ivan

Г л а в а 3

ВИРТУАЛЬНАЯ РЕАЛЬНОСТЬ

Программой курса «Теория теней и перспективы» предусмотрены темы, связанные с правилами построения перспективы и основами технического проектирования. При проектировании закрепляются навыки использования компьютерной графики, причем разноплановой, а также возможности создания рисунков с учетом их взаимосвязей. В процессе работы над проектом слушатели выстраивают технологическую последовательность автоматизированного проектирования, приобретают умение работать в различных графических редакторах. Использование компьютерных технологий в проектировании дает студентам больше возможностей для развития образного мышления и творческих способностей.

Тему проектной работы студент выбирает из предложенных преподавателем или находит самостоятельно и начинает ее выполнять после согласования с преподавателем. При работе над заданием соблюдаются основные требования к проектной документации, обеспечиваются требования «заказчика», учитываются факторы, влияющие на интерьер, если это предмет интерьера; или природный ландшафт, ориентация помещений, особенности объемнопространственных структур, если это предмет экстерьера; санитарногигиенические требования, эргономические и другие требования.

Работу над проектом начинают с технического задания, которое обсуждается с преподавателем, а затем разрабатывается техническое предложение с применением возможностей CorelDraw. Дома студент может выполнить эскизы вариантов конструкций вручную в карандаше для согласования с преподавателем. В соответствии с эскизом выполняются рисунки конструкций с помощью CorelDraw с обоснованием преимуществ и недостатков разработанных вариантов. Предложения в дальнейшем могут быть выполнены в 3ds MAX. Эта программа позволяет исключить трудоемкие построения перспективы на бумаге или в CorelDraw. Работая в 3D MAX, можно рассматривать пространство помещения или ландшафта из любой точки зрения, получая неограничен-

ное число перспективных изображений. На этой стадии легко экспериментировать с геометрией пространства, принимать решения соответствия предметов определенному стилю.

На следующем этапе проектирования, когда выбор одного из вариантов сделан, разрабатываются чертежи изделия согласно технологии проектирования: на этапе «Технический проект» – это чертеж общего вида, а на стадии «Рабочая документация» – спецификация, сборочный чертеж и рабочие чертежи деталей. На протяжении всего семестра данное задание становится основным и заканчивается презентацией и обсуждением выполненных проектов с участием всех студентов группы.

Для того чтобы грамотно оформить проект и разработать конструкторскую документацию, познакомимся с основными понятиями и требованиями ЕСКД – единой системы конструкторской документации. Итак, вопросы, связанные с целью проектирования объекта, обсуждаются на занятиях, определяются технико-экономические показатели разрабатываемого объекта и оформляются в виде заявки или технического задания.

Заявка – это текстовой документ, форма которого регламентирована ГОСТ 15.001 – 88. В этом документе указываются: наименование продукции; цель и назначение работы; предполагаемый разработчик; ориентировочная потребность в заказываемой продукции на определенный срок; лимитная цена единицы заказываемой продукции; срок выполнения заявки (изготовление опытного образца и начало промышленного производства); источники финансирования; заключение организации-разработчика.

Исходные требования заказчика формулируются в приложении к заявке, являются ее неотъемлемой частью и могут содержать: назначение и область применения новой продукции; технико-экономическое обоснование продукции; параметры и характеристики; условия эксплуатации; другие требования (условия управления, ремонта, обслуживания и т. д.); расчет лимитной цены. Заявка вместе с приложением передается организации-разработчику (с оформлением заказа-наряда или договора).

Установление потребности в новой продукции должно вести к формулированию общей технической задачи, включающему в себя описание совокупности условий, необходимых и достаточных для выполнения конструкции, отвечающей требованиям заказчика.

