Несмотря на технологический прогресс, существующие циркули для школьных и учебных классов сталкиваются с серьёзными проблемами, затрагивающими точность, надёжность и комфортность эксплуатации. Анализ состояния используемых циркулей в нашем учебном заведении показывает, что значительная доля инструментов находится в неудовлетворительном техническом состоянии: механизмы изношены, отдельные детали повреждены. Поверхности досок получают повреждения в результате использования инструментов с острыми металлическими наконечниками, что способствует появлению дефектов в виде царапин и отверстий.

Для выявления реальной ситуации было проведено анкетирование среди студентов и преподавателей по дисциплинам «Математика», «Инженерная графика», а также среди мастеров производственного обучения. Полученные результаты подтвердили низкую оценку качества существующих моделей циркулей для доски: только половина опрошенных (55,6 %) заявили о своём удовлетворении качеством инструмента, треть пользователей (33,3 %) критически оценивают его пригодность, отмечая неудобство эксплуатации и недостаточность точности.

Изучив основные типы циркулей, профессиональные инструменты вроде штангенциркуля и стеклореза, а также проведя детальное исследование их особенностей, преимуществ и недостатков, была разработана концепция принципиально новой модели данного инструмента. Основные требования к новому инструменту: максимальная простота и удобство в использовании; высочайшая точность при создании дуг и окружностей; полная безопасность как для пользователей, так и для маркерных досок.

При создании эскиза новой модели инструмента было определено, что конструкция должна включать ось вращения, основание с возможностью закрепления на маркерной доске, направляющую линейку и держатель для маркера. Держатель маркера должен плавно скользить вдоль линейки вперёд и назад, обеспечивая точное позиционирование в требуемой точке. Саму линейку предполагается располагать строго параллельно рабочей плоскости и на минимально возможном расстоянии от неё, что обеспечит максимальную точность при черчении окружностей и дуг.

Детали для новой модели циркуля предполагается спроектировать в САПР «КОМПАС-3D», а изготовление провести посредством технологии 3D-печати. Применение пластика в производстве деталей обосновано множеством важных достоинств, таких как: небольшой вес; высокая прочность и надежность; химическая стойкость; простота обработки и низкая стоимость производства; удобство адаптации и модернизации; безопасность и экологичность.

Таким образом, выбор пластиковых материалов и технологий аддитивного производства («3D-печать») представляется наилучшим вариантом с позиций технической целесообразности, экономических показателей и комфорта использования [1].

Чтобы обеспечить прочную и надежную фиксацию основания инструмента на поверхности доски, принято решение установить резиновую присоску диаметром 40 мм, снабжённую металлическим стержнем с резьбой M5. Это простое и эффективное крепление быстро устанавливается непосредственно в базу циркуля, обеспечивая устойчивое удержание инструмента на рабочей поверхности. Среди основных достоинств такого решения выделяются безопасность, легкость монтажа и демонтажа, а также полное сохранение целостности учебных досок без риска повреждений.

Кроме того, важно отметить особенности конструкции направляющей линейки. Она должна обеспечивать плавное перемещение гнезда для маркера вдоль всей её длины, одновременно гарантируя стабильную фиксацию в выбранном положении. Специально разработанная продольная прорезь и наличие небольших зубчиков позволяют чётко зафиксировать гнездо в необходимой точке, аналогично механизму блокировки лезвия канцелярского ножа.

Следующим этапом стало создание моделей опытных образцов всех элементов конструкции в среде автоматизированного проектирования (САПР). После завершения моделирования детали были напечатаны методом 3D-печати, а затем протестированы на предмет соответствия заявленным характеристикам и удобству использования.

В процессе работы над общей конструкции новой модели циркуля были созданы и интегрированы дополнительные детали, благодаря которым инструмент приобрел завершённый эстетический облик и улучшенные функциональные качества (рис. 1).

Проведённые испытания подтвердили высокие показатели эффективности резиновой присоски: она надёжно крепится в заданной точке на рабочей поверхности и уверенно удерживает всю конструкцию инструмента. Расположение направляющих линейки параллельно друг другу оказалось удобным и функциональным решением (рис.1).

Итоговая новая модель циркуля включает следующие основные компоненты:

— основание с креплением на присоске: надежно удерживает инструмент на маркерной доске, обеспечивая мобильность по длине направляющей линейки;

— направляющая линейка: обладает оптимальной длиной, позволяющей вычерчивать радиус от 34 до 370 мм;

— гнездо для маркера: перемещается плавно вдоль всей линейки и надежно фиксируется в любом положении благодаря специальному пружинному механизму, что гарантирует уверенность и аккуратность нанесенных линий.

Дополнительно к новой модели изделия были разработаны детали, предназначенные для фиксации маркеров разной толщины в гнезде линейки (рис. 1).

Основные преимущества новинки: максимальная точность; универсальность применения; прочность и долговечность; комфорт и удобство в использовании; компактность и малый вес; безопасность и экологичность; доступность и ремонтопригодность; возможность индивидуальной кастомизации.

Таким образом, данная модель циркуля представляет собой современный, универсальный и безопасный инструмент, который станет незаменимым помощником для преподавателей, инженеров и дизайнеров.

Практическая значимость работы заключается в создании современного, универсального и безопасного циркуля для досок, который устраняет основные недостатки существующих моделей. Разработанная конструкция обеспечивает высокую точность и удобство начертания окружностей разного радиуса, не повреждает поверхность доски и снижает утомляемость пользователя.

Рис. 1. Разработанная модель циркуля

Благодаря использованию аддитивных технологий (3D-печати) и прочного пластика инструмент получается лёгким, долговечным, ремонтопригодным и доступным для самостоятельного изготовления. Проект наглядно иллюстрирует значимость инновационных решений даже в традиционно консервативных областях образования, открывая перспективы дальнейшего совершенствования учебной среды и повышая общий уровень подготовки молодых специалистов.

Литература:

1. Шутова, И. П. Особенности обучения конструированию и моделированию технических устройств в системе начального профессионального образования / И. П. Шутова, А. А. Ляпунов. // Молодой ученый. — 2016. — № 6.2 (110.2). — С. 139–141.
2. Техническое творчество учащихся [Текст]: кн. для бакалавров и учителей технологии / В. М. Заёнчик, В. Е. Шмелев, П. Н. Медведев; под ред. А. А. Карачева. — Ростов н/Д.: Феникс, 2008. — 431с.