Выполнили Ученики 8A класса Руководитель
advertisement
Руководитель Проекта Никифоров В.Б. Выполнили Ученики 8A класса Посещая уроки технологии в 5 – 7 классах, мы выполняли работы по украшению своих поделок: лопаток, разделочных досок и других изделий при помощи выжигателя. Уроки выжигания по дереву были интересны, нам нравилось украшать свои поделки различными орнаментами. Со временем выжигатели выходили из строя, ломались, в конце концов от них остались одни воспоминания. В 8 классе учитель предложил нам разработать творческий проект по технологии. В качестве объекта работы мы решили изготовить для мастерской новые выжигатели, но такие, чтобы они были безопасны в работе и ремонтопригодны. Идею нам подсказал учитель, а мы решили воплотить это в жизнь. Но с чего же начинать? И мы составили последовательность решения проблемы – алгоритм дизайна. 12.Изготовление опытной партии. 1.Что уже есть? Что хорошо и что плохо? 11.Что показала практика? 2.Что нужно было бы сделать? 3.Как можно было бы сделать? 10.Получилось ли задуманное? 4.Чего добиваемся в наших условиях? 9.Будет ли работать? 5.Какие идеи будем использовать в конкретных условиях? 6.Что принимаем за основу? 7.Рисунки, схемы, чертежи, выбор материалов и др. 8.Как сделать спроектированное? энциклопедии справочники Специальные издания журналы интернет проспекты выставки Общение со специалистами В качестве основного инструмента для выжигания используются аппараты для выжигания по дереву типа «Узор», «Умелец», «Вязь», «Дымок» и другие. Такие аппараты выпускаются отечественной промышленностью и поступают в розничную торговлю. Узор ПВД – 1Т Схема электроприбора состоит их понижающего трансформатора Т1, который снижает напряжение в сети во вторичной обмотке до 1,5-3,0 вольт. Это напряжение поступает на реостат R1, который регулирует силу тока, идущего к игле И1 прибора, закрепленной в карандашеручке. Вязь Некоторые сведения о покупных выжигателях. Марка выжигателя Питающее напряжение,вол ьт Вид преобразователя ПВД – 1Т 220 трансформатор неразъемное 750 Узор 220 трансформатор неразъемное 800 Вязь 220 трансформатор неразъемное 840 Дымок 220 трансформатор неразъемное 770 Умелец 220 трансформатор неразъемное 975 Выбираем критерии проектирования. Крепление спирали Цена, руб. безопасность надежность ? технологичность Не дефицитность материалов ремонтопригодность Малая себестоимость Изучив конструкцию покупных выжигателей, и учитывая опыт работы с ними, мы выявили следующее. • Все выжигатели питаются напряжением 220 Вольт, которое опасно жизни! для •Напряжение на спирали /во вторичной обмотке трансформатора/ составляет от 1 до 3 Вольт, сила тока в цепи 2 – 3 Ампера. •Ручка выжигателя выполнена из пластмассы, которая при работе нагревается до высокой температуры, приходиться выключать выжигатель и ждать пока он остынет. •Ненадежное крепление спирали к токоведущим проводам, приводящее к потере электрического контакта и , как следствие, к остыванию спирали. •Замена перегоревшей спирали трудоемко и ненадежно, спираль припаивается к контактам тугоплавким припоем или расклепывается. Обычно выжигатель имеет две запасные спирали. • Провода идущие от трансформатора к ручке выполнены из жесткого провода и они от частых перегибов ломаются. Чтобы ответить на этот вопрос, мы применили метод «мозгового штурма». Составили план действий. 1. Отобрать группу лиц для генерации идей. 2. Ввести правило, запрещающее критиковать любую идею, какой бы «дикой» она не казалась. 