КУРСОВОЙ ПРОЕКТ В ГРАФИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ СТУДЕНТОВ ПНИПУ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ. (Взгляд преподавателя и студента)

Подчеркивается необходимость использования новых технологий обучения, соответствующих уровню развития информационно-коммуникационных технологий и отвечающих требованиям современных проектных и производственных технологий. Показаны варианты интеграции этих технологий в содержании разделов графической подготовки студентов ПНИПУ и обоснована эффективность их использования.

Информационные технологии в процессе ГГП реализуются на всех видах занятий. Основные инструментальные компетенции студенты получают на занятиях по компьютерной графике при выполнении лабораторных работ. По заданному алгоритму студенты строят 3d-модели типовых деталей с набором основных конструктивных элементов (отверстия, пазы, фаски, ребра жесткости, скругления и т.д.), с дальнейшим созданием и оформлением ассоциативного чертежа. При изучении темы «Сборочный чертеж» осуществляется работа с библиотеками стандартных элементов. В ходе освоения ПО САПР большое внимание уделяется применению операций параметризации и редактирования, как инструментов, позволяющих видоизменять, дорабатывать изделие и, в дальнейшем, оптимизировать процесс проектирования.

Для углубления приобретенных навыков работы с ПО САПР предусмотрена самостоятельная работа по выполнению индивидуальных заданий, которая предполагает активное использование полученных инструментальных компетенций. Варианты заданий учебно-методического комплекса по всем изучаемым темам содержат изображение 3d-модели объекта проектирования и дополнительную информацию, необходимую для решения поставленной задачи.

Для студентов направлений, осуществляющих подготовку выпускников к проектно-конструкторской деятельности, в рамках графического образования предусмотрено выполнение курсового проекта. Курсовой проект предполагает разработку в технологии 3D, комплекта проектно-конструкторской документации на изделие, соответствующее профилю образовательной программы. Так для химических и горных специальностей студенты выполняют проектирование изделий трубопроводной арматуры, которая широко используется в данных отраслях промышленности .

При выполнении проекта студент проявляет весь набор проектно-конструкторских компетенций, сформированный в процессе прохождения курса графической подготовки. Целью выполнения курсового проекта является углубление, закрепление и обобщение дисциплинарных знаний, умений, навыков и одновременно приобретение опыта разработки проекта реального изделия из сферы будущей профессиональной деятельности выпускника. При этом ставится задача в процессе проектирования ориентироваться на использование современной технологии 3d- моделирования.

Отметим следующие этапы работы над курсовым проектом:

• Знакомство с содержанием технического задания, его анализ, составление плана работы;
• Информационный поиск материала по теме, знакомство с видами трубопроводной арматуры, ее назначением и устройством; ознакомление с принципом работы выбранного изделия;
• Выявление структурных аналогов сборочной единицы по назначению и конструктивным особенностям;
• Проработка возможности конструктивных усовершенствований аналога-прототипа и его изменений (например, видоизменение конструкции корпуса, крепление золотника к шпинделю или крышки к корпусу, изменение системы уплотнения и т.д.);
• Аналитическое обоснование предполагаемых усовершенствований (например, удешевление изготовления или увеличение ресурса эксплуатации изделия, использование более современных материалов и т.д.)
• Выполнение комплекта проектно-конструкторской документации на сборочную единицу с использованием пакета САПР:
• Выполнение эскизов деталей, входящих в сборочную единицу с проверкой простановки размеров с учетом дальнейшей собираемости изделия;
• По выполненным эскизам создание параметрических 3d-моделей всех оригинальных деталей, входящих в сборочную единицу изделия;
• Создание 3d-модели сборочной единицы в целом, с подбором стандартных деталей из специализированных библиотек и банка имеющихся прототипов;
• Подготовка основного комплекта конструкторской документации;
• Оформление пояснительной записки с указанием области применения, назначения и принципа действия разрабатываемой сборочной единицы, ее технических характеристик;
• Защита курсового проекта (презентация, доклад).

На начальном этапе студентам предлагается взять в качестве прототипа сборочной единицы любой из объектов запорной арматуры: вентиль, кран, задвижку и т.п., и в соответствии с приведенными этапами разработать основной комплект конструкторской документации (согласно ГОСТ 2.102-2013).

