TEMA 1 Introducere. Standarde generale. Reprezentarea obiectelor în desenul tehnic. BIBLIOGRAFIE: - Ileana Vraca – „Desen tehnic”, EDP, Bucureşti 1979 (52423); - Elena şi Radu Boicecofschi – „Complemente de desen tehnic”, vol. 1, Editura ATM, 1980 (52866); - Elisabeta Vasilescu, Dumitru Marin ş.a. – „Desen tehnic industrial. Elemente de proiectare”, Editura Tehnică, 1995 (67250); - C. Popa ş.a. – „Desen tehnic”, Editura Gh. Asachi, Iaşi, 1996; - Ioan Purcaru, Octavian Bâscă – „Desen tehnic industrial”, Editura Economică, Bucureşti; - Lia Dolga, Marian Dănăiaţă, Mihai Revencu – „Desen tehnic pentru electrotehnică”, Editura Politehnică, Timişoara, 2002; - *** - Colecţia de Standarde actuale.
1.1. Introducere Desenul tehnic este reprezentarea grafică plană cu ajutorul unor reguli convenţionale stabilite în scopul determinării şi reprezentării unor obiecte, suprafeţe etc., a exprimării şi transmiterii concepţiilor tehnice privind structura, funcţionarea, estetica şi realizarea acestora. (Dezvoltarea industriei, a tehnicii a condus la formarea unui limbaj unic de exprimare la nivel internaţional, care să realizeze legătura între concepţie şi execuţie – proiecte comune interţări – Şoimul IAR93). (În forma sa clasică, tradiţională, desenul tehnic este un limbaj grafic de comunicare, care înglobează un ansamblu de metode pentru reprezentarea grafică plană a obiectelor, şi care se bazează pe reguli şi convenţii standardizate, fiind utilizat în inginerie pentru exprimarea şi transmiterea concepţiilor tehnice, cu scopul materializării lor.) Pe lângă informaţiile de natură grafică, referitoare la forma şi dimensiunile obiectelor, desenul tehnic pune la dispoziţie date sintetice privind calitatea suprafeţelor, precizia execuţiei, tratamentele termice necesare obiectelor, componenţa ansamblurilor, raportul dintre componente, modul de marcare şi ambalare. Dezvoltarea explozivă a tehnicilor asistate de calculator a determinat schimbări radicale şi în domeniul limbajelor grafice de comunicare. Desenul tehnic tradiţional a fost perfecţionat prin tehnici de modelare spaţială şi de generare a documentaţiei grafice de execuţie cu ajutorului calculatorului. 1
1.2. Standarde generale Standardizarea desenului tehnic reprezintă o reglementare prin norme şi convenţii a condiţiilor necesare de calitate, a modului de elaborare a produselor şi implicit a documentaţiei tehnice. Pentru a fi eficient, desenul tehnic trebuie să se bazeze pe norme şi prescripţii unitare în reprezentarea şi interpretarea concepţiilor inginereşti. Sistematizarea şi unificarea convenţiilor şi regulilor de reprezentare este realizată prin standarde şi norme cu caracter naţional şi internaţional. Acestea sunt documente emise de organizaţii naţionale specializate. În România, elaborarea şi difuzarea standardelor revine Institutului Naţional de Standardizare (INS), iar pe plan internaţional, activitatea este coordonată de Organizaţia Mondială pentru Standardizare (ISO), cu sediul la Paris. Standardele (normele) naţionale ale fiecărei ţări includ în denumirea lor un indicativ de recunoaştere: “BS” pentru cele din Marea Britanie, “NF” în cazul standardelor din Franţa, “ANSI” pentru cele din SUA, “DIN” pentru cele din Germania, “JIS” pentru standardele japoneze, etc. Normele internaţionale elaborate de organizaţia menţionată sunt identificate prin prefixul “ISO”. Standardele româneşti au indicativul SR, iar cele identice cu normele ISO, au indicativul “SR-ISO”. Standardele mai vechi, nerevăzute după 1989, sunt caracterizate prin indicativul “STAS”. Actuala legislaţie românească stabileşte obligativitatea respectării şi aplicării standardelor privind calitatea mediului şi calitatea vieţii. Ca urmare, standardele specifice desenului tehnic nu sunt neapărat obligatorii. Realizarea documentaţiei produselor în conformitate cu standardele din domeniu conduce însă la eficienţă în activitatea de proiectare, însemnând economie de timp, de muncă, de bani. Respectarea standardelor de desen tehnic permite utilizarea documentaţiei tehnice de către diferiţi specialişti, din diferite colective de lucru, în momente de timp diferite. Standarde de referinţă: - STAS 103-84: Linii - STAS ISO 3098: Scris - STAS 1-85: Formate - SR ISO 7200-1994: Indicatoare - SR 74-1994: Plierea desenelor - STAS 2-82: Scări
