close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Администрация города иркутска;doc

код для вставкиСкачать
ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ В ОБУЧЕНИИ
КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКЕ
ПРОИЗВОДСТВА
Альшакова Е.Л.
(ФГБОУ ВПО «Юго-Западный государственный университет», Курск,
Россия)
Применение информационных технологий в инженерном образовании в
настоящее время является актуальным направлением исследования, что
обусловлено как развитием возможностей информационных технологий с
точки зрения использования в учебном процессе с целью обеспечения
наглядности представления изучаемой информации (3D модели изделий,
визуализация, симуляция поведения изделия), автоматизации проектирования, выполнения расчетов, подготовки конструкторской документации,
так и внедрением аппаратных и программных средств автоматизации организации конструкторско-технологической подготовки производства, цифровых технологий проектирования в различных отраслях промышленности. Наиболее эффективным подходом в применении информационных
технологий становится модельно-ориентированное проектирование –
принцип управления информацией, обеспечивающий связь различных
дисциплин в проектировании и производстве. Основные концепции модельного подхода реализуются в учебном процессе инженерных дисциплин:
– в качестве источника данных на протяжении всего жизненного цикла
изделия принимается 3D модель;
– вычислительные, технологические операции связаны с моделью;
– используется единый источник данных, единожды введенных в процесс и используемых всеми участниками проекта.
Необходимо организовать в соответствии с требованиями современного
производства учебный процесс различных инженерных дисциплин, в том
числе, инженерной графики [1].
В учебный процесс дисциплины «Инженерная графика» внедрены информационные технологии и программные продукты, поддерживающие
модельно-ориентированный подход в проектировании – SolidWorks,
Siemens (NX), Autodesk Inventor, КОМПАС-3D и др. Применение модельного подхода в учебном процессе данной дисциплины позволяется решить
следующие задачи:
– сократить время выполнения графических работ;
– дать знания о современных подходах в проектировании;
– выработать навыки работы с программным продуктом;
– качественно строить сложные модели, пригодные для использования
на всех этапах жизненного цикла изделия.
В курсе инженерной графики в настоящее время создаются 3D модели
деталей, сборочных единиц по чертежам, с целью автоматизации подготовки рабочей документации [2]. В данной работе рассматриваются технологии разработки и использования компьютерных моделей однотипных по
назначению и устройству изделий для организации аудиторной и самостоятельной работы студентов в процессе обучения чтению и деталированию
чертежа общего вида. Компьютерные 3D модели разработаны с использованием средств автоматизации процесса проектирования, проектирования
при помощи таблиц, инструментов параметризации, создания правил,
определяющий деталь и способы соединения деталей в сборке, с целью
дать возможность студентам различного уровня подготовки успешно выполнять графические работы, предусмотренные в курсе инженерной графики, а также сократить время фронтального аудиторного и самостоятельного выполнения работ по индивидуальным заданиям. Появляется возможность познакомить студентов с основными принципами и инструментами параметризации CAD системы. Файл модели детали содержит различные конструкции параметрической детали, размеры которой заданы в
виде таблицы (внутренней или внешней), чертеж детали генерируется на
основе этой модели. Таким образом, осуществляется автоматизация процесса проектирования в рамках учебного процесса дисциплины «Инженерная графика».
Инновации, реализованные в курсе инженерной графики:
– автоматизация создания аналогичных деталей, сборок с использованием таблиц, параметризации, разработки программных кодов;
– автоматизация инженерных работ;
– создание новых инструментов и процессов для сокращения трудоемкости проектирования.
В результате освоения дисциплины «Инженерная графика» студенты, в
соответствии с требованиями рабочей программы дисциплины, должны
уметь читать и деталировать чертежи общего вида (разрабатывать рабочую
документацию по чертежу общего вида), а также развить способности владеть современными программными средствами геометрического моделирования и подготовки конструкторской документации, решать профессиональные задачи с помощью средств автоматизации проектирования [3].
Возникает задача – создать технологии разработки и использования
компьютерных моделей однотипных деталей и изделий для применения в
процессе обучения чтению и деталированию чертежа общего вида. Необходимо подготовить задания, содержащие различные варианты, индивидуальные задания для организации самостоятельной работы студентов – чертежи общего вида изделий, аналогичных по назначению и устройству.
Применение чертежей различных по назначению изделий вызывает трудности в условиях сокращения времени на изучение дисциплины.
