Гордеев А.В. Основы технического творчества. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

Основы технического творчества 41

Таблица 2.1

Типичные физические противоречия, возникающие

при совершенствовании режущих инструментов

Сокращения:

д.б. – должен (должна, должно) быть

З. – заготовка

ИМ – инструментальный материал

АИ – абразивный режущий

инструмент

РИ – режущий инструмент

РК – режущая кромка

РЭ – режущий элемент

№

Противоречивы

е свойства

Физическое противоречие

(в «мягкой» форме)

1 Производительнос

ть – силы резания

РК (зубьев) д.б. много и мало

РК д.б. длинной и короткой

Активная часть РК д.б. большой и малой

АИ д.б. твёрдым и мягким

Зерно АИ д.б. прочным и хрупким

2 Производительнос

ть – трение

ИМ д. обладать высоким и низким сродством

с материалом З.

РК (зубьев) д.б. много и мало

РК должна быть длинной и короткой

РЧ д.б. и не д.б. в контакте с З.

Задний угол д.б. большим и малым

Площадь контакта РИ со стружкой и З. д.б.

большой и малой

АИ д.б. твёрдым и мягким

3 Производительнос

ть – температура

резания

ИМ д.б. высоко- и низкотеплопроводным

РИ д.б. жёстким и эластичным

Задний угол д.б. большим и малым

Площадь контакта РИ с З. д.б. большой и

малой

АИ д.б. твёрдым и мягким

Структура АИ д.б. плотной и открытой

4 Производительнос

ть – вибрации

РИ д.б. жёстким и эластичным

Активная часть РК д.б. большой и малой

Задний угол д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

5 Производительнос

ть - стойкость

ИМ д. обладать высоким и низким сродством

с материалом З.

Основы технического творчества 42

№

Противоречивы

е свойства

Физическое противоречие

(в «мягкой» форме)

ИМ д.б. высоко- и низкотеплопроводным

ИМ д.б. прочным (вязким) и хрупким

(твёрдым)

Активная часть РК д.б. большой и малой

Задний угол д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Площадь контакта РИ с З. д.б. большой и

малой

6 Производительнос

ть –

шероховатость

РЭ д.б. твёрдым и эластичным

Угол в плане д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

Зерно абразивного инструмента д.б. крупным

и мелким

Структура АИ д.б. открытой и плотной

7 Производительнос

ть – наклёп

РИ д.б. жёстким и эластичным

Задний угол д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

Радиус затупления (фаска) д.б. большим и

малым

8 Производительнос

ть – прочность РК

ИМ д.б. прочным и хрупким

Угол резания д.б. большим и малым

Передний угол д.б. большим и малым

Задний угол д.б. большим и малым

9 Производительнос

ть – дробление

стружки

Активная часть РК д.б. большой и малой

Угол резания д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Угол наклона РК д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

10 Сила резания -

температура

ИМ д. обладать высоким и низким сродством

с материалом З.

РК (зубьев) д.б. много и мало

Активная часть РК д.б. большой и малой

Задний угол д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Поверхность контакта РИ со стружкой и З.

д.б. большой и малой

11 Сила резания –

шероховатость

Угол в плане д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

Фаска на задней поверхности д.б. большой и

Основы технического творчества 43

№

Противоречивы

е свойства

Физическое противоречие

(в «мягкой» форме)

малой

Зерно АИ д.б. крупным и мелким

12 Сила резания –

прочность РК (РЭ)

РК (зубьев) д.б. много и мало

РК д.б. большой и малой

Активная часть РК д.б. большой и малой

Передний угол д.б. большим и малым

Угол резания д.б. большим и малым

Задний угол д.б. большим и малым

Угол заострения д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Угол наклона РК д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

Фаска на передней поверхности д.б. большой

и малой

Фаска на задней поверхности д.б. большой и

малой

Радиус стружкозавивающей канавки д.б.