1.3. Clasificarea desenelor tehnice În concordanţă cu varietatea activităţilor inginereşti, desenele tehnice cunosc o diversitate de forme, în funcţie de domeniul tehnic în care sunt utilizate, de conţinutul şi destinaţia lor, de forma de prezentare. A. După domeniul de utilizare desenul industrial = se referă la reprezentarea obiectelor şi concepţiilor 2
tehnice privind structura, construcţia, funcţionarea şi realizarea obiectelor din domeniul construcţiilor de maşini, construcţii navale, aerospaţiale, din domeniul electric, electrotehnic, energetic, informatic etc. desenul de construcţii = se referă la reprezentarea construcţiilor de clădiri, de lucrări de artă (poduri, viaducte, tuneluri), a căilor de comunicaţie, a construcţiilor hidrotehnice (baraje, bazine, rezervoare) etc. desenul de arhitectură = se referă la concepţia fundamentală şi estetică a construcţiilor, la evidenţierea elementelor decorative şi de finisare etc. desenul de instalaţii = se referă la reprezentarea ansamblurilor sau elementelor de instalaţii aferente unităţilor industriale, agregatelor, construcţiilor, centrelor populate etc. desenul cartografic (sau topografic, geodezic) = se referă la reprezentarea regiunilor geografice sau a suprafeţelor de teren cu forme de relief, elementele fizice naturale, construcţiile şi amenajările existente etc. desenul de sistematizare (urbanistic) = se referă la reprezentarea concepţiilor de ansamblu şi de detaliu în vederea amenajării teritoriilor, centrelor populate, unităţilor industriale şi agricole etc. B. După modul de prezentare desenul de proiecţie ortogonală = în care elementele şi dimensiunile obiectului rezultă din una sau mai multe reprezentări, obţinute prin proiecţii perpendiculare pe planele de proiecţie; desenul de perspectivă = în care elementele şi dimensiunile obiectului rezultă dintr-o singură reprezentare, obţinută prin proiecţia ortogonală pe un plan orizontal, completată cu valorile numerice ale cotelor faţă de acest plan. C. După modul de întocmire schiţa = desen întocmit în general cu mâna liberă, respectând proporţiile obiectului reprezentat (în limitele aproximaţiei vizuale), dar redând numai informaţiile esenţiale despre acesta. Schiţa serveşte de regulă la întocmirea desenelor la scară, dar poate servi şi direct ca desen definitiv, dacă cuprinde toate datele necesare scopului urmărit. desenul la scară = se întocmeşte cu maximă precizie folosind instrumente de desen, redând complet toate detaliile de formă şi dimensionale, precum şi proporţiile exacte ale obiectului. D. După gradul de detaliere a reprezentării desenul de ansamblu = are ca scop reprezentarea formei, structurii precum şi dimensiunile unui grup de obiecte cu rol funcţional comun; desenul de piesă sau element = are ca scop reprezentarea formei şi dimensiunile unui reper, a unei piese, a unei componente dintr-un ansamblu sau subansamblu; 3
desenul de detaliu = are ca scop reprezentarea la o scară mai mare a unui element sau a unei părţi dintr-un element în vederea precizării unor date suplimentare ce nu au putut fi cuprinse în desenul obiectului. E. După destinaţie desenul de studiu = este întocmit de regulă la scară, care serveşte ca bază pentru elaborarea desenului definitiv; desenul de execuţie = este un desen definitiv, cuprinde toate datele de formă şi dimensionale, precum şi indicaţii necesare la execuţia obiectului reprezentat; desenul de montaj = precizează modul de asamblare sau amplasare a componentelor unui ansamblu; desenul de prospect sau de catalog = prezintă produsul în publicaţii, cu rol informativ, publicitar, comercial. -
1.4. Reprezentarea obiectelor în desenul tehnic Reprezentarea în proiecţii ortogonale Reprezentarea în proiecţii ortogonale este încă cea mai folosită metodă de redare a formei şi dimensiunilor obiectelor în domeniul tehnic (Figura 1.1). Metoda are la bază principiile geometriei descriptive, şi utilizează mai multe imagini ale obiectului considerat, obţinute ca proiecţii ortogonale pe mai multe plane de proiecţie. În desenul tehnic clasic, reprezentarea în proiecţii ortogonale poate reda complet forma şi dimensiunile oricăror obiecte, oricât de complicate. Observatorul unui desen în proiecţii ortogonale trebuie să combine imaginile plane în mintea sa, pentru a înţelege corect forma obiectului reprezentat. Desenele în proiecţii ortogonale au un grad ridicat de abstractizare şi multe convenţii de reprezentare, pe care observatorul trebuie să le cunoască şi să ştie să le aplice.
