Назад Go Back

Практическая часть модифицированного курса теория построения чертежа

Фото Горнов Александр Олегович (Национальный исследовательский университет "МЭИ")
Фото Захарова Людмила Валентиновна (Национальный исследовательский университет "МЭИ")

Соавтор(ы): Губарев Аркадий Юрьевич

Переход  в практике   проектирования  на  базу  трехмерного моделирования  и  естественное  отражение  этого процесса  на  методику преподавания   графо – геометрических  дисциплин  не  означает  исчерпание  значения  традиционных  аспектов формирования  информации  о  технических  объектах. Вряд  ли в ближайшее  время полностью потеряют значение критерии, опыт и методы формирования  наиболее  информативных  изображений   и  их  системы  для  визуального  анализа, размерной  категории,   контроля  изделия.  

Статья    комментирует  практическую составляющую  курса теория построения чертежа (ТПЧ),  теоретическая  часть которого  представлена в отдельной статье в рамках этой же конференции ранее.  Не принципиально, но, наверное,  лучше сначала познакомиться с ней. В то же время, позиция авторов такова, что при изложении курса теоретический  материал  должен рассматриваться  как обобщающий, а не установочный. Полагаем,  и наш  опыт  говорит  об  этом,  что  так  суть  материала  воспринимается   более  осознано  и прочно.   Даже  небольшая практическая  пропедевтика, опыт, ощущения, полученные  при  выполнении  небольшого задания, создают предпосылки для более  глубокого  восприятия,  воспроизводя  естественную для человека  преобразующую-познавательную логику деятельности [1,3] .

Теперь  несколько  принципиальных  положений,  связанных  с  комплектом  заданий на индивидуальные  практические  работы (ИГР)[2]. Все геометрические  модели, фигурирующие  в заданиях,  представляются  как  функциональные модели  некоторого  приближения  к техническим  объектам. Поэтому  все  задания, как прототипы, имеют соответствующее  название и снабжаются  указанием кода  по классификатору  ЕСКД. Отдельные функциональные признаки геометрии  анализируются  вместе со студентами. При этом, для объектов заданий, как для моделей,  допускается  принимать  довольно  широкий  спектр  материалов,  которые  затем должны  по ГОСТ правильно быть указаны в основной  надписи, всегда выполняемой  по форме  1. 

Модели, естественно,  не  имеют  развитой  и мелкой  геометрии,   доступной современным  технологиям,  но позволяют  предполагать  функциональную версию. По возможности  в комплекте  исключены явно искусственные  формы,   ранее  созданные  для удобства учебных заданий.  Функциональность  моделей, в свою очередь, создает предпосылки для [4]:  

Среди  функциональных  моделей  комплекта представлены станины, корпуса,  оболочки, опоры,  стойки,  направляющие,  планки, скобы, рычаги, валы  и т. д.  Все они  без  мелкой конструктивно- технологической геометрии,  почти  без резьбовых  поверхностей. В основной надписи,  наряду с названием,  всегда указано -  “модель”.

Не  касаясь  пока  примеров  конкретных заданий,  представим  их общую структуру. Заметим, что  для  формирования  элементов  проектной логики (культуры)  при  формулировке  и пояснении каждого задания  явно или неявно  выделяются  элементы, определяющие   его “ корректность”:  это - конечный результат,  показатели качества для его  оценки  (желаемое),  а  также  условия и ограничения  при выполнении  задания  (ресурсы). 

Исходные  данные  представляются  в виде: 

Задание на графо-аналитическую индивидуальную работу  в общем виде  формулируется так: 

Известно,  что некоторую  проблему при освоении навыков  правильной простановки  размеров  доставляет  их  копирование студентами  с размеров, данных для  вычерчивания  задания.  Поэтому,  чтобы минимизировать нетворческий  подход  к простановке  размеров  в заданиях,  они частично  указываются  у изображений  модели - задания,  в относительной форме,  косвенно или текстом  или снимаются с изображений  при  указанном  направлении  проекций  ОСК  и значений  показателей  искажения  по ним.  Для облегчения  чтения  формы  используются соответствующая  форма  изображений (cм. рис. 1,3).

