2805.Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вуз

Эскиз в ручной графике

Жилое пространство индивидуального жилого дома

Модель. Компьютерная графика.

Рис. 3. Выполнение задания с использованием ручной и компьютерной графики последовательно – эскиз в ручной графике, чертеж в компьютерной графике

152

elib.pstu.ru

РЕАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ИЗ БУМАГИ

При изучении графических дисциплин, основ дизайна, основ конструирования часто используются геометрические модели, как реальные, так и электронные. Наглядность форм, возможность увидеть все нюансы предложенной задачи – все это существенно упрощает процесс обучения.

Традиционно считается, что модели из бумаги не блещут богатством форм, что подобный метод – давно пройденный этап, что бумага – плоскость, из которой можно составить только простейшие геометрические модели, такие как куб или пирамида. Но метод, использованный при создании моделей данной работы, отличается от способа склеивания обычных бумажных игрушек по выкройкам и шаблонам.

Достоинства бумаги и иных материалов на ее основе, как основного материала для создания модели, очевидны.

Во-первых, технологически процесс создания модели не предусматривает использования какого-либо особого оборудования.

Во-вторых, от моделиста не требуется обладания какими-то особыми навыками, например навыка работы на токарном станке.

В-третьих, стоимость материалов, как величина крайне небольшая, не имеет существенного значения.

В-четвертых, введение в конструкции бумаги позволяет облегчить модель, при этом сохранив достаточную прочность и устойчивость.

Для примера, создатель подобного метода, один из авторов статьи, в значительной степени в качестве хобби, делает модели техники, в основном использовавшейся во время Второй мировой войны. С применением исключительно доступных в быту материалов и инструментов, по чертежам, благодаря Всемирной сети, доступным любым пользователям, создаются модели кораблей, авиации, бронетехники и прочего.

153

elib.pstu.ru

Конечно же, подобное делают многие, но особенность упомянутых в статье моделей заключается в нескольких эксклюзивных ноу-хау.

Остановимся подробнее на технике создания сборных моделей из бумаги

икартона. Главная сложность состоит даже не в проработке мелких деталей

ив том, что этих деталей на качественной модели должно быть много, а в качественной и реалистичной покраске.

Первое и самое важное – поиск чертежей. Конечно, вполне можно сделать модель, исходя из собственных творческих способностей, но это уже совсем другой вид моделирования. Второй шаг – создание каркаса и корпуса. Третий – наклеивание вышеупомянутых мелких деталей. И наконец, покраска.

На рис. 1 представлены фотографии моделей, созданных в разное время, по которым можно судить, как изменялось и развивалось умение их создателя. Масштаб по отношению к реальной технике 1:72. Самым старым из этой коллекции является зенитно-ракетный комплекс «Оса». Чуть моложе – автомобиль ЗИЛ-157. Еще моложе – зенитная самоходная установка ЗСУ-57, изготовленная на базе одного из самых известных танков, созданных в СССР – Т-55. Помимо автомобиля ЗИЛ представлены фотографии моделей автомобилей, созданных в более позднее время – Урал, КрАЗ и КамАЗ. Кроме наземной техники на рис. 1 показана авиационная: часть авиагруппы авианосца «Адмирал Кузнецов» – самолет Су-27 и вертолет Ка-29.

Представленная технология и нашла применение для дополнения набора реальных моделей, применяемых при изучении начертательной геометрии на кафедре графики РГАТУ имени П.А. Соловьева. В качестве примера на рис. 2, а представлены модели, изготовленные из различных материалов – бумаги, дерева [1], пластмассы [2], оргстекла. В частности, одним из авторов данного доклада, являющимся студентом первого курса, разработана технология и изготовлена модель из картона и ватмана к одной из задач на построение линии пересечения двух поверхностей: конуса и цилиндра (рис. 2, б).

Для конуса создавался каркас: на круглое основание закреплялось шесть прямоугольных треугольников, вырезанных из картона. На рис. 2, в электронная модель каркаса показана без основания. Полученный каркас, придающий модели жесткость и прочность, обклеивался ватманом. Цилиндр не имеет внутреннего каркаса, поэтому он и проще в создании, но в то же время менее прочен. Изготовленные части совмещались с помощью обычного клея для бумаги. Лучше всего для склеивания применять клей ПВА.

Для пояснения конструкции модели и понимания технологии изготовления моделей представлена модель зенитной самоходной установки ЗСУ-57 в собранном состоянии и со снятой вращающейся башней (рис. 3, а), модель автомобиля ЗИЛ-157 показана с двух сторон (рис. 3, б), а модель автомобиля КамАЗ показана со снятым тентом для пояснения конструкции моделей колес и тента (рис. 3, в). Рис. 3, г поясняет конструкцию отдельных моделей техники.

154

elib.pstu.ru

Моделирование, помимо развития у моделирующего конструкторских качеств, помогает в специфических подробностях изучить исторические моменты нашего прошлого.

