cjelina, ve se moe primijeniti bilo koji njegovi dio za opis konstrukcijskog procesa. To nam omoguuje da kombiniramo intuiciju kojom rjeavamo pojedine faze problema sa sistematskim pristupom koji nam nudi prikazani model. U svakom koraku je definiran zatvoreni tok rjeavanja problema, traenja alternativa, vrednovanja i odluivanja.



Slika 8: Openiti model konstrukcijskog procesa (Hubka, Theory of Design Process)



ZADATAK 1.: NAPRAVA ZA ZAKIVANJE OBLOGA ELJUSNIH KONICA Veliki broj automehaniarskih radionica ima potrebu za koritenjem naprave za postavljanje zakovica za privrenje koionih obloga na eljusti bubanj konica. Pretpostavlja se da je potrebno izraditi 5 ureaja (tu je ukljuena mogunost daljnje prodaje ureaja i drugim automehaniarskim radionicama). Ureaj za postavljanje zakovica e se koristiti za zakivanje obloga na standardne eljusti konica. Dimenzije, detalji i drugi podaci prikazani su na [Slika 9].

Slika 9: Zahtjevi naruitelja



RAIAVANJE ZADATKA

Razrada liste zahtjeva (konstrukcijska specifikacija)

Cilj ovog poglavlja je izrada kompletne liste zahtjeva i to na nain da se : razradi problem zadatka na nain to se eli dobiti prikupljanju informacija o moguim ogranienjima na konstrukcijski

posao

Rezultat je mogue prikazati kao dva razliita dokumenta: Konstrukcijska specifikacija kao dio ugovora izmeu naruitelja i

izvrioca

Lista zahtjeva za voenje samog konstruktora U mnogim sluajevima, konstruktor e odmah ponuditi odgovor na postavljeni problem. Meutim, najee konano rjeenje nee biti pronaeno sve dotle dok se ideje po nekoliko puta ne preispitaju i preprave. Preklapanje poslova je esto i trebalo bi se izbjegavati, svugdje gdje je to mogue.

Prepoznavanje problema

Prepoznavanje problema usmjereno je na prouavanju gdje i kako e se ureaj koristiti, prikupljanju informacija iz drugih izvora koji su u vezi s problemom ili rjeenjem, te uspostava kriterija za vrednovanje pomou kojeg se vri ocjenjivanje i odabir varijanti.

Pronalaenje principa iz poznatih tehnikih rjeenja Konstruktoru se preporuuje pregledavanje literatura (knjiga, strunih asopisa) sa svrhom pronalaenja slinih problema i njihovih rjeenja te prikupljanju informacija o cijeni kotanja.

Takvo prouavanje ne bi smjelo biti konica za pronalaenjem novih rjeenja.

Analiza problema

Iz strunih kataloga, dobivene su informacije o runim i strojnim ureajima za postavljanje zakovica. Posjetom drugim automehaniarskim radionicama, dolo se do saznanja o tehnologiji koionih obloga. Ta saznanja i informacije iz kataloga, pomau konstruktoru na razumijevanju tehnikih principa u tom podruju. Konstruktor se je do sada upoznao s problemom i napravljeno je nekoliko razgovora s predstavnicima naruitelja, gdje su se upoznali s problemima i teoretskim rjeenjima.

Cilj takvih razgovora je preispitivanje svih sakupljenih informacija i spoznaja novih razmatranja.



Razmatranje mogunosti realizacije S dosadanjim prikupljenim informacijama, potrebno je odluiti da li je teoretsko rjeenje izvedivo isto kao i da li se ureaj moe konstruirati i proizvesti unutar zadanih ogranienja (npr. unutar zadanog vremena) i to je jednako vano, da li je ekonomski isplativo.

Svaki daljnji rad je mogue izbjegnuti, ukoliko se prikae da ureaj ilii prikazano rjeenje nije izvedivo.

Zbog relativno jednostavnog problema, konstruktor sa sigurnou moe ustanoviti da se tehniko rjeenje moe realizirati.

Kompletiranje zahtjeva i postavljanje prioriteta

Ovo je posljednja faza u kojoj se mogu ukljuiti jo neki faktori koji mogu utjecati na rjeenje, a nisu bili predvieni do sada. Sve prikupljene izjave potrebno je grupirati kao i odluke, doneene za prioritete koji se odnose na pojedine zahtjeve.

Izrada potpune liste zahtjeva

Sa svim dosadanjim prikupljenim informacijama, potrebno je izraditi kompletnu listu zahtjeva s prioritetima u pisanom obliku i koritenjem dijagrama gdje je to potrebno. Iz same liste zahtjeva mora proizlaziti opis problema, tono navesti to bi predloeno rjeenje moglo raditi i unutar kojih ogranienja. Poetna specifikacija za ovaj dio ukljuuje dobivenu specifikaciju od naruitelja i informacije prikupljene kroz prethodne toke. Rezultat konstruktorskog posla prikazan je slijedeoj slici. Ova lista podijeljena je na vie kategorija kako bi se omoguio daljnji rad konstruktora [Slika 10].



