Построение костяка на чертеже общей сборки (седьмой этап)

Мы подошли к тому моменту, когда конструктор приступает к вычерчиванию многодетального сборочного вида устройства. Своеобразие этого этапа в его двойственности: с одной стороны, чистовым вычерчиванием сборочного вида подводится итог проделанной ранее длительной работы; с другой стороны, это не просто вычерчивание, это конструирование, притом начинающееся с самого начала, с самой первой линии и заканчивающееся созданием чертежа, практически полностью обеспечивающего этап деталировки.

Конструирование общего вида, так же как и компоновка есть шаговый процесс с возвратом, однако специфика строгой масштабной графики существенно ограничивает возможности любого возврата, любой корректировки. Указанные затруднения испытывает каждый конструктор, когда число деталей на общем виде исчисляется не десятками, а сотнями. Значительная корректировка иногда ведет к необходимости перечерчивания не доведенного до конца сборочного вида, т. е. «большой потере времени. Для успешного доведения до конца многодетальных общих видов (без перечер­чивания) от начинающего конструктора требуется не только владение техникой черчения, но и понимание особенностей рассматриваемого этапа конструирования. Вот почему нелишне остановиться на этих особенностях несколько подробнее.

Решившись приступить к чистовому вычерчиванию сборочного вида конструктор тем самым решается (во всяком случае частично) на отказ от дальнейших поисков, от сравнения и отбора вариантов. В то же время вся методика вычерчивания сборочного вида должна оставлять конструктору максимальную свободу варьирования на протяжении всего хода работы. Необходимость в текущих изменениях создаваемой конструкции заставляет вести вычерчивание в два приема: в тонких линиях с последующей их обводкой.

На первых порах у конструктора есть достаточно данных для того, чтобы в значительной степени исключить из графической работы над общим видом элементы конструирования. Такие данные дает ему чертеж компоновки. Будучи перенесен на лист без больших изменений, он образует своеобразный «костяк» — основу чертежа будущей конструкции устройства.

Костяк чертежа строится сразу в нескольких проекциях. Если чертеж компоновки оказывается непригодным для такого построения, то это является свидетельством его недоработанности. Костяку чертежа присущ ряд особенностей. При его создании не преследуется целей полного выявления конфигурации узлов, не говоря уже об отдельных деталях.

Костяк чертежа образуется примерно следующими линиями:

· линиями наружного контура наиболее определившихся по местоположению элементов конструкции, в частности входящих в конструкцию покупных изделий;

· осевыми линиями, в частности осями симметрии крупных упорядоченных наборов деталей;

· линиями, изображающими в проекции базовые и посадочные поверхности;

· контурными линиями деталей, соединяющих крупные части устройства;

· начальными окружностями зубчатых зацеплений;

· условными линиями, ограничивающими располагаемое пространство;

· линиями, относящимися к присоединительным конструктивным элементам, известным заранее.

Костяк приблизительно определяет габариты устройства, поскольку он охватывает все его наиболее крупные части. В общем случае он должен удовлетворять следующим двум условиям:

· при дальнейших стадиях разработки он не должен чрезмерно деформироваться, иначе общий вид не сможет быть доведен до конца;

· он должен оставлять конструктору максимум возможностей для варьирования при последующей детальной проработке общего сборочного вида.

По мере того как на общем виде начинают выявляться конструктивные элементы, которых не было на чертеже компоновки, конструктор сталкивается с все более возрастающими трудностями. Наряду со сравнительно несложным процессом вычерчивания он вынужден заниматься активным конструированием, что во многих случаях противоречит требованиям графики, не допускающим корректировки. Устранимо ли это противоречие?

Очевидно, опытный конструктор располагает какими-то реальными возможностями к преодолению указанного затруднения, иначе факты разработки сложного общего вида с начала и до конца без повторного пере­черчивания наблюдались бы значительно реже, чем то имеет место в действительности. Обратимся к рассмотрению этих возможностей.

В плотно скомпонованном устройстве влияние одних конструктивных элементов на другие носит самый разнообразный характер. Почти каждый конструктивный элемент налагает пространственные ограничения на соседние элементы, и сам, в свою очередь, выполнен с учетом наложенных ограничительных условий. Каждая линия, прочерчиваемая в границах располагаемого пространства, либо непосредственно изображает какой-нибудь элемент конструкции, либо имеет к нему близкое отношение (ребро, поверхность, ось симметрии, делительная окружность и т. п.). Поэтому большинство линий связаны друг с другом, воздействуют друг на друга, ограничивают одна другую. В устройстве, скомпонованном предельно плотно, каждая вновь прочерчиваемая линия является одновременно и следствием предшествующей линии и предпосылкой для последующей. А это значит, что очередная «текущая» линия прочерчивается не на произвольном месте, она уже подготовлена к прочерчиванию и сама, в свою очередь, подготовляет последующую. Строго говоря, она не подготовляет ее, а завершает эту подготовку самим фактом своего появления на чертеже.

Если допустить, что текущая линия сборочного чертежа обладает свойством подготовки последующей, то непрерывно решаемой и столь же непрерывно возникающей вновь задачей конструктора становится обнаружение подготовленных линий и фиксация их путем прочерчивания. До тех пор пока конструктор в состоянии находить на выполняемом чертеже подготовленные линии, ему нет необходимости, да и нельзя заниматься сравнением и отбором вариантов (в том смысле, как это понималось на предыдущих этапах).

