Чертёж

Электронный чертеж

Чертёж — это графический конструкторский документ, содержащий изображение инженерного объекта (например, детали, сборочной единицы, изделия, здания, сооружения и т. п.), а также данные, необходимые для его изготовления, сборки, монтажа, упаковывания, строительства, контроля и др. [1][2][3].

Чертежи выполненяются по правилам, определяемым комплексом государственных стандартов (ГОСТ), например, в России – по «Единой системе конструкторской документации» (ЕСКД), составленной по нормам международных стандартов[4]. Обычно чертеж содержит двухмерные и трехмерные виды, размеры, текстовые надписи и таблицы.

Краткие сведенияПравить

Помимо чертежей, к конструкторским документам относят графические схемы и текстовые документы (спецификация, ведомости, операционные карты и т. д.), которые в отдельности или в совокупности определяют состав, устройство изделия или объекта проектирования, содержат необходимые данные для его изготовления, контроля, приемки, эксплуатации или ремонта. В зависимости от назначения чертежа на нем могут быть указаны размеры, условные обозначения, технические условия, соблюдение которых должно быть обеспечено. В отличие от чертежа на бумаге, электронный чертеж выполняется с помощью специализированных программ и представляет собой набор эскизов, выполненных геометрическими объектами, которые в дальнейшем преобразуются в 3D модели, технические или строительные чертежи, схемы или другую документацию. Электронные чертежи могут масштабироваться без потери качества изображения, так же могут быть ассоциативны с 3D моделями или визуальными видами [5].

Стандартизация, правила, нормы при выполнении чертежей вырабатывались веками, и установившаяся сейчас система очень похожа во всем мире. В России это единая система конструкторской документации (ЕСКД) и система проектной документации для строительства (СПДС). Например, ГОСТ 2.303-68 ЕСКД [6], устанавливает начертания и основные назначения линий на чертежах всех отраслей промышленности и строительства, выполняемых в бумажной или электронной форме. В Америке это стандарты, опубликованные американским обществом инженеров-механиков ASME. Так же существуют международные стандарты ISO, например, ISO 128 касается общих принципов представления информации на технических чертежах.  А ISO 216 международный стандарт размеров бумажных листов чертежей А4-А0 (пример), построен на основе немецкого стандарта DIN 476, а в России это же описывает ГОСТ 2.301-68. Существует множество отраслевых стандартов для чертежей, но не будем перечислять их все, т.к. все равно все не охватить.

В современном мире само понятие чертежа усложняется. Чертеж это и рисунок на бумаге с инструкцией по сборке игрушки, которую Вы купили трехлетнему ребенку, и электронная геометрическая модель изделия, которую можно напрямую загрузить в станок с ЧПУ и получить готовое изделие после выполнения программы. Станкам для работы не нужны бумажные чертежи, они работают с математическими моделями.  Поэтому будем говорить в большей части про современные, электронные чертежи.  Согласно ГОСТ 2.052-2015 электронная геометрическая модель изделия представляет собой совокупность геометрических элементов и атрибутов модели, которые совместно определяют геометрию изделия и его свойства, зависящие от формы и размеров [7].

История чертежаПравить

Древний мирПравить

 
Древний наскальный рисунок

История возникновения и развития науки об изображении предметов на плоскости берет своё начало в далёком прошлом. Ещё не зная бумаги и карандашей, человек с помощью древних древних орудий труда, угля, мела или ещё какого-нибудь другого красящего вещества изображал на стенах своих жилищ предметы из окружающей его природы. Чаще всего это были рисунки животных и птиц, охота на которых служила человеку источником существования.

Древние египтяне передавали свои мысли и представления с помощью знаков-рисунков, которые называются иероглифами.

Длинными строчками выстраивались на плитках и стенах змеи, совы, ястребы, руки, головы, люди, жуки. Среди них всевозможные фигуры: квадраты, треугольники, круги, петли.