KONSTRUKCIJSKASPECIFIKACIJA

PROJEKT:Naprava za postavljanje zakovica

1. Funkcije1.1 Zakivanje obloga na eljusti

2. Uvjeti tehnikog procesa (TP)2.1 eljust

a) Oblik i dimenzije D = 250 - 400 mm B = 80 -100 mm b1 = 6 - 8 mm lmin =10 mmmax = 150 stupnjevaSmax = 50 mm

b) Materijal: AL-legurac) Masa: ~2 kgd) Stanje: eljust ista, rupe izbuenee) Broj zakovica: 10 - 162.2 Obloga

a) Oblik i dimenzije D = 250 - 400 mm B = 80 -100 mm b2 = 6 - 8 mm

b) Materijal: Specialni materijal za obloge, otporan na troenjec) Masa: 200 g (max)d) Stanje: obloga preana, rupe izbuene2.3 Zakovica

a) Oblik i dimenzije prema DIN 7338b) Masa: nije uvjetovana

2.4 Proces zakivanja (TP)a) Sila zakivanja ~500 N (pokusno odreena)b) Radni udarac (dobro zatvaranje) 4 mmc) Kapacitet ~70 zakovica/dand) 1 ovjek opsluuje

3.1 Radni vijek: 5 godina3. Radna svojstva

3.2 Dobra prenosivost3.3 Pouzdanost3.3 Lako odravanje

4.1 Ruka: sila 200N, noga: sila 400N4. Ergonomska svojstva

4.3 Sigurnost protiv nesrece4.2 Radna visina

5. Izgled (nema posebnih zahtjeva)6. Klasifikacija i uskladitenje

6.1 Minimalni volumen naprave zbog uskladitenja7. Isporuka

7.1 Krajnji rok 3 mjeseca (4 max)8. Trokovi

8.1 Trokovi proizvidnje 4000 Kn

Zaht

jevi

elje

X

X

X

X

XXXX

XXXX

XXX

X

X

X

Slika 10: Konstruktorska specifikacija s razraenom listom zahtjeva



Priprema i planiranje rjeavanja problema

Glavni cilj pripreme i planiranja je planiranje rjeavanja problema i njegove organizacije tako da se pokua predvidjeti kako e se projekt voditi. S konstruktorskog stajalita, potrebno je iz pojedinih koraka napraviti plan koji prati odreeni problem, zatim napraviti vremensku tablicu i odrediti krajnje rokove te planirati odmore koji e osigurati napredak. Vremenska tablica za rjeavanje problema prikazana je na [Slika 11].

Slika 11: Vremenska tablica za rjeavanje problema



RAZRADA FUNKCIONALNE STRUKTURE Rjeenje zadatka poinje openito definiranjem osnovne funkcije potrebne za izvoenje tehnikog procesa, koji je proizaao iz liste zahtjeva. U ovom koraku moramo donijeti pet kljunih odluka: Tehnoloki principi i tehnologija za transformaciju u tehnikom procesu Udio utjecaja ovjek u odnosu na utjecaj tehnikih sredstava Granice tehnikog sustava Niz operacija kojima je opisan tehniki proces Optimalno grupiranje funkcija

Konstruktor bi u idealnom sluaju trebao generirati alternativne opise tehnikog procesa, funkcije itd., te ih u odvojenim postupcima vrednovati i odluiti se izmeu njih. Ulazni podaci u ovu fazu proizlaze iz liste zahtjeva, dok je izlaz apstraktni prikaz tehnikog sustava. Dokument koji se generira tijekom ove faze je funkcijska struktura.

Apstrakcija problema: Black Box

Cilj paljivih prouavanja liste zahtjeva te preciziranja ogranienja je u sagledavanju problema koji treba rijeiti. Pravilnim sagledavanjem problema prepoznaju se i formuliraju transformacije, u apstraktnom obliku, potrebne da bi operandi postigli svoje konano stanje. Te transformacije sadre informacije o tehnikom procesu, i o nekim funkcijama tehnikog sustava (TS) koji e se konstruirati. Ishodite za opis sustava moe uvijek biti Black-box, kako je to u tehnici uobiajeno. Pri tome se u poetku ne treba zamarati promjenama koje se deavaju unutar Black-Box-a. Iz toga proizlazi opis ukupne funkcije koju bi sustav morao izvriti te ulazne i izlazne veliine. Prikaz Black Box dijagrama za primjer koji se promatra prikazan je na [Slika 12]:

Zakivanje obloge naeljust bubanjske

konice

Energija E

Materijal M

Signal S

Energija E'

Materijal M'

Signal S'

E - energija ovjekaM - eljust konice, obloga, zakoviceS - informacija o pozicioniranju eljusti i obloge

E' - energija deformiranja zakoviceM' - eljust i obloga spojeni zakovicomS' - informacija o uspjeno provedenom zakivanju

Slika 12: Black Box dijagram tehnikog procesa



Pronalaenje tehnolokih principa

U ovom koraku konstruktor mora razraditi osnovne tehnoloke principe koji mogu ostvariti transformaciju koja je opisana Black Box dijagramom tehnikog procesa koji se promatra. Potrebno je razraditi nekoliko prikladnih principa te ukoliko je mogue, pronai optimalne tehnoloke principe koji rjeavaju postavljeni problem i specifikaciju zahtjeva. Takoer je potrebno definirati pojedine operacije unutar tehnolokog procesa da bi se ostvarila ukupna funkcija.

Tehnologija koja moe biti koritena zasniva se na osnovnim fizikalnim principima. Zbog toga bi konstruktor trebao prethodno prouiti svu postojeu literaturu koja je nastala eksperimentalnim i znanstvenim pristupom o promatranom problemu. U ovom sluaju, relativno jednostavna tehnologija rjeavanja problema ve postoji u obliku niza operacija. Ova tehnologija je opisana na [Slika 13] te je jednostavnija za shvaanje od Black Box prikaza. Moemo ju prihvatiti kao optimalnu.

