12 - 2015

Изучение дисциплины САПР на основе программных продуктов АСКОН

Александр Исаев
К.п.н, доцент, директор авторизированного учебного центра «АСКОН-ЯГТУ»
Дарья Федорова
На момент написания статьи — студентка кафедры профессионального обучения ФГБОУ ВПО «Ярославский государственный технический университет»

В 2014 году в Центре «АСКОН­ЯГТУ» для организации электронного документооборота по ряду дисциплин была установлена система ЛОЦМАН:КБ. Данная система предназначена для автоматизации управления проектированием и электронным архивом на промышленных предприятиях. Интуитивно понятный интерфейс, минимальное время на освоение принципов работы, а также широкие возможности по работе с документами обусловили использование данного продукта в учебном процессе. Можно выделить два взаимосвязанных направления применения ЛОЦМАН:КБ в техническом вузе:

  • повышение квалификации про­фессорско­препода­ва­тельского состава (для последующего обучения студентов технических специальностей в рамках какой­либо дисциплины);
  • использование программного продукта в качестве системы для организации электронного документооборота (в рамках дисциплины, кафедры, факультета или вуза в целом).

В настоящее время ЛОЦМАН:КБ используется совместно с системой проектирования КОМПАС­3D V15 и расчетно­информационной системой «Электронный справочник конструктора» для проведения занятий по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования» направления 44.03.04 «Профессиональное обучение». Дисциплина реализуется на базе авторизированного учебного центра «АСКОН­ЯГТУ» (рис. 1) и ставит своими целями ознакомление студентов с концепцией современного автоматизированного производства, системой автоматизированного проектирования конструкторско­технологической документации в системе КОМПАС­3D. На данную дисциплину учебным планом в четвертом семестре отведено 72 часа (из них 36 часов аудиторных занятий).

Рис. 1. Дисплейный класс АУЦ «АСКОН-ЯГТУ»

Рис. 1. Дисплейный класс АУЦ «АСКОН-ЯГТУ»

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

  • способность конструировать детали, узлы механизмов, а также развивать графическую компетентность;
  • готовность разрабатывать конструкторско­технологическую документацию с помощью систем автоматизированного проектирования.

В результате изучения дисциплины студент должен:

  • ?знать:

- интерфейс системы,

- основные приемы создания трехмерных деталей и сборок в системе КОМПАС­3D,

- алгоритмы сокращения времени разработки моделей и сборок за счет применения оптимальных способов проектирования;

  • ?уметь:

- разрабатывать трехмерные модели деталей в системе КОМПАС­3D на основе параметрических эскизов,

- разрабатывать трехмерные сборки с использованием команд сопряжения и создавать сборки «на месте»,

- создавать ассоциативные чертежи на основе разработанной трехмерной модели;

  • ?владеть:

- методикой создания трехмерных моделей деталей в системе КОМПАС­3D,

- методикой создания трехмерных моделей и сборок.

Данная дисциплина опирается на ранее изученную дисциплину «Компьютерная графика» (реализуется кафедрой инженерной графики и начертательной геомет­рии) и является ее логическим продолжением. Студенты, имеющие представление о создании чертежей, спецификаций и текстовых документов, в кратчайшие сроки переходят на трехмерное моделирование. В связи с этим в учебном плане не предусмотрены лекционные занятия, а только лабораторные.

За основу организации занятий по дисциплине взята операционно­комплексная система обучения.

На первом этапе студенты после проведения вводного инструктажа, под руководством преподавателя, овладевают приемами работы с основными командами твердотельного моделирования (выдавливание, вращение, кинематическая операция, операция по сечениям, а также аналогичные команды вырезания). Именно эти команды являются наиболее востребованными при создании трехмерной модели детали. Для овладения всеми тонкостями работы с данными командами (режимы, переключатели, особенности выбора элементов детали и т.д.) был разработан комплекс упражнений, размещенных в университетской системе дистанционного обучения Moodle (рис. 2) [5].

Рис. 2. Фрагмент главного окна дисциплины САПР в СДО Moodle

Рис. 2. Фрагмент главного окна дисциплины САПР в СДО Moodle

Рис. 3. Задание на выполнение детали «пластина»

Рис. 3. Задание на выполнение детали «пластина»

Каждое упражнение содержит задание, необходимые графические материалы, справочную информацию об используемых в данном упражнении командах (рис. 3), а также полную структуру построения трехмерной модели детали. Представлены упражнения по трехмерному моделированию твердотельных и листовых тел, поверхностному моделированию и сборкам [4].