3. Зафиксировать выдвинутые идеи и дать им оценку. Мы создали две группы по 6 человек. Первая группа – «генераторы идей. Вторая группа – «эксперты. Задача «штурмовалась в течении 40 минут. Процессом решения задачи управлял учитель, который обеспечивал соблюдение всех условий и правил. В результате «штурма» мы получили достаточное количество различных решений. Обсуждая их, мы пришли к следующему. •Изменить напряжение питания с 220 до 36 В. •Применить механическое крепление спирали. •Применить другой материал для ручки. •Для фиксирования идей мы воспользовались «клаузурой», - это большой лист бумаги, на котором представлен свободными рисунками, а также прорисовками частей, деталей, элементов образ будущего изделия. За основу ручки выжигателя была принята конструкция представленная на рис.1. Винтовой зажим спираль Подводящие провода Латунный контакт Рис.1. Ручка выжигателя Винтовой зажим Чего добиваемся для потребителя? Повышение безопасности Увеличение надежности Улучшение ремонтопригодности Какими возможностями располагаем? Сколько времени на проектирование? Найдем ли новые материалы? Где приобрести детали? Чего добиваемся в производстве? Снижения себестоимости технологичности Где взять денежные средства? А справимся ли мы с этой задачей? Рис.2. Схема выжигателя Рис.4 . Чертеж ручки Рис.3. Схема контактов Рис.5. Схема сборки ручки выжигателя Из схемы выжигателя, см. рис.2, видно что для безопасной работы выжигателя мы применяем напряжение 36 Вольт, с этим напряжением разрешается работать ученикам, напряжение на спирали /во вторичной обмотке трансформатора/ составляет 1,5 Вольта, сила тока в цепи до 3 Ампер – такие параметры мы выбрали исходя из диаметра нихромовой спирали, ее диаметр 0,5 мм. При этих параметрах проволока нагревается до красно – желтого свечения, что и нужно для выжигателя. Ремонтопригодность выжигателя обеспечивается быстрой сменой сгоревшей спирали. См. рис.3.Крепление спирали представляет собой два контакта, с одной стороны которых подводятся токоведущие провода зачеканенные в корпуса контактов, с другой стороны контакт имеет отверстие, куда вставляется спираль и поджимается винтом. Сменить спираль не составляет труда, достаточно отпустить винты, вынуть сгоревшую спираль и вставить новую. Ручка выжигателя См. рис.4, выполнена из дерева, так как древесина является прекрасным теплоизолятором и легко поддается обработке. С одной стороны она имеет сверление для установки контактов, с другой отверстие для подведения токоведущих проводов. Сверление поперек ручки технологическое, оно позволяет протянуть провода к контактам. Ручка выжигателя в сборе изображена на Рис.5. В качестве понижающего трансформатора используем трансформатор от старого выпрямителя ВУ – 4, имеющий первичную обмотку на напряжение 36 Вольт, вторичная обмотка из провода диаметром 0,7 мм., напряжение на ней 5 Вольт и ток нагрузки до 500 миллиампер. Вторичную обмотку нужно перемотать более толстым проводом и изменить количество витков в сторону уменьшения, чтобы получить напряжение 1,5 В. И ток нагрузки до 3А. Для этого нужно разобрать трансформатор, смотать вторичную обмотку, сложить смотанный провод в четверо и намотать вторичную обмотку, тем самым мы добьемся необходимых параметров тока. Для регулирования нагрева спирали нужно применить переменный резистор, мощностью 5 Ватт, для этого годится паладевый резистор ППБ – 3. древесина керамика резина пластмасса сплавы металл Для того чтобы выбрать материал для ручки выжигателя, мы составили морфологическую матрицу. материал древесина металл пластмасса керамика резина сплавы Критерии оценивания прочность экологично сть обрабатыва емость Теплоизол яционные свойства Изоляцион ные свойства стоимость + + + + + + + + + + - + + + - + + + + - + + + + + итого 6 3 5 3 2 3 Из матрицы следует, что наиболее подходящий материал для изготовления ручки выжигателя является древесина. Для изготовления контактов мы выбрали латунь, так как она легко обрабатывается, обладает высокой коррозионной стойкостью, является отличным проводником. Для спирали выжигателя выбираем нихромовую проволоку диаметром 0,5 ММ. Нам еще потребуется припой, канифоль, изолента, соединительные провода. Еще потребуется акриловый лак, для покрытия поверхности ручки, лакоткань, для трансформатора. выбор заготовок Технологических переходов станков Технологических операций инструментов Вспомогательных переходов приспособлений Последовательности технологических операций, переходов, режимов обработки В технологии изготовления деталей выжигателя мы разработали технологические карты на каждую деталь и на процесс сборки выжигателя. Выбрали заготовки, инструмент, необходимое