По характеру задания комплекта можно разделить на три группы. Первая посвящена геометрическим аспектам как таковым и прямо не связана с графической  формой представления  условия. Она предполагает  всесторонний геометрический анализ  модели,  используя  готовые  изображения.  На основе материальной геометрической модели и ее аксонометрического  изображения   необходимо  описать ее с помощью сплошных (твердотельных)  реальных и виртуальных базовых  составляющих,  затем  поверхностных  и каркасных линий (в частности образованных при пересечении пары  поверхностей) и точек  каркаса (и в частности как результат пересечения трех поверхностей).  Модели должны  быть совместны, то есть их точки должны отвечать соответствующим условиям взаимной  принадлежности. Анализируются базовые элементы формы и определяется состав и  размеры формы  поверхностей, а  состав  и размеры взаимной  ориентации  определяется  относительно  показателей положения  этих же  базовых  элементов  формы [5]  (пример задания на рисунке  3).

Вторая  группа заданий акцентирована  на построение и преобразование проекционных  изображений,   освоение методов и положений начертательной геометрии на основе  построения  третьих проекций, перестроения одних видов проекций в другие,  плоских  сечений как  гранных  моделей, так и моделей на основе  поверхностей  вращения,  построения собственных и падающих теней от гранных моделей,  нахождения  проекций  линий  пересечения  поверхностей, построения разверток разворачивающихся  поверхностей. Для “работы” с  внутренними  поверхностями   введено  задание  на основе модели разъемной литьевой  формы. Каждое из заданий этой,  второй  части,  предполагает анализ  специфики  формы  модели,  полученных  проекций  и размерной категории, а также выделение  в итоге изображений - видов,  достаточных,  с учетом правил и условностей, принятых при простановке  размеров, для  реализации  модели в материале.  

Третья группа заданий посвящена специфике  построения совокупности технических  изображений,  неразрывно связанной с размерной  категорией. Эта специфика на практике определяется типологическими  особенностями формы моделей и типового состава соответствующих изображений и размеров. В этой третьей группе задания представлены моделями с более четкими функциональными  признаками,  но это еще не графические  модели  деталей [4]. Используются модели таких типовых изделий:

Всего на базе комплекта может быть реализовано  более  450 заданий для ИГР.

Компьютерная реализация практической части курса предполагает  в целом  аналогичное  содержание. Особенности  формулировки заданий  и некоторые  организационно  методические  отличия  состоят в  следующем. В каждом  задании  прототипы  предъявляются  в виде  электронной 3D модели,  геометрические  характеристики  которой  также  подвергаются систематизированному анализу. Задаются  геометрические  признаки  аналога  данной  модели  такого же  класса.  На основе исходной  3D  модели и указанного  аналога надо трансформировать ее,  а  затем выполнить и ассоциативные 2D чертежи. При решении “классических  задач”, характерных  для  второй группы  заданий, в  среде  графического пакета,  не ставится  задача  имитации “ручных  методов”,  но  результат выполнения команд  Автокада (базовый пакет кафедры)  тщательно анализируется.  Компьютерная реализация естественно  предполагает и некоторые  дополнительные  преподавательские  усилия,  которые определяет  необходимость помощи  при  освоении студентом   методов  электронного  моделирования.  Однако  не единичны примеры,  когда  первокурсник  уже  владеет навыками работы в Автокаде или готов  самостоятельно, в процессе  работы, овладеть им.  Тогда он выполняет  программу в рамках  основного времени,  отведенного на курс  и предъявляет конечные результаты  в  виде распечаток.

Аттестация  по курсу предусмотрена в два этапа. Сначала  промежуточная - по итогам выполнения  ИГР  первой и второй групп заданий,  которая  позволяет подтянуть график выполнения  работ к промежуточному  финишу. Итоговая  аттестация проходит на  основе зачетного задания  по выполнению чертежа (или ЭМ) корпусной модели и учитывает  результаты промежуточной аттестации. В заключение   представляем  для примера  несколько заданий. Конечно,  уже  назрела  необходимость  расширять  содержание  и  название  курса, имея  в виду   не  только  чертежи,   но  и  электронные   модели (ЭМД).