Работа выполнена при использовании программного продукта Autodesk
Inventor. Технология цифровых прототипов, реализованная в Inventor, позволяет проектировать различные варианты изделий перед их реальным изготовлением, подготовить рабочую документацию, выполнить симуляцию
работы изделия.
Подготовлено задание для фронтального чтения чертежа: чертеж общего
вида, спецификация, 3D модель сборки изделия, 3D модели оригинальных
деталей, входящих в состав сборочной единицы, их ассоциативные рабочие чертежи. Работа в CAD системе обеспечивает возможность просматривать 3D модели в любом удобном ракурсе, анализировать изображение,
соотнести наглядную компьютерную 3D модель с чертежом, в дальнейшем
самостоятельно представить деталь или изделие по чертежу.
Индивидуальные задания содержат чертеж общего вида и 3D модель
сборки однотипных сборочных единиц, схожих с предложенной на аудиторном занятии, способы соединения деталей, конструкция некоторых деталей, входящих в состав сборочной единицы, могут отличаться. Отличаются размеры элементов деталей одинаковой формы, для создания большей вариативности заданий.
Чертежи общего вида, которые выдаются студентам в качестве индивидуального задания, распечатаны на бумаге (рис. 1). Поясняется, каким образом можно получить численные значения размеров: для создания моделей оригинальных деталей путем непосредственного измерения элементов
деталей на чертеже общего вида, если чертеж имеет нестандартный масштаб, при помощи вычисления коэффициента искажения или построения
графика масштабов, для стандартных изделий – на основе спецификации.
Рис. 1. Вариант задания графической работы «Деталирование»
Студенты читают чертеж сборочной единицы, аналогичной рассмотренной на занятии, самостоятельно создают 3D модели оригинальных деталей,
входящих в состав сборочной единицы, сборку, рабочие чертежи деталей.
3D модели и рабочие чертежи различных вариантов деталей подготовлены
заранее и демонстрируются студентам (рис. 2). Обращается внимание на
необходимые на чертеже изображения: виды, разрезы, сечения в зависимости от формы детали. Показаны особенности нанесения размеров на чертежах деталей.
Рис. 2. Различные конструкции деталей:
а – Вал; б – Палец
Рассмотрим методику подготовки компьютерных моделей для выполнения графической работы на чтение и деталирование чертежа общего вида.
По размерам, полученным на основе чертежа общего вида (задание для
фронтального изучения на занятии), создается модель оригинальной детали Плечо: строятся эскизы, по ним создаются элементы детали. Отверстие
под болтовое соединение создавать не требуется, оно создается в сборке
автоматически, необходимого размера с помощью Генератора болтового
соединения. Шпоночный паз также создается автоматически Генератором
шпоночного соединения. Таким образом, получен один вариант детали.
В файле детали Плечо создано семейство деталей, содержащее аналогичные детали, но отличающиеся друг от друга формой и размерами (параметрами) элементов – это связано с различными способами соединения
деталей в сборочной единице. Семейство деталей или параметрическая деталь создается с помощью диалогового окна Создание параметрического
ряда. В таблице диалогового окна можно создавать новые варианты детали, изменять значения параметров деталей, управлять поведением элементов деталей (рис. 3).
Рис. 3. Параметрическая деталь Плечо
Создается файл сборки Кривошип. Детали размещаются в сборке с помощью инструментов Зависимостей, которые управляют положением и
поведение компонентов сборки. В сборке создаются детали типа вал (Палец, Вал) и все соединения с помощью соответствующих инженерных инструментов. Генерируются шпоночные пазы вала и ступицы и шпонка в
соответствии с требуемым ГОСТом. Стандартные изделия добавляются в
сборку из библиотеки компонентов Inventor.
Создается файл чертежа общего вида на основе модели сборки.
Параметрическая сборка создается с помощью диалогового окна Создание параметрической сборки и содержит таблицу аналогичную таблице
параметрической детали. В эту таблицу добавляются компоненты сборки,
которыми требуется управлять, в данном случае – Плечо, значение Замена
таблицы, для возможности выбора варианта параметрической детали в
сборке, Вал, Палец, Шпоночное соединение, Болтовое соединение, Винт,
значения Включить/Исключить. Также необходимо управлять зависимостями в сборке. Создаются по четыре варианта деталей Вал и Палец (см.
