Расширенная модель сложности конструктивного элемента электронной модели изделия

начертательной геометрии, при решении системы уравнений первой степени с тремя неизвестными. Дмитрий Иванович представил эти уравнения плоскостями в аксонометрических проекциях, а решение системы уравнений свел к отысканию точки пересечения этих плоскостей.

Изучение научного наследия профессора Д. И. Каргина и сегодня представляет не только исторический интерес, но и дает материал для правильного понимания теории методов изображения, в том числе аксонометрических проекций, широко применяемых в инженерной и компьютерной графике. Список использованной литературы:

1. Каргин Д. И. Чертежные инструменты. Чертежное дело (ПФА РАН, ф. 802, оп. 1, д. 188, 1940. Л. 92.).

2. Каргин Д. И. Гаспар Монж - творец начертательной геометрии (1746-1818). К 200-летию со дня рождения//Природа, 1947. № 2. С. 65.

3. Каргин Д. И. Очерк развития технической графики (ПФА РАН, ф. 802, оп. 1, д. 193, б/д. Л. 23).

4. Каргин Д. И. Техническая графика в допетровской Руси (ПФА РАН, ф. 802, оп. 1, д. 190, 1941. Л. 89).

5. Каргин Д. И. Техническая графика в Древней Руси // Тезисы докл. на Х научно-техн. конф. ЛИИЖТа. Л., 1947.С. 138.

6. Бескин Н. М. Основное предложение аксонометрии//Вопросы современной начертательной геометрии/Под редакцией Н.Ф. Четверухина. М., Л., 1947. С.62-64.

7. Каргин Д. И. Элементарное доказательство теоремы РоЫке (ПФА РАН, ф. 802, оп.1, д. 304. 1938. 90 л.).

8. Каргин Д. И. Основания аксонометрии (Теоретическая аксонометрия) (ПФА РАН, ф. 802, оп.1, д.26, 205 л.).

9. Каргин Д. И. Основная теорема проецирования (Так же, д. 28, 51 л.).

10. Каргин Д. И.Новые аспекты теории аксонометрии // Тезисы докл. на IX научно-техн. конф. ЛИИЖТа, Л., 1946. С. 146.

11. Каргин Д. И.Некоторые проективные свойства многоугольников и многогранников // Тезисы докл. на XI научно-техн. конф. ЛИИЖТа, Л., 1948. С. 146-147.

© Н А. Елисеев, Н.Н. Елисеева, 2015

УДК 621.01

А.А. Ерёмин, О.А. Ямникова

аспирант; д.т.н., профессор Политехнический институт Тульский государственный университет г. Тула, Российская Федерация

РАСШИРЕННАЯ МОДЕЛЬ СЛОЖНОСТИ КОНСТРУКТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ЭЛЕКТРОННОЙ МОДЕЛИ ИЗДЕЛИЯ

Аннотация

Статья посвящена вопросу оценки конструктивно-технологической сложности изделий машиностроения по расширенной электронной модели. Представлен способ учёта технологических параметров в модели оценки сложности конструктивного элемента.

Ключевые слова

Технологичность изделия, конструктивная сложность, технологическая сложность, подготовка

производства, проектирование изделий.

Конструктивно-технологическая сложность является одним из параметров, характеризующих технологичность проектируемого изделия. Общий подход к оценке сложности заключается в анализе геометрии детали. Сложность каждого конструктивного элемента, входящего в деталь, рассчитывается на основе информации о типе этого элемента, способе его получения и параметрах применяемых операций.

При рассмотрении ЗБ-модели деталь представляется как множество поверхностей, характеризующихся набором своих параметров: вид, геометрический допуск, шероховатость, квалитет, площадь [1]. Именно поверхность является простейшим конструктивным элементом. Под видом поверхности понимается вид образующей её поверхности. Главными из них являются плоскость и цилиндр, реже встречаются конус, призма, сфера и др. Обобщённо эти виды могут быть отнесены к трём категориям: нулевой, одинарной и двойной кривизны. Геометрические допуски используются для определения функциональных требований к конструктивным элементам, а не пределов для отдельных их размеров: соосность, параллельность, перпендикулярность и т.д. Параметром шероховатости чаще всего выступает среднее арифметическое отклонение профиля (Ла), либо высота неровностей профиля по десяти точкам (Л2). Квалитет определяет величину допуска при обработке поверхности.

Для оценки сложности конструкции из перечисленных параметров достаточно одного - вида поверхности, но с дополнением в виде количества смежных поверхностей. Это делается из-за того, что сложность конструктивного элемента имеет высокий относительный приоритет, т.е. многое зависит от того, в какой конструктивный элемент входит та или иная поверхность. Однако для комплексной оценки конструктивно-технологической сложности данных параметров может быть недостаточно. При таком подходе анализируется в первую очередь конструкция детали, но немаловажным является и учёт технологической сложности, т.е. меры трудозатрат по изготовлению детали [1]. В этом случае речь идёт о показателе конструктивно-технологической сложности, учитывающем и технологические параметры детали.

