Выбор главного изображения на чертеже

При составлении чертежа прежде всего решается вопрос правильного выбора и расположения главного изобра­жения. Возможные при этом ошибки ведут к излишнему количеству изображений, нерациональному их составу и структуре (избытку штриховых линий невидимого конту­ра, нецелесообразному распределению размеров и др.)г неверной ориентации положения детали в пространстве, неудачной компоновке чертежа, затруднительному его чте­нию. На рис. 1, а, например, показан случай неудачного выбора главного изображения. Правильный выбор (рис. 1, б) не требует второго изображения.

Школьники должны четко уяснить понятие «главное изобра­жение». Под ним понимают наиболее характерное, дающее самое полное представление о форме изделия изображение, которое позволяет нанести наибольшее ко­личество размеров и обеспечивает полное использование поля чертежа. За главный принимают тот вид детали, ко­торый передает ее характерный внешний контур, наиболь­шее количество видимых очертаний, важные конструктив­ные элементы, позволяющие судить о назначении и ра­боте в механизме, а также дает возможность умень­шить количество других изображений.

Главным изображением может быть вид, разрез, сече­ние или комбинированное изображение. Различные слу­чаи, встречающиеся в практике, систематизированы на рис. 2. Это может быть вид 1, разрез полный простой 2 или сложный 3. Для удлиненных деталей стандарт до­пускает вид с разрывом 4. В качестве главного изображе­ния в отдельных случаях может выступать и сечение. В ча­стности, для изогнутых изделий секущей поверхностью служит цилиндрическая, разворачиваемая затем в плоскость, с тем чтобы обеспечить нормальное поперечное се­чение на фронтальной плоскости проекций 5.

Главным может выступать и условное изображение. Например, цилиндрические пружины сжатия и растяже­ния из проволоки круглого сечения показываются услов­но: витки изображаются прямыми линиями, сечения пру­жины условно принимаются как окружности. При значи­тельном количестве витков допускается изображение на ее концах только по 1—2 рабочих витка, а на всей длине проводятся только осевые линии через центры сечений витков 6. Изображается всегда правая навивка, а необ­ходимые уточнения даются в технических требованиях.

На рис. 3 приведены примеры различных комбинаций видов, разрезов и сечений на главном изображении. Для симметричных деталей (тел вращения) половина вида соединяется по осевой линии с половиной разреза 1. В слу­чаях совпадения линий контура или проекций ребер с осью симметрии часть вида и часть разреза соединяют­ся по сплошной волнистой линии 2. Для детали с ребром на наружной поверхности показывается менее половины раз­реза 2, а с ребром на внутренней полости — более по­ловины разреза 3. Соединение части вида и части разреза несимметричной детали осуществляется по волнистой ли­нии 4. Главный вид может включать один — 5, а, два 5, б, а иногда и более местных видов.

Нередко при соединениях половины разреза с полови­ной вида включают местный разрез, секущая плоскость которого не совпадает с секущей поверхностью основ­ного разреза 6. На главном виде местный разрез сим­метричного элемента допускается разделять штрихпунктир- ной тонкой линией 7, а, вместо волнистой 7, б.

Главный вид может выступать не только в комбина­ции с разрезом, но и с сечением. Симметричные се­чения можно располагать в разрыве между частями ви­да 8, полным 9 или частичным 10 наложением сечения на вид.

Для изготовления фасонных деталей из листового ма­териала требуются развертки, которые на рабочем чертеже часто совмещаются с главным видом и нано­сятся тонкой штрихпунктирной линией с двумя точка­ми 11.

В качестве главного изображения нередко используют разрезы, среди которых встречаются комбинации с ме­стным видом неразрезаемого конструктивного элемен­та 12, с наложенной проекцией 13, с частично наложен­ным сечением 14, с местным разрезом условно не рассе­каемого элемента 15, имеющего внутреннюю полость.

При выборе главного изображения учитываются фор­мообразование детали, ее основная геометрическая и конструктивная особенность и назначение. Важное значение при этом придается положению детали на главном изобра­жении. Однако в данном вопросе нет единого мнения. Одни авторы учебных и методических пособий отдают пред­почтение преимущественно рабочему положению,» которое занимает деталь в механизме при эксплуатации, другие — положению детали в процессе ее изготовления. Много­образие конструктивных форм деталей не позволяет выра­ботать однозначную рекомендацию на все случаи. Однако анализ производственных чертежей позволяет выделить следующие варианты расположения детали на главном изображении в порядке убывания распространенности:

1. Положение в процессе изготовления (разметки, основной обработки или сборки).
2. Положение в машине или механизме при эксплуатации.
3. Положение в машине или механизме, принятое в практике конструкторской деятельности, если изделие зани­мает различные положения в технологическом процессе и при эксплуатации.