оборудование и приспособления. Детали выжигателя подготовленные к сборке представлены на рис.6. Набор проводов резистор спираль изолента контакты ручка трансформатор Рис.6. •Собрав выжигатель, см. рис.7, мы испытали его в работе, и получили следующие результаты. •Спираль нагревается до красно – желтого свечения, и оставляет четкую черную полоску на древесине. •Накал спирали легко регулируется при помощи резистора. •При работе контакт спирали не пропадает. •Ручка выжигателя не нагревается до высокой температуры. •Сгоревшая спираль меняется легко. •Выжигатель надежен в работе, им удобно пользоваться, кроме того он имеет меньшие габариты по сравнению с покупными. Выжигатель в сборе представлен на рис. 8. Корпус с трансформатором Вилка с питающим шнуром спираль Регулятор накала зажим Соединительный шнур Рис8. При сборке мы столкнулись с некоторыми неудобствами. Протаскивая провода сквозь ручку нельзя было обойтись без специального крючка, который мы изготовили из проволоки. Можно было бы изменить конструкцию ручки, разрезав ее, вставить провода и контакты, а затем скрепить винтами или склеить. Но целая ручка выглядит эстетичней и удобней в работе. При запрессовке круглых контактов в ручку, они не надежно фиксируются в ней, поэтому было решено спилить две плоскости на контакте, которые позволят застопорить контакт в ручке. Получив положительные результаты при испытании и учтя недостатки, мы решили изготовить 15 выжигателей для наших мастерских, благо что наиболее дефицитные комплектующие /трансформаторы от выпрямителей ВУ – 4/ имелись в достаточном количестве. Подобрав материалы для изготовления 15 выжигателей, мы приступили к работе, подключив к изготовлению учеников 8 классов. Чтобы знать себестоимость изготовляемого выжигателя, нужно посчитать стоимость материалов из которых делается выжигатель, затраты на электроэнергию, на амортизацию /износ оборудования/, отчисления на заработную плату. Стоимость материала для изготовления ручки С1 = Ц1 В1 =6000 2 10-4 = 1,2 руб. Где Ц1 – цена 1 м3 древесины В1 – объем древесины для одной ручки. Стоимость материала для изготовления контакта С2 = Ц2 Л1 = 90 0,1 = 9руб. Где Ц2 - цена 1 п.м. латуни. Л1 – длина заготовки для контакта. Цена многожильного провода С3 =Ц3 Л2 = 10 4 = 40руб. где – цена многожильного провода Л2 – длина провода. С4 = 25 руб. – стоимость вилки. С5 = 90 руб. – стоимость резистора. С6 = 180 руб. – стоимость трансформатора. На изготовление деталей выжигателя потребовалось 8 часов. Из этого времени станочное время составляет 4 часа. Расход электроэнергии на станок мощностью 1 квт. Составит А1 = Н1 Т1 = 1 4 = 4,0 квт. Стоимость энергии на точение, сверление, пайку и другие работы составит С7 = А1 С7 = 4 1,75 =7 руб. Где С7 = 1,75 руб. – стоимость 1 квт/ч. Электроэнергии. За работу начислим зароботную плату, оплата 1 часа работы 50 руб. С8 = 50 8 = 400 руб. Стоимость аренды помещения, амортизацию оборудования, стоимость тепла, освещения, стоимость проектирования не учитываем. Итак, себестоимость изготовления выжигателя составит С = С1 + С2 + С3 + С4 + С5 + С6 + С7 +С8 = = 1,2 + 9 + 40 + 25 + 90 +180 + 7 + 400 = 742,2 руб. Средняя стоимость покупного выжигателя 850 рублей, мы сделали 15 и сэкономили для школы 750 15 = 12750 руб. Из экономического расчета мы можем сделать вывод. Что изготовление нового оборудования дело достаточно затратное. Мы спроектировали и изготовили 15 выжигателей. На изготовление их ушло бы 120 часов работы, без учета времени на разработку проекта и поиск материалов. К изготовлению выжигателей были подключены ребята из 6-х, 7-х классов, поэтому работа прошла быстро. Ребята имели на практических занятиях интересную и нужную для школы работу. И мы теперь понимаем цитату крупнейшего американского архитектора Ф.Л.Райта «К построению курятника следует относиться так же серьезно, как и к возведению храма», которую цитировал наш учитель. Созданные нами выжигатели безотказно работают, удобны и безопасны в работе, а главное мастерская пополнилась столь необходимыми практических работ приборами!