Ученые проследили длинный путь от картинки до современных букв. И те, и другие знаки не чужды друг другу. Оба вида изображений служат одной цели: передать сообщение от одного человека другому.

 
Древнеегипетский чертеж

Появление чертежей связано с практической деятельностью человека — строительством укреплений, городских построек. Первоначально их выполняли прямо на земле. Но также археологами были обнаружены чертежи, выполненные на камне, папирусе, глиняных дощечках, пергаменте, а более поздние — на бумаге. Для записей на папирусе древние египтяне делали первые чернила из золы корней папируса, которую смешивали с клейким соком акации или вишни, а древним грекам были известны графитовые стержни для письма и рисования.

Исследователи утверждают, что деревянная линейка и циркуль являются самыми древними чертежными инструментами. Потому что удивительно ровные прямые линии и правильные круги, например, на стенах и куполах храмов и домов Вавилонии и Ассирии невозможно было бы провести без специальных инструментов. Железным и бронзовым циркулям, найденным при раскопках в разных местах земли, более 2 тысяч лет.

Примером древнеегипетского чертежа служит изображение водоема с растущими возле него пальмами. На нём соединены изображения, полученные с двух точек зрения: спереди и сверху. Они удивительным образом переплетены друг с другом.

Древнегреческий чертеж лабиринта содержит только одно изображение — сверху. Но, тем не менее, это первые примеры изображения конструкции на плоскости.

Стремление к стандартизации объектов трудовой деятельности людей можно проследить с глубокой древности. Известно, что хетты за 40 веков до н. э. ввели стандарты на городские постройки. В Древнем Египте были стандартизированы луки, стрелы; из камней стандартных размеров возводились пирамиды.

Много внимания стандартизации уделяли римские императоры. Помимо линейных мер, мер объёма и массы, календаря стандартизация коснулась предметов вооружения, а также знаменитых римских дорог, часть которых сохранилась до наших дней. Были стандартизированы диаметры труб, подводящих воду к жилым домам (нарушение этого стандарта каралось весьма сурово).

Таким образом, жители Древнего мира заложили основы графических изображений, которые были усовершенствованы и обоснованы изобретателями следующих поколений. Было положено начало стандартизации, во многом упростившей деятельность по созданию построек и механизмов.

Средние векаПравить

С развитием технической мысли сохраняется потребность в изображении конструкций. Удобный материал-бумага, изобретённый в Китае, начинает производиться в Италии, Франции, Венгрии, Германии и только потом в России. Собственное изготовление бумаги началось в России при Иване Грозном вместе с рождением книгопечатания.

Многие конструкции запечатлены в рисунках, выполненных в технике гравюры. Именно из них мы узнаем о том, какие приспособления помогали людям в нелегкой жизни.

Архитекторы занимали исключительное положение среди создателей средневекового искусства и были самостоятельны в своих действиях и направлениях работы. В альбоме Виллара де Оннекура собрана различная графическая информация от построения человеческой фигуры до сложнейшей конструкции элементов готического храма.

Люди Средневековья владели понятием стандартизации. Она применялась в строительстве морских судов в Венецианской республике. Построенные из стандартизованных элементов корпуса судов вводились в специальные каналы, по обеим сторонам которых размещались нужные материалы, оборудование, такелаж и т. д., вплоть до бочонков с пресной водой и ящиков с продовольствием. В конце канала поднимался флаг, и корабль выходил в море. Как известно, в XII—XIV вв. Венецианская республика, опираясь на мощный флот, достигла большого могущества.

Средством для работы на бумаге сначала были тушь и чернила, а потом стали пользоваться углём, металлическими палочками-штифтами. Их делали из свинца или серебра. Периодически в разных странах находили залежи графита, которые быстро истощались.

