ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРВОКУРСНИКАМИ СИСТЕМЫ КОМПАС-3D ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЧЕРТЕЖЕЙ ДЕТАЛЕЙ ОБЩЕМАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Рассмотрены вопросы использования студентами первого курса автоматизированных методов получения чертежей и моделей деталей общемашиностроительного применения в системе Компас-3D. Определено, что правильное сочетание 2D и 3D-методов проектирования способствует пониманию особенностей изготовления деталей, их конструктивных и технологических элементов.

Изучение темы «Эскизирование деталей общемашиностроительного применения» для студентов технических направлений подготовки завершается выполнением чертежей этих деталей. Как правило, первокурсникам предлагается выполнить эскиз колеса зубчатого, вала и муфты (полумуфты) или фланца. Затем выполнить 3D-модели этих деталей в программе Компас-3D, из моделей построить ассоциативные чертежи.

Последние версии программы Компас 3-D позволяют, используя библиотеки стандартных элементов, выполнять 2D-чертеж детали, и по чертежу генерировать ее модель. Выполнение работы в такой последовательности: «эскиз – чертеж – модель» имеет для студентов практическую пользу. Будучи первокурсниками, они «в первом приближении» становятся будущими конструкторами: на примере одной детали «проходят» этапы «эскизный проект – рабочий проект – опытный образец». Работа по эскизированию детали заключается не только в выполнении необходимых изображений, замерах и простановке размеров, шероховатостей, составлении технических требований. Работая с натурной деталью, студент изучает стандартные и оригинальные конструктивные элементы, условия работы детали в механизме, способ изготовления (или возможные варианты способов изготовления) детали. Первокурсник не обладает в полной мере знаниями специальных дисциплин, поэтому функциональное назначение тех или иных конструктивных и технологических элементов в детали разъясняет преподаватель.

Эскизируя деталь, студент определяет степень детализации её изображения, как правило, в сторону упрощения (игнорируя фаски, радиусы скругления малых размеров, переходы ступеней при малой разнице их размеров, галтели и т.п.). При этом явные геометрические формы (отверстия, наплавления, выполненные для балансировки вращающихся тел и др.) ими воспроизводятся в эскизе.

Возможность выполнить 2D-чертеж детали общемашиностроительного применения в программе Компас-3D, существенно упрощает процесс выполнения чертежа и генерации модели. С помощью библиотеки «Валы и механические передачи» можно выполнить практически все стандартные конструктивные  и технологические элементы деталей. Но чаще всего этот этап выполняется формально: при наличии эскиза достаточно выбрать ту или иную опцию инструментальной панели конструктивных и технологических элементов внутреннего и внешнего контура деталей, дополнить размерами, параметрами шероховатости поверхности и другой информацией, изучаемой в рамках курса «Инженерная графика», и чертеж будет готов, 3D-модель сгенерирована. При этом не отрабатываются навыки выполнения формообразующих операций в 3D, так как модель генерируется автоматически.

Иная последовательность – создание модели детали на основе эскиза, а затем уже переход к 2D-чертежу. Этот процесс представляет собой более творческую работу.  Выбор способа формообразования детали требует специальных знаний не только из курса «Инженерная графика», но и заставляет разобраться в методах изготовления деталей, способствует расширению кругозора студента как технического специалиста. Например, при выполнении нестандартных конструктивных элементов (прямобочные зубья на валу, прямоугольная резьба на штоке и др.) необходимо самостоятельное выполнение 3D-модели, без привлечения библиотек. Выполнение шпоночного паза под сегментную шпонку может быть реализовано различными способами (рис. 1, 2).

Самым простым (кроме использования библиотек) для студентов представляется способ вырезания элемента выдавливанием (рис. 1, а, б).

Гораздо более полезным, с точки зрения освоения методов изготовления деталей, является способ вырезания элемента вращением, хотя он и требует более длительного построения эскиза (рис. 2). Данный способ (вращение формообразующего эскиза вокруг оси) воспроизводит удаление металла фрезой (рис. 3).

При использовании библиотек создания конструктивных и технологических элементов деталей работа существенно упрощается. На первом этапе выполнения моделей деталей из реальных механизмов представляется целесообразным познакомить студентов с различными методами формообразования элементов.

Еще более наглядным примером преимуществ владения формообразующими операциями перед использованием библиотек является выполнение нестандартных зубьев на валу. Операцию вырезания выдавливанием в 3D-моделировании (рис. 4, а) можно сопоставить с операцией обработки отверстий и пазов протяжкой (рис. 4, б).  Операцию вращения – с вращением фрезы (рис. 4, в, г).

Аналогичные примеры можно привести с выполнением отверстий. При использовании стандартных отверстий из библиотек, коническое отверстие от сверла появляется автоматически. В случае выполнении отверстия вращением эскиза, студент вынужден вникать в метод получения глухих отверстий в деталях.

Практическая польза создания модели детали вслед за выполнением эскиза состоит в самопроверке количества и правильности простановки указанных на эскизе  размеров,  необходимого количества изображений, правильном описании типовых стандартных конструктивных и технологических элементов. Если на эскизе недостаёт каких-либо изображений или размеров, построить модель представляется затруднительным. Студент сам видит недостатки выполнения своего эскиза.  Такого рода самопроверка более наглядна, чем при выполнении 2D-чертежа по выполненному эскизу.

Когда модель сформирована, создаётся ассоциативный чертеж. Переход от модели к чертежу содержит определённые сложности. Все видимые линии, присутствующие в модели, отображаются на чертеже, в то время как правилами выполнения чертежей предусмотрены определённые условности и упрощения при изображении зубьев, шлицев и других элементов. Приходится прибегать к искусственным методам корректировки чертежа (разрушение, дополнение условностями и упрощениями и пр.).

Разумное сочетание 2D и  3D-методов проектирования позволяет освоить в полной мере технологию современных способов автоматизированного проектирования деталей и механизмов.

Список литературы

1. Афонина, Е.В. Деталирование чертежей сборочных и общих видов [Текст]+[Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие / Е.В. Афонина, В.Н.Ожерельев. – Брянск : БГТУ, 2016. – 70 с.
2. Афонина, Е.В. Основы графической подготовки в проектной деятельности бакалавра по направлению «Профессиональное обучение (графический дизайн)» [Текст]+[Электронный ресурс]: учебно-методическое пособие / Е.В. Афонина, Н. В. Басс. – Брянск : БГТУ, 2014. – 150 с.

Рисунки к докладу

Носов Константин Григорьевич (21 марта 2019 г. 22:25)	Уважаемые авторы доклада, добрый день! Заинтересовала предпоследняя фраза - " Приходится прибегать к искусственным методам корректировки чертежа (разрушение, дополнение условностями и упрощениями и пр.). " Коллеги, а как вы трактуете п. 7.11 ГОСТ 2.305-2008? У нас тоже возникают трудности с этим...
Афонина Елена Владимировна (21 марта 2019 г. 23:50)	Добрый вечер, Константин Григорьевич! К сожалению, при разрушении не удаётся сохранить ассоциативную связь. Требование 7.11 выполняется при создании 2D-чертежа из библиотеки (о чем говорилось в начале статьи), а затем генерации модели по чертежу. В этом случае связь сохраняется. Как прямая, так и обратная. Можно вносить изменения в модель, они будут отражены на чертеже. К разрушению видов приходится прибегать в учебных целях. Модель создаётся для обучения различным способам формообразования, но не является оптимальным методом проектирования.  Благодарю Вас за проявленное внимание.  С уважением,  Афонина Е.В.