рис. 2). Единый файл сборки Кривошип содержит шесть вариантов заданий графической работы «Деталирование» (рис. 4). Выбор варианта сборки
осуществляется в узле Таблица браузера.
Рис. 4. Параметрическая сборка Кривошип
В случае выполнения рассматриваемой работы при наличии компьютерных моделей и соответствующей документации, имеется возможность не
выполнять отдельно графическую работу «Соединения разъемные» [4].
Параметрические модели обеспечивают удобный уровень управления
компонентами сборки, но их использование ограничивается созданными
элементами. Для задания новой формы детали необходимо создавать новые элементы. Дальнейшим направлением исследования является изменение параметров с помощью программных кодов: определение функций,
устанавливающих связь параметров деталей, ограничение размеров, создание диалоговых окон для упрощения редактирования изделия [5].
Время выполнения графической работы сокращается – конкретное задание рассмотрено подробно: приводятся варианты конструкции и возможных способов соединения деталей в сборке, чертежи вариантов деталей,
наглядные 3D модели, в связи с этим появляется возможность творческой
деятельности студентов в рамках учебного процесса дисциплины. Проводится подготовка студентов к участию в конкурсах и олимпиадах по тема-
тике дисциплины «Инженерная графика» с использованием чертежей общего вида различных по назначению и конструкции изделий.
Студенты по итогам занятий принимают участие в научных конференциях, публиковать статьи. Для участия в Международной молодежной
научной конференции «Гагаринские чтения», проводимой в МАТИ – Российском государственном технологическом университете им. К.Э. Циолковского (в апреле 2014 года проходили «40-е Гагаринские чтения») г.
Москва, студентами подготовлены с 2010 года по 2014 год одиннадцать
докладов под руководством автора данной работы Альшаковой Е.Л. (всего
– девятнадцать докладов) [6, 7, 8]. Федерацией космонавтики России доцент Альшакова Елена Леонидовна за заслуги перед космонавтикой
награждена медалью «Космонавтика XXI века. Наука. Творчество».
Учебный процесс дисциплины «Инженерная графика» не ограничиваться выполнением чертежей – студенту необходимо знать стандарты на выполнение конструкторской документации и возможности автоматизации
процесса проектирования [9].
Рассмотренный опыт разработки и использования компьютерных моделей полезен на всем периоде получения образования в вузе для обучения
решению профессиональных задач с помощью средств автоматизации проектирования, новых программных продуктов и технологий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Юрин В.Н. Компьютерный инжиниринг и инженерное образование. – М.: Эдиториал УРСС, 2002. – 152 с.
2. Альшакова Е.Л. Инженерное образование на базе современных
технологий проектирования // Труды Международной научнометодической конференции «Информатизация инженерного образования» – Инфорино-2014. – М.: Издательство МЭИ, 2014. С. 15 –
18.
3. Альшакова Е.Л. Применение информационных технологий в
учебном процессе на кафедре начертательной геометрии и инженерной графики // Геометрия и графика. – 2013. – Т. 1. – № 1. – C.
42 – 45.
4. Альшакова Е.Л. Инновационные методики обучения конструкторско-технологической подготовке производства // Современное
машиностроение. Наука и образование: Материалы Международной науч.-практ. конференции. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та,
2013. – С. 23 – 32.
5. Альшакова Е.Л. Методический комплекс обучения программированию на языке AutoLISP // Геометрия и графика. – 2013. – Т. 1. –
№ 1. – C. 38 – 41.
6. Альшакова Е.Л. Модельный подход в инженерном образовании //
XL Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной научной конференции в 9 томах. – М.: МАТИ. – 2014. –
Т. 4. – С. 169 – 171.
7. Альшакова Е.Л. Автоматизация процесса проектирования в контексте модельного подхода // XL Гагаринские чтения. Научные
труды Международной молодежной научной конференции в 9 томах. – М.: МАТИ. – 2014. – Т. 4. – С. 171 – 173.
8. Терских А.Б. Организация самостоятельной работы студентов с
использование системы автоматизации проектирования // XL Гагаринские чтения. Научные труды Международной молодежной
научной конференции в 9 томах. – М.: МАТИ. – 2014. – Т. 4. – С.
239 – 241.
9. Альшакова Е.Л. Компьютерные технологии при преподавании
графических дисциплин // Научные труды. Вып. 18 (90). – М.:
МАТИ. – 2011. – С. 324 – 328.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа