Λύσεις — Κεφάλαιο 3: Θέματα Σχεδίασης (σελ. 89-90, 107-108) – ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΟ ΣΧΕΔΙΟ Β ΕΠΑΛ

Λύσεις — Κεφάλαιο 3: Θέματα Σχεδίασης (σελ. 89-90, 107-108)

Μεθοδολογία για τα «Θέματα Σχεδίασης» του κεφαλαίου: διαστασιολόγηση, συντεταγμένες και ο διωστήρας με ανοχές.

Θέματα 3.1.1 ΚΑΙ 3.1.2 — Όψεις με πλήρη διαστασιολόγηση

Ερώτηση: Για τα αξονομετρικά τεμάχια (διμετρική παράσταση με γωνίες 7° και 42°) να σχεδιασθούν: 1. Η πρόοψη κατά την κατεύθυνση του βέλους. 2. Η κάτοψη. 3. Η πλάγια όψη από αριστερά. 4. Να καταχωρισθούν οι απαραίτητες διαστάσεις κατασκευής σύμφωνα με τους κανονισμούς. Κλίμακα σχεδίασης 1:1.

Απάντηση:

• Μεθοδολογία:
• 1. Οι όψεις (όπως στο κεφ. 2): διμετρία → το βάθος γ διπλασιάζεται· πρόοψη κατά το βέλος· κάτοψη κάτω, πλάγια από αριστερά δεξιά· αντιστοίχιση με γραμμές προβολής.
• 2. Επίλεξε επιφάνειες αναφοράς πριν βάλεις διάσταση. Για ασύμμετρο τεμάχιο: δύο κάθετες μεταξύ τους κατεργασμένες επιφάνειες (ορθή δίεδρη γωνία) — από εκεί ξεκινούν όλες οι διαστάσεις. Για συμμετρικό: οι αξονικές γραμμές των επιπέδων συμμετρίας.
• 3. Σκέψου τη σειρά κατεργασίας. Η διαστασιολόγηση πρέπει να εξυπηρετεί τον τεχνίτη: πρώτα χάραξη, μετά διαμόρφωση, μετά έλεγχος. Διάσταση που δεν μπορεί να μετρηθεί, είναι άχρηστη.
• 4. Κανόνες γραμμών: κύρια γραμμή διάστασης λεπτή συνεχής (0,35 mm), 10 mm από το περίγραμμα, παράλληλες μεταξύ τους ≈7 mm. Βοηθητικές γραμμές 1-2 mm πέρα από την κύρια. Βέλη γεμάτα, γωνία 15°, μήκος 5d.
• 5. Αριθμοί: ύψος ≥3 mm (DIN 16). Οριζόντιες → πάνω από τη γραμμή, ανάγνωση αριστερά→δεξιά. Κατακόρυφες → ανάγνωση κάτω→πάνω. Όλα σε mm (χωρίς μονάδα).
• 6. Τι να αποφύγεις: διαστάσεις σε κρυφές (διακεκομμένες) ακμές· τομές γραμμών διαστάσεων· συγκέντρωση όλων των διαστάσεων σε μία όψη· διπλή (περιττή) διαστασιολόγηση.
• 7. Ολοκλήρωση: έλεγξε ότι το σχέδιο είναι πλήρες — δηλαδή ότι στο μηχανουργείο δεν θα χρειαστεί καμία πρόσθετη πληροφορία.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τρεις ορθές προβολές από τη διμετρία (με διπλασιασμό του βάθους) και πλήρης διαστασιολόγηση από επιλεγμένες επιφάνειες αναφοράς, με τήρηση DIN 406/DIN 16: λεπτές γραμμές 0,35 mm στα 10 mm, βέλη 15°/5d, αριθμοί ≥3 mm σε mm.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: επιλογή και δήλωση επιφανειών αναφοράς πριν την τοποθέτηση διαστάσεων.
• Κριτήριο: πληρότητα — κάθε στοιχείο του τεμαχίου να ορίζεται μονοσήμαντα, χωρίς περιττές διαστάσεις.
• Κριτήριο: τήρηση των αποστάσεων 10 mm / 7 mm και του ύψους αριθμών ≥3 mm.
• Κριτήριο: καμία διάσταση σε κρυφή ακμή παρά μόνο σε ακραία ανάγκη.
• Απαιτείται το σχήμα του βιβλίου (σελ. 89) για τις πραγματικές διαστάσεις.