В СДО Moodle создано избыточное количество упражнений, что позволяет использовать разные их варианты для каждой группы/подгруппы, подстраиваясь под уровень студентов, а также предлагать неразобранные на аудиторных занятиях упражнения для успевающих студентов в качестве дополнительных заданий. Кроме того, упражнения могут выполняться студентами не только в рамках аудиторных занятий, но и дома, для повторения изученного ранее материала.

В учебном процессе активно используются:

?азбуки КОМПАС­3D — доступны через функционал системы и позволяют изучить (повторить) алгоритмы работы с командами, а также последовательность создания деталей и сборок;

?группы в соцсетях (ВКонтакте, Одноклассники, Твиттер и др.) —позволяют получить помощь от участников данных групп при возникновении затруднений при создании моделей. Среди разнообразных групп можно выделить официальные группы: КОМПАС­3D (http://vk.com/kompas_home), АУЦ АСКОН­ЯГТУ (http://vk.com/ascon.ystu) — рис. 4, и др.;

?видеоролики упражнений (размещенные, например, на канале http://www.youtube.com) [3].

Для контроля освоения студентами конкретной команды в конце темы предусмотрена самостоятельная работа (как для ­аудиторного, так и внеаудиторного выполнения). Вариант задания на самостоятельную работу представлен на рис. 5.

Рис. 4. Группа АУЦ «АСКОН-ЯГТУ» в соцсети ВКонтакте

Рис. 4. Группа АУЦ «АСКОН-ЯГТУ» в соцсети ВКонтакте

Рис. 5. Вариант самостоятельной работы на команду

Рис. 5. Вариант самостоятельной работы на команду
Операция выдавливания

Рис. 6. Комплексное задание

Рис. 6. Комплексное задание

Результаты могут быть сохранены студентом в систему ЛОЦМАН:КБ или в локальную рабочую папку группы. Первый вариант является более предпоч­тительным, поскольку в течение семестра формируется портфолио каждого студента по данной дисциплине, при этом файлы «не исчезнут», что часто случается у студентов при работе в общих дисплейных классах или при случайном сохранении в другую папку локального диска. Кроме того, часть выполненных деталей используется в последующих упражнениях, поэтому их потеря нежелательна.

На втором этапе студенты выполняют комплексные задания, объединяющие в одной детали все ранее изученные команды (рис. 6). Деятельность студента на данном этапе приближена к производственной.

На данном этапе преподаватель является консультантом. Студенты выполняют задание самостоятельно, а преподаватель отвечает на возникающие вопросы, контролирует ход выполнения работы и указывает на ошибки. При возникновении ошибок, характерных для всей группы/подгруппы, преподаватель проводит текущий инструктаж, на котором разбирает способы их устранения. Результат в виде трехмерной модели детали проверяется преподавателем и сохраняется в портфолио.

Комплексных заданий в дисциплине несколько, что позволяет преподавателю отслеживать процесс усвоения материала в рамках всей дисциплины.

На третьем этапе студентом выполняется итоговая работа. Задание является более сложным и содержит большее количество операций (как моделирования детали, так и сборки узлов). На данном этапе студент работает самостоятельно. Результат проверяется преподавателем, выставляется оценка. Модель или сборка заносится в ЛОЦМАН:КБ в портфолио студента.

Рис. 7. Трехмерная модель детали «вал-шестерня» в Adobe Reader

Рис. 7. Трехмерная модель детали «вал-шестерня» в Adobe Reader

На четвертом этапе бригадами студентов (два­три человека) выполняется расчетно­графическая работа, имитируя небольшое конструкторское бюро. В каждой бригаде выбирается (назначается) руководитель — «главный конструктор». Каждой бригаде выдается задание на создание трехмерной сборки какого­либо узла в системе КОМПАС­3D.

Представление исходных данных для РГР может быть в виде:

  • ?альбомов чертежей и сборочных единиц (в печатном или электронном виде) [1 и 2, 6];
  • ?карточек­заданий в печатном
    и/или электронном виде;
  • ?ГОСТов (при изучении создания исполнений и работе с таблицей данных);
  • ?PDF­документов 3D­моделей деталей и узлов (рис. 7), разработанных преподавателем (позволяют более детально ознакомиться с конструкцией предлагаемого для разработки узла);
  • ?файлов компоновочной геомет­рии, разработанных преподавателем;
  • ?реальных изделий (позволяет помимо выполнения трехмерной модели изучить назначение, конструкцию, принцип действия, а также научиться выполнять эскизирование с реального объекта).

