Назад

Инженерная графика как "азбука конструирования" машин

Фото Славин Борис Матвеевич (Астраханский государственный технический университет)

Соавтор(ы): Харах Матвей Максимович

 

Где только не работают машины! Нужны автомобили и компьютеры, самолеты и фотоаппараты, видеомагнитофоны и металлорежущие станки, комбайны для уборки зерна и холодильники, нужен хлеб, металл, природный газ и БМП (боевая машина пехоты), да-да, пока все-таки нужна. Для их разработки и создания нужны большие средства, время и ... талантливые конструкторы.

Решение проблем создания новых комплексов и отдельных машин любого назначения, мощности, сложности в настоящее время не сдерживается физическими возможностями человека, решение этих проблем сдерживается постановкой и разработкой новых направлений, трудностями в переработке массивов научной информации и обобщениями зачастую противоречивых результатов. Можно вообразить, какие возможности имеются у конструктора в приложении своих интересов и знаний для практической деятельности.

Конструктор должен быть специалистом широкого и глубокого диапазона в своей отрасли, а точнее, в тех машинах, узлах, даже деталях, которыми ему приходится заниматься весь период его творческой деятельности. Конструктор это творец! Творец машин, механизмов, технологических процессов. Его роль сродни художнику, скульптору, композитору, писателю: он создает.

Для подготовки конструкторов существуют сотни высших и средних учебных заведений (технических университетов, институтов, техникумов и колледжей) для всех отраслей экономики страны. Создание механизированной детской игрушки с программным управлением дело такое же трудное, как электронный привод металлорежущего станка. Много наук нужно изучить, чтобы создать необходимую основу знаний для того, чтобы стать подготовленным конструктором.

Но, прежде всего, нужно постичь «азбуку конструирования». Это, в первую очередь, инженерную графику, как основной язык техники и начертательную геометрию, как грамматику этого языка. Как музыкант “нотную азбуку" знает безукоризненно, не задумываясь, так и конструктор должен знать азбуку конструирования, уметь хорошо чертить, выполнять сложные графические построения, четко представлять в пространстве выполняемую графическую работу.

Поэтому весь труд подготовки конструктора начинается с понимания и развития пространственного мышления. Существо пространственного мышления и восприятия заключается в умении представить графически будущую машину, механизм, отдельные узлы и основные детали конструкции машины. Это умение - большой дар для конструктора и технолога любой категории. Однако в процессе повседневной работы вычерчивания плоскостных или ортогональных проекций необходимо тщательное продумывание пространственного представления одновременно, для восприятия всего объема в целом. У одних людей это дар от рождения; другим приходится этот дар пространственного воображения развивать в себе. Это выражается в развитии глазомера, восприятия с закрытыми глазами. Без пространственного воображения и мышления творческого конструктора не получится.

Умственное представление всего конструируемого должно предшествовать чертежу так же, как мысль должна, предшествовать слову. Поэтому конструирование представляет значительную сложность в особенности для начинающих. И сколько веков существует техника, архитектура, столько времени существует чертеж, эскиз, рисунок. Стрельчатые оконные витражи церквей, крупные триптихи, скельтоны лодок и судов, литейные формы для стволов пушек - все это требовало хотя бы примитивных эскизов. Они изображались на камне, папирусе, 6yмаге. С давнишних времен строились соборы, храмы, дворцы, парковые ансамбли, мельницы водяные и ветреные, различное вооружение, для чего нужны были наброски с приблизительными размерами.

Конструктор должен чертить блестяще! Правда, в настоящее время с развитием средств автоматизированного проектирования, дисплеев, терминалов, графопостроителей, большую часть работы берут на себя названные средства. Чертеж в технике это тоже, что письмо в литературе; но, пожалуй, современный чертеж значительно сложнее письма. Для того чтобы сделать законченный чертеж одной детали вне зависимости от того будет он выполняться вручную или с помощью САПР необходимо следующее.