Θέμα 3.1.3 — Έλασμα 4 mm με διαστάσεις σε συντεταγμένες

Ερώτηση: Για το τεμάχιο που είναι από έλασμα (λαμαρίνα) πάχους 4 mm, να σχεδιασθεί: 1. Η κάτοψη ως έχει. 2. Να καταχωρισθούν οι απαραίτητες διαστάσεις κατασκευής σύμφωνα με τους κανονισμούς. Κλίμακα 1:1. Να ληφθεί υπόψη ο τρόπος καταχώρισης διαστάσεων με συντεταγμένες.

Απάντηση:

• Μεθοδολογία:
• 1. Μία όψη αρκεί. Για έλασμα σταθερού πάχους σχεδιάζεται μόνο η κάτοψη· το πάχος 4 mm δηλώνεται με σημείωση (π.χ. «έλασμα t = 4») ή δίπλα στην όψη — δεν χρειάζεται δεύτερη όψη.
• 2. Γιατί συντεταγμένες; Ο τρόπος αυτός (DIN 406) προορίζεται για κατεργασία σε εργαλειομηχανές NC (ψηφιακής καθοδήγησης), όπου η μηχανή χρειάζεται τιμές X-Y ανά σημείο, όχι αλυσίδα διαστάσεων.
• 3. Όρισε την αρχή των συντεταγμένων. Διάλεξε ένα σαφές σημείο: τομή αξόνων συμμετρίας, τομή δύο επιφανειών αναφοράς, ή κέντρο οπής. Σήμανε το στοιχείο αναφοράς με γεμάτο τρίγωνο και δώσε χαρακτηριστικό αριθμό στο σύστημα.
• 4. Διάλεξε σύστημα. Καρτεσιανό (άξονες A, B) για ορθογωνικές διατάξεις οπών· πολικό (\( R \), \( \varphi \)) για οπές σε κύκλο — η γωνία μετριέται θετικά αντίθετα από τους δείκτες του ρολογιού.
• 5. Συμπλήρωσε τον πίνακα. Κάθε οπή/σημείο παίρνει αύξοντα αριθμό θέσης και μία γραμμή στον πίνακα με A, B (ή R, φ), διάμετρο και ανοχή. Ο χαρακτηριστικός αριθμός είναι ο συνδετικός κρίκος σχεδίου-πίνακα.
• 6. Μετατροπή πολικών σε καρτεσιανές (αν χρειαστεί): \( A = R\cos\varphi \), \( B = R\sin\varphi \). Έλεγχος με τον Πίνακα 3.1.4.6.Α: για \( R = 250 \) και \( \varphi = 30^\circ \) προκύπτει \( A = 216{,}5 \), \( B = 125 \) — ακριβώς οι τιμές του βιβλίου.
• 7. Εναλλακτικοί τρόποι αν δεν χρησιμοποιηθεί πίνακας: προσθετική καταχώριση (αύξουσες τιμές πάνω σε ενιαία γραμμή διάστασης, ένα βέλος ανά διάσταση) ή αλυσιδωτή (το τέλος της μιας = αρχή της επόμενης). Για NC προτιμάται η προσθετική/απόλυτη, γιατί δεν συσσωρεύει σφάλματα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Μία κάτοψη με δήλωση πάχους t = 4, αρχή συντεταγμένων σε σαφές στοιχείο αναφοράς (γεμάτο τρίγωνο), καρτεσιανό ή πολικό σύστημα και πίνακας θέσεων με A/B ή R/φ — μέθοδος DIN 406 για NC. Μετατροπή: \( A = R\cos\varphi \), \( B = R\sin\varphi \).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: μία μόνο όψη + δήλωση πάχους — όχι περιττή δεύτερη όψη.
• Κριτήριο: σαφής αρχή συντεταγμένων με σήμανση στοιχείου αναφοράς.
• Κριτήριο: σωστή δομή πίνακα (αριθμός θέσης, A/B ή R/φ, διάμετρος, ανοχή).
• Κριτήριο: κατανόηση ότι η απόλυτη/προσθετική καταχώριση δεν συσσωρεύει σφάλματα, σε αντίθεση με την αλυσιδωτή.
• Απαιτείται το σχήμα του βιβλίου (σελ. 90) για τη μορφή του ελάσματος και τις θέσεις των οπών.