Именно этими материалами выполнены чертежи-рисунки выдающегося изобретателя эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Он придумывал самые различные механизмы: крутильный станок на несколько веретен, прокатный стан, станки для нарезки винтов, для шлифовки оптических стекол, шлюзы, несколько видов водоподъемных машин, оборонительные сооружения, летательные аппараты. Многие его изобретения не воплотились в жизнь, но задали направление для технической мысли последующих поколений.

Первое упоминание о чертежах в России относится к началу XVI века и содержит описи церковного архива, по утверждению которых, самый древний чертёж выполнен в 1517 году. Одним из интереснейших образцов чертежей XVI века является план города Пскова (1581 год) и «Петров план города Москвы» (1597 год).

Годуновский чертёж Московского Кремля, выполненный в период с 1600 по 1605 год, дает наглядное представление о расположении построек в Кремле и за его пределами.

Слово «чертёж» исконно русское. Использовалось в значении, близком современному, то есть изображение каких-либо предметов на бумаге, план чего-либо. Изображения выполнялись от руки, на глаз, требовали словесных пояснений.

Чертежами пользовались многие выдающиеся изобретатели и инженеры. В 1586 году знаменитый пушечный мастер Андрей Чохов отлил колоссальную Царь-пушку, а его ученики уже с начала 30-х годов XVII века руководились чертежами при изготовлении орудий.

Стандарты в России появились во времена Ивана Грозного. При нём была стандартизирована артиллерия и разработан метательный инструмент. Тогда же впервые в мире[источник не указан 834 дня] было организовано «разборно-сборное» строительство. В районе Углича под руководством И. Г. Выродкова построили значительных размеров деревянную крепость (стены, башни, склады и т. д.). Затем её разобрали, сплавили по Волге к Свияжску (за 1000 км), который Иван Грозный выбрал в качестве опорной базы перед походом на Казань, и за короткий срок (около четырёх недель) собрали.

Требовалась высокая организация труда, унификация элементов сооружений крепости, достаточная точность их изготовления, простая, удобная система маркировки.

Эпоха Средневековья внесла свои коррективы в технику выполнения чертежей. Они стали более точными, часть из них выполнялась с помощью чертёжных инструментов. Основным материалом для выполнения чертежей стала бумага. Но чертежи эпохи Возрождения зачастую содержали одно изображение, не дающее возможность представить объект полностью, или выполнялись в виде рисунка, выполненного без особых правил.

Наше времяПравить

Орудиями труда инженера конструктора до 1960-х годов служили кульман, циркуль и логарифмическая линейка. Сегодня невозможно себе даже представить процесс проектирование без ЭВМ. В 1950 году доктор Пол Дж. Ханратти [8] изобрел первую программу, которая позволяла инженерам чертить простые линии с помощью компьютера. В то время компьютеры были очень большие, поэтому программы такого типа не были широко доступны.  Ханратти до сих пор считается «отцом САПР» за его вклад. В 1957 году исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) расширили работу Ханратти, их детищем стала программа Pronto. Она позволила проектировать более сложные объекты с помощью компьютера. Все эти программы оперировали они небольшим числом элементарных объектов, такими как круги, линии, дуги, текст, из которых составлялись более сложные объекты. Чем доступнее становились ЭВМ, тем активнее развивались технологии проектирования. Всем известный AutoCAD появился только в 1986 году.

 
Пример 3D модели разработанной в программе SolidWorks

Для работы с электронными чертежами и математическими моделями инженеры пользуются системами автоматизированного проектирования САПР (англ. CAD), они реализуют проектирование, при котором все проектные решения или их часть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ. Лучше использовать термин CAx, он объединяет технологии для разработки, внедрения и производства изделия (CAD, CAE, CAM).  Главная задача, которую реализуют CDx системы — это ускорить процесс разработки и внедрения изделия, они позволяют в значительной степени освободить конструктора-проектировщика от однообразной, трудоемкой и утомительной работы и повысить его интеллектуальные возможности на этапах принятия решений. Принципы построения во многом сохранились, из простых элементов строятся сложные, эскизы превращаются в 3D модели и наоборот, 3D модель легко раскладывается на сборочные и декатировочные чертежи, сопроводительная документация в виде спецификаций строится автоматически. Специализированные программы могут рассчитать возникающие нагрузки в проектируемом изделии в зависимости от выбранного материала и места воздействия силы, аэродинамику, гидравлическое сопротивление и многое другое.