Заключительным этапом является защита проекта, в ходе которой идет представление электронной документации на разработанное или модернизированное изделие в виде ЭГМИ в целом и его составных частей, а также их ассоциативных чертежей. При защите курсового проекта студент должен продемонстрировать знание конструкции изделия, показать понимание и широкую эрудицию по ряду технических вопросов, касающихся его разработки:

• Технические характеристики изделия;
• Конструктивные особенности;
• Возможности использования разработанного изделия;
• Подбор материалов;
• Последовательность сборки;
• Знание стандартов отрасли и ЕСКД;
• Особенности компьютерных технологий, примененных в процессе проектирования.

Приобретение студентами опыта курсового проектирования в системе САПР и реальной проектно-конструкторской деятельности на начальном этапе обучения в рамках базовой геометро-графической подготовки позволит более успешно в дальнейшем, на старших курсах, выполнять курсовые и дипломные проекты, а также участвовать в проектно-конструкторских и исследовательских работах по заказу предприятий.

Курсовой проект глазами студентов

В данной статье мы хотим объяснить простым, доступным языком, что такое курсовой проект по дисциплине «Начертательная геометрия, инженерная графика и компьютерная графика». Данный текст основан на реальных событиях (со всем этим мы встретились в жизни).

 Все просто

Так как курсовой проект по данной дисциплине выполняется точно не на первом курсе, то в вашей голове уже должны быть базовые знания, а именно:

• Изображения – Виды, разрезы, сечения и т.д.
• ПО Компас 3D – программа, с помощью которой вы можете создать 3D модели деталей и сборочный единиц, а из 3D моделей – ассоциативные чертежи.
• Эскизирование – выполнение эскизов основных деталей с  технологическими и конструктивными элементами на линованном листе бумаги с простановкой всех необходимых размеров и другой необходимой информацией.

Первый пункт – перед вами появится кран, вентиль – сборочная единица, и первое что вы должны сделать, изучить все его составляющие, то есть полностью его разобрать и собрать.

Именно здесь вы можете встретить первую сложность. Кран легко разобрать, но сложно собрать в первый раз, но это дело практики и после многократного выполнения первого пункта, вы хорошо научитесь с этим справляться.

Второй пункт – сфотографируйте каждую деталь со всех сторон на свой сотовый телефон, это намного облегчит выполнение следующих пунктов. (наличие фотографий позволит дома неоднократно смотреть имеющуюся информацию и осознать каждую деталь в мелочах).

Третий пункт – приступайте к эскизированию каждой детали, составляющей сборочной единицы. Создав эскиз на основе базовых знаний, вы должны научиться смотреть на него не как студент, а как рабочий, который с помощью этого эскиза будет изготавливать деталь. Это довольно непросто. Нужно понять, какую геометрию имеет заготовка (цилиндр призма, конус и т.д.), каким способом (литье, механическая обработка и т.п.) будет изготовлена деталь. В конечном итоге на эскизе должна отобразиться деталь, которую вы держите в руках, со всеми необходимыми атрибутами рабочего чертежа.

Четвертый пункт – проверка основных размеров с учетом собираемости изделия. Проверьте все резьбовые соединения, с тем чтобы была обеспечена скручиваемость деталей в процессе сборки, т.е. резьбы должны иметь одинаковый диаметр и шаг. Проверьте размеры диаметров и длин сопрягаемых деталей и т.д.

Пятый пункт – создание 3D моделей деталей и сборочной единицы. Любое 3D моделирование деталей базируется на вычерчивании плоского контура с последующей его трансформацией: выдавливанием, вырезанием, вращением, движением по траектории и т.д. Основные навыки были освоены ранее с помощью лабораторных тренажеров и выполнения индивидуальных графических заданий. С помощью этих операций можно выполнить 60-70% работы по созданию 3D моделей деталей. Обратите внимание на рациональность выбора первоначального эскиза и первой операции выдавливания с тем, чтобы деталь была выполнена минимальным количеством операций.

С остальными 30-40% вы познакомитесь в процессе работы в программе Компас-3D (зеркальный массив, вращение, смещенные плоскости, ребро жесткости и т.п.). И так вы создаете каждую деталь, не забывайте об атрибутах (свойства модели: обозначение, название и сохранение). Это в дальнейшем упростит грамотное создание сборочного чертежа и спецификации. 

