2. Модули задания

«Нефтяная качалка»

Задание по компетенции «Прототипирование»,

возраст 14+

Ваша команда должна изготовить, собрать и продемонстрировать экспертам улучшенную модель «нефтяной качалки», включающую навершие правильной формы, имитацию троса, штанги и картонную коробку-подставку. Обратите внимание, что показанный выше образец модели имеет конструкцию основания, неудобную для крепления на подставке, а выданные вам наборы Лего-деталей не содержат всех необходимых деталей. Отсутствующие детали вам придется смоделировать и распечатать на 3D- принтере. Для этого вам надо выполнить задачи, перечисленные ниже.

2. Модули задания

2. 1. Проведение подготовительных мероприятий для изготовления изделий.

Команде необходимо создать калибровочные детали для проверки погрешности 3D принтера.

Деталь 1. Пластина с отверстиями. Представляет собой прямоугольную пластину с рядом отверстий. Диаметр каждого следующего отверстия отличается от номинального на величину 0. 1 мм в сторону возрастания. Количество отверстий: 7. Около каждого отверстия поставить текстовую метку с указанием диаметра отверстия с учётом приращения (например: 10, 10. 2, 10. 4 и т. д. ). Размеры пластины должны являться целыми числами. Размеры сторон также обозначить текстовой меткой. Метки выполнять в модели выдавленным текстом путём добавления.

После печати деталей произвести замеры. Определить отклонение полученных размеров от номинала. В последующих построениях вносить необходимые поправки в модель.

2. 2. Сконструируйте навершие качалки.

• Навершие крепится к балке-качалке, а к нему, в свою очередь, крепится «трос» - крепкая нитка, приложенная к вашему набору. Навершие работает как сегмент огромного шкива, наматывая на себя и отматывая с себя трос.

• Рабочая поверхность навершия имеет форму дуги с центром в центре качания и радиусом, кратным Лего-модулю (8 мм). Например, если слева от оси крепления балки-коромысла находятся 4 отверстия, то радиус рабочей поверхности может быть 40 мм, 48 мм или более.

• Вдоль рабочей поверхности должны проходить одна или несколько направляющих канавок для «троса» (нити). Как видно на фото вверху, в настоящих качалках часто используется несколько тросов.

Используйте конструкцию с 2 тросами (а не одним тросом, как показано на рисунке).

• Разработайте конструкцию крепления навершия к отверстиям балки.

• В верхней части навершия предусмотрите элемент для закрепления «троса» (нити), например, отверстие или выступ.

• Не забывайте о технологичности конструкции — деталь должна быть пригодной для 3D-печати: иметь нижнюю поверхность без выступающих элементов, не содержать слишком мелких элементов.

2. 3. Проверьте правильность модели и время печати навершия

• Экспортируйте модель навершия в формат. STL

• Загрузите полученный файл в программу печати ( Cura, Repetier host). Оптимальным образом разместите деталь на рабочем столе, установите желаемые параметры печати.

• Запустите подготовку задания печати. Убедитесь, что время печати не превышает 40 минут. Если время печати превышено, измените деталь и/или параметры печати так, чтобы уменьшить время печати, после чего повторите экспорт, размещение детали и подготовку задания.

• Продемонстрируйте подготовленное задание ведущему, и получив его разрешение, запустить печать.

2. 4. Смоделируйте крепление «троса» к «штанге»

В отличие от Лего-модельки, показанной на первой странице, ваша модель должна включать «штангу» (Лего-ось), уходящую «в скважину» (вниз через отверстие в подставке — см. далее) и движущуюся вверх-вниз под действием качалки. «Штанга» (ось) крепится к «тросу» (нитке) посредством детали, которую вам надо изготовить. Простейший вариант крепления показан на рисунке. Поскольку в вашей модели будет использоваться два «троса», то конструкция крепления будет сложнее и интереснее.

2. 5. Подготовьте «крепление троса» к печати.

• Как в п. 2. 3, экспортируйте модель крепления и подготовьте к печати

• Время печати не должно превышать 20 минут. Если оно больше, оптимизируйте модель и повторите подготовку к печати.