Список литературы

1.Швырков И.Н., Токарев В.А. Дополнение задачи по начертательной геометрии виртуальной и реальной моделями // Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе в условиях ФГОС ВПО: материалы II Междунар. науч.-практ. интернет-конф. (Пермь, февраль–март 2011 г.). – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2011. – С. 85–87 [Электронный ресурс]. – URL: http://dgng.pstu.ru/ conf2011/papers/47/.

2.Волкова Н.В., Токарев В.А. Разработка реальных моделей для учебного процесса // Проблемы качества графической подготовки в условиях перехода на образовательные стандарты нового поколения: материалы междунар. науч.- практ. интернет-конф. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. – С. 86–88 [Электронный ресурс]. – URL: http://dgng.pstu.ru/conf2010/papers/74/.

Рисунки к докладу

Рис. 1. Модели техники в сопоставимом масштабе

Рис. 2. Модели, используемые в учебном процессе и изготовленные из разного материала – а; модель, сделанная автором статьи – б; схематичное изображение каркаса конуса модели – в

155

elib.pstu.ru

УТОЧНЕНИЕ ПОНЯТИЙНОЙ ОСНОВЫ (ПРОЕКЦИЯ И ВИД) ПРИ ПРЕПОДАВАНИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

В 2006 г. стандартами ЕСКД введена новая форма конструкторской документации – электронная, которая представлена четырьмя новыми конструкторскими документами. Это электронная модель детали, электронная модель сборочной единицы, электронная структура изделия и ведомость электронных документов. Причем электронная модель детали может быть принята за основной конструкторский документ детали, а электронные чертежи могут быть выполнены на основе электронной модели детали и электронной модели сборочной единицы (ГОСТ 2.052–2006) [1].

Вскоре после этого во время введения ФГОСов нового поколения изменено содержание дисциплин графо-геометрического цикла. В частности, по некоторым направлениям из названия дисциплины убраны слова «начертательная геометрия», а по некоторым – даже и «инженерная графика».

Два этих события ставят вопрос об уточнении места в содержании дисциплин графо-геометрической подготовки студентов технических специальностей вуза ключевых понятий курса «Начертательная геометрия» – «проекция» и «вид».

Для уточнения этих понятий обратимся к стандартам ЕСКД. В ГОСТ 2.305–2008 [2] приведено следующее определение: «Вид предмета (вид) – ортогональная проекция обращенной к наблюдателю видимой части поверхности предмета, расположенного между ним и плоскостью проецирования».

Из этого определения следует, что применительно к изображениям следует использовать понятие «вид предмета (вид)». Понятие «проекция», причем только ортогональная, объясняет метод его получения. Заметим, что такое опреде-

157

elib.pstu.ru

ление подразумевает только частный случай параллельного проецирования – ортогональное.

Несколько иначе дается определение аксонометрической проекции в ГОСТ 2.317–2011 [3]. Аксонометрическая проекция – «это проекция на плоскость с помощью параллельных лучей, идущих из центра проецирования (который удален в бесконечность) через каждую точку объекта до пересечения с плоскостью, на которую проецируется объект». В отличие от видов, которые всегда получают ортогональной проекцией, аксонометрические проекции в зависимости от направления проецирования по отношению к плоскости проекций разделены в стандарте на прямоугольные и косоугольные.

Установлены правила построения (отображения) на плоскости пяти аксонометрических проекций:

–прямоугольной изометрической проекции;

–прямоугольной диметрической проекции;

–косоугольной фронтальной изометрической проекции;

–косоугольной горизонтальной изометрической проекции;

–косоугольной фронтальной диметрической проекции.

Установленные аксонометрические проекции могут быть получены путем проецирования электронной модели изделия на плоскость. «В необходимых случаях допускается применять другие теоретически обоснованные аксонометрические проекции». Последнее уточнение позволяет говорить о том, что на аксонометрической проекции поворот модели относительно плоскости проекций может быть любым. Естественно, это изображение может быть получено только путем проецирования электронной модели изделия (трудно представить ручное построение произвольной аксонометрии по понятным причинам).

Здесь можно заметить, что косоугольные аксонометрические проекции, у которых направление проецирования неперпендикулярно к плоскости проецирования, не имеют аналогов в реальности. Наш глаз фокусирует изображение на сетчатке примерно ортогонально к ее поверхности по причине ее сферичности. Косоугольные аксонометрии прижились только по причине упрощенного построения окружностей (эллипсы заменяем окружностями, которые при ручном построении строятся намного легче эллипсов). Надо признать, что построение установленных косоугольных аксонометрических проекций путем проецирования электронной модели изделия на плоскость в широко применяемых компьютерных программах не предусмотрено и вряд ли имеет смысл, ввиду того что реализуемые в компьютерных программах алгоритмы построения окружности и эллипса работают одинаково просто (метод Брезенхейма).