В большинстве случаев на рабочих чертежах положение детали соответствует основной технологической операции при ее изготовлении. И это вполне объяснимо: разработчики руководствуются удобством использования черте­жа в производстве, располагая детали на главном виде в положении, при котором заготовка подвергается обработке. Такая позиция целесообразна и для обучения. Во-первых потому, что она приближает его к производству, во-вто­рых — обеспечивает вооружение учащихся рациональ­ными приемами графической деятельности, в-третьих, надо иметь в виду, что при выполнении графических работ школьники не всегда могут определить положе­ние отдельной детали в машине.

Но сложность и многообразие форм, конструкций изде­лий, их функций, технологий изготовления не всегда предполагает рациональный выбор главного вида в соот­ветствии с положением при обработке. Оптимальными могут быть положение при эксплуатации или располо­жение, традиционно используемое в конструкторской практи­ке для данного типа изделий. В связи с этим, с методи­ческой точки зрения, необходима четкая группировка типов деталей по признаку расположения их при фронтальном изображении. Односторонний подход только с учетом фор­мы, функции или с технологических позиций не обеспечивает рационального решения и приводит к той или иной крайности. В учебной практике необходимо руководство­ваться принципом комплексного анализа изображаемой детали, включающего компоненты геометрического, кон­структивного, технологического, функционального и эко­номического анализа (см.: Бе лан Е. П., Белан П. Т. Анализ графических изображений // Школа и производство. 1986. № 2).

Комплексный анализ отражает современные тенденции к поиску наиболее рациональных путей построения графи­ческих изображений, позволяет выделить следующие три группы. В первую входит значительное число деталей, при выборе главного изображения которых предпочтение отдается технологическому подходу. К ним относятся тела вращения (валы, оси, винты, шпиндели, штоки, втулки, шай­бы, кольца, пробки, штифты, диски, шкивы и т. п.). На их главном виде располагают оси горизонтально, что соответствует положению при токарной обработке. При этом диаметры внешних ступенек следует помещать с возра­станием справа налево, а внутренних — наоборот. Резьбо­вые элементы необходимо располагать по ходу нарезания резьбы (справа налево). Такое расположение деталей и их элементов удобно для чтения и нанесения размеров с учетом технологии обработки.

С горизонтальным положением оси изображают зуб­чатые колеса, маховики, фасонные кулачки, эксцентрики и др. Подобным образом подходят к деталям типа ры­чага, тяги, шатуна, вилки, серьги и т. п. Их базовые отвер­стия, обработка которых является основной технологиче­ской операцией, располагают на главном изображении осью параллельно или перпендикулярно основной надписи в продольном разрезе.

Проекции деталей, заготовки которых получают литьем, ковкой, сваркой и прессованием из пластмасс (корпуса машин, редукторов, подшипников, приборов, крышки, флан­цы и др.), помещают на главном виде так, как они распо­лагаются при выполнении процесса сборки, контроля или разметки на разметочной плите, т. е. горизонтально. Механическая обработка этих деталей (точение, сверление, нарезание резьбы, фрезерование) осуществляется при раз­ных их положениях, поэтому выделение главной меха­нической операции, как правило, не представляется возмож­ным. Фасонные детали из листового материала, получаемые штамповкой или гибкой, на главном изображении распо­лагают в соответствии с их положением при изготовлении на прессе или гибочном станке.

Вторую группу составляют детали типа кронштейна, уголь­ника, стойки, опоры, бабки, блока, станины, плиты, тройни­ка, корпуса кранов, вентилей, насосов, которые на главном изображении показываются в рабочем положении при эксплуатации машин. Их опорные поверхности занимают рабочее горизонтальное, реже — вертикальное положе­ние. Эти же поверхности, как правило, принимаются за базовые в процессе изготовления и обрабатываются в первую очередь.

В третью группу входят такие детали, положение кото­рых при обработке на станках, а также в машинах при эксплуатации меняется. Типичным примером является пор­шень, расположение которого в двигателях внутренне­го сгорания и компрессорах может быть вертикальным, горизонтальным или наклонным. При изготовлении (литье, механическая обработка, сборка) позиция его также раз­лична. Поэтому на чертеже эту деталь принято изобра­жать вертикально днищем вверх.

Таким образом, описанные группы охватывают практически все разновидности деталей, включенных в классификацию А. П. Соколовского (см.: Ботвинников А. Д. Справочник по техническому черчению. М.: Просвещение, 1974).

