Разработка дизайн-проекта макета детали "Фланец"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Разработка дизайн-проекта макета детали "Фланец"

ВВЕДЕНИЕ

Главными задачами данного курсового проектирования являются расширение и закрепление полученных знаний, полученных на курсе «Инженерная и компьютерная графика», а также приобретение практических навыков в области 3D-печати.

Целью курсовой работы является разработка дизайн-проекта макета детали.

Задачи:

1. Получение и систематизация теоретических знаний по изучаемой дисциплине;

2. Изучение специальной литературы по рассматриваемой проблеме;

3. Изучение справочной и научной литературы по проектированию в системе AutoCAD;

4. Получение навыков работы с выбранным программным обеспечением;

4.1 Выполнение чертежа главного вида в AutoCAD;

4.2 Выполнение фронтального разреза и нанесение размеров;

4.3 Построение 3D-модели в AutoCAD;

5 Знакомство с технологиями макетирования и реализация макета детали с помощью 3D - принтера.

6 Овладение навыком публичной защиты проекта.

Качество изготовлении продукции определяется совокупностью свойств процесса и его результатов установленным требованиям. Макетирование - это часть производственного процесса, включающая в себя последовательное операции по созданию модели и подготовки ее для 3D-печати.

Работа по созданию макета в общем случае включает в себя: анализ исходных данных для разработки процесса макетирования; анализ детали для макетирования, выполнение чертежа главного вида, выполнение фронтального разреза и нанесение размеров; построение 3D-модели; реализация макета детали с помощью 3D-принтера, оформление процесса макетирования.

В данном курсовом проекте разработан процесс макетирования детали "ПЛОСКИЙ ФЛАНЕЦ ПО ГОСТ 12820-80 РУ 0,1-2,5 МПА (ОТ 1 ДО 25 КГС/СМ2)" с помощью программы AutoCAD и универсального оборудования для 3D-печати.

фланец макетирование графический

1. ОПИСАНИЕ ДЕТАЛИ «ФЛАНЕЦ»

Деталь - плоская деталь (в данном случае круглой формы) с отверстиями для болтов, служащая для прочного и герметичного соединения труб, трубопроводной арматуры. Также фланцы применяются для присоединения труб к машинам, аппаратам и емкостям и для соединения валов и других вращающихся деталей.

Фланец - изготовлен из стали 35, не проходит термическую обработку, что можно считать положительным, так как не будет возникать коробления в результате нагрева. Нетехнологичными являются внутренние поверхности. Эти отверстия должны быть выполнены в пределах указанных отклонений и с точностью до 0,05мм. Естественным способом достижения указанной точности является тонкое окончательное растачивание отверстий на станках повышенной точности.

В остальном деталь достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет хорошие базовые поверхности для первоначальных операций и довольно проста по конструкции. Расположение крепежных отверстий допускает многоинструментальную обработку.

Основными параметрами для моделирования детали в AutoCAD и макетирования на 3D-принтере являются размеры детали и ее чертеж, которые берутся из ГОСТ 12820-80.

На рис. 1 и в табл.1 представлен чертеж из ГОСТа, по которому мы будем делать главный вид детали в AutoCAD.

Рисунок 1 Геометрические размеры фланца по ГОСТ 12820-80 Ру 0,6 МПа

Таблица 1 Геометрические размеры и вес фланца по ГОСТ 12820-80 Ру 0,6 МПа

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА И ПРИЁМЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ГРАФИЧЕСКИХ РАБОТ ПО СОЗДАНИЮ ДЕТАЛИ «ФЛАНЕЦ»

3D графика и ее применение

3D графика - это процесс создания объемной модели при помощи специальных компьютерных программ. Этот вид компьютерной графики вобрал в себя очень много из векторной, а так же и из растровой компьютерной графики. На основе чертежей, рисунков, подробных описаний или любой другой графический или текстовой информации, 3D дизайнер создает объемное изображение. В специальной программе модель можно посмотреть со всех сторон (сверху, снизу, сбоку), встроить на любую плоскость и в любое окружение. Трёхмерная компьютерная графика, как и векторная, является объектно-ориентированной, что позволяет изменять как все элементы трёхмерной сцены, так и каждый объект в отдельности. Этот вид компьютерной графики обладает большими возможностями для поддержки технического черчения. С помощью графических редакторов трёхмерной компьютерной графики, можно выполнять наглядные изображения деталей и изделий машиностроения, а также выполнять макетирование зданий и архитектурных объектов, изучаемых в соответствующем разделе архитектурно-строительного черчения. Наряду с этим может быть осуществлена графическая поддержка таких разделов начертательной геометрии как, перспектива, аксонометрические и ортогональные проекции, т.к. принципы построения изображений в трёхмерной компьютерной графике частично заимствованы из них.

