3. Toodete projekteerimine ja konstrueerimine

3.1. Toodete projekteerimise alused

Kogu dokumentatsioon jaguneb graafilisteks ja tekstdokumentideks, mis eraldi või kogumikuna määrab toote koosseisu ja otstarbe ning sisaldavad vajalikke andmeid toote väljatoomiseks, valmistamiseks, kvaliteedi kontrollimiseks ja ekspluatatsiooniks. Graafilisteks dokumentideks on igat liiki joonised, tekstdokumentideks on seletuskiri, tehniline kirjeldus ja tabeldokumendid (spetsifikatsioonid, dokumentide loetelu) [5]. Kindlasti peaksid olema: detailijoonis, koostejoonis, ülevaatejoonis, gabariitjoonis, paigaldusjoonis, pakkimise joonis, tükitabel, dokumentide loetelu, seletuskiri, tehniline kirjeldus (põhinõuded), ruumide plaanid, patendiformular, sertifikaat.

Konstruktsiooni dokumentatsiooni väljatöötamiseks oli ette nähtud rida staadiume: tehniline ülesanne, tehniline ettepanek, eskiisprojekt, katsepartii töödokumentatsioon, tehniline projekt, juurutus-dokumentatsioon, seeria ja masstootmise töödokumentatsioon, ühekordse toodangu tootmise dokumentatsioon.

Tööjooniste koostamine. Tehnilise ettepaneku ja eskiisprojekti alusel koostatakse esmalt ülevaate (väliskuju) joonised. Peab arvestama standardsete ja ostetavate pooltoodete optimaalset kasutamist, ratsionaalset piiratud tüüpdetailide ja tüüpmõõtmete kasutamist, piiratud nomenklatuuriga odavate ja vähemdefitsiitsete materjalide kasutamise võimalusi, kõrget vahetatavuse astet, kaasaegse tehnoloogia rakendamist toodete valmistamisel, toodete kasutamise mugavust ja hooldamise lihtsust.

Detaili tööjoonisel peavad olema antud mõõtmed, piirhälbed, pinnakaredus ja teised andmed, millele detail peab vastama enne koostamist. Mõõtmed, piirhälbed ja pinnakaredus, mis saavutatakse koostamise käigus või pärast seda, tähistatakse koostejoonisel.

Puitesemete konstrueerimisel tuleb arvestada talle esitatud utilitaarseid (puhtpraktilisi), esteetilisi ja tehnilis-ökonoomilisi nõudeid, aga ka kasutatavate materjalide tehnoloogilisi ja füüsikalis-mehhaanilisi omadusi.

Põhilisteks materjalideks on tisleri-, puitlaast- ja puitkiudplaadid, liimitud vineer ning okas- ja lehtpuit. Isotroopse struktuuriga materjalide (puitlaast- ja kiudplaadid) või üleliimitud konstruktsioonide (tislerikilp, liimitud vineer) kasutamine lihtsustab tunduvalt konstruktiivseid lahendusi, kuna nimetatud materjalid, omades küllaldast tugevust, praktiliselt ei muuda ekspluatatsioonis oma mõõtmeid ega kuju.

Puidu kasutamisel tuleb arvestada, et puidul praktiliselt ei muutu mõõtmed pikikiudu; radiaalses ja tangentsiaalses suunas muutuvad mõõtmed köetavates ruumides (suhteline niiskus 50-80%, temperatuur 18-25 ⁰C) 1-2%, välistingimustes 2-4%. Järelikult konstrueerimisel tuleb arvestada puidu deformatsiooni radiaal- ja tangentsiaalsuundades ja paigutada detailid tootes seda arvestades. Liimitud elemendid alluvad vähem deformatsioonile, ent kiudude läbilõikamisega nende surve väheneb, sõltub suurel määral puidukiudude suunast, seega tuleb arvestada neile mõjuvate väliste jõudude suundi.

Puittoote konstrueerimisel tuleb püüda selle poole, et tema valmistamine oleks tehnoloogiline. Mööbli konstrueerimisel tuntakse kuut põhireeglit, mis laienevad suures osas ka teistele puittoodetele:

1. Tuleb arvestada mööblile esitatud praktilisi, esteetilisi ja tehnilis-ökonoomilisi nõudeid. Ese on vajalik konstrueerida nii, et kuju ja mõõdud oleksid ratsionaalsed ja vastaksid vajadusele, rahuldaksid tehnilisi tingimusi, vastaksid esteetilistele ja sanitaar-hügieenilistele nõuetele. Tool peab vastama inimesele, suurem mööbliese lahtivõetavana jne.