Θέμα 3.2.1 — Σχεδίαση διωστήρα (μπιέλα) με ανοχές

Ερώτηση: Δίνεται σε διμετρία (7° και 42°) διωστήρας μικρού κινητήρα εσωτερικής καύσης, από καμίνευση σε μήτρα στους 800-1000 °C. Ζητείται: 1. Η πρόοψη κατά την κατεύθυνση του βέλους X, σε τομή κατά το κατά μήκος κατακόρυφο επίπεδο συμμετρίας (που περνά από το κέντρο του ορειχάλκινου δακτυλιδιού της κεφαλής και από το κέντρο της οπής του ποδιού). 2. Η κάτοψη. 3. Σε λεπτομέρεια-τομή να φανεί η διατομή του διωστήρα. 4. Καταχώριση όλων των διαστάσεων και ανοχών. Κλίμακα 2:1, ομάδα γραμμών 0,7 mm.

Απάντηση:

• Μεθοδολογία:
• 1. Πρόοψη σε πλήρη τομή. Το επίπεδο τομής είναι το κατά μήκος κατακόρυφο επίπεδο συμμετρίας και περνά από τα κέντρα και των δύο οπών (πόδι Φ30 και κεφαλή Φ14/Φ19). Έτσι αποκαλύπτονται και οι δύο οπές μαζί με το ορειχάλκινο δακτυλίδι.
• 2. Διαφορετική διαγράμμιση ανά τεμάχιο. Ο χαλύβδινος κορμός και το ορειχάλκινο δακτυλίδι είναι δύο διαφορετικά τεμάχια → αντίθετη κλίση (+45° / −45°) ή διαφορετικό βήμα διαγράμμισης. Είναι το πιο χαρακτηριστικό σημείο της άσκησης.
• 3. Λεπτομέρεια - τομή διατομής. Η διατομή του κορμού (τυπικά διπλού ταυ I) σχεδιάζεται ως κατάκλιση μέσα στην όψη ή ως ξεχωριστή τομή έξω από αυτήν, με σήμανση γραμμής τομής και γραμμάτων.
• 4. Ανοχές — τι δίνεται. Πόδι: οπή Φ30 J6. Κεφαλή: δακτυλίδι Φ14 × Φ19, εξωτερική συναρμογή H7/s6 (ΣΦΙΚΤΗ), εσωτερική οπή Φ14 H7.
• 5. Καταχώριση ανοχών. Πάνω στο σχέδιο μπαίνουν οι συμβολισμοί ISO (π.χ. \( \Phi 30\,J6 \), \( \Phi 19\,H7/s6 \), \( \Phi 14\,H7 \)). Επιπλέον ζητείται παραπομπή σε πλαίσιο 40 × 40 mm σε μια γωνία του σχεδίου, όπου οι ίδιες ανοχές δίνονται αριθμητικά σε μm.
• 6. Κλίμακα 2:1. Κάθε μήκος διπλασιάζεται στη σχεδίαση, αλλά οι αναγραφόμενες τιμές παραμένουν οι πραγματικές. Ομάδα γραμμών 0,7 mm.
• 7. Ακατέργαστο από καμίνευση. Οι επιφάνειες που δεν κατεργάζονται φέρουν σύμβολο ακατέργαστης επιφάνειας· κατεργάζονται μόνο οι οπές και οι έδρες — εκεί μπαίνουν και τα σύμβολα τραχύτητας.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πρόοψη σε πλήρη τομή κατά το επίπεδο συμμετρίας που περνά από τα κέντρα των δύο οπών, με διαφορετική διαγράμμιση για χάλυβα και ορείχαλκο, λεπτομέρεια-τομή της διατομής του κορμού, ανοχές Φ30 J6 / Φ19 H7/s6 / Φ14 H7 και παραπομπή 40×40 mm με τιμές σε μm. Κλίμακα 2:1 με πραγματικές αναγραφόμενες τιμές.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: το επίπεδο τομής να περνά από τα κέντρα και των δύο οπών.
• Κριτήριο: διαφορετική διαγράμμιση χάλυβα και ορείχαλκου — απαραίτητη για να ξεχωρίζουν τα δύο τεμάχια.
• Κριτήριο: σωστός συμβολισμός ISO των τριών ανοχών και η παραπομπή σε μm.
• Κριτήριο: στην κλίμακα 2:1 οι αναγραφόμενες τιμές παραμένουν οι πραγματικές.
• Απαιτείται το σχήμα 3.2.1α του βιβλίου (σελ. 107) για τη γεωμετρία και τις διαστάσεις του διωστήρα.

Θέμα 3.2.1(δ) — Υπολογισμός χάρης ΚΑΙ σύσφιγξης του διωστήρα

Ερώτηση: Από τους Πίνακες Συναρμογών δίνονται για τον διωστήρα: 30 J6 → +8/−5 μm · 19 s6 → +48/+35 μm · 19 H7 → +21/0 μm · 14 H7 → +18/0 μm. Να υπολογιστούν οι οριακές διαστάσεις, η ανοχή κάθε στοιχείου και ο χαρακτήρας των συναρμογών (χάρη ή σύσφιγξη) στην κεφαλή και στο πόδι του διωστήρα.