Формулирование технической задачи отражается в техническом задании, которое определяет основные направления разработки конструкции и принципа работы будущего изделия, отражает его технические и технико-экономические характеристики. Техническое задание разрабатывается на основе исходных тре-

121

бований, изложенных в заявке, а также результатов выполненных научноисследовательских и экспериментальных работ, научного прогнозирования, анализа передовых достижений и технического уровня отечественной и зарубежной техники, изучения патентной документации и др. Конкретное содержание этого документа определяют заказчик и разработчик, а при инициативной разработке – только разработчик. Техническое задание должно содержать все исходные данные, необходимые для создания проекта изделия, но не более. Оно не должно содержать описание конкретных вариантов конструкций, так как конкретное указание и описание конструкции мешает творчеству разработчика в поисках нового. Нередко бывает, что в процессе проектных работ могут быть найдены более рациональные инженерные решения, и тогда потребуется внести изменения в документации.

Техническое задание оформляется на листах формата А4. Техническое задание на продукцию, разрабатываемую и выпускаемую по документации, предусмотренной стандартами ЕСКД, должно включать следующие разделы: наименование и область применения (использования), основание для разработки, цели и назначение разработки, источники разработки, технические требования, экономические показатели, стадии и этапы разработки, порядок контроля и приемки, приложения.

В разделе «Технические требования» указывают требования и нормы, определяющие показатели качества и эксплуатационные (потребительские) характеристики продукции с учетом действующих стандартов и норм, а также современного технического уровня. В общем случае раздел должен включать следующие подразделы:

–состав продукции и требования к конструктивному устройству;

–показатели назначения и экономного использования сырья, материалов, топлива, энергии;

–требования к надежности;

–требования к технологичности;

–требования к метрологическому обеспечению разработки;

–требования к унификации и стандартизации;

–требования к безопасности и охране природы;

–требования к утилизации;

–эстетические и эргономические требования;

–требования к патентной чистоте;

–требования к составным частям продукции, сырья, неходовым и эксплуатационным материалам; условия эксплуатации (использования);

–требования к техническому обслуживанию и ремонту;

–дополнительные требования;

–требования к маркировке и установке;

–требования к транспортированию и хранению;

–требования к категории качества;

–требования к возможности утилизации (включая уровень затрат) после завершения эксплуатации.

Техническое задание является основанием для выполнения проектных конструкторских работ.

Процесс разработки конструкторской документации согласно ГОСТ 2.103–68 подразделяется на четыре стадии: техническое предложение, эскизный проект, технический проект и рабочая конструкторская документация. На каждой стадии решается определенный круг вопросов. Требования ЕСКД не обязывают выполнять все стадии, поэтому проектные организации пропускают некоторые из них. Необходимо обоснованно выбирать стадии разработки с учетом сложности объекта, степени его новизны, последствий возможных ошибок при проектировании.

Техническое предложение разрабатывается в том случае, если это предусмотрено техническим заданием. Объем технического предложения также определяется техническим заданием. Иными словами, стадии разработки устанавливаются в зависимости от сложности разрабатываемого изделия и от программы его выпуска.

Техническое задание является основным документом при разработке вариантов конструкций на стадии «Технического предложения»: известны цели проектирования и основные признаки объекта проектирования. Это отправные позиции, и отсюда начинается поиск вариантов проектируемого объекта. Такая задача ставится и решается на этапе технического предложения. Из всех этапов проектирования этот этап наиболее творческий. К источникам информации при поиске возможных технических решений проектируемого объекта относятся: реферативные журналы; авторские свидетельства и патенты; специальная литература; специальные технические журналы; общетехнические и общенаучные журналы; научно-популярные журналы.

Техническое предложение – начальная стадия проектирования. Оно является ответом проектировщика на задачи, требования и ограничения, приведенные в техническом задании. Разработка нескольких вариантов решения может быть полезной при анализе этих требований и ограничений. Необходимо, во-первых, рассмотреть ограничения, отбросить неприемлемые направления в поиске нужных решений и, во-вторых, попытаться организовать поиск решений более целенаправленно.

123

На стадии проектирования возникает необходимость применения методов, позволяющих установить для каждого изделия функционально-необходимые затраты. Такой подход способствует проведению экономической проработки изделия на единой основе на всех этапах – от исследования до эксплуатации и утилизации.