большим и малым.

АИ должен быть твёрдым и мягким

Структура АИ д.б. плотной и открытой

13 Сила резания -

стойкость (срок

службы)

ИМ д. обладать высоким и низким сродством

с материалом З.

Передний угол д.б. большим и малым

Угол резания д.б. большим и малым

Задний угол д.б. большим и малым

Угол заострения д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Угол при вершине д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Угол наклона РК д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

Фаска на задней поверхности д.б. большой и

малой

АИ д.б. твёрдым и мягким

Зерно АИ д.б. прочным и хрупким

Структура АИ д.б. плотной и открытой

Основы технического творчества 44

№

Противоречивы

е свойства

Физическое противоречие

(в «мягкой» форме)

14 Сила резания -

точность

Задний угол д.б. большим и малым

АИ д.б. твёрдым и мягким

Зерно АИ д.б. прочным и хрупким

15 Сила трения -

вибрации

РИ д.б. жёстким и эластичным

РК (зубьев) д.б. много и мало

Активная часть РК д.б. большой и малой

Поверхность контакта д.б. большой и малой

Угол резания д.б. большим и малым

Задний угол д.б. большим и малым

Угол наклона РК д.б. большим и малым

16 Сила трения –

шероховатость

РИ д.б. жёстким и эластичным

Активная часть РК д.б. большой и малой

Поверхность контакта д.б. большой и малой

Задний угол д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Угол наклона РК д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

Зерно АИ д.б. крупным и мелким

Структура АИ д.б. плотной и открытой

Пористость АИ д.б. высокой и низкой

17 Температура

резания – расход

СОЖ

СОЖ д.б. много и мало

Давление СОЖ д.б. большим и малым

18 Температура

резания -

стружкоотвод

Угол наклона РК д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

Поверхность контакта со стружкой д.б.

большой и малой

СОЖ д. и не д. двигаться навстречу стружке

Струя СОЖ д.б. направлена на зону резания

и на стружку

19 Вибрация –

размеры, масса

РИ

Сечение державки д.б. большим и малым

Вылет РИ д.б. большим и малым

20 Вибрация -

стружкоотвод

Угол наклона РК д. б. большим и малым

Вылет РИ д.б. большим и малым

21 Стойкость –

обрабатываемост

ь РИ

РЧ д.б. твердой и мягкой

Шероховатость поверхностей РЧ д.б.

большой и малой

Основы технического творчества 45

№

Противоречивы

е свойства

Физическое противоречие

(в «мягкой» форме)

22 Стойкость -

точность

Активная часть РК д.б. большой и малой

Задний угол д.б. большим и малым

Угол в плане д.б. большим и малым

Радиус при вершине д.б. большим и малым

23 Стойкость -

стоимость

ИМ д.б. износостойким и неизносостойким

ИМ д.б. дорогим и дешёвым

РЭ д.б. большим и малым

Активная часть РК д.б. большой и малой

24 Прочность корпуса

(державки) - масса

Сечение державки д.б. большим и малым

25 Срок службы

(число переточек)

– стоимость

ИМ д.б. износостойким неизносостойким, РЭ

д.б. толстым и тонким

РЭ д. иметь вершин много и мало

РК д.б. большой и малой

26 Стружкодроблени

е - стоимость

Стружколомающее устройство д.б. и не д.б.

27 Обработка

поверхности 1 -

обработка

поверхности 2

РИ д.б. инструментом для обработки

поверхности 1 и инструментом для обработки

поверхности 2

РИ д. обрабатывать поверхности 1 и 2

28 Обрабатываемост

ь РИ -

износостойкость

РЭ д.б. мягким и твёрдым

29 Возможность

закрепления –

масса (стоимость)

РИ д.б. большим и малым

Выводы

Недостаток традиционного метода решения технических

задач – метода проб и ошибок – бессистемность поиска

решений и как следствие – неоправданно большое число

ошибочных решений. Различные модификации этого метода –

мозговой штурм, метод контрольных вопросов, метод

фокальных объектов, морфологический анализ и т.п. - лишь

Основы технического творчества 46

частично устраняют этот недостаток, поскольку не выявляют

технических и физических противоречий, содержащихся в

задаче, а следовательно, и не нацелены на их устранение.

