Техническое черчение , черчение или чертеж — это процесс и дисциплина составления чертежей, которые визуально передают, как что-либо функционирует или устроено.
Техническое черчение необходимо для передачи идей в промышленности и машиностроении . Чтобы сделать чертежи более понятными, люди используют знакомые символы , перспективы , единицы измерения , системы обозначений , визуальные стили и макет страницы . Вместе такие соглашения составляют визуальный язык и помогают гарантировать, что чертеж будет однозначным и относительно простым для понимания. Многие символы и принципы технического черчения кодифицированы в международном стандарте под названием ISO 128 .
Необходимость точной коммуникации при подготовке функционального документа отличает технический рисунок от выразительного рисунка изобразительного искусства . Художественные рисунки субъективно интерпретируются; их значения многократно определяются. Технические рисунки понимаются как имеющие одно предполагаемое значение. [1]
Чертежник — это человек, который делает чертеж ( технический или выразительный). Профессионального чертежника, который делает технические чертежи, иногда называют чертежным техником.
Эскиз — это быстро выполненный рисунок от руки, который обычно не рассматривается как законченная работа. В целом, эскизирование — это быстрый способ зафиксировать идею для дальнейшего использования. Эскизы архитектора в первую очередь служат способом опробовать различные идеи и установить композицию перед более законченной работой, особенно когда законченная работа стоит дорого и требует много времени.
Архитектурные эскизы, например, являются своего рода диаграммой . [2] Эти эскизы, как и метафоры , используются архитекторами в качестве средства общения для содействия совместной работе над проектом. Этот инструмент помогает архитекторам абстрагировать атрибуты гипотетических предварительных проектных решений и суммировать их сложные модели, тем самым улучшая процесс проектирования. [2]
Основная процедура черчения заключается в том, чтобы положить лист бумаги (или другой материал) на гладкую поверхность с прямыми углами и прямыми сторонами — обычно на чертежную доску . Затем на одну из сторон помещают скользящую линейку, известную как рейсшина, что позволяет скользить ей по краю стола и по поверхности бумаги.
«Параллельные линии» можно нарисовать, перемещая рейсшину и проводя карандашом или технической ручкой по краю рейсшины. Рейшина используется для удержания других устройств, таких как угольники или треугольники. В этом случае чертежник помещает один или несколько треугольников с известными углами на рейсшину, которая сама по себе находится под прямым углом к краю стола, и затем может рисовать линии под любым выбранным углом к другим на странице. Современные чертежные столы оснащены чертежной машиной , которая поддерживается с обеих сторон стола, чтобы скользить по большому листу бумаги. Поскольку она закреплена с обеих сторон, линии, нарисованные вдоль края, гарантированно будут параллельными. [3]
Чертежник использует несколько технических инструментов для рисования кривых и окружностей. Главными из них являются циркуль , используемый для рисования дуг и окружностей, и французская кривая , используемая для рисования кривых. Сплайн — это покрытый резиной шарнирный металл, который можно вручную согнуть для получения большинства кривых.
Шаблоны чертежей помогают чертежнику создавать повторяющиеся объекты на чертеже без необходимости воспроизводить объект с нуля каждый раз. Это особенно полезно при использовании общих символов; например, в контексте сценического искусства художник по свету будет использовать стандартную библиотеку символов осветительных приборов USITT, чтобы указать положение общего прибора в нескольких позициях. Шаблоны продаются на коммерческой основе рядом поставщиков, обычно настраиваемых под конкретную задачу, но также не редкость для чертежника создавать свои собственные шаблоны.
Эта базовая система черчения требует точной таблицы и постоянного внимания к расположению инструментов. Распространенной ошибкой является то, что треугольники слегка прижимают верхнюю часть рейсшины вниз, тем самым сбрасывая все углы. Даже такие простые задачи, как рисование двух угловых линий, встречающихся в одной точке, требуют ряда перемещений рейсшины и треугольников, и в целом черчение может быть трудоемким процессом.
Решением этих проблем стало введение механической «чертежной машины», применение пантографа ( иногда неправильно называемого «пентаграфом» в таких ситуациях), что позволяло чертежнику быстро получить точный прямой угол в любой точке страницы. Эти машины часто включали возможность изменения угла, тем самым устраняя необходимость в треугольниках.
Помимо овладения техникой рисования линий, дуг и окружностей (и текста) на листе бумаги — с учетом детализации физических объектов — работа над чертежом требует глубокого понимания геометрии, тригонометрии и пространственного восприятия, а также во всех случаях требует точности и аккуратности, а также внимания к деталям высочайшего порядка.
Хотя иногда разработку чертежей выполняет инженер проекта, архитектор или работник цеха (например, машинист ), обычно эту задачу выполняют опытные чертежники (и/или дизайнеры), и их услуги всегда востребованы в той или иной степени.
Сегодня механика задач черчения в значительной степени автоматизирована и ускорена за счет использования систем автоматизированного проектирования (САПР).
Для создания технических чертежей используются два типа систем автоматизированного проектирования: двухмерные («2D») и трехмерные («3D»).
