Выполняется конструкторско-техническая документация в виде сборочных чертежей, сборочных единиц и чертежей деталей, спецификаций на изделие в соответствии с ескд

Таким образом, практически любой разрабатываемый дизайн-проект состоит из трёхмерного изображения изделия на листе или планшете и конструкторско-технической документации.

Процесс выполнения задания по конструированию художественных изделий состоит из следующих этапов:

1. Обоснование актуальности и значимости темы работы;

2. Обзор источников, обобщение собранного материала и выявление прототипов и аналогов проектируемого изделия;

3. Анализ аналогов с точки зрения их достоинств и недостатков;

4. Подготовка задания на проектирование;

5. Формулирование концепции проекта;

6. Проведение процесса поискового эскизирования;

7. Выполнение дизайн-проекта изделия;

8. Составление комплекта конструкторской документации на изделие;

9. Составление карты технологического процесса изготовления изделия;

1-й этап – Обоснование актуальности и значимости темы работы.

При выборе темы работы должна учитываться будущая специализация студента, его круг интересов, тематика предполагаемой выпускной работы или направленность работы студента-заочника в настоящем, и тот производственный опыт, который им уже приобретен.

При возникновении трудностей с выбором темы или подбором литературных источников студент вправе обратиться за помощью к руководителю или ведущему преподавателю изучаемой дисциплины.

2-й этап – Обзор источников, обобщение собранного материала и выявление прототипов и аналогов проектируемого изделия.

На этом этапе студент должен проанализировать литературу, посвященную рассматриваемой области, изданную в последние годы, в том числе журнальные статьи и материалы из "Интернет". На основании проработки источников выявляются прототипы и аналоги разрабатываемого изделия.

3-й этап – Анализ аналогов с точки зрения их достоинств и недостатков.

В процессе анализа аналогов формируется специфика темы, уточняются те нюансы художественной, конструктивной или технологической новизны, на которых будет базироваться задание на проектирование. Возникающие вопросы следует согласовывать с руководителем.

4-й этап – Подготовка задания на проектирование.

Задание на проектирование составляется исходя из темы, выбранной студентом и согласованной с руководителем, её актуальности, значимости и степени разработанности. Окончательное задание на проектирование является основой концепции разрабатываемого изделия.

5-й этап – Формулирование концепции проекта.

Концепция проекта формулируется в соответствии с составленным заданием на проектирование.

6-й этап – Проведение процесса поискового эскизирования.

На этом этапе на основании задания на проектирование выполняется большой объем работы по уточнению характеристик разрабатываемого изделия с учётом функциональных, эргономических, художественно-эстетических, технико-экономических и экологических требований, предъявляемых к художественно-промышленным изделиям. На конечном этапе поискового эскизирования выявляется наиболее оптимальный с точки зрения требований эскиз изделия, который подлежит дальнейшей проработке.

7-й этап – Выполнение дизайн-проекта изделия.

На листе или планшете формата не менее А3 в доступной технике исполнения выполняется художественное оформление внешнего вида разрабатываемого изделия с учётом всех законов построения композиции (цветовых, тоновых, теневых, перспективных и т.п.).

8-й этап – Составление комплекта конструкторской документации на изделие.

В соответствии с требованиями ЕСКД формируется комплект конструкторской документации на изделие, включающий в себя:

- чертёж общего вида комплекса (при наличии);

- сборочные чертежи изделий, входящих в комплекс (при наличии);

- сборочный чертёж изделия;

- сборочные чертежи сборочных единиц, входящих в состав изделия (при наличии);

- габаритные чертежи сборочных единиц или узлов, имеющих в своём составе подвижные или трансформируемые части или элементы (при наличии);

- комплект спецификаций на сборочные чертежи и сборочные единицы;

- рабочие чертежи деталей, входящих в состав сборочных единиц и общих сборок.

9-й этап – Составление карты технологического процесса изготовления изделия. [1-3]

 

1.2. Качество конструируемых изделий и предъявляемые к ним требования

Художественно-промышленные изделия из основных конструкционных материалов (металлы и сплавы, древесина и древесные материалы, стекло, керамика и др.) изготавливаются различными предприятиями и производителями, у каждого из которых имеются свои особенности. У каждого предприятия свои производственные мощности, каждое имеет свой собственный набор оборудования, свои конструктивные и технологические возможности. Соответственно, производимые изделия будут иметь свои характерные особенности, которые зачастую являются его своеобразной визитной карточкой. Но, не смотря на различия и особенности, все изделия из конструкционных материалов должны соответствовать определенным требованиям для обеспечения высокого качества.