На стадии технического предложения создаются конструкторские документы с техническим и технико-экономическим обоснованием целесообразности разработки документации изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных вариантов возможных решений изделия, сравнительной оценки решений с учетом конструкторских и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентных материалов. Техническое предложение помогает выявить дополнительные или уточненные требования к изделию, его технические характеристики, показатели качества, которые не могли быть указаны в техническом задании.

Наиболее важные работы на этой стадии:

–выявление и конструктивная проработка вариантов возможных технических решений, установление особенностей этих вариантов;

–проверка соответствия вариантов требованиям техники безопасности и производственной санитарии;

–сравнительная оценка вариантов технических решений по всей совокупности выявленных свойств и показателей, конструктивным и эксплуатационным особенностям разрабатываемого и существующих изделий;

–выбор оптимального варианта изделия и установление требований к последующей стадии разработки.

При необходимости экспериментального сравнения прорабатываемых вариантов изготавливают и испытывают макеты.

Требования к выполнению технического предложения устанавливает ГОСТ 2.118–73, перечень его конструкторских документов – ГОСТ 2.102–68.

Вчисло документов технического предложения могут входить схемы: кинематические, гидравлические, электрические и другие, они отражают принципиальную связь между отдельными элементами изделия без уточнения его конструктивных особенностей. Техническое предложение после его рассмотрения и согласования служит основанием для выполнения эскизного или технического проекта. В результате работ, проведенных на стадии технического предложения, определяют один из нескольких приемлемых вариантов изделия и требования к последующей стадии разработки. Такой стадией в случае необходимости является эскизное проектирование.

При выполнении эскизного проекта разрабатываются принципиальные конструктивные решения, дающие более полное (по сравнению с предыдущей стадией) представление об устройстве изделия, а также определяются технические данные, основные параметры и размеры. На этой стадии выполняется конструкторская проработка оптимального варианта изделия, прочерчиваются основные параметры изделия, разрабатываются необходимые схемы (принципиальные, кинематические, электрические и др.). Например, подтверждаются или уточняются требования к изделию, установленные техническим заданием и техническим предложением, определяются дополнительные техникоэкономические характеристики и показатели качества изделия, выявляются на основе проработок новые комплектующие изделия и материалы, которые должны быть разработаны другими организациями и предприятиями, и составляются технические требования к этим изделиям и материалам. При необходимости решаются основные вопросы технологии изготовления изделия.

В эскизный проект входят документы, перечень которых приводится в ГОСТ 2.102–68. К ним, в зависимости от специфики изделия, в общем случае могут быть отнесены: ведомость эскизного проекта; чертеж общего вида; габаритный чертеж; теоретический чертеж; схемы; ведомость покупных изделий; пояснительная записка; таблицы; расчеты; программа и методика испытаний; прочие документы.

Правила выполнения чертежа общего вида в эскизном проекте изложены в ГОСТ 2.119–73, они почти не отличаются от правил выполнения чертежа общего вида на стадии технического предложения. Эскизный проект является этапом компоновки изделия. Он должен выполняться в соответствии с требованиями стандарта и содержать необходимые расчеты. Здесь отметим, что в отличие от чертежа общего вида технического предложения чертеж общего вида эскизного проекта может иметь таблицы наименований и обозначений составных частей изделия, расположенные на отдельных листах формата А4 по ГОСТ 2.301–68 (в качестве последующих листов чертежа общего вида). В число обязательных документов эскизного проекта входят пояснительная записка и ведомость эскизного проекта. На стадии эскизного проекта прорабатываются и изучаются основные составляющие элементы оптимального варианта.