Системы 2D CAD, такие как AutoCAD или MicroStation, заменяют дисциплину чертежей на бумаге. Линии, окружности, дуги и кривые создаются в программном обеспечении. Создание чертежа зависит от технических навыков пользователя в области черчения. В чертеже все еще много места для ошибок при создании ортогональных проекций первого и третьего угла , вспомогательных проекций и видов поперечного сечения . Система 2D CAD представляет собой просто электронную чертежную доску. Ее самое большое преимущество по сравнению с техническим чертежом, выполненным непосредственно на бумаге, заключается в возможности внесения изменений. В то время как в обычном техническом чертеже, нарисованном от руки, если обнаружена ошибка или требуется изменение, необходимо создать новый чертеж с нуля, система 2D CAD позволяет изменять копию оригинала, что значительно экономит время. Системы 2D CAD могут использоваться для создания планов для крупных проектов, таких как здания и самолеты, но не предоставляют возможности проверить, будут ли различные компоненты подходить друг другу.
Система 3D CAD (например, KeyCreator , Autodesk Inventor или SolidWorks ) сначала создает геометрию детали; технический чертеж создается на основе определенных пользователем видов этой геометрии. Любой ортогональный, проекционный или секционный вид создается программным обеспечением. При создании этих видов нет места для ошибок. Основная область для ошибок возникает при настройке параметра первой или третьей угловой проекции и отображении соответствующего символа на техническом чертеже. 3D CAD позволяет собирать отдельные детали вместе, чтобы представить конечный продукт. Здания, самолеты, корабли и автомобили моделируются, собираются и проверяются в 3D, прежде чем технические чертежи будут выпущены в производство.
Как 2D, так и 3D CAD-системы могут использоваться для создания технических чертежей для любой дисциплины. Различные дисциплины (электрика, электроника, пневматика, гидравлика и т. д.) имеют отраслевые символы, признаваемые для представления общих компонентов.
BS и ISO разрабатывают стандарты, чтобы показать рекомендуемые практики, но создание чертежей в соответствии со стандартом — это дело каждого отдельного человека. Не существует определенного стандарта для макета или стиля. Единственный стандарт для чертежей инженерных цехов — создание ортогональных проекций и поперечных сечений.
При изображении сложных трехмерных объектов на двухмерных чертежах объекты могут быть описаны как минимум одним видом плюс примечание о толщине материала, 2, 3 или таким количеством видов и сечений, которые требуются для отображения всех особенностей объекта.
Искусство и дизайн, которые входят в создание зданий, известны как архитектура . Чтобы передать все аспекты формы или дизайна, используются подробные чертежи. В этой области термин план часто используется, когда речь идет о полном разрезе этих чертежей, рассматриваемом с высоты трех футов над готовым полом, чтобы показать расположение дверных проемов, окон, лестничных клеток и т. д. [4] Архитектурные чертежи описывают и документируют проект архитектора. [5]
Инженерия может быть очень широким термином. Он происходит от латинского ingenerare , что означает «создавать». [6] Поскольку это может применяться ко всему, что создают люди, ему дается более узкое определение в контексте технического черчения. Инженерные чертежи обычно имеют дело с механическими инженерными изделиями, такими как изготовленные детали и оборудование.
Инженерные чертежи обычно создаются в соответствии со стандартизированными соглашениями по компоновке, номенклатуре, интерпретации, внешнему виду (например, шрифтам и стилям линий), размеру и т. д.
Его цель — точно и однозначно зафиксировать все геометрические характеристики продукта или компонента. Конечная цель инженерного чертежа — передать всю необходимую информацию, которая позволит производителю изготовить этот компонент.
Практикующие программисты используют диаграммы для проектирования программного обеспечения. Существуют формальные стандарты и языки моделирования, такие как Unified Modelling Language (UML), но большинство диаграмм создаются с использованием неформальных диаграмм ad hoc, которые иллюстрируют концептуальную модель . [7]
Практики сообщили, что диаграммы помогли с анализом требований , [7] : 539 проектированием, рефакторингом , документированием, адаптацией , общением с заинтересованными лицами. [8] : 560 Диаграммы часто являются временными или перерисовываются по мере необходимости. Перерисованные диаграммы могут выступать в качестве формы общего понимания в команде. [8] : 561
Техническая иллюстрация — это использование иллюстрации для визуальной передачи информации технического характера. Технические иллюстрации могут быть компонентами технических чертежей или диаграмм . Целью технической иллюстрации является «создание выразительных изображений , которые эффективно передают определенную информацию через визуальный канал человеку-наблюдателю». [9]
Основная цель технической иллюстрации — описать или объяснить эти предметы более или менее нетехнической аудитории. Визуальное изображение должно быть точным с точки зрения размеров и пропорций и должно обеспечивать «общее впечатление о том, что представляет собой или делает объект, чтобы повысить интерес и понимание зрителя». [10]
По словам Виолы (2005), «иллюстративные приемы часто разрабатываются таким образом, что даже человек без технических знаний ясно понимает произведение искусства. Использование линий различной толщины для подчеркивания массы, близости и масштаба помогло сделать простой линейный рисунок более понятным для неспециалиста. Перекрестная штриховка, пунктир и другие низкоабстрактные приемы придали большую глубину и объемность предмету». [9]
Чертеж в разрезе — это техническая иллюстрация, на которой часть поверхности трехмерной модели удалена, чтобы показать внутреннюю часть модели по отношению к ее внешнему виду.