Прежде всего, изделие должно надежно выполнять те функции, для которых оно изначально проектируется и в последствии используется. Изделие должно быть удобным в эксплуатации, красивым, прочным и надёжным.

Соответствие изделия функциональным требованиям оценивается в зависимости от его непосредственного назначения. Существуют определенные стандарты и технические условия, оговаривающие особенности проектирования каждого конкретного вида изделий. К примеру, при проектировании детской кровати следует учитывать требования эргономики, антропометрические данные ребенка и взрослого, удобство пользования, компактность, надежность креплений и т.п. Ребенку в кроватке должно быть комфортно; детали конструкции не должны стеснять движений, при этом обеспечивая безопасность; взрослому должно быть удобно вынимать и укладывать ребенка; габариты кроватки должны вписываться в размеры стандартной комнаты.

Прочность и долговечность изделия обеспечиваются рациональной конструкцией, надежностью соединений и качеством материала. Древесина, подверженная гнили, червоточине, имеющая табачные сучки или водослой для производства художественно-промышленных изделий не применяется. Качественная древесина имеет эксплуатационную влажность от 7 до 12 %. На долговечность влияют также условия эксплуатации изделия, требования к которым должны быть сформулированы на стадии проектирования. Наличие защитного покрытия во многом снижает отрицательные последствия перепада влажности и температуры в помещении, в котором планируется использовать изделие. Тем не менее, конструктор должен учитывать склонность материала к деформациям и растрескиванию при проектировании формы.

Требования к эстетичности и дизайну обусловлены постоянным непосредственным контактом человека с эксплуатируемым изделием. Из древесины выполнено огромное количество всевозможных окружающих нас изделий, и их привлекательный внешний вид во многом способствует повышению настроения, созданию комфортной среды пребывания. Поэтому очень важно разработать удачный дизайн изделия, гармонично связанный с конструкцией и технологией его производства, что возможно лишь при знании законов технической эстетики и эргономики, основанных на принципах художественного творчества и композиционного построения.Эстетика изделия заключена в пропорциональности размеров, правильном сочетании цвета, выявлении текстуры материала.

Взаимосвязь конструкции и тектоники, учитывающая назначение, рациональный техпроцесс изготовления, свойства и качество материала, обеспечивает в итоге удобство эксплуатации изделия.

Важным требованием к изделию являются его санитарно-гигиенические показатели, экологичность как в процессе изготовления, так и в процессе эксплуатации. Ни сам материал изделия, ни отделочные или защитные покрытия не должны выделять токсичных веществ, не должны нести в себе следов каких-либо химических или радиоактивных загрязнений, способных ухудшить самочувствие человека или нанести вред окружающей среде. Если процесс нанесения покрытия или какие-либо операции технологического процесса предполагают применение опасных химических реагентов, или сильнопахнущих веществ (например, органических растворителей), то проводить из нужно в изолированном, хорошо проветриваемом помещении, а в отдельных случаях – в вытяжном шкафу. Полученное в результате таких операций изделие либо полностью должно быть лишено остатков этих веществ после высыхания, либо использоваться в экстерьере помещения, не имея постоянного длительного близкого контакта с человеком.

Немаловажными являются экономические показатели изделия, включающие в себя материалоёмкость и технологичность, что отражается на себестоимости. Рациональный выбор материала в соответствии с назначением изделия, качественный технологический процесс и грамотная маркетинговая политика предприятия обеспечивают максимально низкую себестоимость готового продукта, тем самым повышая его привлекательность для потребителя.

Соответствие основным требованиям в конечном итоге обеспечивает высокое качество изделия. [4-7]

 

Типы конструируемых изделий

Изделия из конструкционных материалов выполняют в соответствии с ГОСТ 2.101-2016 «Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Виды изделий». ЕСКД устанавливает следующие типы изделий: детали, сборочные единицы, комплексы, комплекты.

Деталь – это цельное изделие, изготовленное из монолитного материала без применения сборочных операций. Под монолитным материалом понимают как массив древесины, так и древесные материалы: клееные материалы, фанеру, плитные материалы. Деталь может быть покрыта любым видом защитных или отделочных материалов. Деталь может представлять собой как готовое художественно-промышленное изделие, так и быть составной частью более крупного,составного изделия. Например, деталью является и точёная ножка от стола, и выточенная из бруска ваза.