• Получив разрешение ведущего, запустите распечатку.

2. 6. Смоделируйте крепления конструкции к подставке

Как уже упоминалось, вся конструкция будет крепиться к картонной подставке. Вам понадобится деталь, которую можно прикрепить к балкам основания, а через крестовидное отверстие — к подставке. Несложный вариант крепления приведен на рисунке (показаны только балки основания, без самой конструкции). Если вы придумаете что-то более интересное, то получите дополнительные баллы. Лего- конструкцию - образец, показанную в начале задания, разрешается менять по своему усмотрению

2. 7. Продемонстрируйте свой вариант крепления ведущему.

• Как и для остальных деталей, экспортируйте модель крепления и подготовьте ее к печати.

• Получив разрешение ведущего, запустите распечатку. Рекомендуется напечатать одно крепление и проверить его работоспособность, прежде чем печатать весь комплект.

2. 8. Разметьте и соберите подставку

Подставка — перевернутая картонная коробка (без дна), в верхней стенке которой прорезаны отверстия для крепления основания конструкции, и одно дополнительное отверстие - «скважина», в которой свободно движется штанга ШГН.

Подставка изготавливается из картона.

• Внимательно рассчитайте расположение всех отверстий на верхней панели, разметьте лист при помощи карандаша и линейки. Предусмотрите клапаны на выкройке, чтобы склеить боковые стенки. Вырежьте ножницами из картона.

Склейте подставку и/или заклейте ее скотчем.

2. 9. Соберите конструкцию.

Начинайте собирать конструкцию из имеющихся Лего-деталей. По мере завершения 3D- печати, обрабатывайте и включайте в конструкцию изготовленные детали.

2. 10. Создайте сборочную модель

В модели:

• Все детали должны быть правильно соединены сборочными зависимостями

• При вращении ручки «качели» ШГН должны качаться

• Моделировать трос и передачу движения на штангу не требуется, но предусмотрены бонусные баллы тем командам, кто все-таки сумеет это сделать.

2. 11. Создание комплекта чертёжной документации

• Создать чертежи деталей согласно единой системе конструкторской документации (ЕСКД).

• Создать общий чертёж сборки согласно единой системе конструкторской документации (ЕСКД).

2. 12. Завершение работы

По готовности, немедленно предъявите экспертам изготовленную конструкцию и сборочную модель. Убедитесь, что время завершения работы вашей командой правильно отмечено в протоколе.

3. Примечания

Модели всех Лего-деталей, входящих в конструкцию, которые НЕ надо было моделировать для 3D-печати, предоставляются готовыми в форматах. STEP. Их можно непосредственно включить в сборку. Ведущий укажет вам, как их получить.

Участникам команды рекомендуется распределить между собой задания и выполнять физическую сборку и создание сборочной модели одновременно.

Время выполнения задания учитывается. Команда, выполнившая задание первой, получает дополнительный бонусный балл полностью, последняя команда вообще не получает баллов за скорость, все остальные получают бонус, пропорциональный скорости выполнения.

Бонус за время невелик, больше очков можно получить, если вы работаете аккуратно и правильно, а не быстро, но с ошибками.

4. Предоставляемые детали и материалы

4. 1 Лего-детали

В начале конкурса, каждой команде предоставляется начальный набор Лего-деталей, которых может оказаться достаточно для сборки вашей конструкции.

Однако имейте в виду, что хотя используемые Лего-детали ограничены по ассортименту, строгого ограничения по количеству деталей нет (в разумных пределах). Если вам не хватает изначально выданных деталей, можно попросить у ведущих «добавку».

Можно использовать следующие типы Лего деталей:

• Штифты разных видов

• Прямые балки любой длины

• Угловые балки

• Оси любой длины

• 1-модульные и полу-модульные втулки на ось.

4. 2 Прочие материалы и оборудование

В начале конкурса, каждой команде выдается, вместе с начальным комплектом Лего:

• лист картона для изготовления подставки

• отрезок нити.

В общем пользовании для всех команд также находятся:

• Цифровые штангенциркули,

• Линейки,

• Карандаши,

• Ножницы,

• Клей, скотч, дополнительные листы картона и нить