Выбор главного изображения упрощается при использо­вании знаков, надписей, обозначений, поскольку исключает­ся та часть изображений, которую эта символика заме­няет. Обычно детали цилиндрической формы (рис. 4) изображаются вдоль оси. Из двух определяющих показывают проекцию с расположением оси параллельно фронталь­ной плоскости проекций (рис. 4, а), а вторую заменяют знаком 0 (рис. 4, б). Для плоских деталей цилиндри­ческой формы, как и для деталей из листового мате­риала других очертаний, используют характерную проекцию в виде круга, а вторую заменяют буквой s, обозначаю­щей толщину пластины (рис. 4, в). Аналогично изобра­жается удлиненный цилиндр — проекцией, представляю­щей круглый профиль, а вторую заменяют буквой I с размерным числом, указывающим длину детали (рис. 4, г). В случае изображения плоской детали с глухим отверстием второе изображение не строят, а используют прием, по­казанный на рис. 5. Вслед за обозначением Ø разме­щают обозначение буквой h глубины отверстия.

Зависимость расположения детали на главном изобра­жении чертежа от ее положения при изготовлении или эксплуатации иллюстрируется схемой (рис. 6). Комплексный анализ детали позволяет определить первоначальное положение ее на главном изображении. При необходи­мости оно корректируется с помощью преобразования (поворота, вращения) с целью более наглядного отражения конструктивных элементов. После этого уточняется струк­тура главного изображения путем его согласования с дру­гими изображениями и удобства нанесения размеров.

На рис. 7 показана последовательность выбора главного вида ступенчатого валика, имеющего на одной части сквозное отверстие, а на другой — глухой шпоночный паз. Валик представляет тело вращения, поэтому при точении он располагается горизонтально. При рассмотрении естественным кажется показать видимыми отверстие и шпо­ночный паз (рис. 7, а). Однако детальная проработка показывает, что положение отверстия на главном виде не позволяет однозначно судить о том, глухое оно или сквозное. Построение второй проекции либо вынесенного сечения нельзя признать рациональным. Целесообразнее из­менить пространственное положение валика, развернув его на 90° так, чтобы отверстие спроецировалось вдоль, а шпоночный паз расположился вверху (рис. 7, б). Согласуя главный вид с другими изображениями и принимая во внимание удобство нанесения размеров для полного отобра­жения формы шпоночного паза, используют еще одно изображение — местный (контурный) вид и местные раз­резы (рис. 7, в).

Изложенные рекомендации предусматривают технико­технологический подход к построению графических изображений. Он характерен для машиностроительного черче­ния, и использование его в школе показывает, что успеш­ное овладение способами рационального выбора главного изображения зависит от исходных данных. В курсе чер­чения VIII класса разработка чертежей (эскизов) деталей с выполнением необходимых видов, разрезов и сечений осуществляется с натуры, по аксонометрической проекции, словесному описанию, сборочному чертежу (чертежу обще­го вида) и по мысленной модели.

Выбору графических изображений, как правило, пред­шествует восприятие материального или материализован­ного объекта и мысленное создание пространственного образа, которое имеет свои особенности и закономерно­сти. В частности, наглядное изображение и сборочный чертеж, как исходные данные для построения чертежа детали, сами по себе уже включают своеобразные под­сказки по выбору главного изображения. Аксонометриче­ская проекция строится в непосредственной связи с прямоугольными. Например, трем видам (спереди — фрон­тальная проекция, слева — профильная и сверху — го­ризонтальная) соответствуют три стороны детали на нагляд­ном изображении. Поэтому при решении обратной задачи на построение ортогональных проекций по аксонометри­ческой можно сразу ориентироваться на вид спереди, т. е. главный вид. Исключение составляют те случаи, когда на аксонометрической проекции необходимо перейти от ле­вой системы координат к правой (например, показать предмет справа или представить раскрытым угол про­странства при местном вырезе на правом конце детали).

Если чертеж детали строится по сборочному (черте­жу общего вида), то следует учитывать, что в кон­структорской практике сборочные чертежи, как и рабочие, разрабатываются на основе общих видов. Если проект не включает чертежи общих видов, то их функции дополнитель­но выполняют сборочные чертежи, которые и деталируют. Когда же сборочный чертеж служит исключительно для сборки, то главный вид на нем соответствует положению изделия в процессе выполнения этой операции, а не в рабочем положении. На чертежах общего вида сборочная единица на главном изображении обязательно располагается так, как при выполнении своих функций при эксплуатации. Сборочные чертежи, выполняющие и роль чертежей об­щих видов, широко распространены в учебной практике. На них главное изображение изделия показывается преиму­щественно в рабочем положении. Это позволяет ориен­тироваться на рабочее положение каждой детали в сбо­рочной единице при выборе ее главного изображения. В зависимости от исходных данных учителю необходимо дополнять отсутствующую информацию, позволяющую уяснять принцип работы, функции, технологию изготовле­ния и контроля деталей, на которые составляются чертежи.