Следующая стадия проектирование изделия – технический проект. При разработке технического проекта в общем случае проводятся основные работы:

–разработка конструктивных решений изделия и его составных частей, принципиальных схем, схем соединений и др.;

–выполнение технико-экономических расчетов, подтверждающих соот-

125

ветствие предлагаемых решений техническому заданию и условиям производства изделия;

–оценка эксплуатационных данных изделия (удобство обслуживания, ремонтопригодность, взаимозаменяемость и др.), а также его эстетичности и эргономичности, соответствия принимаемых решений требованиям безопасности и производственной санитарии;

–проведение экспериментальных работ (с созданием при необходимости макетов и стендовых установок) для проверки показателей исходных материалов и составных частей изделия;

–окончательное оформление заявок на разработку и изготовление комплектующих изделий и материалов, применяемых в изделии;

–определение работ, которые следует провести при составлении рабочей конструкторской документации в дополнение к работам, предусмотренным техническим заданием и выполненной ранее проектной документацией.

Перечень работ, выполняемых при разработке технического проекта, приводится в ГОСТ 2.120–73. Состав конструкторских документов, входящих

втехнический проект, определяется с учетом новизны и сложности разрабатываемого изделия в соответствии с ГОСТ 2.102–68. В общем случае в состав конструкторских документов технического проекта должны войти конструкторские документы: ведомость технического проекта, пояснительная записка и чертеж общего вида. Выполнением технического проекта завершается этап конструирования изделия в целом. Проект содержит окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве изделия. Разработка технического проекта включает в себя и работы по выполнению совокупности конструкторских документов, относящихся к этой заключительной стадии проектирования.

Завершает стадию разработки конструкторской документации формиро-

вание комплекта рабочих конструкторских документов, необходимых для технологической подготовки производства и организации процессов изготовления изделия в заданных объемах. Рабочая документация является основной продукцией проектной организации. Комплект рабочих конструкторских документов на изделие формируется по ГОСТ 2.102–68, в общем случае в него входят следующие документы: спецификация, сборочный чертеж, чертежи деталей. Основная цель разработки конструкторской документации на этой стадии – поэтапное доведение конструкции изделия по результатам его изготовления, опытной проверки и технологической подготовки производства до соответствия требованиям технического задания и условиям выпуска изделий со стабильными показателями качества.

Этапы разработки рабочей документации на опытный образец (опытную партию) изделий, на изделия установочных серий и установившегося серийного или массового производства определяет ГОСТ 2.103–68.

При проектировании изделий разрабатывается текстовая и чертежная документация. Она оформляется согласно существующим стандартам. Текстовые документы подразделяются на документы, содержащие в основном сплошной текст (технические условия, пояснительные записки, расчеты и др.), и документы, содержащие текст, разбитый на графы (спецификации, ведомости и др.). Первый лист документа – титульный лист. Он выполняется на листе формата А4 согласно ГОСТ 2.105–95.

Пояснительная записка является текстовым документом, общие требования к оформлению изложены в ГОСТ 2.105–95. В общем случае она содержит сведения о назначении и области применения проектируемого изделия, техническую характеристику, описание устройства и принципа действия изделия, обоснование принятых при разработке технических решений, техникоэкономические показатели, предложения по дальнейшим конструкторским и экспериментальным работам. Записка выполняется в соответствии с требованиями ГОСТ 2.106–96 и ГОСТ 2.119–73, а оформляется в соответствии с ГОСТ 2.105–95.

В ведомость технического предложения вписывают все конструкторские документы, включенные в комплект документов технического предложения в порядке, установленном ГОСТ 2.106–96. Кроме вновь разработанных, для данного технического предложения вписываются документы, взятые из других проектов.

Ведомость эскизного проекта составляется по форме 4 ГОСТ 2.106–96. В нее вписываются все конструкторские документы, вновь разработанные для данного эскизного проекта и примененные из других проектов и рабочей документации на ранее разработанные изделия. Подробнее о ведомости эскизного проекта – в ГОСТ 2.105–95.

Ведомость технического предложения, ведомость технического проекта, ведомость покупных изделий и ведомость эскизного проекта оформляют в соответствии с ГОСТ 2.106–96.

Спецификация необходима для изготовления, комплектования конструкторской документации на стадии разработки рабочей конструкторской документации и планирования запуска в производство изделий. Она определяет состав сборочной единицы и является основным конструкторским документом на стадии изготовления и сборки изделия. Правила оформления спецификации изложены в ГОСТ 2.106–96.