Современные системы автоматизированного проектирования включают инструменты, позволяющие дополнять трёхмерную модель изделия технологической информацией [2] (рисунок 1). Следовательно, эта информация может использоваться и при оценке сложности изделия, выполняемой в автоматизированном режиме.

Рисунок 1 - Панель «Элементы оформления» (САПР Компас-3Б) Разработанная методика оценки конструктивно-технологической сложности учитывает наличие и значения технологических параметров. Таким образом, обязательным этапом проектирования становится дополнение ЗБ-модели технологическими обозначениями - размерными допусками, геометрическими допусками, а также отметками о шероховатости поверхностей. Такая трёхмерная модель называется расширенной [3]. Пример расширенной трёхмерной модели представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - ЗБ-модель детали «Втулка», выполненная с соблюдением требований ГОСТ 2.052-2006 Чтобы адекватно оценивать технологическую сложность, важно учитывать не только сам факт наличия данных ограничений и их количество на разных элементах детали, но и конкретные физические значения. Чем более жёсткие требования предъявляются к детали (как в плане допусков, так и в плане шероховатостей), тем труднее эту деталь изготовить, а значит и значение её конструктивно-технологической сложности выше.

Математически данная идея представляется в виде дополнительных коэффициентов к соответствующим параметрам. Для упрощения формул расчёта сложности и для упрощения методики область допустимых значений каждого параметра делится на ряд интервалов (классов), каждому из которых ставится в соответствие своё значение сложности. При этом подразумевается, что сложность элементов не меняется при вариации параметров в рамках каждой группы.

Так, например, для общепринятых 14 классов шероховатости (таблица 1) и 20 квалитетов (таблица 2) можно задать соответствующие значения коэффициентов сложности (столбцы Се и Ст).

Таблица 1.

Классы шероховатости

Класс Базовая длина ¡, мм Ra, мкм Rz, мкм Cr

1 8,0 80; 63; 40 320; 250; 200; 160 0.5

2 8,0 40; 32; 20 160; 125; 100; 80 0.7

3 8,0 20;16,0;10,0 80; 63; 50; 40 0.8

4 2,5 10,0;8,0;5,0 40; 32; 25; 20 0.9

5 2,5 5,0; 4,0; 2,5 20; 16; 12,5; 10,0 1.0

6 0,8 2,5; 2,0; 1,25 10,0; 8,0; 6,3 1.1

7 0,8 1,25; 1,00; 0,63 6,3; 5,0, 4,0; 3,2 1.2

8 0,8 0,63; 0,50; 0,32 3,2; 2,5; 2,0; 1,60 1.3

9 0,25 0,32; 0,25; 0,160 1,60; 1,25; 1,00; 0,80 1.4

10 0,25 0,160; 0,125; 0,080 0,80; 0,63; 0,50; 0,40 1.5

11 0,25 0,080; 0,063; 0,040 0,40; 0,32; 0,25; 0,20 1.6

12 0,25 0,040; 0,032; 0,020 0,20; 0,16; 0,125; 0,100 1.7

13 0,08 0,020; 0,016; 0,010 0,100; 0,080; 0,063; 0,050 1.8

14 0,08 0,010; 0,008 0,050; 0,040; 0,032 2.0

Таблица 2

Квалитеты точности

Квалитет 01 0 1 2 3 4 5 6 7 8

CT 3 2.8 2.6 2.5 2.4 2.3 2.2 2.1 2.0 1.9

Квалитет 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Ct 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5

Независимо от метода оценки сложности, данные коэффициенты учитываются следующим образом:

наличие каждого технологического параметра увеличивает сложность конструктивного элемента на значение, выбранное по таблице.

_ Nd n ,

скэ = скэ + срд  2ст4 + сгд  2 ст,g + сш  2ск/

d=1 g=l г=1

Где Скэ - сложность конструктивного элемента; Ы, Ng, N - количество размерных допусков, геометрических допусков и указаний шероховатости в данном конструктивном элементе;

Ст, й, Ст,g, Се, г - значения сложности для каждого технологического параметра, взятые из таблиц 1 и 2; Срд, Сгд и Сш - базовые значения сложности размерного допуска, геометрического допуска и шероховатости (определяются методом экспертных оценок, при разработке методики приняты значения 1.0, 3.0 и 1.2 соответственно).

Модель оценки сложности может быть дополнена любыми другими технологическими параметрами, если их значения известны на ранних стадиях проектирования изделия. Принцип учёта остаётся неизменным - разделение спектра значений на классы и присвоение каждому классу определённого коэффициента изменения сложности.