Целью рисунка в разрезе является «позволить зрителю заглянуть в сплошной непрозрачный объект. Вместо того, чтобы позволить внутреннему объекту просвечивать сквозь окружающую поверхность, части внешнего объекта просто удаляются. Это создает визуальное впечатление, как будто кто-то вырезал часть объекта или разрезал его на части. Иллюстрации в разрезе избегают двусмысленности в отношении пространственного порядка, обеспечивают резкий контраст между объектами переднего и заднего плана и способствуют хорошему пониманию пространственного порядка». [11]
Два типа технических чертежей основаны на графической проекции . [1] Она используется для создания изображения трехмерного объекта на двухмерной поверхности.
Двумерное представление использует ортогональную проекцию для создания изображения, на котором видны только два из трех измерений объекта.
В трехмерном изображении, также называемом иллюстрацией, видны все три измерения объекта.
Multiview — это тип ортогональной проекции . Существует два соглашения по использованию multiview: первый угол и третий угол. В обоих случаях передняя или главная сторона объекта одинакова. Первый угол рисует стороны объекта на основе того, где они приземляются. Например, глядя на переднюю сторону, поверните объект на 90 градусов вправо. То, что видно, будет нарисовано справа от передней стороны. Третий угол рисует стороны объекта на основе того, где они находятся. Например, глядя на переднюю сторону, поверните объект на 90 градусов вправо. То, что видно, на самом деле является левой стороной объекта и будет нарисовано слева от передней стороны.
В то время как многовидовые изображения относятся к внешним поверхностям объекта, разрезы показывают воображаемую плоскость, прорезающую объект. Это часто полезно для отображения пустот в объекте.
Вспомогательные виды используют дополнительную проекционную плоскость, отличную от общих плоскостей в мультивиде. Поскольку характеристики объекта должны показывать истинную форму и размер объекта, проекционная плоскость должна быть параллельна поверхности объекта. Поэтому любая поверхность, которая не совпадает с тремя главными осями, нуждается в собственной проекционной плоскости для правильного отображения характеристик.
Шаблоны, иногда называемые развертками, показывают размер и форму плоского куска материала, необходимого для последующего сгибания или складывания в трехмерную форму. [12]
Чертеж в разобранном виде — это технический чертеж объекта, который показывает взаимосвязь или порядок сборки различных частей. [13] Он показывает компоненты объекта, слегка разделенные расстоянием или подвешенные в окружающем пространстве в случае трехмерной разобранной диаграммы. Объект представлен так, как если бы произошел небольшой контролируемый взрыв, исходящий из середины объекта, в результате чего части объекта были отделены на относительное расстояние от их исходных положений.
Чертеж с разобранным изображением (EVD) может показать предполагаемую сборку механических или других деталей. В механических системах компонент, ближайший к центру, обычно собирается первым или является основной частью, внутри которой собираются другие детали. EVD также может помочь представить разборку деталей, где те, что снаружи, обычно снимаются первыми. [14]
В разное время и в разных странах существовало множество стандартных размеров бумаги , но сегодня большая часть мира использует международный стандарт (A4 и его аналоги). Северная Америка использует свои собственные размеры.
Заявитель на патент будет обязан по закону предоставить чертеж изобретения , если или когда характер дела требует чертежа для понимания изобретения с работой. Этот чертеж должен быть подан вместе с заявкой. Это включает в себя практически все изобретения, за исключением составов веществ или процессов , но чертеж также может быть полезен в случае многих процессов. [13]
Чертеж должен показывать каждую особенность изобретения, указанную в формуле изобретения, и, согласно правилам патентного ведомства , должен быть в определенной форме. Ведомство определяет размер листа, на котором выполнен чертеж, тип бумаги, поля и другие детали, касающиеся изготовления чертежа. Причина подробного указания стандартов заключается в том, что чертежи печатаются и публикуются в едином стиле при выдаче патентов, а чертежи также должны быть такими, чтобы их могли легко понять лица, использующие описания патентов. [13]
Рабочие чертежи — это набор технических чертежей, используемых на этапе производства продукта. [15] В архитектуре к ним относятся гражданские чертежи , архитектурные чертежи , структурные чертежи , чертежи механических систем , электрические чертежи и чертежи сантехники .
Сборочные чертежи показывают, как различные детали соединяются вместе, идентифицируют эти детали по номеру и имеют список деталей, часто называемый спецификацией материалов. [16] В руководстве по техническому обслуживанию этот тип чертежа может называться чертежом или схемой в разобранном виде . Эти детали могут использоваться в машиностроении.
Также называются чертежами As-Built или чертежами As-made . Чертежи As-fitted представляют собой запись завершенных работ, буквально «как установлено». Они основаны на рабочих чертежах и обновляются для отражения любых изменений или переделок, предпринятых во время строительства или производства. [17]
