Порядок построения чертежа

Общие правила построения и оформления чертежа детали

Чертеж детали – это технический документ, содержащий всю необходимую для ее изготовления и контроля информацию. Поэтому чертежи деталей хранятся в архивах конструкторской организации и предприятия, спроектировавших и изготовивших изделие, весь период его эксплуатации. Иначе говоря, чертежи деталей любого изделия являются документами постоянного хранения. Поступление изделия в эксплуатацию сопровождается паспортом и инструкцией по эксплуатации. Поэтому в случае выхода изделия из строя по причине износа или разрушения какой-либо детали возникает необходимость в обращении к предприятию-изготовителю для получения новой детали. Это, как правило, требует некоторого времени. Поэтому в случаях, когда необходимо восстановить работоспособность изделия в течение короткого периода времени и имеются соответствующие условия, прибегают к самостоятельному изготовлению нужной детали. А поскольку чертежа детали у эксплуатационников не имеется, то его создают самостоятельно. Такой чертеж нужен только для изготовления этой детали, поэтому надобность в его длительном хранении отсутствует. В таких случаях государственный стандарт разрешает использовать документ временного хранения, который называется эскизом. При этом под эскизом понимают чертеж, выполненный от руки, без соблюдения масштаба, но с обязательным соблюдением пропорций. Все остальные требования аналогичны требованиям, предъявляемым к чертежу.

Чертеж детали содержит значительное количество разнотипной информации (о конструктивных формах, размерах, чистоте обработки поверхностей (шереховатости), материале и др.). Основным требованием при этом является представление на нем минимального, но достаточного для изготовления и контроля изделия количества информации. Это значит, что чертеж должен содержать не только минимальное, но достаточное количество информации каждого типа в отдельности (изображений, размеров и др.), но и суммарное количество информации всех типов. В некоторых случаях это требование можно выполнить путем представления минимального, но достаточного количества информации каждого типа в отдельности. Однако в большинстве случаев столь прямолинейный подход не может привести к желаемому результату. Поэтому государственными стандартами предусматривается возможность решения этой задачи путе м объединения некоторых типов информации в другой более емкий тип информации. Например, известно, что в общем случае для задания цилиндра достаточно двух видов, полученных проецированием на параллельную и перпендикулярную его оси плоскости, и двух размеров - высоты и диаметра окружности основания (рис.1). Однако в этом случае вид сверху содержит избыточную информацию о форме рассматриваемого объекта. Действительно, окружность свидетельствует о цилиндрической форме изображаемого объекта, но об этом, хотя и косвенно, свидетельствует и стоящий перед размерным числом условный знак ее диаметра , так как его присутствие свидетельствует о наличии окружности. Таким образом, налицо дублирование информации о форме рассматриваемого объекта. Устранить дублирование информации можно путем перехода к однокартинному заданию цилиндра (рис.2). Очевидно, что этот подход можно распространить на любую поверхность вращения. Для этого достаточно задать образующую и диаметры соответствующих окружностей (рис.3).

Кроме условного знака диаметра при задании форм пространственных объектов используются и другие условные знаки, различного рода условности и упрощения. Их содержание, назначение и условия применения будут рассматриваться по ходу изложения материала.

Требование к нанесению на чертеже детали минимального, но достаточного для ее изготовления и контроля информации без каких-либо конкретных ограничений предполагает возможность решения стоящей перед исполнителем задачи различными путями. Однако выбор оптимального варианта в ряде случаев требует определенного уровня подготовки. Кроме того, государственными стандартами не предусматривается жесткая регламентация порядка построения чертежа, что вызывает дополнительные трудности у недостаточно опытных исполнителей. Поэтому рассмотрим на примере общий порядок построения чертежа (эскиза), базируясь на накопленном многими поколениями конструкторов опыте.