Slika 13: Tehnoloki principi rjeenja problema

Definiranje tehnikog procesa U ovom koraku se tehniki proces mora razraditi u detalje. To se ostvaruje uvoenjem operacija potrebnih za transformaciju operanda, koritenjem odabranih tehnolokih principa i uvaavanjem prednosti i nedostataka mogueg tehnikog procesa. Poetni dokumenti za ovaj korak su Black Box dijagram i skica tehnolokog principa. Polazei od formuliranog problema (ukupne funkcije), potrebno je potraiti funkcije pomou kojih se problem moe rijeiti. Povezivanjem tih funkcija daje funkcionalnu strukturu. Treba nastojati da u ovom koraku broj tih funkcija bude to manje kako bi opis tehnikog procesa bio to jednostavniji. Poeljno je da se sama funkcija izraava pomou jedne imenice i rijei koja oznaava radnju, npr. teret DIZATI, svjetlo TROITI, energiju PRETVORITI. Kad ovjek djeluje na tehniki proces, funkcija konstrukcije mora dozvoliti i



prihvatiti akciju dovedenu izvana. Opis je tada u obliku koji pokazuje da tehniki sustav mora biti spreman za slanje utjecaja npr. OMOGUITI pozicioniranje eljusti i obloge. Tehniki proces za primjer koji se prouava prikazan je na [Slika 14] te moemo rei da je optimalan za ovaj problem (nema upotrebljivih alternativa). Ovaj model razgrauje transformaciju operanda, ukljuujui i sve operacije koje su potrebne za realiziranje promjena nad operandima da bi ih spojili:

Poetna stanje: odvojeni dijelovi eljusti konice, konike obloge i zakovice

Konano stanje: zakovicama privrene konike obloge na eljusti konice

Utjecaji koji su naznaeni na slici mogu biti dovedeni tehnikom procesu i od strane ljudskog operatora, ali i od strane tehnikog sustava.

Slika 14: Tehniki proces

Djelovanje tehnikog sustava na tehniki proces U ovom koraku konstruktor mora odrediti koje utjecaje oekuje od tehnikog sustava ili ovjeka ovisno o zahtjevima postavljenim na tehniki proces. Nakon toga potrebno je raspodijeliti te dunosti meu razliitim tehnikim sustavima, podsustavima (naroito ako se tehniki sustav dijeli u manje jedinice) iljudskim operatorima. Ta raspodjela je prilino varijabilna (znai da nam npr. odreenu silu moe dati ovjek, ali i neki ureaj). Ovdje takoer treba razluiti pitanja vezana uz granice tehnikih sustava, te broja potencijalnih sustava. Poevi od tehnikog procesa prikazanog na [Slika 14], odreuju se dunosti tehnikog sustava (ovisno o zahtjevima tehnolokog principa za rjeavanje problema prikazanog na [Slika 13]).



Zahtjevi za odreivanje utjecaja na tehniki proces koji promatramo, jesu prikazani na [Slika 15]. Vjerojatno je, da emo se u ovome sluaju odluiti za ovjeka kao nositelja navedenih aktivnosti. Osim ovih aktivnosti, analizom liste zahtjeva trebale bi se definirati i zadae koje se odnose na tehniki sustav, dodavanje zakovica i davanje sile potrebne za zakivanje.

Funkcijska struktura operatora:

- Priprema alata- Sklapanje eljusti i obloge- Umetanje zakovice- Pozicioniranje dijelova u napravu- Upotreba naprave- Micanje spojenih dijelova iz naprave- Zamjena alata za zakivanje

Slika 15: Funkcijska struktura operatora

Parcijalne funkcije

Slijedei korak je grupiranje funkcija na koristan nain. U najveem broju sluajeva biti e potrebno vie pojedinanih (parcijalnih) funkcija da bi se moglo dobiti rjeenje. Razmiljanje pomou parcijalnih funkcija, omoguuje pronalaenje novih i boljih rjeenja u odnosu na neko preuranjeno utvrivanje principa rjeenja, te uoiti parcijalni problemi ijem rjeavanjem dolazimo do ukupne funkcije tehnikog procesa. Uoeni parcijalni problemi mogu se grupirati po kriterijima koliine, kvalitete ili trokova. Prilikom rastavljanja problema na parcijalne funkcije moe se ii prema dolje koliko god je potrebno da bi se dolo do rjeenja. Isto tako, ne treba ii dalje nego je potrebno, jer se nekad ve i na viim razinama nude rjeenja kojima se moe koristiti.

Za primjer koji razmatramo moemo na temelju razmotriti koje parcijalne funkcije su nam potrebne za opisivanje problema.

Funkcionalna struktura

Rastavljanje ope funkcije na potreban broj parcijalnih funkcija omoguuje dobivanje odgovarajuih principijelnih rjeenja. Kombinacije principa pojedinih rjeenja omoguuju da se odabere kombinacija radi variranja i traenja



najpovoljnijih rjeenja. Varijante konstruktivnog oblikovanja omoguavaju odgovarajue optimiranje i konanu razradu izvedbenog rjeenja. U ovom koraku konstruktor mora odluiti koja funkcijska struktura najbolje opisuje problem. To ukljuuje analizu svih prethodnih koraka u ovom dijelu. Bitno je napomenuti da funkcionalna struktura mora biti graena to jednostavnije, jer je to preduvjet za dobivanje jednostavnog i jeftinog rjeenja. Funkcije i njihove relacije se predstavljaju potujui smjernice openitog modela funkcionalne strukture.