Оно размещается преподавателем в ЛОЦМАН:КБ с установленными правами доступа. Студенты бригады имеют доступ только к своему заданию (рис. 8).

Система ЛОЦМАН:КБ (рис. 9) позволяет выполнять задание удаленно, в удобном для студента месте. При этом все результаты (модели деталей, чертежи, подсборки и сборка) хранятся на сервере. Это позволяет любому участнику бригады ознакомиться с уровнем выполнения задания, использовать выполненные на данном этапе детали и узлы другого участника для своей части работы, и, при необходимости, помочь, если возникают затруднения.

Рис. 8. Кран-регулятор подачи топлива в КОМПАС-3D V16

Рис. 8. Кран-регулятор подачи топлива в КОМПАС-3D V16

Рис. 9. Формирование структуры в ЛОЦМАН:КБ

Рис. 9. Формирование структуры в ЛОЦМАН:КБ

Рис. 10. Вторичное представление крана-регулятора подачи топлива в ЛОЦМАН:КБ

Рис. 10. Вторичное представление крана-регулятора подачи топлива в ЛОЦМАН:КБ

Рис. 11. Ведомость материалов крана-регулятора подачи топлива в ЛОЦМАН:КБ

Рис. 11. Ведомость материалов крана-регулятора подачи топлива в ЛОЦМАН:КБ

В процессе работы преподаватель может дистанционно контролировать процесс выполнения задания (рис. 10 и 11), определить долю каждого участника, а также средствами системы внести замечания к разрабатываемым документам. Данные замечания позволят устранить ошибки и недочеты на ранних стадиях выполнения РГР.

Выполненные студентами и утвержденные преподавателем работы (с использованием функционала ЛОЦМАН:КБ) помещаются в архив системы.

Применение архива в учебном процессе дает возможность преподавателю в качестве задания для РГР выдавать достаточно крупные узлы, разбивать их на части и осуществлять их разработку в течение длительного времени без потери данных и прекращения работы.

Таким образом, по результатам внедрения комплекса по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования» можно сделать следующие выводы:

  • комплекс программного обеспечения (КОМПАС­3D и ЛОЦМАН:КБ) эффективно использовать при изучении технических дисциплин;
  • система ЛОЦМАН:КБ является эффективным инструментом для организации самостоятельной работы студентов в рамках аудиторных занятий, РГР, курсовых работ и проектов, а также выпускных квалификационных работ технического профиля. Кроме того, она позволяет организовать полнофункциональный электронный документо­оборот учебных документов.

Полученные знания по ЛОЦМАН:КБ и КОМПАС­3D будут использованы при изучении САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ в шестом семестре и формировании цепочки КОМПАС­График (включая приложения) ® КОМПАС­3D (включая приложения)/ЛОЦМАН:КБ ® САПР ТП ВЕРТИКАЛЬ.

В перспективе рассматривается внедрение системы прочностных расчетов APM FEM в учебный процесс по дисциплине «САПР», что позволит более полно отразить конструкторско­технологическую подготовку производства. 

Литература:

  1. Борковская Л.В. Альбом заданий для выполнения сборочных чертежей/ Л.В. Борковская. М.: Машиностроение, 1974. 73 с.
  2. Бахнов Ю.Н. Сборник заданий по техническому черчению/ Бахнов Ю.Н. М.: Высшая школа, 1984. 160 с.
  3. Винтовая линия в Компас­3D. Видеоурок [Электронный ресурс]/ Исаев А.Н. Режим доступа: http://www.youtube.com/watch?v=uRe­BnDYi18.
  4. Исаев А.Н. Методика проектирования листовых тел в КОМПАС­3D: учебно­практическое пособие / А.Н. Исаев. Ярославль: Изд. дом ЯГТУ, 2015. 208 с.
  5. Исаев А.Н., Шевчук В.Ф., Герасимова Н.О. Дидактическое сопровождение учебного процесса технического вуза в системе MOODLE. [Текст] / А.Н. Исаев, В.Ф. Шевчук, Н.О. Герасимова // Теория и методика профессионального образования: Вестник Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина». 2012. № 4­1 (55). С. 39­41.
  6. Кувшинов Н.С. Изделия приборостроения. Альбом рабочих чертежей: Учебное пособие/ Кувшинов Н.С. Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2007. 128 с.

САПР и графика 12`2015