Многофакторность показателя конструктивно-технологической сложности позволяет максимально объективно оценивать сложность изделия на этапах конструкторско-технологической подготовки производства и использовать получаемые результаты для оценки рентабельности производства. Список использованной литературы:

1. Мурашкин С.Л., Жуков Э.Л., Козарь И.И. Технология машиностроения. Книга 1. Основы технологии машиностроения. М.: Высшая школа, 2003, 278 с.

2. Бунаков П., Широких Э. Технологическая подготовка производства в САПР / ДМК, 2012. - 208 с.

3. ГОСТ 2.052-2006. Единая система конструкторской документации. Электронная модель изделия. Общие положения. М., 2006, 12 с.

© А.А. Ерёмин, О.А. Ямникова, 2015

Международный научный журнал «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА»_ISSN 2410-6070_№ 4/2015

УДК 691

Е.В. Кобзев

Магистрант 2-го года обучения кафедры Строительного материаловедения, изделий и конструкций Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова

г. Белгород, Российская Федерация РАЦИОНАЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ

Аннотация

Существует проблема выбора материалов для строительства энергоэффективных домов. Одновременно имеет место проблема утилизации отходов сельского хозяйства. Рациональным решением может стать применение соломенных блоков, самонесущих соломенных панелей, изготавливаемых на основе возобновляемого природного материала - соломы.

Ключевые слова Солома, энергоэффективность, теплоизоляция, стеновые конструкции.

Стоимость индивидуального жилого дома складывается в основном из стоимости участка, стоимости подвода коммуникаций и затрат на строительство самого дома. Если на стоимость первых двух пунктов застройщик мало может повлиять, то стоимость строительства уже напрямую зависит от выбранного проекта и стройматериалов. Как правило люди хотят иметь большой красивый дом, который прослужит долго им, их детям и перейдёт по наследству внукам. Но часто на стадии выбора строительных материалов не оказываются должного внимания следующему моменту - в обычных домах более 90% потребляемой энергии тратится в виде тепла на отопление и горячее водоснабжение (ГВС), причем на последнее тратится 15-30%. То есть на отопление уходит до 75% потребляемой энергии. Поэтому вопрос хорошей теплоизоляции является первоочередным [1].

Не учитывая этот аспект сыэкономив на теплоизоляции на этапе строительства, перерасход тепла «съест» сэкономленные деньги и с течением времени составит значительную сумму. Сегодня пристальное внимание энергопотреблению домов уделяют в Европе, где разрешено строить дома только с низким энергопотреблением (не более 60 кВт-час/м2) или более энергоэффективные - пассивные дома, дома нулевой энергии, дома плюс энергии [2]. В пересчете на более холодный российский климат энергоэффективный дом - это дом с энергопотреблением не более 150 кВт-час/м2 [1]. Чтобы достичь таких показателей необходимо применять высокоэффективные утеплители с коэффициентом теплопроводности менее 0,05 Вт/м-°С.

Около 50% тепла уходит из дома через непрозрачные ограждающие конструкции (стены, пол, потолок). Остановимся на стеновых конструкциях. Наиболее широко применяемыми материалами для стеновых конструкций в России являются кирпич, газобетонные блоки, пеноблоки, ЖБИ. Чтобы добиться необходимого теплосопротивления ограждающих конструкций и избежать перерасхода материала, их используют в комбинации с утеплителями - минеральной ватой, пеностеклом, пенопластом, экструзионный пеностиролом, пеноизолом. Эти теплоизоляционные материалы являются высокоэффективными утеплителями, но по первичным энергозатратам на их производство, простототе их утилизации не могут конкурировать с природными материалами растительного происхождения. Ярким представителем таких материалов является солома. Соломенные тюки используют в качестве стенового материала в сочетании с двойным деревянным каркасом. Солома соединяет в себе: дешевизну, высокие утеплительные (^ = 0,045 -0,060 Вт/м-°С) свойства, малый вес, возобновляемость.

Американские специалисты считают её более гигиеничным материалом, чем дерево, по этой причине дома из соломы в настоящее время стали модными в США. Они, по образному выражению, перешли из категории домов для бедных в категорию «для умных богатых». Разработаны архитектурно-строительные системы, при использовании которых соломенные стены становятся негорючими и не повреждаются грызунами и грибками. Первые соломенные дома были построены в США в конце XIX века, некоторые из них сохранились и находятся в хорошем состоянии, что свидетельствует о долговечности соломы как строительного материала [1].

В Белоруссии есть успешный опыт строительства соломенных домов начиная с середины 90-х годов XX века. В настоящее время в Москве и Краснодарском крае уже появились строительные фирмы занимающиеся проектирование и постройкой домов из соломенных блоков.

В настоящее время на строительном рынке стали появляться самонесущие соломенные панели (деревянный каркас с запрессованной в нём соломой). Их применение позволяет сократить временные