Slika 16: Funkcijska struktura konstrukcije

Vrednovanje funkcionalne strukture

Funkcionalna struktura, koja glavnu funkciju dijeli na parcijalne, moe se mijenjati varijacijama parcijalnih funkcija i njihovim razliitim povezivanjem. Obzirom na ogranienja koje nam namee vrijeme koje imama na raspolaganju za konstruiranje, konstruktor moe optimirati funkcijsku strukturu i poboljati je ponavljanjem prethodnih koraka. Vrednovanje se mora provesti po relativno malom broju kriterija, jer se jo uvijek nalazimo na visokom stupnju apstrakcije.



TRAENJE PRINCIPA RJEENJA Za parcijalne funkcije definirane funkcionalnom strukturom potrebno je pronai principe rjeenja. Ovako dobiveni principi rjeenja mogu biti kombinirani u koncepcijske varijante, od kojih svaka ovako kreirana varijanta mora ispuniti glavnu funkciju. Zahtjev je, da se prije svega pronau odgovarajui fizikalni principi za izvrenje pojedinih funkcija.

Nakon to su pronaeni fizikalni principi, njihova daljnja razrada rezultira principijelnim predodbama o vrsti i obliku nosioca odgovarajue funkcije(organa) to se prikazuje pomou runih skica. Definiranjem relacija meu pojedinim nosiocima funkcija ne vodi samo prema jednom rjeenju ve prema veem broju varijanti. Ulazni podaci u ovu fazu proizlaze iz liste zahtjeva i funkcionalne strukture, dok je izlaz apstraktni prikaz tehnikog sustava sa strukturom nositelja pojedinih funkcija. Dokumenti koji se generiraju tijekom ove faze su koncepcijske skice.

Odreivanje ulaza i izlaza za tehniki sustav U ovom koraku se od konstruktora oekuje da postavi i definira ulazne parametre u tehniki sustav koji su vezani uz mogue naine djelovanja konstrukcija. Takoer je korisno definirati i izlaz za svaku parcijalnu funkciju to e nam pomoi u pronalaenju odgovarajuih fizikalnih principa koji mogu ispuniti pojedinu parcijalnu funkciju.

Morfoloka matrica

Nakon odreivanja parcijalnih funkcija kreira se morfoloka matrica u kojoj se parcijalne funkcije postavljaju vertikalno. Horizontalno se daju mogua rjeenja pojedine parcijalne funkcije (fizikalni principi), odnosno definiraju se nosioci parcijalnih funkcija(organi). Nosioci funkcija su tehniki sustavi koji svojim djelovanjem ostvaruju traenu funkciju.

Konstruktor mora pronai mogue nosioce funkcija (organe) za funkcije tehnikog sustava (TS), uz zanemarivanje veliine i ostalih detalja konstrukcije. Trai se vie moguih nositelja konstrukcije od kojih e jedan dati odgovor na postavljeni problem.

Pri tome nam na raspolaganju stoji veliki broj moguih naina djelovanja, te shodno tome i veli broj razliitih nosioca funkcija. Ako se krene od prikaza funkcionalne strukture na [Slika 16] rezultirajua morfoloka matrica moe izgledati kao na [Slika 17]. U prvom stupcu dan je popis svih funkcija iz funkcijske strukture. Za svaku od tih funkcija prikazani su akcijski principi i mogua rjeenja na razliitom nivou prikaza.



Slika 17: Morfoloka matrica



Kombiniranje nositelja funkcija i odreivanje njihovih veza Konstruktor trai mogue varijante rjeenja kombiniranjem pojedinih nosioca funkcija. Svaka kombinacija daje moguu osnovu za anatomsku strukturu. Prilikom trenja varijanti potrebno je obratiti panju na mogunost slaganja pojedinih nositelja funkcija, svojstva pojedinog nositelja. To dovodi do odbacivanja neprikladnih principa ili elemenata rjeenja te izbjegavanja povezivanja principa i elemenata koje nije mogue meusobno spregnuti.

Pronalaenje moguih varijanti rjeenja Nakon to smo odbacili potpuno neupotrebljiva rjeenja preostalo je razraditii mogua rjeenja to rezultira koncepcijskim skicama rjeenja. Na slikama [Slika 18, Slika 19] prikazana su brojna mogua koncepcijska rjeenja zadanog problema koja su pronaena. Neka od njih mogu biti prilino loa, ali to ne umanjuje znaaj ovog koraka. Zato koncepcijska skica mora biti s vrlo malo ili ak potpuno bez detalja. Svako od koncepcijskih rjeenja moge se variratii unutar svojih ogranienja.