Пусть необходимо построить чертеж геометрической модели, представленной на рис.4. Это правильный пятигранник с двумя сквозными вырезами. Высота пятигранника 100 мм, диаметр описанной вокруг его основания окружности – 90 мм. Один из вырезов представляет собой соосную, то есть имеющую общую ось с пятигранником правильную четырехгранную призматическую поверхность со стороной квадрата основания 45 мм. Второй вырез представляет собой цилиндрическую поверхность с диаметром основания – 45 мм. Ось цилиндрической полости перпендикулярна оси пятигранника и пересекает ее на середине высоты.

Основой чертежа детали являются ее изображения. Поэтому первым этапом построения чертежа является решение вопроса о количестве и составе необходимых изображений.

Все вопросы, связанные с использованием изображений на технических чертежах, регламентирует ГОСТ 2.305-68 «Изображения - виды, разрезы, сечения». В соответствии с этим стандартом изображения изделий должны выполняться путем ортогонального параллельного проецирования. При этом изделие д олжно быть расположено между наблюдателем и соответствующей плоскостью проекций.

В зависимости от содержания изображения на чертеже подразделяются на виды, разрезы и сечения.

Вид - это изображение видимой наблюдателем части поверхности детали. Различают основные, дополнительные и местные виды. Под основным понимают вид, полученный проецированием на одну из основных плоскостей проекций. За основные плоскости проекций принимают шесть граней куба, в который мысленно помещают деталь (рис. 5). При этом деталь ориентируют таким образом, чтобы возможно большее количество ее граней было параллельно плоскостям проекций и проецировалось на них без искажения. Таким образом, в общем случае можно получить шесть основных видов, названия которых определяются направлением проецирования: спереди, сзади, слева, справа, сверху, снизу.

В тех случаях, когда какой либо элемент изделия невозможно показать на одном из основных видов без искажения его формы и размеров, прибегают к построению дополнительных видов. Под дополнительным понимают вид, полученный проецированием на дополнительную плоскость проекций, то есть на плоскость, непараллельную ни одной из основных плоскостей проекций (рис.6). Из этого следует, что дополнительных видов может быть множество.

Местным видом называют изображение отдельного, ограниченного участка поверхности объекта (рис.7). В общем случае местный вид ограничивают линией обрыва. На чертеже местный вид обозначают аналогично обозначению дополнительного вида.

С ечение – это изображение, полученное в результате мысленного рассечения объекта одной или несколькими плоскостями. При этом на сечении показывают только ту геометрическую фигуру, которая находится в секущей плоскости. Если сечение получено с помощью одной секущей плоскости, его называют простым (рис.8), в противном случае - сложным.

Разрез – это изображение, полученное в результате мысленного рассечения объекта одной или несколькими плоскостями, при этом мысленное рассечение относится только к данному разрезу и не влечет за собой изменения других изображений этого же объекта. На разрезе показывают то, что находится в секущей плоскости и за ней (из находящегося за секущей плоскостью допускается показывать только то, что необходимо для понимания конструкции объекта). Таким образом, разрез включает в себя сечение. Если разрез получен с помощью одной секущей плоскости, его называют простым (рис.9), в противном случае - сложным.

Существует и понятие местного разреза. Это разрез ограниченного участка объекта (рис.10).

В ряде случаев детали содержат мелкие конструктивные элементы (пазы, канавки и др.), изображения которых в принятом масштабе чертежа слишком малы для их изображения. Такие конструктивные элементы на основных изображениях показывают упрощенно, а для задания их конфигурации и размеров используют отдельные увеличенные изображения, которые называются выносными элементами. Выносной элемент может отличаться от основного изображения по содержанию (например, основное изображение может быть видом, а выносной элемент - разрезом).

У становим необходимое количество и состав изображений для построения чертежа рассматриваемой модели.

Суммарное количество всех изображений на чертеже (видов, разрезов, сечений и выносных элементов) должно быть минимальным, но достаточным для создания полного представления о конструктивных формах объекта при применении установленных в соответствующих стандартах условных обозначений, знаков и надписей.