Процесс конструирования приобретает строгую направленность, оплачиваемую ценой неуклонного подчинения непрерывно накладываемым, отражаемым в линиях, ограничениям. При этом рациональность принимаемых решений зависит от рациональности принятых ранее, в частности от полноты выявленных ограничений. Чем плотнее компоновка, чем больше связей между деталями, тем больше ограничений накладывают текущие линии и тем ощутимее производимая ими подготовка последующих линий.

Можно в качестве одной из методических предпосылок рациональности разработки общего сборочного вида ввести понятие «поиска линий, наиболее подготовленных к прочерчиванию». Чем более упорядочен набор деталей узла или устройства в целом (в смысле ориен­тации деталей), тем больше информации несут в себе первые относящиеся к этому набору линии. Так, например, ось вала редуктора, нанесенная в виде штрих-пунктирной линии в определенном месте внутри полости редуктора, несет информацию как о местонахождении, самого вала, так и о местонахождении набора нанизанных на него деталей (зубчатых колес, шарикоподшипников, крепящих и распорных втулок и т. п.).

При вычерчивании упорядоченного набора конструктор, как правило, быстрее продвигается от линии к линии, поскольку ограничения в этом случае просматриваются легче, чем при неупорядоченном наборе. Особое место среди других линий занимает та, которая наносится на чертеж общего вида первой. Чаще всего это ось симметрии какого-либо крупного упорядоченного набора деталей, расположенного в центральной зоне устройства.

Очередность нанесения на чертеж элементов костяка в основном совпадает с очередностью нанесения тех же элементов на чертеже компоновки. Но есть и разница, поскольку очередность вычерчивания костяка весьма важна для успешности последующего конструирования и потому должна продумываться более тщательно, чем при компоновке. Неудачный выбор последовательности вычерчивания элементов костяка может дать себя знать гораздо позднее и создать значительные трудности при подробной конструктивной реализации того или иного узла.

Успех описываемого метода поиска линий, подготовленных к прочерчиванию, может быть достигнут при условии логического обоснования каждой наносимой на чертеж линии. Но было бы неправильно думать, что конструктор может вычертить общий сборочный вид сложного устройства с начала и до конца, следуя непрерывной логической нити поиска линий, подготовленных к прочерчиванию. Иногда приходится провести не одну, а несколько линий, нанести на чертеж очертания не одного, а нескольких узлов, прежде чем появится логическое обоснование для нанесения нового элемента кон­струкции в строго определенном месте.

Наличие равноценных вариантов конструктивных решений в тех случаях, когда работа вычерчивания общего вида зашла достаточно далеко, должно настораживать конструктора, Это может свидетельствовать о том, что какие-либо ограничения оказались неучтенными. И наоборот, нередки случаи, когда нет нужды искать очеред­ную линию, так как рациональность однозначных решений для множества конструктивных элементов, друг от друга не зависимых, ясна без всякого поиска.

Наиболее яркое выражение описываемый метод получает в те моменты, когда сеть линий на чертеже и цепь логических заключений развиваются непрерывно и совместно, а каждая линия соответствует как бы одному звену логической цепи. При этом каждая вновь вычерченная детали каждый конструктивный элемент находит для себя на чертеже, в пределах границ располагаемого пространства, единственное, именно ему предназначенное место.

Таким образом, последовательность конструирования даже столь несложного приспособления закономерно определена рядом самых разнообразных ограничений, среди которых можно выделить следующие:

· исходные ограничения, налагаемые конфигурацией отдельных деталей, расположением в ней отверстий, отклонением размеров от номинала и т. п.;

· ограничения, налагаемые воздействиями режущего инструмента. Эта группа ограничении весьма разнообразна: здесь и необходимость точного направления инструмента, и местоположение упоров, воспринимающих усилия подачи, и необходимость обеспечения свободы для выхода сверла, удаления стружки и т. п.;

· множество вторичных ограничений, налагаемых уже вычерченными элементами кондуктора на конфигу­рацию и расположение последующих элементов.

О параллельных цепочках. При рассмотрении костяка чертежа необходимо упомянуть и о характерных для его структуры параллельных цепочках. Отдельные геометрические элементы костяка чертежа, связываясь друг с другом, образуют цепочки, распро­страняющиеся по всем трем измерениям габарита костяка чертежа,

Ряд требований к подобным агрегатам (габаритные, простоты внешних форм, надежности, малодетальности, технологичности и т. п.) вызывают необходимость выравнивания параллельных цепочек по длине. Такое вы­равнивание возможно на этапе вычерчивания костяка чертежа, пока цепочки состоят из небольшого числа линий и не детализированы. Отдельные цепочки, не уменьшающиеся в желаемых габаритах, могут повести к значительной перекомпоновке агрегата, что говорит о трудоемкости работы выравнивания.

Уменьшение габаритов и упрощение внешних форм достигается тем же приемом выравнивания и в устройствах с неявно выраженными, но реально существующими кинематическими цепочками.

При компоновке пультов с размещенными на них рядами приборов, тумблеров, кнопок, сигнальных лампочек конструктору также приходится заниматься выравниванием параллельных цепочек (в этом случае не­кинематических).

О надежности. Для того чтобы костяк чертежа конструкции удовлетворял «требованиям высокой надежности» будущего устройства, конструктор должен уметь представить его себе «нагруженным», т. е. увидеть его в готовом устройстве с полным набором деталей и с выполненным электромонтажом.

Желательно, чтобы вычерчивание костяка чертежа сложного устройства носило характер четко разграниченного этапа. После выполнения костяка чертежа и до перехода к заключительной работе над общим видом важно произвести оценку сделанного. В этот период должны иметь место консультации с технологами, так как на заключительном этапе вопросы технологии играют особенно важную роль.