Сравнение черчения «Фрагмента рудника» от руки и с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР)

Чертеж - документ, содержащий данные для создания и/или эксплуатации изделия. В современном мире без чертежей невозможно создание ни одной постройки, ни одного технического изобретения, да и ни одной вещи, имеющей сложную конструкцию. Правила для графических изображений создавались веками и сейчас они почти одинаковы во всех странах мира.

В чертежах очень важно добиться высокой точности и правильности построений, ведь именно от этого зависит качество дальнейших работ. Ошибки в чертежах могут привести к последствиям, исправить которые достаточно сложно.

Элементарные правила построения чертежей хорошо усваиваются во время черчения от руки. Во время создания чертежа вырабатывается внимательность к деталям и аккуратность. Студент, который может начертить деталь, аксонометрический чертеж, разрез, сечение и многое другое от руки с соблюдением всех ГОСТов, быстрее освоит построение этих же объектов с помощью систем автоматизированного проектирования.

Работа «Фрагмент рудника» выполнялась с помощью Системы Автоматизированного Проектирования  КОМПАС  от российской компании АСКОН, которая предназначена для двухмерного черчения и пространственного проектирования. Система интересна для изучения студенту, особенно для начинающих пользователей. Многие из функций понятны на «интуитивном уровне». Например, в КОМПАСЕ полностью все базы русские, встроены готовые штампы и спецификации предусмотренные ГОСТом, что отличает ее от других САПР. [2, 3, 4]

Система предназначена для создания трёхмерных ассоциативных моделей отдельных деталей и сборочных единиц, содержащих оригинальные и стандартизированные конструктивные элементы. На практическом занятии параметрическая технология позволяет углубленно и быстро получать модели типовых изделий на основе спроектированного ранее прототипа. Многочисленные сервисные функции облегчают решение вспомогательных задач проектирования и обслуживания производства. Студенту предлагается несколько вариантов задач для сравнения чертежей в единой программной оболочке:

1. проектирование на основе плоских чертежей;

2. трехмерное моделирование;

3. проектирование спецификаций;

4. работа с текстовыми документами.

Горные чертежи (подземных горных выработок) существенно отличаются от чертежей других отраслей промышленности. [1] Горные выработки представляют собой не физические тела, а пустоты в толще горных пород. Отражаемые на горных чертежах объекты (выработки) вытянуты на десятки и сотни метров при относительно небольших поперечных сечениях.

Построение этого чертежа вручную довольно длительный и сложный процесс. КОМПАС же позволяет построить чертеж и 3D модель быстрее и с более высокой точностью, что очень важно.

Первый этап работы в САПР – это построение горизонтальных планов.  С помощью команды «Создать» выбирают тип документа «Фрагмент». Для задания параметров горизонтов (длину и ширину) в метрах с помощью команды «Сервис» выбирают последовательно «Параметры», «Единица измерения», «Метры». Горизонты вычерчивают при масштабе отображения на экране равном 0,0002. Затем создают контур будущего горизонта выработки согласно варианту, не включающий проекции наклонных и вертикальных выработок, оцифровку осей проекций, все надписи.

Рисунок 1. Фрагмент Горизонта 2 (верхний горизонт)

Рисунок 2. Фрагмент Горизонта 3 (средний горизонт)

Рисунок 3. Фрагмент Горизонта 6 (нижний горизонт)

На втором этапе работы создают из фрагмента 3-D деталь. Для этого выделяют и копируют фрагмент в файл документа типа деталь, выбирают плоскость ZX, выбирают эскиз, вставляют фрагмент. Выделяют в дереве модели выполненный эскиз,  после чего на левой панели нажимают кнопку «Операция выдавливания». Одновременно в нижней части экрана на панели задают Прямое направление выдавливания на расстояние 15000, уклон внутрь, под углом 9,5^о. После чего нажимают комбинацию клавиш «CTRL+ENTER» и на экране появится объемное изображение модели нашего горизонта. После этого переходят к построению вертикальных выработок: вентиляционного ствола и рудоспусков. Для этого выбирают верхнюю или нижнюю плоскость выработки,  нажимают на панели кнопку «Эскиз». И в представленной плоскости вырисовывают контуры вертикальных выработок (в соответствии с выданным заданием): для вентиляционого ствола – окружность радиусом 25м, для рудоспусков – квадрат со стороной 25м (размеры выработок представлены согласно варианту). После чего выполняют Выдавливание в две стороны так, чтобы расстояние между 2-3 горизонтом было равно 150м, между 3-6 горизонтом 450м,  но в связи с тем, что потом будет выполнен ассоциотивный чертеж сборки трех горизонтов в изометрии, увеличивают это расстояние для наглядного представления сборки. Аналогично создают модели 3 и 6 горизонтов. (Рисунок 4-6)