Fig. 1 – Exemplu de reprezentare în proiecţii ortogonale
Reprezentarea în perspectivă 4
Reprezentarea în perspectivă simulează în planul desenului imaginea spaţială a obiectului. Reprezentarea nu este una realmente spaţială, deoarece elementele ei se găsesc toate în acelaşi plan. Prin alegerea potrivită a axelor de coordonate, se pot crea în plan desene care să reprezinte nu numai o faţă a obiectului, ci şi dimensiunea perpendiculară pe aceasta.
Fig. 2 – Perspectiva izometrică a obiectului din figura anterioară
În inginerie, cea mai folosită reprezentare în perspectivă este cea izometrică, în care axelor rectangulare de coordonate din lumea reală le corespund 3 axe dispuse ca în Figura 1.2. Dimensiunile măsurate în lungul axelor rectangulare se transpun nemodificate pe axele izometrice. Modelarea spaţială Reprezentarea în trei dimensiuni a obiectelor este realizabilă numai cu ajutorul calculatorului. Rezultatul reprezentării este un model virtual al obiectului real, creat întrun spaţiu virtual, el însuşi tridimensional. Acestui model spaţial i se pot ataşa caracteristicile geometrice ale obiectului real, precum şi caracteristici fizice: volum, densitate, masă, momente de inerţie, centru de masă, etc. Un model spaţial poate reda cu multă fidelitate obiectul real. Modelul poate fi privit din diferite puncte ale spaţiului virtual, în mai multe imagini simultan (Figura 1.3), poate fi colorat, umbrit, iluminat, suprafeţele pot primi texturi specifice unor materiale reale (metale, lemn, marmură etc.). Prin combinarea şi modificarea obiectelor tridimensionale virtuale, se pot crea forme complexe.
Fig. 3 – Prezentare spaţială şi ortogonală în vederi simultane pentru un obiect modelat în 3D 5
Fiecare mod de reprezentare utilizat în desenul tehnic are propriile avantaje şi dezavantaje. Proiectantul optează pentru acea formă de reprezentare care exprimă cel mai bine ideea tehnică, care poate fi repede înţeleasă de producătorul produsului, care este eficientă pe tot parcursul procesului de concepţie – fabricaţie – control şi utilizare.
1.5. Linii utilizate în desenul tehnic industrial (STAS 103-84) În reprezentările inginereşti plane, liniile sunt elemente de bază în realizarea comunicării. Standardele de resort stabilesc convenţiile de utilizare a liniilor, corelând aspectul lor cu semnificaţia în desen. Reprezentările spaţiale nu sunt afectate decât în mică măsură de tipologia liniilor. Liniile se diferenţiază prin “grosime”, continuitate şi uneori culoare. Tipuri de linii: - continuă; - întreruptă; - linie-punct; - linie două-puncte. Grosimi de linii: - groasă - subţire - mixtă. Grosimea liniei continue groase, notată cu b, s-a definit ca grosimea de bază a liniilor utilizate în desen. În funcţie de natura, mărimea şi complexitatea desenului, standardul permite utilizarea unei grosimi de linie aleasă din şirul de valori (în mm): 2; 1,4; 1; 0,7; 0,5; 0,35; 0,25; 0,18. Liniile subţiri se trasează cu grosimea de aproximativ b/3. Tabel 1 Simbol
Denumire
A
Linie continuă groasă
Aspect
Utilizare - chenarul desenelor; - contururile şi muchiile reale vizibile; - muchii fictive; - linii de cotă, ajutătoare, de indicaţie; - haşuri; - linie de fund la filetele vizibile; - linie de axe scurte (*) - linii de ruptură în orice material mai puţin lemnul
B
Linie continuă subţire
C
Linie continuă subţire ondulată
D
Linie continuă subţire în zig-zag
- linii de ruptură în piesele de lemn
E
Linie întreruptă groasă
- contururi şi linii acoperite (**)
F
Linie întreruptă subţire
- contururi şi linii acoperite (**)
G
Linie punct subţire
- linie axă - trasee plane de simetrie 6
- traiectorii - suprafeţe de rostogolire
H
Linie punct mixtă
J
Linie punct groasă
K
Linie două puncte subţire
- traseul urmei planului de secţionare
- indicarea suprafeţelor cu prescripţii speciale (tratamente termice) - conturul pieselor învecinate - poziţii intermediare şi extreme ale pieselor mobile - conturul pieselor înainte de fasonare - liniile centrului de greutate
* - ex.: liniile de centru pentru cercuri cu diametrul mai mic de 10 mm; ** - într-un desen se poate utiliza un singur tip de linie întreruptă (E sau F). La suprapunerea mai multor linii de diferite tipuri, liniile continue au prioritate faţă de oricare alt tip de linii.