Алгоритм выявления противоречий (АВП) позволяет

правильно сформулировать задачу и, последовательно сужая

поле поиска (от технической системы – к паре конфликтующих

объектов, затем – к одному изменяемому объекту и, наконец, -

к дефектному элементу объекта) поэтапно выявить

техническое и физическое противоречия, содержащиеся в

задаче.

АВП включает три этапа, каждый из которых содержит

несколько шагов:

1) Выявление проблемы (описание ситуации, выявление

главного недостатка, формулировка проблемы).

2) Выявление технического противоречия (выделение

конфликтующей пары объектов, выявление полезного

свойства, формулировка технического противоречия).

3) Выявление физического противоречия (выбор

изменяемого объекта, формулировка идеального решения,

выделение дефектного элемента, формулировка физического

противоречия).

Вопросы для самоконтроля

2.1. В чём сущность метода проб и ошибок и каковы его

недостатки?

2.2. В чём сущность мозгового штурма?

2.3. В чём сущность метода фокальных объектов?

2.4. В чём сущность морфологического анализа?

2.5. Назовите основные этапы алгоритма выявления

противоречий.

2.6. Что такое ситуация? Какое требование предъявляется

к описанию ситуации при постановке технической задачи?

2.7. Что включает формулировка проблемы?

Основы технического творчества 47

2.8. Что входит в конфликтующую пару объектов?

2.9. Как выявить полезное свойство технической системы?

2.10.Как из двух объектов выбрать тот, который следует

изменить?

2.11. Что такое идеальное решение? Всегда ли оно

достижимо? Если нет, то зачем оно нужно?

2.12. Что такое дефектный элемент?

2.13. Какие требования предъявляются к дефектному

элементу?

Это интересно:

Часто встречаются высказывания о том, что Жюль

Верн первым предвосхитил появление подводной лодки.

Однако ещё в отчёте английского Королевского общества

за 1620 год сохранилось сообщение о подлодке голландца

Дреббеля, на которой команда из 15 человек опускалась под

воды Темзы. В журнале за 1820 год приводится доклад

иезуита Фурнье о «подводных пирогах» запорожских казаков.

За тридцать лет до выхода романа Жюля Верна более

совершенную подводную лодку построил русский генерал

Шильдер, а в 1864 году во время гражданской войны в

Америке полуподводная лодка «Ханли» потопила

двенадцатипушечный шлюп с командой 300 человек. Даже

название «Наутилус» писатель взял от подводной лодки

Фультона, которую в своё время недооценил Наполеон.

Упражнения и примеры решений

Упражнение 2.1. Попытайтесь усовершенствовать

выбранный вами ранее объект из перечня (с.26) с помощью

мозгового штурма.

Проведём сначала так называемый обратный мозговой

штурм (ОМШ), цель которого – выявить недостатки объекта.

Основы технического творчества 48

На первой стадии ОМШ выявлены следующие недостатки

молотка:

1) Молоток тяжёлый, рука быстро устаёт при работе.

2) Молоток лёгкий, удар по гвоздю недостаточно

эффективный.

3)Рукоятка молотка короткая, сила удара недостаточна.

4)Рукоятка длинная, молоток занимает много места.

5)Рукоятка непрочная, ломается при ударе.

6)Боёк соскальзывает с рукоятки.

7)Боёк трудно одевать на рукоятку при сборке молотка.

8)Гвоздь приходится придерживать пальцами, есть

опасность травмы.

9)Для выдёргивания гвоздя необходим ещё один

инструмент – гвоздодёр, отвёртка, пассатижи.