Рисунок 4. Трёхмерная модель Горизонта 2

Рисунок 5. Трёхмерная модель Горизонта 3

Рисунок 6. Трёхмерная модель Горизонта 6

Трехмерную модель фрагмента рудника создают в документе типа «Сборка». Для этого создают новый документ, который выполняют аналогично документу типа «Деталь». Затем в открывшемся окне создания сборки на компактной панели нажимают кнопку «Добавить из файла». Последовательно добавляют 2, 3 и 6 горизонты и размещают их в рабочем поле программы. Располагают горизонты относительно друг друга таким образом, чтобы общие вертикальные выработки горизонтов совпали в соответствии с их изображением в выданном варианте. На последнем этапе редактирования «Сборки» необходимо зафиксировать изображения фрагментов рудника.

Для создания наклонных выработок в режиме «Эскиз» на горизонте обозначают точки, которые являются началом и концом наклонной выработки. Далее выполняют операцию «Ось», «Через две вершины», вершинами которой являются установленные ранее точки. После этого, для выполнения эскиза поперечного сечения выработки, создают плоскость, перпендикулярную ребру, т.е. оси наклонной выработки. Для этого выполняют операцию «Плоскость», «Через вершину перпендикулярную ребру». После выполнения эскиза выдавливают наклонную выработку. (Рисунок7)

Рисунок 7. Окончательный вид сборки Горизонтов 2,3,6.

Для того, чтобы выполнить ассоциативный чертеж, создают файл типа «Чертеж». Затем с помощью команды «Сервис», «Параметры» устанавливают формат текущего документа А1 и сменяют на горизонтальную ориентацию. Далее устанавливают масштаб 1:5000. Открывают контекстное меню «Вставка», «Вид с модели», «Произвольный».

На планы горизонтов наносят координатную сетку, вертикальные и наклонные горные выработки и подписывают их.

Рисунок 8. Фрагмент чертёжного листа, Горизонт 2.

Рисунок 9. Фрагмент чертёжного листа, Горизонт 3.

Рисунок 10. Фрагмент чертёжного листа, Горизонт 6.

В контекстном меню «Вставка» «Вид с модели» «Произвольный», указать масштаб 1:5000 и вид Изометрия XYZ, так как все детали и сборка выполнены в данном ориентировании. После вставки аксонометрии разрушают ассоциативную связь для добавки и удаления отрезков и нанесения координатной сетки. Добавляют линии в местах стыка наклонной и горизонтальной выработок, и удаляют в местах сопряжений вертикальных выработок. Рассчитывают коэффициенты искажения по осям:

где - реальное (фактическое) расстояние между горизонтами, а - теоретическое расстояние между горизонтами. [4, 2]

Рисунок 11. Фрагмент чертёжного листа, сборка Горизонтов 2,3,6.

Рисунок 12. Чертёжный лист с погоризонтными планами и сборкой Горизонтов 2,3,6.

Сравнивая построение чертежей во время черчения от руки и с помощью САПР можно сделать вывод, что студенты осваивают мыслительные операции, аккуратность, приобретают навыки геометрического мышления, учатся грамотно читать и выполнять чертежи, используя профессиональные компетенции. Правила построения и оформления чертежа не зависят от технологии его выполнения. Чертеж, выполненный от руки и в системе САПР должен соответствовать одним и тем же стандартам. Для выполнения чертежа в САПР студент должен изучить дополнительно графическую компьютерную программу, что является необходимым и обязательным условием для реализации себя, как востребованного специалиста.

Список литературы:

1. Государственный стандарт Союза ССР. Горная графическая документация. ГОСТ 2.850-75 – ГОСТ 2.857-75. Изд. официальное. М.: 1983. – 208 с.
2. ЗАО «Аскон». Руководство пользователя. Компас 3D V 15. 2015
3. Попова Г.Н., Алексеев С.Ю. Машиностроительное черчение. Справочник. СПб.: Политехника, 2006. – 448 с.
4. Судариков А.Е., Третьякова З.О., Меркулова В.А., Сименко Е.В., Игнатьев С.А. Инженерная графика. Аксонометрический чертеж рудника: методические указания по выполнению курсовой работы СПб.: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». 2016. – 37 с.