Трехмерная графика может быть любой сложности. Вы можете создать простую трехмерную модель, с низкой детализацией и упрощенной формы. Или же это может быть более сложная модель, в которой присутствует проработка самых мелких деталей, фактуры, использованы профессиональные приемы (тени, отражения, преломление света и так далее). Конечно, это всерьез влияет на стоимость готовой трехмерной модели, однако позволяет расширить применение трехмерной модели.

Где применяется трехмерная графика:

Трехмерное моделирование (3d графика) сегодня применяется в очень многих сферах. Конечно, в первую очередь, это строительство. Это может быть модель будущего дома, как частного, так и многоквартирного или же офисного здания, да и вообще любого промышленного объекта. Кроме того, визуализация активно применяется в дизайн-проектах интерьеров.

3D модели очень популярны в сайтостроительстве. Для создания особенного эффекта некоторые создатели сайтов добавляют в дизайн не просто графические элементы, а трехмерные модели, иногда даже и анимированные. Программы и технологии трехмерного моделирования широко применяются и в производстве, например, в производстве корпусной мебели, и в строительстве, например, для создания фотореалистичного дизайн-проекта будущего помещения. Многие конструкторы уже давно перешли от использования линейки и карандаша к современным трехмерным компьютерным программам. Постепенно новые технологии осваивают и другие компании, прежде всего, производственные и торговые.

Конечно, в основном трехмерные модели используются в демонстрационных целях. Они незаменимы для презентаций, выставок, а также используются в работе с клиентами, когда необходимо наглядно показать, каким будет итоговый результат. Кроме того, методы трехмерного моделирования нужны там, где нужно показать в объеме уже готовые объекты или те объекты, которые существовали когда-то давно. Трехмерное моделирование это не только будущее, но и прошлое и настоящее.

Преимущества трехмерного моделирования

Преимуществ у трехмерного моделирования перед другими способами визуализации довольно много. Трехмерное моделирование дает очень точную модель, максимально приближенную к реальности. Современные программы помогают достичь высокой детализации. При этом значительно увеличивается наглядность проекта. Выразить трехмерный объект в двухмерной плоскости не просто, тогда как 3D визуализации дает возможность тщательно проработать и что самое главное, просмотреть все детали. Это более естественный способ визуализации.

В трехмерную модель очень легко вносить практически любые изменения. Вы можете изменять проект, убирать одни детали и добавлять новые. Ваша фантазия практически ни чем не ограничена, и вы сможете быстро выбрать именно тот вариант, который подойдет вам наилучшим образом.

Однако трехмерное моделирование удобно не только для клиента. Профессиональные программы дают множество преимуществ и изготовителю. Из трехмерной модели легко можно выделить чертеж каких-либо компонентов или конструкции целиком. Несмотря на то, что создание трехмерной модели довольно трудозатратный процесс, работать с ним в дальнейшем гораздо проще и удобнее чем с традиционными чертежами. В результате значительно сокращаются временные затраты на проектирование, снижаются издержки.

Специальные программы дают возможность интеграции с любым другим профессиональным программным обеспечением, например, с приложениями для инженерных расчетов, программами для станков или бухгалтерскими программами. Внедрение подобных решений на производстве дает существенную экономию ресурсов, значительно расширяет возможности предприятия, упрощает работу и повышает ее качество.

Программы для трехмерного моделирования

Существует довольно большое количество самых разных программ для 3D моделирования. Так, одной из популярных программ, которые специально разработаны для создания трехмерной графики и дизайна интерьеров, является программа 3D Studio MAX. Она позволяет реалистично визуализировать объекты самой разной сложности. Кроме того, «3D Studio MAX» дает возможность компоновать их, задавать траектории перемещений и в конечном итоге даже создавать полноценное видео с участием трехмерных моделей. Хотя такая работа, конечно же, требует у специалиста серьезных навыков, а также больших компьютерных ресурсов, в первую очередь объемов памяти и быстродействие процессора.

Редактор Maya назван в честь санскритского слова, которое означает иллюзия. Maya была разработана Alias Systems. В октябре 2005 года компания Alias влилась в Autodesk. Maya чаще используется для создания анимации и трехмерных эффектов в фильмах.

