CC BY
110
УДК 004.92:378.147
ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМЫ AUTOCAD В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Е.А. Степанова
Камчатский государственный технический университет, Петропавловск-Камчатский, 683003
e-mail: len_sta@rambler.ru
Рассмотрены возможности использования современной системы проектирования AutoCAD в учебном процессе высшей школы. Показано практическое применение системы AutoCAD при изучении отдельных дисциплин при подготовке бакалавров по направлению 151000.62 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»).
Ключевые слова: AutoCAD, двухмерное, трехмерное моделирование, автоматизированное создание изображений, рабочий, сборочный чертежи.
System Autocad application in educational process. E.A. Stepanova (Kamchatkа State Technical University, Petropavlovsk-Kamchatsky, 683003)
Applicability of modern AutoCAD projection system in educational process in higher school is described. Practical application of AutoCAD system for bachelor students of the course 151000.62 "Technological machines and equipment" (Specialization "Machines and equipment of oil and gas field").
Key words: AutoCAD, two-dimensional, three-dimensional modeling, automated painting, labourer, collapsible draft.
Стратегическое направление научно-технического прогресса промышленности -компьютеризация создания и эксплуатации машин - требует повышения уровня компьютерной грамотности персонала. В связи с этим отечественная промышленность испытывает нарастающую потребность в инженерных кадрах, воспринимающих и владеющих прикладными программами. Это требует существенной перестройки инженерного образования.
Решению данных задач и призвана способствовать система инженерного образования по направлению подготовки 151000.62 «Технологические машины и оборудование» профиль «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов» на основе применения современных прикладных программных продуктов.
Освоение программы AutoCAD начинается с третьего курса при изучении дисциплины «САПР в инженерных расчетах», продолжается на четвертом курсе при изучении дисциплин «Основы проектирования», «Компьютерная графика» и заканчивается применением полученных знаний при изучении дисциплин: «Основы технологии машиностроения», «Детали машин и основы проектирования», «Эксплуатация, ремонт и монтаж машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов», «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов», «Расчет и конструирование машин и оборудования нефтяных и газовых промыслов», а также курсовом и дипломном проектировании.
Дисциплина «САПР в инженерных расчетах» дает целостное представление о компонентах САПР, основных концепциях автоматизированной разработки чертежей, системе геометрического моделирования.
На первых этапах освоения САПР в рамках дисциплины «САПР в инженерных расчетах» студентам читается курс лекций по темам: общая характеристика и возможности САПР, типовая логическая схема проектирования, структура и разновидности САПР, САПР как сложная система, математическое, техническое, программное, лингвистическое обеспечение САПР.
На практических занятиях студенты приобретают навыки работы в автоматизированной среде проектирования системы AutoCAD, выполняя упражнения по темам: создание графических
примитивов, редактирование чертежа, использование объектных привязок, команды оформления чертежа, создания видов, видовых экранов, компоновок; интерактивный вывод на печать.
Студенты знакомятся с двумя подходами к конструированию. При первом подходе к конструированию компьютер используется как «электронный кульман», облегчающий труд конструктора. Такой подход базируется на двухмерном геометрическом моделировании [1].
Второй подход к автоматизации конструкторской деятельности базируется на основе внутримашинного представления геометрического объекта, общей базы данных, что способствует эффективному функционированию программного обеспечения систем автоматизированного проектирования конкретного изделия. Чертеж здесь играет вспомогательную роль, а методы его создания основаны на методах отображения пространственной геометрической модели, являющейся более наглядным способом представления оригинала и более мощным и удобным инструментом для решения геометрических задач [2].
Выполняя практические работы, студенты приобретают основные навыки работы в программе AutoCAD, у них формируется понятие о трехмерном моделировании модели.
Студенты выполняют чертежи деталей, содержащие сопряжения, многоугольники, деление окружности на равные части, содержащие простой и ступенчатый разрезы, создают твердотельную модель детали и выполняют автоматизированное создание изображений твердотельной модели. На рис. 1 представлен чертеж детали «Подвеска», содержащий сопряжения и деление окружности на пять частей. На рис. 2 представлена твердотельная модель «Корпус». На рис. 3 представлен чертеж твердотельной модели «Корпус», выполненный с использованием программ на AutoLISP, которые помогают скомпоновать в пространстве листа чертеж трехмерной модели - «Вид твердого тела», «Чертеж твердого тела», «Профиль твердого тела» [2].