Из рассмотренного можно заметить, что понятие «вид» ближе к бытовому, повседневному смыслу этого понятия: вид – это то, что мы видим. Понятие «проекция» применяется к аксонометрическим проекциям, причем включает как прямоугольную, так и косоугольную (нереальную в бытовом смысле).

158

elib.pstu.ru

Такой подход, когда под видом понимаем реальное, привычное изображение, а под проекцией – нереальное, надуманное, – естественен, и нашел свое отображение в ряде отраслей промышленности, применяющей чертежи.

Так, при плазовом методе производства виды имеют названия [4]:

–главный вид (бок) – проекции батоксов, шпангоутов и ватерлиний (горизонталей) на вертикальную продольную плоскость;

–вид сверху (полуширота) – проекции ватерлиний (горизонталей), батоксов и шпангоутов на горизонтальную плоскость;

–поперечные сечения (корпус) – проекции шпангоутов, батоксов и ватерлиний (горизонталей) на вертикальную поперечную плоскость;

–для отдельных составных частей изделий (например, крыльев, оперения

идр.) допускается давать другие наименования проекций. На поперечных сечениях, а также на виде сверху или главном виде, если необходимо, изображают дополнительные сечения – рыбины.

При разработке КД штампов [5] также введены особенные термины видов: план низа – вид сверху на нижнюю часть штампа, пакета, блока; план верха – вид сверху на верхнюю часть штампа, пакета, блока; фронт – сторона штампа, у которой располагается рабочее место оператора.

На сборочном чертеже штампа, блока и пакета на месте вида сверху должен быть изображен план низа. Если план низа расположен не в непосредственной проекционной связи с главным видом, над его изображением следует нанести надпись «План низа». То же относится и к плану верха.

Влитейном производстве также часто применяется термин «план низа» для обозначения вида сверху на нижнюю часть литейной формы. Введены оригинальные обозначения разъемов формы и модели. Причем отсутствует термин «Проекция» [6]. В данном случае применяется термин «Графическое изображение».

Встроительных чертежах в необходимых случаях соответствующим видам допускается присваивать специальные названия, например «фасад».

Имеют свои особенности и размещение видов на чертежах металлоконструкций. В случае расположения на чертежах металлоконструкций:

–вида сверху в проекционной связи – над главным видом;

–вида снизу – под главным видом;

–вида справа – справа от главного вида;

–вида слева – слева от главного вида;

–каждый вид (кроме главного) обозначают прописной буквой, а направление взгляда указывают стрелкой, обозначенной соответствующей буквой [7].

Эти названия, несомненно, даны практиками, работающими по этим чертежам, исходя из здравого смысла. От всех приведенных названий веет живой созидательной атмосферой производства, являющегося основным потребителем чертежей, и это должно учитываться при их разработке. Все эти примеры должны напоминать нам, что чертежи выполняются для того, чтобы с ними

159

elib.pstu.ru

можно было работать в цехе, т.е. они должны быть ясными для понимания. В них понятие «проекция» не используется. Помнить о ней необходимо с позиций, что при параллельном ортогональном проецировании изображение не зависит от взаимного положения наблюдателя, предмета, плоскости проекций и абсолютных размеров предмета. При этом размеры на предмете и его изображении с учетом масштаба изображения совпадают. Но вряд ли тот, кто использует приведенные наименования видов, вспоминает о методе проекций, обосновывающем получение этих изображений. На это уже обращалось внимание в работе [8]. Поскольку основное в чертеже – это его содержание, а не процесс получения, который при геометрическом моделировании автоматизирован, можно говорить об использовании по отношению к соответствующим изображениям, за небольшим исключением, понятия «вид», что и закреплено в стандартах ЕСКД.

Авторы понимают, что наше мнение может вызвать непринятие у геометров. Просим Вас учесть, что данная публикация предназначена именно для обсуждения, которое любезно предоставили нам организаторы данной исключительно полезной конференции. Мы готовы принять критические замечания. Надеемся на благожелательное отношение к нам.

Список литературы

1.ГОСТ 2.052–2006 ЕСКД. Электронная модель изделия. Общие положения.

2.ГОСТ 2.305–2008 ЕСКД. Изображения – виды, разрезы, сечения

3.ГОСТ 2.317–2011 ЕСКД. Аксонометрические проекции.

4.ГОСТ 2.419–68 ЕСКД. Правила выполнения документации при плазовом методе производства.

5.ГОСТ 2.424–80 ЕСКД. Правила выполнения чертежей штампов.

6.ГОСТ 3.1125–88 ЕСТД. Правила графического выполнения элементов литейных форм и отливок.

7.ГОСТ 2.410–68. ЕСКД. Правила выполнения чертежей металлических конструкций.

8.Рукавишников В.А. Геометрографическая подготовка инженера: время реформ // Высшее образование в России. – 2008. – № 5.

160

elib.pstu.ru