2. Otstarbekas (kus see on võimalik) on kasutada isotroopseid ja üleliimitud materjale,

3. Puidust liimitud elementide koosteosad tuleb valida nii, et tekkida võivad deformatsioonid oleksid minimaalsed. Eseme puitdetailid tuleb konstrueerida nii, et vältimatud kuju ja vormi muutused oleksid vähimad (kilp liimida kitsastest ribidest e lamellidest).

4. Tekkivad deformatsioonid peavad toimuma vabalt, ilma konstruktsiooni lõhkumata. Puiteset tuleb konstrueerida selliselt, et paratamatud üksikute osade deformatsioonid toimuksid vabalt, ilma eseme kuju ja vormi muutmata (uksetahvlitel peab olema liikumise varu).

5. Puidukiude tuleb nii vähe kui võimalik läbi lõigata. Puiteseme tugevuse jaoks tuleb konstrueerida nii, et kiudude suund üksikutes detailides langeks kokku kokkusurutavate ja tõmbavate välisjõudude suunaga ja oleks risti painde jõududega. Välisjõudude suuna kõrvalekaldel kiudude suunast 3 kraadi võrra detaili tugevus väheneb 3%, kõrvalekaldel 5 kraadi - 8%, 15⁰ - 28%, 45⁰ - 50%.

6. Detailid ja sõlmed peavad olema tehnoloogilised. Konstrueerimisel tuleb kõik detailid, sõlmed grupid ja liited projekteerida selliselt, et neid oleks võimalik valmistada masinatel.

Konstruktsioonide tehnoloogilisust saab hinnata tema valmistamise töömahukuse ja detailide unifitseerimise järgi. Toote valmistamise töömahukus ei sõltu üksi tema konstruktsioonist, seepärast arvestatakse suhtelist töömahukust võrreldes teiste samatüübiliste toodetega. Töömahukuse määramisel liidetakse detailide ja elementide valmistamise ja toote montaaži töömahukus, seega vaadeldakse seda kui üksikute elementide töömahukuse summat. Konstruktsioonide väljatöötamisel tuleb arvestada, et kahest ja enamast võrreldavast ühetüübilisest tootest on vähem töömahukas see, mille konstruktsioon vastab enam alljärgnevatele põhinõuetele:

- tootesse kuuluvate elementide ja kuju mõõtmed peavad olema optimaalsed (kõige sobivamad), st. neid peab täielikult saama valmistada nüüdisaegsetel seadmetel ja puidutöötlemispinkidel nn. läbiva tehnoloogiaga (suure tootlikkusega voolumeetodil), monteerida üksikute lihtsate vaheoperatsioonidega, viimistleda valumeetodil jne.

- toodete materjalimahukus peab olema minimaalne,

- kasutatud materjalide ja valmistoodete arv peab olema minimaalne (näiteks erimõõduliste kruvide arv, furnituuride arv jne.),

- tuleb maksimaalselt kasutada normaliseeritud detaile, kooste ja standardseid materjale (lihtsustab tunduvalt tehnilist protsessi, eeldused vooltootmiseks jne.),

- detailid ja koostud peavad olema maksimaalselt unifitseeritud, st. neist (sahtlid, vaheseinad, uksed, furnituur jne.) saab korduvalt kasutades koostada erinevaid esemete komplekte ja garnituure.

Kõrvuti juba kirjeldatud puiteseme tehnoloogilisuse hindamise meetodiga (saab hinnata pärast konstruktsiooni ja tootmistehnoloogia lõplikku väljatöötamist) on võimalik hinnata tema tehnoloogilisust ka projekteerimise käigus ja nimelt tema unifitseerimise astme järgi, mida iseloomustatakse unifitseerimise koefitsiendiga:

K_u = 1 - [(n-1) / (n₁-1)],

kus: n - erinevate detailide arv tootes; n₁ - detailide koguarv tootes.

Mida suurem koefitsient, seda rohkem on toode unifitseeritud (tavaliselt on hästi unifitseeritud komplektidel ja garnituuridel - 0,60). Seoses sellega ei projekteerita sageli enam üksikuid puittoodete mudeleid ega mudelite gruppe, vaid projekteeritakse mudelite tehnoloogilisi seeriaid, mille all mõistetakse gruppi ühetüübilisi tooteid (kappe, toole, uksi, aknaid jne.), mis koostatakse minimaalse arvuga unifitseeritud elementidega kombineerides, saades nii erinevaid mudeleid, mille järele on nõudlus. Näiteks aknal kitsam nn. tuulutusraam sobib nii suurele kui väikesele aknale.