Slika 18: Koncepcijske skice 1-4



Slika 19: Koncepcijske skice 5-8



Vrednovanje moguih varijanti rjeenja Prilikom ove aktivnosti cilj je pronalaenje optimalnog koncepta, provjerom, vrednovanjem, poboljavanjem predvienih koncepata. Prilikom sagledavanja problema potrebno je obratiti panju na rjeenja koja su u potpunosti u skladu sa zadatkom (problemom), koja ispunjavaju listu zahtjeva, te ona za koja procjenjujemo da e biti unutar zadanih trokova. Za ovaj primjer postoji mogunosti vrednovanja sa dodjeljivanjem bodova po pojedinom kriteriju uz to da idealno rjeenje bodujemo sa 4 boda. Ako napravimo tablicu sa kriterijima te bodovima za svaku od ponuenih varijanti, zbrojem bodova moemo dobiti relativni odnos za svaku varijantu u odnosu na idealnu. Rezultat ovakvog vrednovanja prikazan je u [Tablica 1]. Prema teblici je vidljivo da izmeu varijanti 4,5 i 8 nema velike razlike, to znai da ta tri koncepta moemo uzetii kao osnovu za idue faze, uz naravno stalno potrebno traenje poboljanja.

Tablica 1: Vrednovanje koncepcisjkih varijanti

Najpovoljnija varijanta rjeenja

Idealno gledano, sada je potrebno donijeti odluku koja je od varijanti najbolja tj. odabrati varijantu na temelju konstrukcijskih specifikacija i rezultata prethodnog rada.



IZRADA GRUBIH SKICA ZA NAJPOVOLJNIJU VARIJANTU RJEENJA U ovom poglavlju, potrebno je izraditi prvu grubu skicu strukture tehnikog sistema. Ona je obino sastavljena od skice oblika, grubih tehnikih crtea i opisa najvanijih konstrukcijskih elemenata i naina obrade.

Orijentacijski preduvjeti za odreivanje oblika Konstruktor sada odreuje koji e dio tehnikog sistema prvo nacrtati tj. od kuda e krenuti razvijati kompletni tehniki sistem. Taj se korak jo naziva pronalaenje poetne toke. Pritom je vano imati na umu da se koriste skice, priblino u mjerilu i to u ortogonalnoj projekciji.

Dodatne informacije, potrebno je potraiti u tablici s ergonomskim podacima i jednostavnim eksperimentima koji se vre na drvenim modelima za simuliranje umetanja koionih eljusti. Prema odabranim varijantama (varijante 4,5 i 8), dane su sljedee informacije koje pomau pri odreivanju poetne toke: Radni udarac i slobodno kretanje za glavu zakovice [Slika 20] Prostor za namjetanje za mogue pozicioniranje konih eljusti Proizvodnja i prijenos sile za zakivanje, koja je upravljana od strane

korisnika

Dovoljno prostora za rad (kao i potrebnu visinu), za pristup prostoru za zakivanje kao i za samo pokretanje mehanizma

Slika 20: Orijentacijski preduvjeti za definiranje oblika

Definiranje grubog oblika i dimenzija

Potrebno je da konstruktor razmisli o geometriji dijelova i njihovoj meusobnoj povezanosti, tako da uspostavi dimenzije ali samo tamo gdje je to potrebno, kako bi moglo doi do spajanja svih dijelova. Takoer, mora se voditi rauna o tome da se koriste standardni dijelovi ili prije napravljeni dijelovi za neke druge ureaje, jer pritom dolazi do smanjenja ukupne cijene.



Odreivanje materijala, tolerancija i kvalitete obrade povrina U ovom koraku, potrebno je donijeti odluku u pogledu oblika za tehniki sistem. Definiranje oblika, bez obzira da li je to grubo, detaljno ili konano, zahtjeva od konstruktora odreivanje nekoliko konstrukcijskih svojstva, kao to su materijali, tolerancije, kvalitete obrade povrina itd.

Meu tim svojstvima tehnikog sistema takoer postoji i meuovisnost, zbog ega je potrebno napraviti i nekoliko iteracija prije definiranja konanih svojstva.

Takve se iteracije odvijaju na sljedei nain: Definiranje poetnih uvjeta, npr. neke pribline dimenzije Izrada prorauna zasnovanog na poetnim uvjetima (a), ali koristei

vrijednosti koje odgovaraju stvarnim veliinama (npr. vrstoa odabranog materijala)

Dobivene nove vrijednosti ili dimenzije, koristiti kao nove poetne pretpostavke i iteracija se ponavlja (b)

Rezultat iteracije omoguuje konstruktoru da odlui da li mu odgovarajue rjeenje zadovoljava ili je potrebno napraviti jo jednu iteraciju.

Naprava za postavljanje zakovica je dosta jednostavna, tako da nije potrebna korekcija poetnih uvjeta, zbog ega se grubo definiranje oblika moe zavriti u jednom prolazu.

Pronalaenje kritinih podruja oblika Za predloeni tehniki sistem, potrebno je provjeriti da li na obliku postoje kritina podruja te ukoliko postoje dati razliite varijante tih kritinih podruja. Ovaj jednostavni tehniki sistem, ne zahtjeva posebnu provjeru kritinih oblika, osim moda geometrije za ig koji vri zatvaranje zakovice ukoliko je i on dio koji treba razraditi u tehnikom sistemu. Razrada tog dijela moe se izbjei tako da se koristi ve gotovi ig.

Crtanje grubih skica

Cjelokupno dosadanje znanje steeno kroz prethodne toke kao i sve prikupljene informacije, konstruktor mora sada iskoristiti za skiciranje varijanti tehnikog sistema. Rezultat cjelokupnog posla kroz sve toke, predstavljen je na [Slika 21]. Ovii crtei, nacrtani grubo u mjerilu, jesu konkretniji rezultat nastavaka traenja konanog rjeenja.