Список литературы

1. Горнов А.О. К проблеме совершенствования  содержания дисциплины “ Инженерная графика”// Труды Международной научно -технической конференции  “Информационные средства и технологии”  - Москва: Изд-во МЭИ, 2007.   Т. 1. - С.190-193.

 2. Горнов А.О., Губарев А.Ю., Захарова Л.В. Модернизация содержания практических работ по курсу “Теория построения чертежа “// Труды ХVII Международной научно - технической конференции  “Информационные средства и технологии”- Москва: Издательский дом МЭИ ,  2009. Т. 3. - C. 98-104 .

3. Горнов А.О. , Миронова Н.Г. ”Элементы логики деятельности и проектирования в методике дисциплины “Инженерная графика”//. Международный  форум информатизации (МФИ-1999). - Москва: издательство Янус - К, 1999. Т.2 - С. 86-90.

4. Горнов А.О. Моргунова C.Б. О геометрическом моделировании //Труды ХVIII Международной научно-технической конференции  “Информационные средства и технологии” – Москва: Издательский дом МЭИ ,  2010. Т.3.- С.70-75                                                                                                                                  5. Горнов А.О.    Губарев А.Ю. , Захарова Л.В. Основания для алгоритмизации простановки размеров на чертежах // Труды ХVIII Международной научно - технической конференции  “Информационные средства и технологии”- Москва : Издательский дом МЭИ , 2008. Т.2. - C. 206-2014 .   

Рисунки к докладу

Рис. 1
Рис. 1


Рис. 2
Рис. 2


Рис. 3
Рис. 3


Вопросы и комментарии к выступлению:


Фото
Тихонов-Бугров Дмитрий Евгеньевич
(7 ноября 2012 г. 20:54)

Здравствуйте, Александр Олегович. Практическая часть сняла вопросы по теоретической. Как Вы замечательно заметили - теоретический материал должен рассматриваться как обобщающий, а не установочный. Очень интересная практика. Коллеги попросили меня включить обсуждение Ваших докладов на кафедральном семинаре. Видимо, появятся вопросы, которые, надеюсь обсудить в личном общении.

С уважением ТБДЕ

Фото
Горнов Александр Олегович
(7 ноября 2012 г. 21:16)

Добрый  вечер , Дмитрий  Евгеньвич ! Конечно, прошу , как договорились . Я, естественно, заинтересован в обсуждении своей позиции с коллегами , которые понимают  ее суть . А.О.  P.S. Подготовил доклад по проблеме инженерной подготовки в целом . Надеюсь он тоже  будет Вам интересен .

Фото
Захарова Людмила Валентиновна
(9 ноября 2012 г. 1:03)

Уважаемые коллеги! Позвольте небольшой Р.S. к нашей статье. При загрузке рисунков для сокращения обЪема файлов пришлось пожертвовать текстом заданий к моделям вал и скоба.Последнее изображение -косоугольная изометрия J(1,1,1).  

Фото
Головнин Алексей Алексеевич
(21 ноября 2012 г. 0:24)

Здравствуйте уважаемый Александр Олегович.

Все ваши доклады я прочитал с большим вниманием. На этой конференции они, наверное, ближе всего к тому, что лично мне хотелось бы здесь увидеть. По ним сверил свой опыт.

Название курса «Теория построения чертежа» вначале показалось отражающим процесс проведение линий на чертеже, но, перебрав «формирования», «компоновки», «оформления», пришел, что у меня лучше не получилось. По поводу «машиностроительного черчения» - есть ведь и «строительное черчение».

По поводу введения, оно у меня меньше двух часов никак не получается с тех пор как стал задумываться о том, что преподавать в связи с изменением содержания курса. У дневников 2 из 17 часов, у заочников  - 2 из 6-8 часов.

Вторая часть у Вас интересна сама по себе, вне курса, очень много нового, но за этими тонкостями не потеряется основное? Об аксонометрии интересно, но складывается впечатление, что материала на эту тему получается больше, чем по остальным.

У Вас «акцент делается на анализ задачи в пространственном представлении и ее последующую рациональную проекционную формулировку». А обязательно ли переводить ее в плоскость?

Ваша третья часть приводит к мысли, что, наверное, прежде чем чертить, студенты должны изучить примеры простановки размеров на типовых деталях, да и вообще примеры чертежей, а не просто проходить мимо образцов представленных в коридоре и аудиториях на стенах.