Поскольку любая деталь имеет некоторую форму, то следует начать с определения количества и состава основных видов.

Главным из основных видов считается вид спереди. В качестве главного выбирается такой вид, который дает наибольшее представление о форме и размерах изображаемого объекта. Главный вид всегда наносится на чертеже. Что же касается остальных основных видов, то они наносятся на чертеже только тогда, когда в этом возникает надобность. Применительно к рассматриваемой модели в качестве главного можно принять вид, представленный на рис.11. Однако по одному главному виду определить конструктивную форму модели не представляется возможным. Поэтому необходимо использовать еще какой-либо из основных видов. В данном случае целесообразно использовать вид сверху или снизу. С точки зрения содержащейся на них информации они равноценны. В этих случаях предпочтение отдают виду сверху. Основные виды наносятся в проекционной связи с главным видом в определенных государственным стандартом местах (рис.12). В связи с этим они не имеют обозначений. С учетом этого на чертеже модели должны быть представлены два основных вида спереди и сверху (рис.13).

Эти два вида полностью определяют конструктивные формы модели и дают возможность нанести необходимые для ее изготовления размеры. Таким образом, требование государственного стандарта можно считать выполненным. Однако с целью более подробного рассмотрения порядка построения и оформления остальных типов изображений дополним чертеж еще видом слева, а затем на каждом из видов выполним разрезы и в заключение построим вынесенное сечение, которое поместим под видом слева. С учетом этих дополнений на чертеже модели будет представлено четыре изображения (рис.14).

Выберем м асштаб чертежа.

Под масштабом понимают отношение линейных размеров изделия на чертеже к их реальным размерам. Масштаб является фиксированной величиной, которая регламентируется государственным стандартом ГОСТ 2.302-68 «Масштабы». Государственный стандарт рекомендует по возможности шире использовать масштаб 1:1, а если он по каким-либо соображениям оказывается неприемлем, использовать другие масштабы. Поскольку этот вопрос жестко не регламентирован государственными стандартами, то он решается главным образом на основании опыта исполнителя. При этом основным критерием для выбора масштаба является требование к чертежу, чтобы вся представляемая на нем информация (и в том числе графическая) свободно и однозначно воспринималась. Поэтому представляемые на чертеже изображения должны иметь такие размеры, чтобы они удовлетворяли этому требованию. В данном случае натуральный масштаб (1:1) этому требованию удовлетворяет. Определим примерные размеры поля чертежа, необходимого для построения принятых изображений:

Вид спереди - 100  90;

Вид сверху - 90  90;

Вид слева - 100  90;

Сечение (условно) - 90  90.

Итого по высоте - 100 + 90 = 190;

Итого по ширине - 90 + 90 = 180.

На чертеже должны быть нанесены также размеры модели и ее элементов. Для этого между изображениями необходимо свободное пространство шириной 30 – 40 мм. Кроме того, между изображениями и линиями рамки чертежа также должно быть свободное пространство примерно такой же ширины. Следовательно, полученные размеры необходимо увеличить примерно на 100 мм. Таким образом, размеры поля чертежа должны составлять примерно 290  280 мм.

Чертеж каждой детали выполняют на отдельном формате. Это требование объясняется тем, что в общем случае детали изготавливаются на различных предприятиях.

Под форматом понимают прямоугольный лист чертежной бумаги (или любого другого твердого носителя информации), предусмотренных государственным стандартом ГОСТ 2.301-68 «Форматы» размеров.

Форматы бывают основные и дополнительные. Исходным для основных принимают формат А0 с размерами сторон 8411189 мм, площадь которого равна 1 м². Другие основные форматы получают путем последовательного деления исходного формата на две равные части параллельно меньшей стороне. Например, путем деления формата А0 на две равные части получают два формата А1 с размерами сторон 594×841 мм и т. д. В качестве основных предусматриваются форматы А0, А1, А2, А3 и А4. Кроме того, допускается использование формата А5 с размерами сторон 148×210 мм.