Slika 21: Varijante grubih skica



Vrednovanje grubih skica

Konstruktor sada mora odabrati najpovoljniju varijantu, a vrednovanje grubih skica prikazano je u [Tablica 2].

Tablica 2: Vrednovanje varijanti grubih skica

Varijanta 2 je ocjenjena kao najloija i zbog toga se nee razmatrati u daljnjim tokama.

Najpovoljnija gruba skica

Rezultat konstrukcijskog posla, vidljiv je u odabiru jedne najpovoljnije grube skice koju je dobro skicirati u mjerilu



IZRADA DETALJNE SKICE Svrha ovog poglavlja je odreivanje konanog oblika ureaja, to podrazumijeva prilino toan opis svih konstrukcijskih elemenata.

Proraun Potrebno je napraviti sve nune proraune (za naprezanje, vrstou itd.), a koji nisu napravljeni u prethodnim koracima. S dobivenim rezultatima prorauna, treba preispitati i provjeriti sve odluke koje su donijete a imaju veze s odreivanjem dimenzija.

Konana analiza pozicija Za svaki element konstrukcije potrebno je provesti dodatnu kontrolu i potpuno odrediti njegov oblik, te nakon toga odrediti sve vane dimenzije i kritine veliine.

Konano odreivanje materijala, tolerancija i kvalitete obrade Za cijelu konstrukciju i za sve njezine elemente, potrebno je odrediti dodatne informacije vezane uz pripremu detaljne skice, ukljuujui odabir materijala, tolerancija i kvalitete obrada povrina.

Optimiziranje kritinih podruja oblika Dodatno razmatranje koje je potrebno provesti, odnosi se na pronalaenju poprenih sila, sila trenja, momenata i mogunosti zaglavljenja u elementima za voenje.

Crtanje detaljne skice u mjerilu

U ovoj toci, potrebno je nacrtati i opisati tehniki sustav tako da se koristi prethodno odreene konstrukcijske karakteristike. Detaljne skice prikazane su na [Slika 22, Slika 23].



Slika 22: Detaljna skica 1



Slika 23: Detaljna skica 2

Prikazane detaljne skice razlikuju se od grubih skica ne samo od tonije razrade nego i zbog promjena koje su nastale kasnijom analizom konstrukcijskih karakteristika. Tako npr. na prvoj detaljnoj skici tijelo naprave nije izraeno u zavarenoj izvedbi (kako je bilo prikazano koncepcijskom varijantom 1) nego je iz jednog komada. Uzrok tome je to su elementi relativno mali. Takve promjene, iz grubih skica do detaljnih skica, mogue su izmeu pojedinih varijanti i moraju se posebno konstruirati za svaku varijantu.



Analiza i vrednovanje detaljnih skica

Konstruktor mora izvriti vrednovanje detaljnih skica i donijeti odluku o najpovoljnijoj detaljnoj skici, uzevi u obzir sve kriterije koji su navedeni u konstrukcijskoj dokumentaciji, svim popratnim dokumentacijama, procijenjenim trokovima itd.

Rezultati analize prikazani su u [Tablica 3].

Tablica 3: Vrednovanje varijanti detaljnih skica

Konana detaljna skica Iz analize se vidi da je detaljna varijanta 2 ocjenjena kao najpovoljnija s obzirom na zahtjeve.

Odobravanje rjeenja i odluka o razradi

Normalna praksa je da se napravi cjelokupni pregled svega to je uinjeno, prije nego to se nastavi sa poslom. Sve do sada, potroena je odreena koliina novaca na prouavanje problema i traenja rjeenja. Meutim, cijena posla znatno se poveava u sljedeim koracima. Zbog toga, dobro je napraviti procjenu proizvodnje i tekuih trokova na osnovi informacija koje se imaju. Takoer je dobro donijeti ekonomsku odluku o nastavljanju projekta.



IZRADA TEHNIKE DOKUMENTACIJE Zadnji korak u konstrukcijskom procesu, je osiguravanje kompletne potrebne dokumentacije za proizvodnju (barem za prototip, ukoliko se planira proizvodnja velikog broja tehnikog sistema). Ta se dokumentacija kompletira s dokumentima o konstrukcijskim odlukama i odobrenim pregledima, ime se osiguravaju potrebne informacije o proizvodu za druge odjele u poduzeu (npr. prodaji, marketingu itd.).

Razrada i dimenzioniranje konanih oblika Potvrivanje liste materijala, tolerancija i kvalitete obrade povrina Izrada radionikih i sklopnih crtea Kontrola crtea

U nekom trenutku procesa izrade tehnike dokumentacije, namee se nemogunost bilo kojih konstrukcijskih promjena kako bi se izbjegao dodatnii troak za izrade promijenjenih elemenata koji su ve proizvedeni. Ako se tehniki sistem proizvodi kao prototip, prilika za mijenjanje elemenata je mogua tek u sljedeem re-dizajnu , a prije nego to se tehniki sistem proizvede za prodaju.

Na tehniki sistem namijenjen je maloj proizvodnji te zbog toga e se svi njegovi dijelovi izraditi odjednom. Ukoliko se predosjea vea prodaja, sve promjene su mogue izmeu interne serije (unutar kue) i serije za-prodaju.