10)При ударе возникает искра, нельзя работать во

взрывоопасном помещении.

На второй стадии ОМШ выявляем главные недостатки,

которые требуется устранить в первую очередь:

1) Боёк соскальзывает с рукоятки, он может нанести

травму окружающим, повредить соседние предметы, на его

насадку требуется дополнительное время.

2) Рукоятка непрочная, это также может привести к травме

или повреждению соседних предметов, на замену рукоятки

требуется время, запасной рукоятки может не оказаться.

3) Рукоятка короткая, сила удара молотка недостаточная, а

применение более длинной рукоятки увеличивает габариты

молотка, делает неудобной его хранение и транспортировку.

Проведём мозговой штурм, направленный на устранение

первого главного недостатка.

Чтобы боёк не соскакивал с рукоятки, предлагается:

1)Сделать молоток цельным из одного куска металла;

2)Приварить металлическую рукоятку к бойку;

Основы технического творчества 49

3)Сделать отверстие в бойке коническим и расклинить

рукоятку с помощью металлического клина;

4)Сделать рукоятку толще размера отверстия в бойке, а

боёк при сборке нагреть;

5)Замочить место соединения рукоятки с бойком в воде

перед работой;

6) Насадить рукоятку в отверстие бойка на клей;

7)Установить на торце рукоятки предохранительную

пластину;

9)Сделать в отверстии бойка и на рукоятке кольцевые

выточки, в которые установить пружинное кольцо;

10) Выполнить конец рукоятки в виде винта, а боёк – в

виде гайки.

Упражнение 2.2. Попытайтесь усовершенствовать

выбранный объект с помощью метода фокальных объектов.

Фокальный объект – молоток. В качестве случайных

объектов выберем отвёртку, чайник и стол. Составляем

матрицу в виде таблицы, в которую столбцами записываем

признаки каждого случайного объекта, объединив их в группы:

элементы;

форма элементов;

материал;

связи (табл.2.2):

Пользуясь данной матрицей, можно предложить,

например, молоток, содержащий полую пластмассовую

коническую ручку по форме руки с резиновой рифлёной

оболочкой, с резьбой на конце и с крышкой на другом конце, и

набор сменных наконечников (стальной, латунный,

деревянный, пластмассовый) с центральным резьбовым

отверстием, которым бойки навинчивают на рукоятку. Получить

такую конструкцию простым перебором вариантов было бы

достаточно сложно.

Основы технического творчества 50

Упражнение 2.3. Усовершенствуйте выбранный объект с

помощью морфологического анализа.

Основные элементы молотка – рукоятка, боёк, крепление.

Составляем морфологическую матрицу (табл. 2.3).

Таблица 2.2

Матрица фокального объекта «Молоток»

Группа

признако

Отвёртка Чайник Стол

Элемент

Рукоятка

Наконечник

Пружинное кольцо

Корпус

Дно

Стенки

Крышка

Ручка

Крепление ручки

Отверстие

Носик

Столешница

Ножки

Тумба

Ящики

Форма

элемент

ов

Рукоятка

цилиндрическая

Рукоятка

коническая

Наконечник прямой

Наконечник

крестовый

Набор

наконечников

Рукоятка рифлёная

Корпус

цилиндрический

Корпус конический

Корпус

сферический

Корпус полый

Ручка по форме

руки

Ручка в виде

дужки

Прямоугольный

Овальный

Круглый

Материа

Рукоятка –

пластмасса

Покрытие – резина

Наконечник - сталь

Алюминий

Латунь

Сталь

Стекло

Фарфор

Дерево

ДСП

Сукно

Оргстекло

Связи Цельная

С натягом

Цанговый зажим

Пружинное кольцо

На шарнирах

На заклёпках

Сварка

Клей

На винтах

На шурупах

На резьбе

Клинья

Ящики

выдвижные