Сборочной единицей называют изделие, в технологическом процессе изготовления которого предусмотрены сборочные операции для соединения составных частей: склеивание, соединение стяжками, свинчивание шурупами или конфирматами. Сборочными единицами являются самые разнообразные изделия, разной степени сложности и с разным количеством составных частей. Они могут быть разборными, и предусматривать возможность замены отдельных деталей или узлов. Состоят сборочные единицы либо из отдельных деталей, либо из более мелких сборочных единиц. Детали, соединяемые при изготовлении сборочных единиц могут быть выполнены из различных материалов на разных предприятиях.

К примеру, сборочной единицей является состоящий из столешницы и ножек обеденный стол (рисунок 1, а), а также компьютерный стол, включающий в себя нескольких функциональных зон, вставные ящики и подвижную панель для клавиатуры (рисунок 1, б).

а)

б)

Рисунок 1 – Сборочные единицы

а) обеденный стол, состоящий из деталей; б) компьютерный стол, состоящий из сборочных единиц и деталей

Комплекс состоит из нескольких (двух и более) деталей или сборочных единиц, которые не соединены между собой сборочными операциями, но выполняют одинаковые или взаимосвязанные функции. Так, комплексом можно считать выполненный в едином художественном стиле мебельный гарнитур, или набор деревянной посуды.

Отличие комплекта от комплекса заключается в том, что, помимо основных составных частей в него входят также вспомогательные. К примеру, комплект может состоять из гарнитура для спальни (кровать, прикроватные тумбочки, кресло, комод), набора постельного белья, пледа и ковра, имеющих общее стилевое решение. Комплексы могут быть составлены из разнородных изделий, выполненных разными производителями.

Основными этапами проектирования изделия являются дизайн-проект и составление технического задания, ориентированного на соблюдение в разрабатываемом изделии максимально соответствующих назначению изделия требований: функциональных, прочностных, эстетических, технологических. В процессе конструирования изделия из древесины или какого-либо древесного материала формируется комплекс его свойств, отвечающих за эксплуатационные характеристики, качество, эстетику и дизайн, а также за экономическую эффективность.[4-8]

 

Правила конструирования

Разработка конструкции изделия – это сложный творческий процесс, включающий в себя множество составляющих. Конструктор должен учитывать не только назначение и функциональные свойства изделия, но и особенности материала, принципы и условия эксплуатации, технологию изготовления и отделки, эргономические и эстетические составляющие. Исходя из требований технического задания и ориентируясь на нормы и требования Единой системы конструкторской документации, он составляет комплект конструкторской документации на изделие.

Древесина как конструкционный материал для изготовления различного рода изделий применяется достаточно часто. Материал технологичен, прочен, лёгок и красив. Тем не менее, древесина имеет ряд специфических физико-механических свойств, которые в значительной мере влияют на эксплуатационные характеристики готового изделия.

В процессе конструирования необходимо учитывать склонность древесины к изменению размеров и форм под действием перемены температурных и влажностных характеристик окружающей среды. Естественная гигроскопичность и анизотропия свойств материала приводят к разбуханию или усушке готовой детали в радиальном и тангенциальном направлении до 4-12% (в зависимости от свойств конкретной древесины), что вызывает внутренние напряжения в материале. Готовые изделия и детали под действием этих напряжений могут деформироваться или даже разрушаться. При конструировании изделия из древесины сопряжения деталей, места их соприкосновения, разрабатывают таким образом, чтобы изменения размеров в условиях повышения или понижения влажности происходили свободно, не нарушая прочность, целостность и эстетику изделия. Условия эксплуатации готового изделия во многом влияют на принцип его конструирования. Конструкция, эксплуатируемая в условиях открытого воздуха, будет в большей степени подвержена влиянию влажностных изменений, поэтому при проектировании её необходимо в местах соединения деталей предусматривать технологические зазоры, соответствующие величине максимального разбухания данного вида древесины. При этом соединение должно быть плотным, шип или гребень должны глубоко входить в гнездо либо в паз. Изделия, эксплуатируемые в закрытых помещениях, разрабатывают исходя из стандартных показателей влажности внутри помещений, при которых максимальных значений разбухания материал не достигает. Поэтому конструкция их может быть более плотной, формы более сложными.