Predstavljanje dovrenog tehnikog sistema Sva potrebna dokumentacija i informacije za proizvodnju sada postoji. Ukoliko se ureaj sprema za trite, odjel marketinga moe krenuti s pripremanjem proizvoda.



ZADATAK 2: NAPRAVA ZA BUENJE Prikazani izradak je sastavni dio regulacijskog ureaja koji predstavlja novo razvijeni proizvod. Za serijsku izradu prikazanog strojnog dijela potrebno je izraditi napravu kojom e se moi buiti 48 uvrta promjera 4 mm, dubine 10 mm. U napravu se stavlja gotovo obraen dio ije su kvalitete i dimenzije dane tehnikim crteom, a u napravi je potrebno izvriti samo buenje. Potreba za dijelovima je 300 komada godinje, kroz razdoblje od 5 godina. Budui da broj dijelova koje treba ukupno izraditi nije jako velik, naprava mora biti jednostavna i jeftina. Treba je oblikovati za izradu u vlastitoj radionici opremljenoj tokarilicom, glodalicom, brusilicom, blanjalicom i builicom. Pri konstrukcijskom oblikovanju naprave rabiti to je mogue vie normiranih strojnih dijelova pa i sklopova, ako je mogue. Za izradu naprave koristiti materijale s vlastitog skladita (sve vrste poluproizvoda razliite kvalitete, kao to su konstrukcijski elici, materijali za cementiranje i poboljavanje) Buenje treba izvesti na stupnoj builici, a naprava mora osigurati toan poloaj uzratka pri buenju, zakretanju i naginjanju. Rad buenja na napravi mora obavljati priuena radna snaga. Pri upinjanju i buenju ne smije nastupiti oteenje na prethodno obraenim povrinama strojnog dijela. Napravu treba projektirati, razraditi i izraditi, a to znai da se ne moe rabiti standardna naprava za buenje.



Stupna builica



UKUPNA FUNKCIJA

Naprava za buenjeradijalnih uvrta na

kuglastom obradjenomizratku

M

E

S

M'

E'

S'

PODJELA NA PARCIJALNE FUNKCIJE (Iznalaenje i utvrivanje funkcionalne structure zadatka)

KONSTR.ZADATAK

KONSTR.RJEENJE

PF1 PF2 PF3 PF4

PPF1

PPF2

PPF3

PPF4

OV1 OV2 OV3 OV4

Legenda: PF parcijalna funkcija

PPF princip parcijalne funkcije (princip rjeenja)

OV optimalna varijanta

PF1 ulaganje, fiksiranje, uvrivanje, otputanje, vaenje izratka PF2 otputanje ureaja za krunu podjelu, okretanje ureaja za

upinjanje izratka (15 x 22.5o), fiksiranje ureaja za krunu podjelu PF3 otputanje ureaja za nagibnu podjelu, nagibanje ureaja za

upinjanje izratka (obostrano 15o), fiksiranje ureaja za nagibnu podjelu PF4 voenje alata (svrdla) za buenje



U fazi koncipiranja slijedi:

RAZRADA PARCIJALNIH FUNKCIJA = PRONALAENJE PRINCIPA RJEENJA (najee nekoliko) = VREDNOVANJE = OPTIMALNO UKUPNO RJEENJE (suma parcijalnih kompromisnih rjeenja, a ne suma parcijalnih optimuma)

RAZVIJANJE PRINCIPA RJEENJA Poopenje problema (apstrakcija) provodi se radi isticanja I uoavanja bitnog u zadatku.

Principijelno rjeenje PF1 (apstrakcija PF1) 1. Naini realizacije sile za uvrenje

V 1.1 mehanika sila V1.2 hidraulika sila V1.3 pneumatska sila V1.4 elektromagnetska sila

Kriteriji vrednovanja:

K1 funkcija (izvrenje) K2 jednostavnost konstrukcije

K3 jednostavnost izrade

K4 jednostavnost posluivanja

K5 sigurnost, trajnost, odravanje

KRITERIJI V1.1 V1.2 V1.3 V1.4 K1 4 4 4 4 K2 4 2 2 2

K3 4 3 3 2

K4 3 4 4 4

K5 4 3 2 3

19 16 15 15

Konkretizacija = V1.1 mehaniki nain uvrenja



2. Mogui naini uvrenja I fiksiranja (princip)

V2.1 V2.2 V2.3

Kriterij ivrednovanja:

K1 samo funkcija (mogunost izvedbe)

KRITERIJI V2.1 V2.2 V2.3

K1 mogua mogua nije mogua (buenje po obodu)

RAZVIJANJE RJEENJA IZ PRINCIPA Treba koristiti ideja iz poznatih rjeenja primjenjivih u konstrukciji I izradi razliitih naprava.

