§ 8. Моделирование и конструирование

В наше время ежегодно создаётся большое количество новых моделей бытовой техники, станков, автомобилей, самолётов и других технических устройств. Для усовершенствования этих устройств разрабатываются новые материалы, конструкции, источники энергии. Решение этих вопросов является результатом технического творчества изобретателей, инженеров и учёных.

Целью технического творчества является нахождение новых решений важных технических задач. Техническое творчество реализуется в процессе выполнения творческих технических проектов, включающих в себя конструирование и моделирование.

Конструирование – это творческий процесс, направленный на создание каких-либо предметов, моделей, т.е. на разработку изделия. («Конструкция» – в переводе с латинского означает «устройство».) Специалисты конструируют космические корабли, самолёты, автомашины, бытовую технику, мебель …

Конструирование является частью проектирования и будет необходимым элементом вашего будущего творческого проекта.

Конструирование изделий из древесины обычно проходит в несколько этапов.

I этап  — планирование работы (зрительное представление изделия) и разработка эскизного проекта изделия (технических рисунков).

II этап — изготовление графической документации: чертежей, технологических карт. Разработка технического задания на изготовление деталей изделия.

III этап — изготовление изделия:

• подбор необходимых материалов, инструментов;
• изготовление опытного образца изделия или само изделие,
• испытание его на прочность и работоспособность,
• доработка с учетом недостатков, и так повторяют многократно, от одного варианта к другому, до создания наилучшего изделия согласно его назначению.

Перед разработчиком  (конструктором) в процессе конструирования возникает множество вариантов изделия. Многовариантность в конструировании называют вариативностью. Вариативность присуща как конструкции изделия, так и его внешнему виду – дизайну. (Слово «дизайн» в переводе с английского означает «замысел, проект, рисунок».) В узком смысле дизайн — это художественное конструирование изделия. На рис. 25 приведена вариативность конструкторских решений декоративной кухонной доски.

Красивое и модное изделие, продуманное с точки зрения технической эстетики (красоты), простоты и безопасности обслуживания и эксплуатации, имеет повышенный спрос и ценится дороже. Вот почему прорабатывают множество вариантов изделия, пока не найдут наиболее подходящий. Так появились различные конструкции столов, стульев, кресел и других изделий из древесины.

Для оценки изделия используют несколько характеристик: технологичность, прочность, надёжность, качество, дизайн, экономичность, экологичность и т. д.

Изделие является технологичным, если оно изготовлено с  наименьшими затратами средств, труда, материалов и времени.

Прочное изделие — это то, которое выдерживает определённые нагрузки, не разрушаясь.

Надёжное изделие способно выполнять возложенную на него задачу длительное время при сохранении основных своих характеристик.

Экономичным считают из конструкторских решений изделие, которое при использовании не требует дополнительных расходов. Технологичность, прочность, надежность и другие свойства являются и основными принципами конструирования, изготовления и эксплуатации изделий.

Все выше перечисленные необходимые свойства изделия составляют его качество. Качественное изделие прочно и надежно в работе, удобно в эксплуатации.

Изделия, характеризующиеся всеми перечисленными выше свойствами и имеющие красивые форму и цвет, являющиеся эстетичными, пользуются повышенным спросом на товарном рынке и поэтому являются конкурентоспособными. При конструировании изделий весьма важно подобрать для них нужные материалы, чтобы изделие было прочным и дешевым, легко и быстро изготавливалось, соответствовало всем предъявляемым к нему требованиям.

При изготовлении нескольких деталей из одной заготовки важно, чтобы их получилось как можно больше и чтобы они были прочными. Например, неэкономично изготавливать изделия из доски, как показано на рисунке (1) ниже. Если взять схему разметки раскроя, приведенную на рис. 2, то все изделия будут бракованными (непрочными), так как их ручки отколются по волокнам. По схеме раскроя, (показанной на рис. 3), верхнее изделие также будет бракованным. Но если заготовкой будет фанера, то наибольшее количество изделий получим по схеме разметки, изображенной на рис. 3.

Моделирование

Одним из приемов конструирования является моделирование изделий.