1) По правилам начертательной геометрии выполнить необходимое и достаточное количество ортогональных проекций, дающих представление о данной детали; если для валика достаточно одной проекции, то для корпуса механизма скоростей металлорежущего станка необходимо, зачастую, сделать только 2-3 листа модельных чертежей формата А1 не считая чертежа для механической обработки.

2) Проставить размеры, которых должно быть необходимое и достаточное количество, чтобы отметить конструкторские, технологические и метрологические базы и остальные размеры без повторения их в каких либо других сочетаниях для возможности обработки.

3) Заполнить в правом нижнем углу чертежа - номер и название детали, материал, его марка, масса материала и другие данные.

4) Проставить на чертеже требуемые допуски формы и расположения поверхностей детали; при указании необходимо отметить вид допуска, к какой поверхности он относится.

5) Проставить обозначение допустимых шероховатостей поверхностей.

6) Нанести на чертеж обозначение покрытий, термической обработки (ТВЧ, азотирование, цианирование и другие) с проставлением значений конечного результата твердости.

7) Указать на чертеже маркировку и клеймение детали, узла, машины (индекс предприятия-изготовителя, индекс машины, заводской номер машины, марка материала, номер плавки, дату изготовления и цену машины, также, что нужно для узла и детали).

8) Начертить на чертеже необходимые таблицы, технические условия.

9) Чертеж должен быть подписан лицами, которые чертили, проверяли, согласовывали и утверждали данный чертеж.

Мы считаем, что уже на стадии обучения инженерной графике студент должен быть ознакомлен с указанными выше требованиями, пусть и без детального объяснения отдельных позиций, которые он должен будет освоить при изучении общеинженерных и специальных дисциплин. Но нельзя даже при изучении основ выполнять чертежи, совершенно не учитывая конструкторские требования.

Известно, что все детали классифицируются по четырем группам:

Обычно для изображения валика, оси, червяка, крышки, шкива достаточно одной проекции; иной раз необходимо сделать поперечные разрезы, чтобы показать сечение шпоночной канавки. В основном чертежи тел вращения самые простые, легко выполнимые и достаточно легко усваиваются основной массой студентов.

Наиболее сложными чертежами деталей являются чертежи деталей корпусов - редукторов, механизмов скоростей и подач, станин, стоек, столов. Помимо своего основного назначения при конструировании корпуса следует учитывать все требования литья или сварки, введения ребер жесткости для восприятия внешних нагрузок и подавления возникающих колебательных процессов. Для редукторов и корпусов механизмов необходимо обеспечить наличие жидкой смазки для функционирования зубчатых или иных передач. Обычно такие чертежи достаточно сложны и имеют много проекций. Но общие правила выполнения таких чертежей необходимо дать студентам уже на этапе изучения инженерной графики.

В результате изучения курса студент должен понимать, что конструирование включает в себя не только выполнение чертежей, но также  изготовление конструкторской документации и понимать из чего она состоит. Студент должен также усвоить, что соблюдение конструкторской дисциплины – это закон при проведении всех конструкторских работ и основа обеспечения качества выпускаемых конструкторских документов как в отношении их содержания, так и объема.

В заключении приведем основные правила проверки чертежей, которые предлагаются студентам на завершающей стадии обучения и вполне им доступны.

1. Когда берется чертеж детали для просмотра проверки, необходимо сразу оценить формат бумаги, рамку, масштаб изображения, номер чертежа, соответствие всех позиций по этой детали, записанной в спецификации, заполнение грифа в правом нижнем углу чертежа, термообработку и количество деталей по спецификации; если деталей больше чем одна, то где они расположены.

2. Рассмотреть проекции, их количество, дают ли они полное представление о детали или имеются лишние проекции.

3. При просмотре чертежа детали желательно представить, как деталь будет обрабатываться на станках, как ее будут измерять; исходя из этого и учитывая технологические базы, проследить, как расставлены размерные цепи, чтобы не было повторений размеров и, чтобы не было необходимости производить подсчеты размеров станочнику в процессе изготовления.

4. В парных деталях проверяется соответствие посадок, размеры шпонок, шлицев, резьб, фасок для сборки, галтелей, а также соответствие этих размеров стандартам.