Fig. 4 – Exemplu de utilizare a tipurilor de linii
Observaţii: Distanţa minimă între două linii paralele (în cazul haşurării) va fi minim dublul grosimii liniei mai groase; valoarea minimă: 0,7 mm. • Intersecţia a două linii punct sau a două linii întrerupte se va face întotdeauna pe elementele lungi (pe linii, nu în dreptul spaţiilor dintre acestea) •
1.6. Scrisul în desenul tehnic industrial (STAS ISO 3098: 1993) = se poate executa cu mâna liberă sau cu şablonul; - în funcţie de spaţiul afectat scrierii, se utilizează fie scrierea îngustă (tip A), fie 7
scrierea normală (tip B); - tipuri de caractere: drepte (perpendiculare pe linia de bază a rândului) sau înclinate (spre dreapta, sub un unghi de 75o faţă de linia de bază a rândului); - dimensiunea nominală h a scrierii este înălţimea literelor majuscule şi a cifrelor (h = 2,5; 3,5; 5; 7; 10; 14; 20 mm); - indicii, exponenţii şi toleranţele se înscriu pe desen având înălţimea jumătate din h, dar nu mai mică de 2,5 mm; - distanţele între litere, între cuvinte, între rânduri, precum şi grosimea liniei de scriere au valori unice, stabilite de STAS în funcţie de înălţimea h (pentru scrierea de mână există şabloane).
1.7. Formate în desenul tehnic industrial (SR ISO 5457: 1994) Formatele stabilesc dimensiunile colilor de hârtie pe care se realizează desenul. Formatele standardizate se clasifică în: - formate de bază, seria A (au dimensiunile laturilor în raport constant 1: 2 )
Fig. 5 – Formate standardizate din seria A
- formate derivate = se obţin din formatele normale (exceptând formatele A4 şi A5) prin mărirea uneia dintre dimensiuni cu un multiplu întreg al dimensiunii corespunzătoare a modulului (A4 este considerat modul); formatul A5 se utilizează doar în mod excepţional. Se recomandă ca pe desen să fie marcat formatul de reprezentare, în rubrica destinată acestei informaţii din indicator. Marcarea se face ţinând cont de tipul lor: format normal: A3 (297x420); 8
-
format derivat: 1,5A2 sau 0,75 A1. Pe formatele A4, A3, A2, la minim 10 mm, de margine, de jur-împrejur, se trasează un chenar cu linie groasă. Pe formatele A1 şi A0, distanţa la care se trasează chenarul este de minim 20 mm faţă de marginea hârtiei. Pentru îndosariere, la toate formatele se prevede pe latura din stânga indicatorului fâşia de îndosariere, trasată cu linie continuă subţire, având dimensiunile 20 x 297 mm. Alegerea formatului potrivit pentru un desen are în vedere: - existenţa spaţiului suficient pentru reprezentarea şi cotarea tuturor proiecţiilor necesare; - plasarea indicatorului şi, în cazul desenelor de ansamblu, a tabelului de componenţă, a extrasului de materiale; - existenţa unui spaţiu pentru adnotări, în afara conturului exterior al proiecţiilor; - păstrarea unei distanţe de 20-25 mm faţă de muchia din stânga a chenarului, pentru îndosarierea desenului. Formatele de desenare A3, A2, A1, A0 se pot utiliza cu baza pe latura mare, sau cu baza pe latura mică.