Шестой пункт – создание 3D модели сборочной единицы. В программе Компас-3D вы последовательно собираете 3D модель в той же последовательности, как в жизни. Чтобы проверить правильность вашей сборки, вы можете использовать команду «Диагностика пересечений», она покажет вам несостыковки деталей или их пересечения. И если таковые имеются, то нужно искать ошибку в состыковке основных размеров и изменять 3D модели, что не составит затруднений при условии грамотного использования возможностей параметризации.

Седьмой пункт – создание чертежей. Подходя к этому пункту знайте, что в эскизировании вы уже сделали 80% работы для создания чертежей. Чертеж создается из 3D моделей специальной командой называемой «Создать чертеж по модели» или комбинацией клавиш «Ctrl+D». Затем вам нужно выбрать удобный масштаб  и разместить виды. Далее создаем картину аналогичную эскизированию: показываем нужные разрезы-сечения, выносные элементы (используя библиотеки Компас) и проставляем размеры.

Восьмой пункт – создание спецификации. Если вы грамотно задали все свойства моделей  деталей и сборочной единицы, то спецификация создастся автоматически с помощью команды «создать спецификацию по сборке».

Итог: Вы разработали комплект конструкторских документов на сборочную единицу:  Вентиль,  Кран, Задвижка и т.д.

Девятый пункт – написание пояснительной записки. Для этого необходимо открыть всемирную и сеть и посмотреть большое количество информации по интересующему нас вопросу, т. е. теме Запорная арматура, Регулирующая арматура и т.д.  Вы систематизируете найденную информацию применительно к своей сборочной единице, отражаете в пояснительной записке, где описываете свой Кран или Вентиль.

Десятый пункт – создание презентации. В презентации вы отразите информацию по теме и результаты проектирования своего изделия. 

        Все. Успешной защиты!

Список литературы

1. Современное состояние развития геометро-рафической культуры и компетентности будущих специалистов//Вектор науки ТГУ. 2015. №2-2. С.26-31.
2.  Тихонов-Бугров Д.Е., Абросимов С.Н. Проектно-конструкторское обучение инженерной графике: вчера, сегодня, завтра // Геометрия и графика. 2015. Т. 3. № 3. С. 47-57.
3. Гузненков В.Н. Преподавание информационных технологий в графических дисциплинах технического университета // Открытое образование. 2013. № 1. С. 4-7.
4. Столбова И.Д. Компьютерная графика - основа графической подготовки студентов // В сборнике: ГРАФИКОН'2016 Труды 26-й Международной научной конференции. 2016. С.342-346.
5. Столбова И.Д., Александрова Е.П., Носов К.Г. Функционал информационных технологий в геометро-графической подготовке инженера // Открытое образование. 2017. №1. С.59-67.
6. Столбова И.Д., Александрова Е.П., Носов К.Г. Графическое образование как составляющая проектно-конструкторской подготовки специалиста // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2017. №3 (240). С.40-46.
7. Корнилкова Е. В. , Шахова А. Б. Курсовое проектирование в курсе «Инженерная графика» // Проблемы качества графической подготовки студентов в техническом вузе: традиции и инновации: материалы V  Междунар. науч.-практ. интернет-конф. - Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2015. –
8. Information Technologies Used for Geometro-grafical Training of Engineering Staff / I. D. Stolbova, A. B. Shakhova, M. A. Shirinkina // Information Technologies in Engineering Education - INFORINO 2018 [Electronic resource] : IV Intern. Conf., 23-26 Oct. 2018, Moscow, Russia. / Moscow Power Engineering Inst. - Moscow : [s. n.], 2018. - P. 53-56. - 1 USB flash drive. - Title from screen. - DOI 10.1109/INFORINO.2018.8581807., Web of Science С.268-279.
9.  Информационные технологии в геометро-графическом образовании инженерных кадров / И. Д. Столбова, А. Б. Шахова, М. А. Ширинкина // Информатизация инженерного образования - ИНФОРИНО-2018 : материалы IV Междунар. на-уч.-практ. конф., 23-26 окт. 2018 г., г. Москва. / М-во науки и высш. образования Рос. Федерации, М-во энергетики Рос. Федерации, Нац. исслед. ун-т МЭИ, Нац. фонд подготовки кадров, Фонд развития МЭИ. - Москва : Изд-во МЭИ, 2018. - С. 202-205.

Рисунки к докладу