5. Необходимо в обязательном порядке убедиться, что надпись на чертеже и спецификации выполнены одинаково; если в начале просмотра этого не сделать, то позже на это не будет хватать времени.

6. Обратить внимание на направление штриховки в разрезах; она должна быть выполнена на всех проекциях одинаковой.

7. При проверке кинематических схем, а в них конических и червячных зацеплений, ходовых винтов и гаек необходимо иметь ввиду следующее обстоятельство. Обычно кинематические схемы изображаются в плоском изображении: в действительности они существуют в пространстве. Поэтому схему проверяют по действительному расположению колес в корпусе.

Все изложенные в статье особенности изучения инженерной графики рассчитаны на обучение студентов механического направления.

Вопросы и комментарии к докладу:


Фото
Ларкин Михаил Юрьевич
(17 февраля 2011 г. 23:31)

Спасибо, Борис Матвеевич, написано с душой.

Но, если можно - позволю себе несколько поправок чисто рекомендательного характера, а Вы уж смотрите, учитывать ли..

"..Конструктор должен быть специалистом широкого и глубокого диапазона в своей отрасли, а точнее, в тех машинах, узлах, даже деталях, которыми ему приходится заниматься весь период его творческой деятельности. Конструктор это творец! Творец машин, механизмов, технологических процессов. Его роль сродни художнику, скульптору, композитору, писателю: он создает."

- Абсолютно согласен. Но прежде всего он должен быть просто грамотным человеком, и особенно - технически грамотным. Что в нашем государстве последнее время категорически не приветствуется. Переход на бакалавриат с резким сокращением часов преподавания никак не способствует оной грамотности появлению. И при нищенских размерах оплаты преподавателей вымываются те самые Творцы и Создатели, остаются только неудачники, не нашедшие более сытного места. А потом говорим о прорывах и нанотехнологиях. Если только по глубине понимания предмета и окружающего мира...

К глубочайшему сожалению нам много лет не дают создать для своих студентов-дизайнеров курс истории техники, где можно и нужно было бы оснакомить их с методологией изобретения, хотя бы с основами ТРИЗа, истории поисков, открытий и изобретений. Не нужны Творцы, нужны послушные исполнители, которые согласны на подачки на уровне МРОТ.

"Для подготовки конструкторов существуют сотни высших и средних учебных заведений (технических университетов, институтов, техникумов и колледжей) для всех отраслей экономики страны"

... которые всячески уничтожаются, сокращаются дословно по "Плану Даллеса". Технические кадры, лучшие педагоги поставлены на грань вымирания нищенскими ставками и вынуждены рвать последние жилы для элементарного выживания. Причём их руками загребаются достаточно серьёзные средства. Стыдно смотреть в глаза студентам, говорящим:" Мы вам столько платим..."  Нельзя же почему-то говорить им, что платят они не нам, а наша годовая зарплата в полтора раза меньше оплаты обучения у нас же. То есть даже вообще не одевая и не кормя ни себя и ни ребёнка, преподаватель всё равно не сможет выучить его на аналогичной по уровню специальности.

"Создание механизированной детской игрушки с программным управлением дело такое же трудное, как электронный привод металлорежущего станка. Много наук нужно изучить, чтобы создать необходимую основу знаний для того, чтобы стать подготовленным конструктором."

- не такое же трудное, а гораздо сложнее. Потому что там должно быть и педагогическое начало, и психология (чего стоит так называемый "игровой момент", без которого вещь не заинтересует и будет забыта-потеряна-выброшена), и знание истории, культуры, социальных установок. Очень рекомендую найти в интернете и посмотреть передачу РТР "О влиянии мультфильмов на детей".  Заставляется задуматься. Так что создание любого, пусть самого сложного технологического объекта - пустяки, по сравнению с разработкой настоящей Игрушки, учащей, образовывающей, увлекающей и ведущей! Ибо железка - она одноразовая, её можно заменить. А установки ума и уши уже не заменишь, тут брак надо будет целенаправленно лечить поколениями. 