3. Upinjanje izratka (fiksiranje + uvrivanje) a. Za princip varijante V2.1

V3.1a V3.2a V3.3a V3.4a



b. Za princip varijante V2.2

V3.1b V3.2b V3.3b


K1 nalijeganje na vodeu povrinu (radijalno I aksijalno) K2 upinjanje izratka

K3 jednostavnost konstrukcije i izrade

K4 posluivanje

K5 odravanje

K6 neoteivanje izratka

KRITERIJI V3.1a V3.2a V3.3a V3.4a V3.1b V3.2b V3.3bK1 4 4 3 4 3 3 3 K2 4 4 1 4 4 4 4 K3 3 3 4 4 2 2 2

K4 4 4 1 3 3 3 4 K5 3 4 1 4 4 4 3 K6 4 4 1 4 4 4 4 22 23 11 22 20 20 20

Konkretizacija = V3.2a razrezana poslona ploica matica se ne skida osovina slobodna s lijeve strane (mogue zakretanje i dioba)



Principijelno rjeenje PF2 (apstrakcija PF2)

Treba rijeiti:

1. okretanje oko uzdune osi (ureaja za upinjanje) 2. kruna dioba

3. fiksiranje ureaja za upinjanje Ad 1 i 2:

Ad 3:

Fiksiranje poloaja principijelno je mogue: oblikom bolje rjeenje zbog sigurnosti, tonosti i

jednostavnosti posluivanja

silom

V3.1 V3.2



V3.3 V3.4

V3.5 V3.6 V3.7

Varijante V3.1, V3.2, V3.3 i V3.4 za posluivanje su potrebne obje ruke Varijante V3.5, V3.6 i V3.7 za posluivanje dovoljna jedna ruka


K1 okretanje K2 fiksiranje (funkcija)

K3 jednostavnost konstrukcije i izrade

K4 posluivanje

K5 odravanje



Konkretizacija PF2 + PF1

Za daljnju konkretizaciju obiju parcijalnih funkcija treba rijeiti probleme oblikovanja pojedinih elementa (strojnih dijelova).



Principijelno rjeenje PF3 (apstrakcija PF3)

Treba rijeiti:

1. nagibanje oko poprene osi (radijalno) ureaja za upinjanje, krunu diobu I fiksiranje

2. obostrani nagib za 15o 3. fiksiranje ureaja

Rjeenja parcijalne funkcije 3 (PF3) treba traiti na bazi istih principa kao kod parcijalne funkcije 2 (PF2).

Treba rabiti isti normirani ureaj za pozicioniranje poloaja s oprugom i zatikom.

Principijelno rjeenje PF4(apstrakcija PF4)

Voenje alata = standardna vodilica za svrdla (voica)



Konkretizacija PF1 + PF2 + PF3 + PF4



ZNAAJKE PROCESA KONSTRUIRANJAZAHTJEVI NA PROCES KONSTRUIRANJA SA STANOVITA TEORIJE PROIZVODAKAKO KONSTRUKTOR RJEAVA ZADATAK?MODEL PROCESA RJEAVANJA ZADATKANAPREDOVANJE U PROCESU RJEAVANJA ZADATKASTRUKTURA OPERACIJA U PROCESU KONSTRUIRANJAOGRANIENJA I ODLUKE U PROCESU KONSTRUIRANJAVRSTE ZADATAKA, ODNOSNO KONSTRUKCIJAMODELIRANJE PROCESA KONSTRUIRANJAZADATAK 1.: NAPRAVA ZA ZAKIVANJE OBLOGA ELJUSNIH KONICARAIAVANJE ZADATKARazrada liste zahtjeva (konstrukcijska specifikacija)Prepoznavanje problemaPronalaenje principa iz poznatih tehnikih rjeenjaAnaliza problemaRazmatranje mogunosti realizacijeKompletiranje zahtjeva i postavljanje prioritetaIzrada potpune liste zahtjevaPriprema i planiranje rjeavanja problemaApstrakcija problema: Black BoxPronalaenje tehnolokih principaDefiniranje tehnikog procesaDjelovanje tehnikog sustava na tehniki procesParcijalne funkcijeFunkcionalna strukturaVrednovanje funkcionalne strukture

TRAENJE PRINCIPA RJEENJAOdreivanje ulaza i izlaza za tehniki sustavMorfoloka matricaKombiniranje nositelja funkcija i odreivanje njihovih vezaPronalaenje moguih varijanti rjeenjaVrednovanje moguih varijanti rjeenjaNajpovoljnija varijanta rjeenja

IZRADA GRUBIH SKICA ZA NAJPOVOLJNIJU VARIJANTU RJEENJAOrijentacijski preduvjeti za odreivanje oblikaDefiniranje grubog oblika i dimenzijaOdreivanje materijala, tolerancija i kvalitete obrade povrinaPronalaenje kritinih podruja oblikaCrtanje grubih skicaVrednovanje grubih skicaNajpovoljnija gruba skica

IZRADA DETALJNE SKICEProraunKonana analiza pozicijaKonano odreivanje materijala, tolerancija i kvalitete obradeOptimiziranje kritinih podruja oblikaCrtanje detaljne skice u mjeriluAnaliza i vrednovanje detaljnih skicaKonana detaljna skicaOdobravanje rjeenja i odluka o razradi

IZRADA TEHNIKE DOKUMENTACIJEPredstavljanje dovrenog tehnikog sistema

ZADATAK 2: NAPRAVA ZA BUENJEStupna builica

UKUPNA FUNKCIJAPODJELA NA PARCIJALNE FUNKCIJEU fazi koncipiranja slijedi:

RAZVIJANJE PRINCIPA RJEENJAPrincipijelno rjeenje PF1 (apstrakcija PF1)

RAZVIJANJE RJEENJA IZ PRINCIPAPrincipijelno rjeenje PF2 (apstrakcija PF2)Konkretizacija PF2 + PF1Principijelno rjeenje PF3 (apstrakcija PF3)Principijelno rjeenje PF4(apstrakcija PF4)Konkretizacija PF1 + PF2 + PF3 + PF4

VJEZBE

Documents

Transcript of VJEZBE