Возвращаясь к стандартам, в 2003 году американское сообщество инженеров выпустило стандарт ASME Y14.41 который устанавливает требования применяемые при проектировании изделий с использованием CAD систем. Он был сразу же принят несколькими промышленными организациями, а также министерством обороны (DOD). Для России можно рекомендовать ознакомиться с ГОСТ 2.052-2015 ЕСКД. Электронная модель изделия [9]. Самые распространённые программы для проектирования: SOLIDWORKS, NX, CATIA, КОМПАС-3D, Inventor, AutoCAD, Creo и др. Если говорить о софте, то сейчас каждый человек имеющий персональный компьютер, ноутбук или даже телефон может начать работать с электронными чертежами и 3D моделями. Существуют платные, бесплатные, учебные САПР, но это материал для отдельной статьи. Студенты в учебных заведениях все еще учатся чертить на бумаге, но обычно только один курс начертательной геометрии.  Дальнейшее обучение ремеслу конструктора студенты проходят за ЭВМ. В процессе изучения курса инженерной графики студент приобретает знания и навыки, необходимые для грамотного выполнения и чтения различных конструкторских документов.  Технологии не стоят на месте, каждый год производители ПО выпускают новые версии своих продуктов, предлагают нам новые инструменты и возможности, инженеры патентуют новые технологии, заводы производят новые более точные и высокотехнологичные станки, и весь этот технический прогресс позволяет человечеству достигать новых горизонтов.

Чертёжные инструментыПравить

 
Чертёжная доска — кульман

Ниже представлен список чертежных инструментов, которыми пользуются при построении чертежей на бумаге.

  1. Простая односторонняя доска.
  2. Доска с торцевыми награтками.
  3. Американский станок.
  4. Угольники.
  5. Рейсшины.
  6. Хомутик и пружины.
  7. Эксцентрическая линейка.
  8. Лекала.
  9. Лекало для параболы.
  10. Штриховальная линейка.
  11. Рейсфедеры.
  12. Калиберный рейсфедер.
  13. Двойной рейсфедер.
  14. Криволинейный рейсфедер.
  15. Рапидограф.
  16. Простой циркуль.
  17. Державка.
  18. Конические ножки циркуля.
  19. Волосной циркуль.
  20. Круговой циркуль.
  21. Складной циркуль.
  22. Кронциркуль.
  23. Пропорциональный циркуль.

МасштабыПравить

В соответствия со стандартами объект проектирования на чертеже может быть выполнен в натуральную величину, уменьшенным или увеличенным. Отношение линейных размеров объекта на чертеже к их натуральной величине называется масштабом. В России это ГОСТ 2.302-68 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Масштабы.[10] Согласно этому ГОСТу при проектировании мы должны использовать следующие масштабы:

  • Масштабы уменьшения 1:2; 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10; 1:15; 1:20; 1:25; 1:40; 1:50; 1:75; 1:100; 1:200; 1:400; 1:500; 1:800; 1:1000
  • Натуральная величина  1:1
  • Масштабы увеличения 2:1; 2,5:1; 4:1; 5:1; 10:1; 20:1; 40:1; 50:1; 100:1.

При проектировании генеральных планов крупных объектов допускается применять масштабы 1:2000; 1:5000; 1:10000; 1:20000; 1:25000; 1:50000.

Подробнее читайте в тексте стандарта.

Классификация чертежейПравить

По отраслям: технические чертежи, строительные чертежи.  

В свою очередь технические и строительные чертежи можно разделить по назначению.