2.1 Формирование 2 D-модели «фланец» в AutoCAD

Берем исходный рисунок с чертежем из ГОСТа и для удобства построения вставляем его в AutoCAD.

Далее задаем слои:

· 1-й слой - основные линии, цвет - белый, тип - сплошные, вес - 0,5;

· 2-й слой - тонкие линии, цвет - голубой, тип - сплошные, вес - 0,2;

· 3-й слой - осевые, цвет - оранжевый, тип - осевые, вес - 0,2.

Приступаем к построению чертежа. Выбираем слой осевые линии и наносим горизонтальную и вертикальную ось. Для того чтобы оси были строго перпендикулярны, включаем ортогональное перемещение курсора.

Для построение основного наружного диаметра фланца, выбираем слой основные линии, выбираем в панели инструментов рисования круг, ставим курсор на пересечение осевых линий - это будет центр круга, кликаем и растягиваем, в командной строке вводим букву «д» - это команда означает диаметр и вводим значение диаметра - 185, наживаем пробел для завершения построения круга. Также строим внутреннюю окружность фланца и две окружности, которые обозначают фаску выступающей части фланца.

Рисуем, вспомогательный диаметр отверстий под болты, рисуем одно отверстие под болт, наносим его оси, выделяем отверстие и две его оси. Далее выбираем команду массив, мышкой указываем центр массива на пересечении главный осей, в командной строке выбираем 4 объекта и нажимаем пробел, получили 4 отверстия расположенных на вспомогательной оси. Затем вспомогательную ось удаляем, она больше не нужна. Фронтальный вид нарисован.

Рисуем главный вид. Выбираем инструмент линию и от фронтального вида задаем направление линии, также надо проверить, чтобы была включена функция ортогонального ограничения перемещения курсора, чтобы все линии были или строго вертикально или строго горизонтально. После выбора линии и задания ее направления ставим точку начала и в командной строке задаем ее длину в миллиметрах, нажимаем пробел. Таким образом, с помощью инструмента - «отрезок», мы строим половину главного вида по одну сторону от оси. Наносим штриховку, выбрав необходимые параметры. Затем, выделив эту половину с помощью мышки, мы выбираем инструмент «Зеркальное отображение» и указываем две точки на оси, относительно которой и отображается вторая половина главного вида. Построение главного вида закончено.

Расставляем размеры. Включаем панель инструментов «Размеры», выбираем «линейный размер», выбираем точки размера и выносим его на нужное расстояние, нажимаем пробел или энтер или кликаем левой кнопкой мыши, размер поставлен. Его можно отредактировать, установить нужный размер стрелок, текста, добавить значок диаметра. Так проставляем все размеры. Слой при этом должен быть - «тонкие линии». Высота текста размера - 6.

Удаляем растровое изображение, вставленное вначале, теперь оно не нужно и завершаем оформление чертежа, вставляя его в рамку А3, которая есть в виде шаблона или в виде отдельного файла, скачанного из интернета.

Формирование 2D модели закончено, построено два вида модели.

2.2 Формирование 3 D-модели «фланец» в AutoCAD

Берем вид фланца спереди из уже построенной 2D-модели. Копируем его в новый файл и убираем оси и размеры. В левом верхнем углу находятся кнопки управления видами. По умолчанию там стоит [Сверху] [2D-каркас]. Нажимаем на каждой значке левой кнопкой мыши и выбираем:

[ЮВ изометрия] [2D-каркас].

Далее с помощью инструмента вытягивания, делаем заготовку модели, т.е. вытягиваем по контуру фланца цилиндр высотой 15 мм. Для этого нажимаем на панели кнопку «вытягивание» и выбираем сразу все поверхности, мышкой задаем направление вниз и с клавиатуры вводим значение высоты 15 мм, нажимаем пробел, получился сплошной цилиндр диаметром 185 мм, высотой 15 мм.

Фаску делаем инструментом «Лофт» следующим образом. Выбираем грани между которыми будет фаска, нажимаем «Лофт», нажимаем пробел и поверхность готова.

Потом делаем цилиндрические области там где должны быть отверстия, четыре отверстия для болтов и центральное большое отверстие. Сплошные цилиндры делаем как и ранее вытягиванием граней окружностей.