При разработке изделий крупных габаритов (столешницы, дверцы корпусной мебели) коробления вследствие изменения влажности избежать сложно. Габаритные детали изготавливают из древесных материалов, обладающих меньшими коэффициентами усушки и разбухания и сниженной анизотропией свойств (мебельного щита, фанеры, плитных материалов).

Склеивание деталей нужно производить с условием чередования направления волокон древесины во избежание деформирования изделия.

В конструкции изделия из древесины важное значение играет направление приложения силы по отношению к направлению волокон древесины. Поскольку древесина является анизотропным материалом, то и располагать детали в конструкции нужно с учётом приложения силы в процессе последующей эксплуатации. Деталь, на которую будут действовать растягивающие или сжимающие силы (ножки стола или стула, подвес деревянной люстры) располагают в конструкции так, чтобы направление сил соответствовало направлению волокон древесины, поскольку именно вдоль волокон предел прочности при растяжении и сжатии у древесины максимальный. При проектировании изделия, подверженного изгибающим нагрузкам (полки, консоли), направление волокон выбирают перпендикулярным направлению приложения силы, поскольку именно поперек волокон древесина имеет наибольшие значения предела прочности при изгибе. Проще говоря, для достижения наибольшей прочности изделия длина его должна совпадать с направлением волокон.

При конструировании изделия важно учитывать технологические мощности конкретного производства, что обусловливает простоту изготовления и экономическую эффективность.

Сочетание конструктивных, технологических, эргономических и эстетических свойств разрабатываемого изделия в конечном счёте обеспечивает его конкурентоспособность и надёжность.[4-7]

 

Соединение деталей

При выборе соединения деталей прежде всего ориентируются на ту нагрузку, которую будет испытывать соединение. Соединение должно быть прочным, жёстким и максимально приспособленным к тем силам, которые в процессе эксплуатации изделия будут на него воздействовать.

Все существующие соединения деталей можно разделить на разъемные и неразъемные.

Разборка неразъемных соединений может быть осуществлена только такими средствами, которые приводят к частичному разрушению деталей, входящих в соединение.

К неразъемным соединениям относятся: клепаные, сварные, полученные пайкой, склеиванием. На чертежах используют условные изображения швов сварных соединений по ГОСТ 2.312—73 и соединений, получаемых клепкой, пайкой, склеиванием, сшиванием и т. д., по ГОСТ 2.313—82 (СТ СЭВ 138—81).

Разъемное соединение позволяет многократно выполнять его разборку и последующую сборку, при этом целостность деталей, входящих в соединение, не нарушается.

Резьбовые соединения

Помимо резьбовых соединений, осуществляемых при помощи стандартных крепежных деталей (болтов, шпилек и винтов), находят широкое применение резьбовые соединения, в которых резьба выполняется непосредственно на деталях, входящих в соединение. Это соединение получается навинчиванием одной детали на другую.

Сварные соединения

Сварные соединения широко применяются в технике (рис. 2).

 

Рисунок 2 – Сварное соединение

а) – внешний вид; б) - разрез

На чертеже при изображении разреза сварной конструкции свариваемые детали должны быть заштрихованы тонкими линиями в разных направлениях

 

Соединения заклепками

Заклепочное соединение применяется в соединениях деталей из металлов, в основном плохо поддающихся сварке, при соединениях металлических изделий с неметаллическими.

Заклепка представляет собой стержень круглого сечения, имеющий с одного конца головку, форма головки бывает различной.

 

Рисунок 3 – Заклёпочное соединение

а) – внешний вид; б) – соединение двух деталей; в) – соединение трёх деталей; г) – разрез заклёпочного соединения до и после расклёпывания

 

На рисунке 3 показано соединение двух деталей при помощи заклепок с полукруглой (сферической) головкой. В соединяемых деталях выполняются отверстия, диаметр которых несколько больше диаметра непоставленной заклепки. Заклепка вставляется в отверстия в деталях, и ее свободный конец расклепывается обжимками клепального молотка или машины. Длина стержня заклепки L выбирается так, чтобы выступающая из детали часть была достаточной для придания ей в процессе расклепки необходимой формы. При расклепке происходит осаживание стержня, который заполняет отверстия, выполненные в соединяемых деталях. В зависимости от диаметра заклепки она расклепывается в холодном или предварительно нагретом состоянии. Заклёпки со сплошным стержнем в продольном разрезе изображаются нерассеченными. Заклепочные швы выполняются внахлестку или встык с накладками.