Рис. 1. Чертеж детали «Подвеска»
Рис. 2. Твердотельная модель «Корпус»
Рис. 3. Чертеж твердотельной модели «Корпус»
В курсе дисциплины «Основы проектирования» студенты выполняют расчетно-графические работы по проектированию эвольвентного зацепления прямозубых цилиндрических зубчатых колес, прямозубой цилиндрической зубчатой передачи. Графическая часть работ представлена картиной внешнего эвольвентного зацепления прямозубых цилиндрических зубчатых колес, рабочими чертежами ведущего зубчатого колеса (шестерни) и ведомого колеса, чертежом прямозубой цилиндрической зубчатой передачи, оформленным как сборочный чертеж, выполненными с использованием системы автоматизированного проектирования AutoCAD. На рис. 4 представлена картина внешнего эвольвентного зацепления прямозубых цилиндрических зубчатых колес. На рис. 5 представлен рабочий чертеж зубчатого колеса. На рис. 6 представлен сборочный чертеж прямозубой цилиндрической зубчатой передачи.
Рис. 4. Картина внешнего эвольвентного зацепления прямозубых цилиндрических зубчатых колес
Рис. 5. Рабочий чертеж зубчатого колеса
Рис. 6. Сборочный чертеж прямозубой цилиндрической зубчатой передачи
Проектирование, изготовление и эксплуатация машин, механизмов и других технических объектов связана с их моделями, которые действительно на практике представляются графически в виде рисунков, эскизов, чертежей.
Современные технические специалисты должны уметь грамотно проектировать качественные трехмерные электронные модели. Начиная процесс проектирования с создания трехмерной модели, современный инженер значительно упрощает себе в дальнейшем процесс разработки традиционной конструкторской документации и повышает ее качественный уровень.
Современные компьютерные технологии подарили инженеру качественно более совершенное средство общения - трехмерную модель, которая, хотя и существует в виде цепочки битов и байтов в памяти компьютера, тем не менее, обладает вполне реальными физическими характеристиками: объемом, массой, центром тяжести, моментами инерции и т. д. Ее можно рассмотреть с разных сторон, разобрать и собрать (если речь идет о сборочной единице) и даже заглянуть внутрь [3].
Наличие трехмерной модели позволяет корректировать конструкцию и тут же анализировать полученные результаты. При использовании электронной модели значительно упрощается процесс поиска ошибок и нестыковок геометрии.
Хотя трехмерная модель воспринимается в виде двухмерных проекций, но количество этих проекций уже не ограниченно, следовательно, однозначность восприятия объекта разными людьми увеличивается многократно.
Программа AutoCAD позволяет с помощью трехмерной модели создавать ассоциативные чертежи и автоматически проставлять размеры, при этом система сама отслеживает проекционные связи и точность прорисовки графических элементов, что значительно повышает качественный уровень выпускаемой конструкторской документации. Изменения, вносимые в модель, автоматически переносятся и на ассоциативный чертеж, тем самым сводится к минимуму участие человека в процессе правки чертежа и снижается количество ошибок, вызванных психофизическим состоянием разработчика [2].
В курсе дисциплины «Компьютерная графика» студенты выполняют твердотельное моделирование деталей по их рабочим чертежам, твердотельное моделирование узлов машиностроительных изделий по рабочим чертежам деталей, входящих в сборочный узел, и описанию его устройства. На рис. 7 представлены твердотельные модели, выполненные по рабочим чертежам деталей, входящих в сборочный узел «Пневматический сбрасыватель» (перед сборкой). На рис. 8 представлена твердотельная модель сборочного узла «Пневматический сбрасыватель».
Рис. 7. Твердотельные модели деталей сборочного узла Рис. 8. Твердотельная модель сборочного узла
«Пневматический сбрасыватель» (перед сборкой) «Пневматический сбрасыватель»
Вывод: комплексный подход, в основу которого положена сквозная система обучения студентов системе автоматизированного проектирования AutoCAD, способствует качественной подготовке бакалавров по направлению151000.62 «Технологические машины и оборудование» (профиль «Машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов»).
Литература
1. Финкельштейн Э. AutoCAD 2009 и AutoCAD LT 2009, Библия пользователя: Пер. с англ. -М.: ООО «И.Д. Вильямс», 2009. - 1376 с.
2. ПогорелоеВ.И. AutoCAD 2009: 3D моделирование. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009. - 400 с. ПолещукН.Н. AutoCAD 2010. - СПб.: БХВ-Петербург, 2009. - 800 с.
