2.8. Построение костяка на чертеже общей сборки (седьмой этап)

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 

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 кор­

ректировки. Указанные затруднения испытывает каж­дый конструктор, когда число деталей на общем виде «счисляется не десятками, а сотнями. Значительная корректировка иногда ведет к необходимости перечер­чивания не доведенного до конца сборочного вида, т. е. к 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 недоработанное™. 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:

а)         при дальнейших стадиях разработки он не дол-
жен чрезмерно деформироваться, иначе общий вид не
сможет быть доведен до конца;

б)         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.

На общем сборочном виде рассматриваемого нами гиростабилизатора первой прочерчивается, несомненно, ось подшипников подвеса гироплатформы, направленная по вертикали. С самой первой линии конструктор ста­рается вести разработку общего сборочного вида поис­ком линий, наиболее подготовленных к прочерчиванию. Наличие чертежа компоновки способствует этому стрем­лению.

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. Очередность нанесения на общий сборочный вид всех узлов с начала и до конца зависит от факторов, анало­гичных приведенным в табл. 2.1.

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 деталь, каждый конструктивный элемент нахо­дит для себя на чертеже, в пределах границ распола­гаемого пространства, единственное, именно ему пред­назначенное место.

На рис. 2.17 показан пример разработки чертежа сборочного вида несложного кондуктора для сверле­ния отверстий а, Ъ, с (схема а) в заготовке шатуна [2]. Кондуктор должен быть выполнен в виде корпуса с укрепленными на нем кондукторными втулками, фикса­торами, упорами и зажимами (элементами, характер­ными для подобного рода приспособлений).

На схеме б показана первая стадия конструирова­ния. Не вызывает сомнений, что на чертеж в первую очередь должны быть нанесены все три кондукторные втулки (I, 2, 4), так как их расположение относительно заготовки шатуна строго определено расположением от­верстий, которые требуется просверлить. Отверстие d просверлено в заготовке шатуна ранее, и тем самым предназначено нести функции базы для фиксатора 9 (схема в). На схеме в фиксатор уже разработан кон­структивно. Его конструкция внесла новое существенное ограничение: определилось направление посадки заго­товки шатуна на ось фиксатора — сверху вниз.

Расположение кондукторных втулок и фиксатора определило не только положение упоров 6 и 7, но и не­которые особенности формы корпуса (предполагается, что фиксатор 9 и упоры 6 к 7 расположены на корпусе). Выявилась необходимость просверлить в упоре 7 сквоз­ное отверстие, а сам упор снабдить пружиной и фикса­тором 5. Упор 6 определил направление прижима (стрел­ка А на схеме г). Поскольку кондукторная втулка 2 не

Надпись:

должна находиться на откидывающейся части корпуса, остался единственный вариант съема заготовки шату­на с фиксатора после поворота ее вокруг оси X — X. Это обстоятельство определило расположение прижима на откидной планке 10.

После того как кондукторные втулки, фиксатор, упо­ры, прижим, откидная планка оказываются вычерчен­ными, конструктор завершает работу подробной прори­совкой объединяющего эти элементы корпуса кондукто­ра с учетом технологичности, удобства установки на столе сверлильного станка и т. п. (схема д).

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

а)         исходные ограничения, налагаемые конфигурацией головки шатуна, расположением в ней отверстий,
отклонением размеров от номинала и т. п.;

б)         ограничения, налагаемые воздействиями режущего
инструмента. Эта группа ограничений 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.;

в)         множество вторичных ограничений, налагаемых
уже вычерченными элементами кондуктора на конфигу-
рацию и расположение последующих элементов.

Кондуктор не принадлежит к числу устройств, кри­тичных по габаритам и весу.

Сложность, многодетальность, действие критериев минимизации веса и габаритов, критериев надежнос­ти—все эти факторы требуют еще более строгой последо­вательности чистового вычерчивания общего вида.

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. Габариты кос­тяка чертежа, а следовательно и габариты устройства, определяются наиболее протяженными цепочками. Су­ществуют устройства с параллельными цепочками, ярко выраженными как схемно (кинематически), так и кон­структивно. Примером могут служить редукторы с па­раллельно расположенными валами и наборами ци­линдрических зубчатых колес, в частности коробки ско­ростей.

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.

Жгут электропроводов, подведенных к подвижному кольцу карданова подвеса, на чертеже не отражен ни одной линией, но именно на этапе формирования кос­тяка чертежа конструктор должен подумать о жесткости жгута при низких температурах. Коллектор токоподво­да также не принадлежит к числу узлов, показанных на костяке чертежа, но все, связанное с величиной мо­мента трения на кольцах коллектора, должно быть уже здесь принято во внимание. Чрезмерная р".личина мо­мента трения может поставить под сомнение всю ком­поновку с точки зрения нормального функционирования устройства. Цилиндрическая пружина может быть пред­ставлена на костяке чертежа одной осевой линией, од­нако именно при нанесении на лист этой линии следует решить вопрос о возможности надежной работы пружи­ны в условиях вибрации.

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.