127

Ведомость спецификаций может заполняться на стадии рабочего проекта и содержать перечень документов в соответствии с ГОСТ 2.106–96.

Чертежи. Выбор формата чертежа определяется количеством необходимых изображений: оно должно быть минимальным, но достаточным, т. е. на чертеже должна быть отражена вся информация для изготовления и контроля изделия. Выбор формата также зависит от масштаба. Если размеры основных форматов не подходят, то можно выбрать дополнительный формат, который состоит из кратного числа основного формата и обозначается следующим образом: например, А4×3.

Выбрав соответствующий формат, приступают к оформлению будущего чертежа: выполняют рамку и основную надпись по ГОСТ 2.104–2006. Рамка чертежа выполняется по периметру листа сплошной толстой основной линией на расстоянии 20 мм от левого края листа и по 5 мм с других сторон. Следует обратить внимание, что на формате А4 основная надпись располагается только по короткой стороне листа.

Конструкторский документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для ее изготовления и контроля, называется чертежом детали. В общем случае он содержит следующие данные:

–изображения формы всех элементов детали, ГОСТ 2.305–2008;

–размеры, ГОСТ 2.307–68;

–предельные отклонения размеров, формы и расположения поверхно-

стей, ГОСТ 2.308–79 и ГОСТ 30893.1–2002;

–обозначения шероховатости поверхностей, ГОСТ 2.309–73;

–обозначения покрытий, термической и других видов обработки,

ГОСТ 2.310–68;

–текстовую часть, состоящую из технических требований и технических характеристик, надписи и таблицы с размерами и другими параметрами,

ГОСТ 2.316–2008.

Рабочие чертежи разрабатывают на каждую деталь. Допускается не выполнять чертежи на детали, изготовляемые из фасонного либо сортового материала путем отрезания под прямым углом, или из листового материала – резкой по окружности или по периметру прямоугольника без последующей обработки, а также в некоторых других случаях, установленных стандартом. В этом случае размеры детали, точность выполнения этих размеров, материал детали записываются в графе «Наименование» спецификации, а в графе «Формат» ставится обозначение «БЧ» – «без чертежа».

При разработке чертежей деталей и эскизов применяют правила, установленные ГОСТ 2.305–2008 «Изображения – виды, разрезы, сечения».

3.1. ПЛОСКИЕ ГРАФИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В CORELDRAW

Создание трехмерных моделей в графических редакторах – непременное условие при проектировании изделий производства на разных стадиях проектирования. Но существует необходимость размещения проектируемых объектов в определенном пространстве или окружающей среде. Часто с этой целью используют возможности CorelDraw. Оформление рекламы, выполнение эскизов и рисунков на стадии согласования проектов различной продукции и на стадии технического предложения – все это возможно сделать в CorelDraw с применением цвета и различных эффектов, создающих впечатление объема на плоских моделях. В разделе 1.3 были рассмотрены некоторые приемы построения перспективы, в этом разделе приведем пример построения плоской модели изделия, которая может являться частью интерьера, передающую глубину и создающую впечатление объема.

Графический редактор CorelDraw – это векторная графика. Векторные изображения состоят из контуров произвольной формы. Каждый контур, в свою очередь, состоит из одного или нескольких сегментов. Общая точка соседних сегментов называется узлом. Форма криволинейных сегментов (сплайнов Безье) задается отрезками касательных, проведенных через его узлы. Такие отрезки называются управляющими линиями. Они начинаются в узле сегмента и заканчиваются управляющей точкой (рис. 94, а). Перемещение управляющей точки позволяет изменять длину управляющей линии и угол ее наклона, соответственно меняется и форма сегмента (рис. 94, б).

Рис. 94. Управляющие линии

Основным инструментом создания незамкнутых контуров является инструмент «Кривая Безье» (Bezier, рис. 95). Он предназначен для точного построения линий, имеющих различный контур, состоящий из прямолинейных и криволинейных сегментов (например, зигзагообразный, гладкий, имеющий острые перегибы и др.).