Производные форматы образуются путем увеличения коротких сторон основных форматов на величину, кратную их размерам. Обозначение кратных форматов составляется из обозначений основных форматов и их кратности. Например, можно использовать формат А4×3 с размерами сторон 297×630 мм.

На формате наносится рамка чертежа с таким расчетом, чтобы слева было поле шириной 20 мм (для подшивки), а со всех остальных сторон – по 5 мм. При этом формат А4 используется только в вертикальном положении, а формат А5 – в горизонтальном. Толщина линий рамки чертежа принимается равной толщине сплошной толстой основной линии (более подробно о толщине и стиле используемых линий будет далее).

В правом нижнем углу (для форматов А4 и А5 – в нижней части) наносится основная надпись (рис.15). Она представляет собой таблицу для размещения различной информации. Ее форма, размеры и содержание граф регламентируются ГОСТ 2.104-68 «Основные надписи». Таблица основной надписи выполняется сплошными толстыми основными и сплошными тонкими линиями (о толщине и стиле линий будет дальше).

В графах основной надписи указывают:

1 – наименование изделия, а также наименование документа, если этому документу присвоен код;

2 – обозначение документа по ГОСТ 2.201-80;

3 – обозначение материала детали (заполняется только на чертежах деталей);

4 – литеру, присвоенную данному документу (графу заполняют последовательно, начиная с крайней левой клетки);

5 – массу изделия по ГОСТ 2.109- 73^;

6 – масштаб по ГОСТ 2.302-68 и ГОСТ 2.109-73^;

7 – порядковый номер листа (на документах, состоящих из одного листа, графу не заполняют);

8 – общее число листов документа (графу заполняют только на первом листе);

9 – наименование или различительный индекс предприятия, выпустившего документ (графу заполняют, если различительный индекс содержится в обозначении документа);

1 0 –13 – характер работы, выполняемой лицами, подписывающими документ, их фамилии и подписи, дата подписания;

14 – 18 – изменения в соответствии с ГОСТ 2.503-74.

Внутренняя часть формата, ограниченная линиями рамки и основной надписи, называется рабочим полем чертежа.

Выберем необходимый для построения чертежа формат.

Сопоставим полученные необходимые размеры поля чертежа с размерами поля чертежа ходовых форматов:

Размеры необходимого поля чертежа - 290  280;

Размеры поля чертежа форматов: А3 - 287  395;

А4 - 287  232;

А5 - 83  185.

Из этого сопоставления следует, что наиболее соответствует требуемым размерам формат А3: по высоте он практически совпадает с необходимой высотой поля чертежа, а по ширине превышает ее примерно на 115 мм. В соответствии с существующими рекомендациями представляемая на рабочем поле чертежа информация должна размещаться равномерно и занимать не менее ¾ его площади. Однако эта рекомендация не носит законодательного характера и не во всех случаях может быть выполнена. Поэтому примем формат А3.

Порядок построения чертежа практически не зависит от принятой технологии (ручной или компьютерной).

Построение выполняется в тонких линиях и только в конце работы после проверки правильности выполненной работы производится обводка контурных линий.

Все линии на чертеже несут определенную смысловую нагрузку, поэтому их стиль (внешний вид) и толщина регламентируются ГОСТ 2.303-68 «Линии». В соответствии с ним линии рамки чертежа, часть линий таблицы основной надписи, а также линии видимого контура изображаются сплошной толстой основной линией толщиной s = 0.5  1.4 мм. Конкретное значение толщины этой линии выбирается исполнителем в зависимости от величины и сложности изображений, а также от формата чертежа. В условиях рассматриваемого примера достаточно принять толщину сплошной основной линии примерно 0.8 - 0.9 мм. Толщина всех остальных линий выбирается пропорционально толщине этой линии. Так, толщина тонких линий (осевых, размерных, выносных, линий штриховки и линий обрыва, а также некоторых других) должна составлять от s/3 до s/2. Тогда в нашем случае тонкие линии должны иметь толщину примерно 0.3 – 0.4 мм.