Обучение школьников способам рационального выбора главного изображения должно осуществляться поэтапно. Первые умения формируются в курсе проекционного черчения VII класса на стадии геометрического анализа при построении проекций предметов. Наблюдения за ра­ботой учащихся по выбору главного изображения в усло­виях отсутствия у них сформированных рациональных спо­собов показывают, что школьниками применяются следующие приемы: случайный выбор, манипулятивный, выбор по контуру, по общему характеру формы, комбинированием, на основе геометрического анализа, с помощью мысленного преобразования.

Наиболее низкий уровень работы отмечается при слу­чайном выборе, а наиболее высокий — при мысленном оперировании пространственным образом в процессе выбо­ра главного изображения. В первом случае школьники останавливаются на том виде, который имеет выделяю­щиеся особенности (выступы, углубления, вершины углов, резкие переходы контура, асимметрию и т. ‘д.). Они не являются определяющими, но уводят внимание от главного вида. Использование манипулирования натуры относи­тельно наблюдателя полезно только на начальных стадиях развития подвижности пространственного мышления: нагляд­ная опора сковывает умственные действия, не позволяет вырабатывать и проявлять способность к отвлеченному мышлению (см.: Ботвинников А. Д., Ломов Б. Ф. Научные основы формирования графических знаний, умений и навыков школьников. М.: Педагогика, 1979).

Выбор главного изображения по контуру осуществляется учащимися довольно часто. Контур является важным но­сителем формы предметов, особенно при наличии инфор­мативных элементов. К этому приему прибегают преиму­щественно те школьники, которые владеют приемами вы­полнения чертежа «от контура». Для натурных объектов, имеющих характерные контуры главных видов (например, типичные профили, тела вращения), школьники приме­няют упрощения чертежа, замену отдельных проекций знаками, надписями, обозначениями.

Если учащиеся владеют понятиями определяющих проек­ций и четко выделяют их для простых геометрических тел, то они без особых затруднений используют прием выбора главного изображения по общему характеру фор­мы предмета. Этот прием может быть применен для по­строения чертежей таких предметов, которые в целом представляют собой простые формы с частной дета­лизацией.

Встречаются случаи, когда школьники осуществляют выбор фронтальной проекции, прибегая к комбинированию, т. е. меняя сочетания трех проекций и поочередно рас­сматривая каждую из них в качестве главной, определяют наиболее представительную по характеру и объему гра­фической информации. Такой прием используется уча­щимися, имеющими наклонность к комбинированным дей­ствиям.

Выбор главного изображения на основе геометрического анализа ведется школьниками целенаправленно. Предмет мысленно расчленяется на простые геометрические тела, для каждого из которых устанавливаются определяющие проекции и главный вид. Затем выбирается то направление проецирования на фронтальную плоскость, по которому оп­ределяется наибольшее количество главных видов простых тел, составляющих предмет. Если учащиеся владеют приемом выделения «блоков» простых тел, ориентиро­ванных в одном направлении (см.: Лешер В. Ю. Два под­хода к обучению анализу формы предметов // Акту­альные вопросы совершенствования графической подготовки учащихся. М.: НИИ СиМО АПН СССР, 1980), то решение значительно ускоряется.

Определение главного изображения с помощью мыслен­ного преобразования свойственно учащимся с развитым пространственным мышлением. Им доступно умственное моделирование форм предметов.

В зависимости от формы предмета и его характер­ных особенностей возможно и сочетание названных прие­мов выбора главного изображения. Но как использование отдельных приемов, так и их комбинирование у школь­ников обычно не отличается систематичностью. Задача учителя состоит в том, чтобы обеспечить последователь­ное накопление ими опыта, потому что рассмотренные приемы являются составной частью методики выбора глав­ного изображения.

В заключение следует отметить, что учащиеся испыты­вают трудности при определении положения главного вида. Это объясняется тем, что в структуре простран­ственного мышления оперирование созданным образом представляет собой уровень развития более высокого порядка. Формированию подвижного пространственного мышления способствуют задачи на преобразование, кото­рые систематически публикуются в журнале.

Заметим в этой связи, что используемые в курсе чер­чения задачи на построение третьей проекции по двум заданным полезны с дидактической точки зрения, они способствуют выработке определенного стереотипа мышле­ния: во всех случаях требуется построение трех проек­ций. В силу этого школьники, не особенно задумываясь, выполняют сразу три проекции предмета.

Чтобы исключить возможность появления этого стереотипа, необходимо еще на этапе освоения метода прямоуголь­ного проецирования на плоскости проекций обращать вни­
мание на достаточное (минимальное) количество проекций для каждой модели. Что же касается задач на построение третьей проекции, то в их условие необходимо доба­вить еще один пункт: после построения третьей проек­ции отыскать избыточную и исключить ее. Показатель­ными могут быть задачи, в которых лишней будет одна из двух заданных проекций.