Опыт показывает, что в процессе творчества полезно создавать модели  – уменьшенные или увеличенные образцы (копии) изделий (иногда выполняют в натуральную величину), которые изготавливают, чтобы понять его устройство и принцип действия будущих технических устройств. («Модель» – от латинского «мера, образец, норма». «Копия» – от латинского «множество».) Модель предназначена для изучения реального объекта. В частности, модели автомобилей используют для исследования поведения автомобилей при сильном ветре и во время дорожно-транспортных происшествий.

Все вы с детства любите строить модели зданий, автомобилей, тракторов, лодок и кораблей, бумажных самолетиков. Цель, с которой создали модель, определяет её вид и способ изготовления. Модели могут быть действующими и недействующими, подвижными и неподвижными, контурными (рис. 2, а) и силуэтными, объёмными и плоскостными, моделями-копиями (рис. 2, б) и стилизованными моделями (рис. 2, в).

Рис. 2. Модели: а — контурная из фанеры; б — копия из деталей

конструктора ЛЕГО; в — стилизованная из древесины

А это и есть как раз модели существующих сооружений и машин.

Модели (изделия, поделки, макеты) можно изготовить из бумаги, картона, пластилина, проволоки, ткани, древесины, фанеры, тонколистовых металлов, природных материалов, бросовых материалов, деталей конструкторов. Большое количество интересных моделей можно изготовить из бросовых материалов (всевозможных крышек, спичечных коробков, пластмассовых бутылок, отслуживших свой срок лазерных дисков, пуговиц). Модели, как и настоящие изделия, изготавливают по эскизам, техническим рисункам и чертежам.

Каждый из вас не раз придумывал и создавал модели. Но чтобы почувствовать себя настоящим конструктором, приступая к конструированию модели (изделия, поделки, макета), необходимо составить примерный план работы.

1. Определить объект моделирования, вид и назначение модели.

2. Определить возможности изготовления, необходимый материал, экономическую и экологическую составляющие процесса изготовления модели.

3. Разработать графическую документацию. Определить масштаб, выполнить эскиз, разработать рабочий чертёж.

4. Определить этапы и последовательность изготовления модели (изделия), разработать технологическую карту. Технологическая карта — форма технологической документации, в которой записан весь процесс создания изделия.

5. Изготовить модель. Выполнить доработку рабочего чертежа в процессе изготовления. Произвести частичную отделку готовых деталей и всего изделия.

6. Выполнить испытание модели (изделия), устранить недоделки и замечания. Закончить отделку.

7. Продумать возможность использования модели, например, для участия в соревнованиях, выставках, конкурсах и т. д.

Моделирование разделочной доски

Схема разметки разделочной доски

Практическая работа

Конструирование простейших изделий из древесины

1. Сконструируйте несколько вариантов одного и того же изделия из древесины по заданию учителя.

2. Выполните технические рисунки лучшего изделия и чертежи его деталей.

3. Продумайте, будет ли ваше изделие обладать достаточной прочностью, надежностью; будет ли оно технологичным?

4. Какое значение имеет моделирование для разработки вашего творческого проекта?

Основные понятия и термины:

техническое творчество, моделирование, модель, модель-копия, контурная модель, силуэтная модель, объёмная модель, стилизованная модель. вариант, вариативность, дизайн, технологичность, прочность, надежность, экономичность, качество, свойство,

 Вопросы и задания

1. Что называют конструированием изделия?

2. Что называют вариативностью?

3. Какие изделия называют технологичными, прочными, надежными, экономичными?

4. Какие изделия называют качественными?

5. Что называют моделированием и моделью? Для чего используются модели? Приведите примеры моделей, расскажите об их использовании.

6. Для чего изготавливают модели?

7. Приведите примеры видов моделей, которые можно изготовить из деталей конструкторов.

8. Придумайте модели (поделки, изделия, макеты), которые можно изготовить из отходов фанеры, ткани, фантиков от конфет.

Задание

Найдите в Интернете интересные идеи для изготовления моделей из бросовых материалов. Разработайте технологическую карту для изготовления одной из таких моделей.