Построение изображений начинают с нанесения их осевых линий. Для этого используются тонкие штрихпунктирные линии с длиной штриха от 5 до 30 мм и расстоянием между штрихами от 3 до 5 мм. Конкретные значения этих величин выбираются исполнителем в зависимости от величины и сложности изображений, а также от формата чертежа.

Построение изображений должно производиться в соответствии с правилами начертательной геометрии. Порядок построения изображений не имеет значения. Поэтому он определяется исполнителем, исходя из его опыта и конкретных особенностей изображения. В рассматриваемом примере следует сначала построить вид сверху, затем спереди и в последнюю очередь - вид слева (рис.14). Заметим, что на всех изображениях выходы осевых линий за контурные должны составлять примерно 2-3 мм.

Выполняем построение разрезов.

Для построения простого фронтального разреза п римем плоскость, параллельную фронтальной плоскости проекций и проходящую через ось призмы. Она не является плоскостью симметрии модели, поэтому ее положение на чертеже должно быть зафиксировано. Это осуществляется с помощью штрихов разомкнутой линии (ГОСТ 2.303-68) длиной 8  20 мм и толщиной 1.5s, где s – толщина контурной линии. Начальный и конечный штрихи разомкнутой линии не должны пересекать линий контура соответствующего изображения, а также размерных и других линий и надписей. Перпендикулярно к начальному и конечному штрихам на расстоянии 2-3 мм от их концов наносят стрелки, указывающие направление взгляда. Размеры стрелки представлены на рис.16. У начала и конца линии сечения ставят одну и ту же прописную букву русского алфавита. Буквы наносят около стрелок, указывающих направление взгляда, параллельно нижней рамке чертежа. А над разрезом наносится надпись по типу «А – А» (всегда двумя буквами, через тире) и подчеркивается.

Контур изображения, которое находится в секущей плоскости, заполняется штриховкой, обозначающей тип материала, из которого должна быть изготовлена деталь. Типы ш триховок и правила их нанесения регламентированы ГОСТ 2.306-68 «Обозначения графические и правила их нанесения на чертежах». Будем считать, что модель пятигранника должна быть изготовлена из металла. Металлы и твердые сплавы обозначаются штриховкой тонкими параллельными линиями, которые в общем случае наносятся под углом 45 к линиям рамки чертежа. Если направление линий штриховки совпадает с направлением линий контура или осевыми линиями, то их наносят под углом 30 или 60 к линиям рамки чертежа. Направление наклона линий штриховки на всех изображениях одного и того же чертежа должно быть одинаковым. Расстояние между линиями штриховки (частота) должно находиться в пределах от 1 до 10 мм в зависимости от площади штриховки и быть одинаковым на всех изображениях одного и того же чертежа. В итоге изображение фронтального разреза примет вид, представленный на рис.17.

С целью увеличения информативности изображений государственный стандарт рекомендует объединять на одном изображении часть вида и часть разреза. В качестве границы между ними наносится линия обрыва (тонкая волнистая линия). В общем случае доля каждой из этих частей в комплексном изображении не лимитируется. Пример объединения произвольных частей вида и разреза представлен на рис.18. Однако в случаях, когда полученный разрез имеет вертикальную ось симметрии, рекомендуется объединять половину вида и половину разреза. При этом вид показывают слева, а разрез справа от осевой линии, которая служит границей между ними. При объединении половины вида и половины разреза контурные линии, которые совпадают с осевой линией, должны быть сохранены. А для того, чтобы можно было определить принадлежность контурной линии внутренней или наружной поверхности, с ее соответствующей стороны на расстоянии 2 – 3 мм от контурной линии проводят линию обрыва. Например, если бы в рассматриваемом примере необходимо было сохранить только внутреннее ребро, то комплексное изображение имело бы вид, представленный на рис.19. А если бы необходимо было сохранить только наружное ребро, то комплексное изображение имело бы вид, представленный на рис.20. А поскольку необходимо сохранить и наружное и внутреннее ребра, то линию обрыва необходимо нанести с переходом с одной стороны осевой линии на другую. Таким образом, окончательно фронтальный разрез будет иметь вид, представленный на рис.21. Для построения горизонтального разреза примем горизонтальную плоскость уровня, проходящую через ось цилиндрической полости. Эта плоскость является плоскостью симметрии модели, поэтому ее положение на чертеже не фиксируется, а полученный разрез не обозначается (рис.22). В случаях, когда горизонтальный разрез имеет горизонтальную ось симметрии, вид показывают над ней, а разрез – под ней. В данном случае такой оси симметрии нет, но есть вертикальная ось симметрии. В таких случаях вид показывают слева от нее, а разрез – справа. Таким образом, окончательно горизонтальный разрез будет иметь вид, представленный на рис.23.