"Но, прежде всего, нужно постичь «азбуку конструирования». Это, в первую очередь, инженерную графику, как основной язык техники и начертательную геометрию, как грамматику этого языка."

- и здесь тоже - не стоит сводить конструирование только с складыванию готовых кубиков - это только начальный уровень, может быть - рационализация, фейслифтинг. Опять - история техники, глубоко, регулярно, систематически, во всём трагизме борьбы изобретений, удушении открытий, проблем творчества, поиска. Иначе получится не Создатель, а только Делатель, пусть даже и аккуратно и грамотно чертящий. 

Фото
Славин Борис Матвеевич
(18 февраля 2011 г. 15:53)

Здравствуйте, Михаил Юрьевич! Очень признателен за Ваш такой интересный и эмоциональный комментарий. Готов подписаться под всеми Вашими рассуждениями. Это, во-истину, крик души. Но все-таки статья это не эмоции и мы с соавтором попытались сказать как должно быть (или как было до недавнего времени). Возможно, поэтому некоторые мысли и остались "за кадром". Переносить эмоции в дискуссии не хотелось, ибо тогда и конференции не нужны и научные дискуссии тоже. А так остается только ждать, надеяться и верить. Может это и глупо, но надежда действительно умирает последней. В противном случае, и жизнь становится ненужным фарсом. С уважением. Славин Б.М.

Фото
Мокрецова Людмила Олеговна
(23 февраля 2011 г. 0:41)

Добрый день, Борис Матвеевич! Прежде всего ,  еще раз благодарю Вас за организацию совещания в Астрахани 2010 года. 

  А теперь позвольте вернуться к Вашему докладу. Думаю, что в настоящее время многое из Ваших определений должно быть подвержено ревизии. Прежде всего то, что для достижения таких целей нужны кадры: и студенты, способные принять такие знания , и преподаватели, способные их дать. Кроме того, нет и таких заказов от предприятий. Таких специалистов надо готовить штучно и лучшими кадрами. Мне пришлось недавно проходить учебу у работодателей таких, как "Росатом" , "Роснано" и т.д., которые видят месте с нами эту проблему, но путь ее решения , к сожалению, предлагается самый для нас плохой - сокращение  студентов в России. При этом, росту профессиональных знаний отводится гораздо меньше внимания, чем личностным качествам специалиста( вернее его, компетенциям в области ответственности за принятие решений, опыт работы и т.д.) Мы, на первых курсах, должны выявить самых способных и позволить им идти под нашим управлением к достижению больших личных успехов. У нас нет и не будет возможности тянуть неродивых студентов.Нам очень внимательно надо подойти к разработке новых программ, так как они будут продиктованы даже не ФГОСами, а ООП по направлениям и будут очень отличаться и часами, и наполнением  графических курсов. Желаю успехов Вам и Вашим коллегам.

С уважением, Л.О.Мокрецова

Фото
Славин Борис Матвеевич
(28 февраля 2011 г. 22:29)

Здравствуйте, Людмила Олеговна! Большое спасибо за внимание к докладу. С Вашими тезисами о невозможности (да и, чего греха таить, нежелании) тащить нерадивых студентов полностью согласен, хотя и не все в этом вопросе всегда, к великому сожалению, зависит от преподавателей. А с первой частью Ваших замечаний категорически не согласен. Во-первых, ничего заумного, что требует особых студентов и особых преподавателей, в наших предложениях нет. Фактически, по этому алгоритму работают многие наши преподаватели и они вполне доступны средним студентам. Во-вторых, утверждение, что компетенция в области ответственности за принятие решений на производстве ценится выше, чем рост профессиональных знаний, мне вообще не понятно. Разве они не взаимосвязаны? И степень ответственности не зависит от уровня профессиональных знаний? Если в "Росатоме" и "Роснано" думают по другому, то новые Чернобыль и Саяно-Шушенская ГЭС нам гарантированы. Извините за резкость.

С искренним уважением, Б.М.Славин.


Назад