После этого надо инструментом «Вычитание» вырезать отверстия в полученной модели. Для этого выбираем этот инструмент на панели, с помощью мышки сначала задаем область из которой вычитается объект, нажимаем пробел и задаем область, которую надо вычесть из данного объекта, для завершения команды в конце еще раз нажимаем пробел. Таким образом, вырезаем все пять отверстий в заготовке.

Затем, инструментом «Объединение» из разрозненных объектов делаем целную 3D-модель. Для этого надо выбрать этот инструмент и выделить все объекты: первоначальный цилиндр, внутреннюю область фланца (которая выше первоначального цилиндра на 3 мм) и область фаски и нажимаем пробел. 3D-модель готова.

С помощью панели управления видами можно задать следующие виды полученной модели:

· 2D-каркас

· Концептуальный

· Скрытые линии

· Реалистичный

· Тонированный

· Тонированный с кромками

· Оттенки серого

· Эскизный

· Каркас

· Просвечивание

В правом верхнем углу расположена панель, помощью которой можно прокрутить объект в 3D-пространстве и увидеть его с различных ракурсов.

Для еще более эффектного отображения модели, можно зайти на вкладку «Вид» и включить панель навигации. На этой панели надо выбрать значок «Орбита» и уже на чертеже мышкой выбрать точку и при нажатой левой клавиши мышки, производя ее движения, можно манипулировать моделью в любых плоскостях и посмотреть ее под разными ракурсами под любыми углами.

2.3 Макетирование детали

Компьютерная графика является неотъемлемой частью во всех инженерных науках, поэтому ее знание необходимо каждому инженеру.

Компьютерная графика - область деятельности, в которой компьютер используется как для создания изображений, так и для обработки визуальной информации, полученной из реального мира. Компьютерная графика используется в таких областях как: научная, деловая, художественная и рекламная графика, компьютерная анимация, мультимедиа и конструкторская графика. Последняя является основой для систем автоматизированного проектирования (САПР). Используя один из двух подходов к конструированию, на выходе можно получить 2D чертеж или же 3D модель.

В САПР используется электронное макетирование. Электронной макет - совокупность электронных документов, описывающих изделие, его создание и обслуживание.

На сегодняшний день конструкторская графика и САПР широко применяются в машиностроении. Это объясняется рядом причин.

Во-первых, ручной труд требует большего времени на реализацию.

Во-вторых, современные технологии (в области компьютерной индустрии, машиностроения и т.д.) требуют расчетов высокой точности, которые человек осуществить вручную не в силах.

В-третьих, САПР позволяют провести анализ объекта (прочностные и кинематические расчеты и т.д.) до того, как он будет изготовлен. Это позволяет значительно сократить расходы при производстве.

Особое место в конструкторской графике занимает макетирование

Макет - модель объекта в уменьшенном или реальном масштабе, лишенная, как правило, функциональности.

Макетирование является современным средством представления и презентации готовых изделий. Эта технология широко используется в различных сферах деятельности, в частности в машиностроении, архитектуре, в научных целях и дизайне.

3. ДИЗАЙН ПРОЕКТ МАКЕТА ДЕТАЛИ

Рисунок 2 ГОСТ 12820-80 Ру 0,6 МПа - исходные данные для моделирования фланца.

Рисунок 3 Полученная 3D-модель фланца в AutoCAD

Рисунок 4 Модель фланца на сайте компании

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Технология изготовления - печать на 3D-принтере способом лазерного сплавления.

Материал изготовления - пластик

Цвет материала - серый.

Габаритные размеры макета 185x185x18

Информационная нагрузка макета -- демонстрационная.

В макете реализована идея натуралистической визуализации объекта в масштабе 1:1. Цель этой визуализации показать объект в различных ракурсах, оценить его достоинства и недостатки, выявить сложность изготовления и качество обрабатываемых поверхностей.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гаврилов М.А., Бредихина М.Ю. Информационное моделирование объектов 2015, №9, с. 68-71.

2. Грядет ли в ТЭК бум информационного и 3D-моделирования? Размышляют участники рынка // Рациональное управление предприятием, 2013, №3, с. 86-88.

3. Кононов В.В., Тихоновский В.Л., Доробин Д.С., Сальников Н.В., Трифонов В.Е. Концепция СОМОКС: интеграция «полевых» и «штабных» ИТ для обеспечения эффективности капитального строительства // В кн.: «Лучшие практики проектирования и сооружения сложных инженерных объектов в России и за рубежом» (в печати).

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Размещено на Allbest.ru