О классификаторе ЕСКД: в 2006 и 2011 проходил повышение квалификации в МГТУ им Баумана. Они не заполняют графу обозначения из-за того, что классификатор не прижился, а обозначение по вложенности не соответствует ГОСТам. Насколько оправдано изучение этого классификатора?

По поводу обозначения материала: при использовании Компаса это поневоле будет сделано правильно.

Вторая группа заданий, на наш взгляд, не должна быть трудоемкой и сложной (о чем в моем докладе «Корректирование содержания …»). Вообще, чертежные 2d работы должны быть минимальны, и ограничиваться выработкой умения строить эскиз при геометрическом моделировании.

Если бы не пояснение Людмилы Валентиновны, то даже не обратил бы внимание на выполнение заданий в виде косоугольных аксонометрий (изометрий?). Они разные? Это имеет какое-то объяснение?

Относительно естественной структуры инженерной подготовки – мне кажется, если преподавать инженерную графику сразу в виде компьютерной графики, то это как раз получится очень естественно. Информационное обеспечение жизненного цикла – это не просто слова. Даже в легком САПРе заложено очень много информации из следующих за нашим предметом дисциплин. Есть задумка подготовить об этом доклад, но получается не очень быстро.

С уважением

Фото
Горнов Александр Олегович
(21 ноября 2012 г. 17:49)

Алексей Алексеевич,  добрый день!   Думаю,  что наши  подходы , мнения и точки зрения по многим вопросам, и затронутому Вами,  принадлежат к допустимым и нехудшим по Паретто, если определить их, используя терминологию  ИП.

Поэтому отвечаю лишь фрагментарно . Акцентировал в статье ,что анализ формы, а это первое задание идет совместно, как по составляющим поверхностям, так и их геометрическим  параметрам формы так  и их взаимного положения. Для этого и  введено понятие" показатель положения".   Это начальный, и сугубо геометрический, подход к простановке размеров,  не требующий, но и не исключающийб  предварительного изучения чертежей деталей .

По классификатору . Здесь я ориентируюсь не на то, как на ФПК в МВТУ, а на  безусловное требование использовать классификатор, как подтвердили мне, в свое время, главный конструктор и нормоконтролер двух разных ФГУП радиотехнического и электромеханического профиля. Приведу, по случаю, одно из любимых изречений : " Всякое разумное решение предполагает сознательный выбор ,ему предшествует перечисление возможностей , а они определяются целесообразным классифицированием,  в котором и заключается ,чаще всего, главная особенность хороших решений."  Б. Паскаль .

Да, при формулировке заданий, и к этому то же есть основания, используются  изображения и с нестандарным, но  корректным сочетанием показателей искажения  по базисам.

Что касается естественности преподавания инженерной графики в виде компьюторнойб здесь яб в принципеб с Вами более, чем согласен . Поэтому в статье о NL написано с чего естественно ее (КГ) начинать .

Более того, более пятнадцати лет назад мне с коллегами и ректоратом   удалось решить организационные, материальные, методические, hard and soft , а затем и кадровые вопросы, чтобы 350 студентов в семестре ( от 45 до 60 часов ) сразу начинали работать в этом режиме . На большее не хватает ресурсов и сил, но в этом объеме дело живет и модифицируется .  Поэтому-то и приходиться думать о рациональной проекционной формулировке задачи ... Ведь остальных 1100 студентов тоже надо учить и, желательно, учитывая инвариантные аспекты и того и другого . Тем более, что 2D модели не антагонисты методам построения 3D моделей ....

Cогласен , что хотелось бы чуть побольше совместной работы по существу. Но, по моему, мы Все должны благодарить организаторов за великолепную возможность продуктивного общения !

 C глубоким уважением к Вашим знаниям, опыту и, конечно, подвижничеству .АО.   P.S.    Не знаю как Вы , но я уже подустал ..

Фото
Горнов Александр Олегович
(21 ноября 2012 г. 18:26)

А.А.! P.P.S. Заметил , что не пояснил - автор наименования " Теория построения чертежа "- проф. Георгий Иванович Ягодкин , один из бывших заведующих нашей кафедрой .


Назад Go Back