Технические: сборочный чертеж, габаритный чертеж, монтажный чертеж, упаковочный чертеж и т.д. согласно ГОСТ 2.102-68.

Строительные: архитектурные решения, генеральный план, холодоснабжение, интерьеры и д.р.

По методу проектирования: сначала построение 3D потом чертежи и наоборот.

По носителю: цифровые, бумажные

Выполнение чертежейПравить

 
Инженер конструктор за работой

Термин «черчение» может обозначать процесс выполнения чертежей в рамках инженерной графики. Сам процесс создания чертежа может происходить на бумаге или с использованием профессионального ПО и компьютера. Когда говорят о черчении в контексте бумажных чертежей, процесс можно описать как создание геометрически точного изображения видов детали сверху, спереди, сбоку. Если говорят о сборочном чертеже, то обычно это разрез сложного объекта по оси симметрии. Но сейчас двадцать первый век, и мы будем говорить о цифровом, электронном чертеже. Современное проектирование неразрывно связанно с ЭВМ. Рассмотрим основные принципы создания чертежа в САПР системе:

  1. Разработка 3D модели документа
  2. Размещение чертежных видов
  3. Добавление элементов оформления. Например, размеры / надписи / таблицы.
  4. Ассоциативность между чертежом и 3D моделью. Изменения в модели автоматически отслеживаются в чертеже и наоборот.

Чертежи создаются компоновкой видов модели на листе чертежа, с последующим добавлением элементов оформления, таких как размеры, текстовые надписи, таблицы.

Элементы чертежа:

  1. Чертежный формат
  2. Чертежные виды
  3. Размеры
  4. Поля допусков размеров, отклонений формы и расположения поверхностей.
  5. Текстовые надписи и таблицы.
  6. Графические объекты и символы

Виды чертежа ассоциативны с моделями, по которым они создавались, т.е. изменения, сделанные в модели, такие как изменения значения размера, добавление или удаление конструктивных элементов, одновременно отображается и на чертеже. Аналогично, изменение значений размеров в чертеже, приводит к изменениям в модели, на которую этот чертеж ссылается. [11]

Выполняя чертежи изделия или объекта, инженер должен соблюдать стандарты. В любом случае черчение это визуализация предмета разработки в графический вид математической модели.

В архитектуреПравить

Основная статья: Архитектурная графика

См. такжеПравить

ПримечанияПравить

  1. ГОСТ 2.102-2013 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Виды и комплектность конструкторских документов Дата введения 2014-06-01. — Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации. — docs.cntd.ru. Дата обращения 15 ноября 2019.
  2. ГОСТ 21.501-2011 СПДС. Правила выполнения рабочей документации архитектурны…. docs.cntd.ru. Дата обращения 28 марта 2020.
  3. ГОСТ 21.508-93 Система проектной документации для строительства (СПДС). Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов (с Поправкой), ГОСТ от 05 апреля 1994 года №21.508-93. docs.cntd.ru. Дата обращения 28 марта 2020.
  4. Мясоедова Н. В., Леонова Л. М., Притыкин Ф. Н, Кошелева Л. И. Инженерная графика (геометрическое и проекционное черчение) / Омск: ОмГТУ, 2005. — 1. — С. 2-3, 16-19 — 52 с.
  5. Ребров Дмитрий. Определение понятия чертежи. В Масштабе.ру (2020).
  6. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии. Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации (25 мая 1971).
  7. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. ГОСТ 2.102-68 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Виды и комплектность конструкторских документов. Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации (28 февраля 2006).
  8. Patrick J. Hanratty. Википедия.
  9. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. ГОСТ 2.052-2015 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Электронная модель изделия. Общие положения. Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации (2017.03.01).
  10. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. ГОСТ 2.302-68 Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Масштабы. Электронный фонд правовой и нормативно-технической документации (25 мая 1971).
  11. ProTechnologies. Оформление чертежей в Creo Parametric 1.0. — М, 2011.

ЛитератураПравить

СсылкиПравить