Для построения профильного разреза примем плоскость профильного уровня, проходящую через ось призмы. Эта плоскость является плоскостью симметрии модели, поэтому ее положение на чертеже не фиксируется, а полученный разрез не обозначается.

Профильный разрез не имеет вертикальной оси симметрии, поэтому на рис.24 представлено его полное изображение.

Построим вынесенное сечение плоскостью Б-Б (рис.25). Положение секущей плоскости фиксируется аналогично положению секущей плоскости при построении разрезов. Контур вынесенного сечения изображают сплошными основными линиями и заполняют штриховкой в соответствии с ГОСТ 2.306-68. Обозначают сечение аналогично разрезу. Если при этом продольная ось сечения не параллельна следу секущей плоскости, к обозначению сечения добавляется слово «повернуто», которое не подчеркивается.

Допускается наносить сечения в масштабе, отличном от масштаба чертежа. В этих случаях обозначение сечения должно включать в себя и масштаб (рис.26).

Следующим этапом построения чертежа является нанесение размеров. Все вопросы, связанные с нанесением размеров, регламентирует ГОСТ 2.307-68 «Нанесение размеров и предельных отклонений».

Общее количество размеров на чертеже должно быть минимальным, но достаточным для изготовления и контроля изделия. А это значит, что на чертеже должны быть размеры всех конструктивных элементов детали, включая и деталь в целом (размеры форм) и размеры, определяющие положение конструктивных элементов в детали (размеры положения форм).

В процессе конструирования определяются так называемых номинальные размеры детали и ее элементов. Однако в силу ряда причин выдержать эти размеры в процессе изготовления детали не представляется возможным. Поэтому в процессе конструирования, с учетом главным образом технологии изготовления, назначаются величины предельных отклонений от номинальных размеров, при которых деталь остается пригодной к эксплуатации. Поэтому на чертеже должны быть нанесены не только номинальные размеры, но и их предельные отклонения Назначение размеров и предельных отклонений и их нанесение на чертеже является весьма ответственной операцией, требующей знания ряда специальных дисциплин. Учитывая, что эти дисциплины изучаются на старших курсах, ограничимся геометрическим аспектом решения этой задачи и номинальными размерами.

Размер состоит из размерного числа, размерной линии и выносных линий.

Различают линейные и угловые размеры.

При нанесении линейного размера размерную линию проводят параллельно линии, размер которой указывают. При этом расстояние между ними должно быть не менее 7 - 10 мм. В общем случае размерная линия заканчивается стрелками, которые упираются своими концами в выносные линии. Государственным стандартом предусмотрено два стиля размерных стрелок – закрытый и открытый (рис.27). Их длина выбирается в зависимости от толщины s линии видимого контура. Выносные линии должны быть перпендикулярными к размерным линиям и выходить за концы стрелок размерной линии на 1 – 5 мм. Стиль, величины элементов стрелок и величины выхода выносных линий за концы стрелок размерных линий должны быть приблизительно одинаковыми на всем чертеже.