Απάντηση:

• Βήμα 1 — Οριακές διαστάσεις (\( L = N + \alpha \), με τις αποκλίσεις σε mm):
• · Οπή ποδιού Φ30 J6: \( B_{\mu} = 30{,}008 \) mm, \( B_{\varepsilon} = 29{,}995 \) mm.
• · Άξονας δακτυλιδιού Φ19 s6: \( A_{\mu} = 19{,}048 \) mm, \( A_{\varepsilon} = 19{,}035 \) mm.
• · Οπή κεφαλής Φ19 H7: \( B_{\mu} = 19{,}021 \) mm, \( B_{\varepsilon} = 19{,}000 \) mm.
• · Οπή δακτυλιδιού Φ14 H7: \( B_{\mu} = 14{,}018 \) mm, \( B_{\varepsilon} = 14{,}000 \) mm.
• Βήμα 2 — Ανοχή \( T = L_{\mu\varepsilon\gamma} - L_{\varepsilon\lambda} \):
• · 30 J6: \( T = +8 - (-5) = 13 \) μm · 19 s6: \( T = 48 - 35 = 13 \) μm · 19 H7: \( T = 21 - 0 = 21 \) μm · 14 H7: \( T = 18 - 0 = 18 \) μm.
• Βήμα 3 — Εξωτερική συναρμογή δακτυλιδιού/κεφαλής \( \Phi 19\,H7/s6 \):
• · \( \Sigma_{\mu} = A_{\mu} - B_{\varepsilon} = 19{,}048 - 19{,}000 = +0{,}048 \) mm \( = +48 \) μm.
• · \( \Sigma_{\varepsilon} = A_{\varepsilon} - B_{\mu} = 19{,}035 - 19{,}021 = +0{,}014 \) mm \( = +14 \) μm.
• · Και οι δύο συσφίγξεις θετικές ⇒ η συναρμογή είναι πάντοτε ΣΦΙΚΤΗ (πρεσαριστή) — το δακτυλίδι δεν μπορεί να περιστραφεί μέσα στην κεφαλή. Αυτό ακριβώς απαιτείται για αντιτριβικό δακτύλιο.
• Βήμα 4 — Πόδι \( \Phi 30\,J6 \) με τον πείρο του εμβόλου: η J είναι κατηγορία αμφίβολης σύσφιγξης (η ανοχή «καβαλάει» τη γραμμή μηδενός: \( +8/-5 \)). Ανάλογα με τον συνεργαζόμενο άξονα προκύπτει μικρή χάρη ή μικρή σύσφιγξη — γι' αυτό επιλέγεται εδώ, ώστε ο πείρος να έχει οδηγημένη αλλά ελεύθερη κίνηση.
• Βήμα 5 — Σύγκριση: η κεφαλή θέλει ακινησία (σφικτή H7/s6), το πόδι θέλει σχετική κίνηση (J6). Ο σχεδιαστής επιλέγει κατηγορία ανάλογα με τη λειτουργία, όχι τυχαία.

Σύνοψη: T = 13 μm (30 J6), 13 μm (19 s6), 21 μm (19 H7), 18 μm (14 H7). Για Φ19 H7/s6: Σ_μ = +48 μm και Σ_ε = +14 μm — και οι δύο θετικές, άρα συναρμογή πάντοτε σφικτή. Το Φ30 J6 είναι κατηγορία αμφίβολης σύσφιγξης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Παγίδα: η \( \Sigma_{\varepsilon} \) υπολογίζεται από \( A_{\varepsilon} - B_{\mu} \) (ελάχιστος άξονας μείον μέγιστο τρύμα) — όχι το αντίστροφο.
• Παγίδα: το πρόσημο. Θετική σύσφιγξη ⇒ σφικτή· θετική χάρη ⇒ ελεύθερη. Η σύσφιγξη είναι αρνητική χάρη.
• Παγίδα: στο J6 η κάτω απόκλιση είναι αρνητική (−5), άρα \( T = +8 - (-5) = 13 \) και όχι 3.
• Οι τιμές προκύπτουν απευθείας από τους δοσμένους πίνακες — δεν απαιτείται το σχήμα για τον υπολογισμό.
• Όλα τα αποτελέσματα επαληθεύτηκαν με κώδικα.