Fig. 6 – Dispunerea orizontală / verticală a formatelor standardizate
Fiecare format trebuie să conţină în mod obligatoriu un indicator, dispus în colţul din dreapta-jos, constituit din mai multe dreptunghiuri alăturate. Acesta serveşte la identificarea şi explicitarea sumară a desenului. Indicatorul trebuie să conţină o zonă de identificare şi una sau mai multe zone de informaţii adiţionale. Zona de identificare include 3 rubrici: a). numărul de înregistrare sau de identificare al desenului; b). denumirea desenului; c). numele proprietarului legal al desenului. Este recomandat ca zona de identificare să fie delimitată prin linie groasă, fiind plasată în colţul din dreapta-jos al indicatorului. Lungimea sa maximă este de 170 mm.
9
Fig. 7 – Modele de indicator
Zona de informaţii suplimentare poate cuprinde: - informaţii indicative: metoda de proiectare, scara principală a desenului etc. - informaţii tehnice: metoda de indicare a stării suprafeţei, valori ale toleranţei generale; - informaţii administrative: formatul planşei de desen, data primei ediţii a desenului, indicele aferent unei revizii, data şi descrierea succintă a revizuirii, semnături autorizate etc. Agenţii economici, companiile de proiectare etc. pot utiliza indicatoare proprii, de firmă, pe baza unor principii generale convenite internaţional.
1.8. Împăturirea desenelor (SR 74-1994) Împăturirea sau plierea modulară este utilă în cazul păstrării copiilor în mape sau plicuri şi constă în divizarea formatului A0, A1, A2, A3 în module A4, dispuse orizontal sau vertical. Împăturirea destinată aplicării unei benzi perforate la marginea stângă a formatului, pentru îndosariere, conduce la o formă finală de format A4 cu dispunere verticală. Formatele A3 pot fi pliate şi pentru perforare directă, fără fâşie de îndosariere adiţională, iar formatele A4 pot fi perforate direct, fără o pliere prealabilă.
Fig. 8 – Plierea unui format A0 „portrait”(cu latura mare pe verticală) 10
Plierea desenelor se realizează în prima etapă după linii perpendiculare pe baza formatului şi apoi, dacă este necesar, după linii paralele cu baza. Zona de identificare a indicatorului trebuie să rămână complet vizibilă în urma împăturirii.
Fig. 9 – Plierea unui format A0 „landscape”(cu latura mare pe orizontală)
Observaţie: - perforarea trebuie să se facă doar în zona specifică, prin urmare înainte de îndosariere, banda din stânga se pliază pe înălţime.
1.9. Scara desenelor (STAS 2-82) Scara unui desen este raportul dintre dimensiunea lineară măsurată pe desen şi dimensiunea reală a obiectului reprezentat. Nu toate obiectele reprezentate în desenele tehnice pot fi redate la scara 1:1, adică în mărime naturală. Dimensiunile extrem de variate ale obiectelor din lumea reală au impus utilizarea unor scări de reprezentare, pentru mărirea sau micşorarea reprezentărilor grafice spre a fi optime în citire şi interpretare. Tabel 2 Scara reală
Scară de mărire
Scară de micşorare
1:1
2:1; 5:1; 10:1; 20:1; 50:1
1:2; 1:5; 1:10; 1:20; 1:50; 1:100; 1:200; 1:500; 1:1000
Alegerea scării de reprezentare are în vedere redarea completă, clară şi explicită a tuturor detaliilor de formă, precum şi posibilitatea de a înscrie toate dimensiunile necesare (exemplu de obiect la diverse scări – de mărire şi de micşorare). Este obligatorie notarea pe desen a scării la care este reprezentat desenul, sub forma unui raport D:R (valoare pe desen: valoare în realitate). Pe un format de desen, se foloseşte aceeaşi scară de reprezentare pentru toate proiecţiile. Dacă anumite detalii locale de formă, puţine la număr, nu sunt vizibile la o anumită scară, se poate realiza detaliul respectiv, separat, la o altă scară, pe aceeaşi planşă, sau, la nevoie, pe o altă planşă. Lângă desenul detaliului, se menţionează scara la care a fost reprezentat. 11
Fig. 10 – Exemplu de reprezentare în detaliu a unei părţi din obiect
12
