Методическая разработка Практического занятия «Моделирование тела типа Вал »

Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым
Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение
Республики Крым
«Феодосийский политехнический техникум»
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ
«Моделирование тела типа "Вал"»
по учебной дисциплине ОП.02. Компьютерная графика
для специальности среднего профессионального образования
15.02.08 Технология машиностроения
Разработал преподаватель
механических дисциплин
Берладин Ю.Е.
2018
Методическая разработка Практического занятия «Моделирование тела типа "Вал"»
разработана на основе Рабочей программы учебной дисциплины ОП.02. Компьютерная
графика, в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом
среднего профессионального образования по специальности 15.02.08 Технология
машиностроения
Организация-разработчик: Государственное бюджетное профессиональное образовательное
учреждение Республики Крым «Феодосийский политехнический техникум»
Разработчик Берладин Ю.Е., преподаватель высшей категории
Методическая разработка Практического занятия «Моделирование тела типа "Вал"»
рассмотрена и одобрена на заседании цикловой комиссии механических дисциплин
Протокол № ___ от «____» ____________ 2018 года
Председатель цикловой комиссии
2
ВВЕДЕНИЕ
Федеральным государственным стандартом среднего профессионального
образования предусмотрен компетентностный подход, который позволяет
обеспечить высокую эффективность и качество образования. Цикл
практических работ в общепрофессиональных дисциплинах реализует
принципы компетентностно-ориентированного образования и является
основной формой практико-ориентированного обучения.
Данная методическая разработка представляет собой методические
указания к проведению практического занятия по дисциплине ОП.02
Компьютерная графика для специальности среднего профессионального
образования 15.02.08 Технология машиностроения. Разработана в соответствии
с рабочей программой данной дисциплины и является учебно-методическим
пособием для организации и проведения практического занятия для
обучающихся 2-го курса.
Темой практического занятия является «Моделирование тела типа
"Вал"». Детали типа «Вал» являются самым распространенным типом деталей в
машиностроении. Поэтому для обучающихся, как будущих специалистов в
технологии машиностроения, важно знать особенности проектирования такого
типа деталей с помощью систем автоматизированного проектирования, а также
иметь практические навыки выполнения такого рода заданий.
Методическая разработка имеет профессиональную направленность,
способствует развитию у обучающихся инженерно-конструкторского
мышления, развивает творческие способности, желание углублять знания и
расширять практический опыт в области автоматизированного проектирования.
Результаты выполнения практического занятия позволяют преподавателю
корректировать методы и формы обучения, выбирая наиболее оптимальные.
3
1. Аналитическая часть
Практическое занятие по дисциплине ОП.02 Компьютерная графика для
специальности среднего профессионального образования 15.02.08 Технология
машиностроения направлено на достижение следующих целей:
1. Дидактические:
 формирование умений в соответствии с требованиями ФГОС: изучить
способы создания и редактирования 3D модели детали типа «Вал»;
 осуществление контроля и коррекции знаний по теме «Практическое
моделирование»;
 формирование у обучающихся представления о роли систем
автоматического проектирования и 3D моделирования в современном
мире;
 выработка знаний и навыков, необходимых обучающимся для создания,
редактирования и оформления электронных чертежей и 3D моделей,
составления конструкторской и технической документации.
2. Развивающие:
 развитие способности осуществлять поиск информации, использовать
информационно-коммуникационные технологии в своей деятельности;
 развитие
пространственного
представления
и
воображения,
конструктивно-геометрического мышления, способности к анализу и
синтезу пространственных форм и отношений на основе графических
моделей пространства, практически реализуемых в виде электронных
чертежей ассоциативно связанных с 3D моделями;
 развитие способности организовывать свою деятельность, выбирать
методы и способы решения поставленных задач;
 развитие способности работать в команде;
 развитие способности принимать решение в стандартных и
нестандартных ситуациях.
3. Воспитательные:
 воспитание устойчивого интереса к своей будущей профессии;
 воспитание чувства ответственности за результаты своей работы, работы
членов команды;
 воспитание
толерантности,
уважения
социальных,
культурных,
религиозных различий.
Выполнение практической работы также способствует формированию у
обучающихся знаний, умений, профессиональных и общих компетенций в
соответствии с требованиями ФГОС:
У.1 создавать, редактировать и оформлять чертежи на персональном
компьютере;
З.1 основные приемы работы с чертежом на персональном компьютере.
ПК 1.1. Использовать конструкторскую документацию при разработке
технологических процессов изготовления деталей.
4
ПК 1.2. Выбирать метод получения заготовок и схемы их базирования.
ПК 1.3. Составлять маршруты изготовления деталей и проектировать
технологические операции.
ПК 1.4. Разрабатывать и внедрять управляющие программы обработки
деталей.
ПК 1.5. Использовать системы автоматизированного проектирования
технологических процессов обработки деталей.
ПК 2.3. Участвовать в анализе процесса и результатов деятельности
подразделения.
ПК 3.1. Участвовать в реализации технологического процесса по
изготовлению деталей.
ПК 3.2. Проводить контроль соответствия качества деталей требованиям
технической документации.
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей
профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые
методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их
эффективность и качество.
ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и
нести за них ответственность.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой
для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и
личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в
профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с
коллегами, руководством, потребителями.
ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды
(подчиненных), за результат выполнения заданий.
ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и
личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать
повышение квалификации.
ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в
профессиональной деятельности.
Актуальность алгоритма выполнения построения 3D модели детали
обуславливается решением практико-ориентированной задачи получения
модели конкретной технической детали общего назначения типа «Вал». На
примере данной детали демонстрируется комплексный, интегрированный
подход к решению задачи создания и оформления конструкторской
документации в прикладной программе КОМПАС – 3D, с использованием
специализированного приложения КОМПАС-Shaft 3D. Обучающимся
предложена возможность решения конкретной инженерно-технической задачи
на доступном для них уровне.
5
Реализация дифференцированного обучения осуществляется путем
предложения заданий различной сложности, предусматривающих разное
количество ступеней Вала, шлицевого или шпоночного соединения, наличия и
типа зубчатого венца.
Межпредметные связи
Обеспечивающие дисциплины
 Информатика
 Инженерная графика;
 Техническая механика.
Обеспечиваемые дисциплины и МДК
 Технология машиностроения;
 Информационные технологии в
профессиональной деятельности;
 Системы
автоматизированного
проектирования
и
программирования
в
машиностроении.
Внутрипредметные связи
Обеспечивающие темы
 Двухмерное черчение;
 Трехмерное моделирование
Обеспечиваемые темы
 Практическое моделирование.
План занятия.
Продолжительность занятия: 90 минут.
1. Организационный момент
Приветствие.
Контроль
внешнего
вида
студентов,
отсутствующих студентов, готовности аудитории к занятию.
проверка
2. Проведение инструктажа по охране труда и технике безопасности
при работе на ПК.
Преподаватель обращает внимание на соблюдение правил техники
безопасности и санитарного режима при работе в компьютерной аудитории.
3. Сообщение темы и цели занятия, мотивации учебной деятельности
обучающихся.
Определение целей и задач занятия, создание мотивации учебнопознавательной деятельности. Совместно со студентами формируется значение
и место данной темы в будущей профессии.
Для мотивации обучающихся к выполнению практического задания
используются межпредметные связи, показывается значение данной темы при
6
изучении профессиональных модулей. Понимание студентами практической
значимости темы, а так же осознанное выполнение практической работы
4. Контроль исходного уровня знаний
Выявление степени усвоения теоретических знаний, необходимых для
выполнения практических заданий.
Используется устный опрос
знаний по теме «Практическое
моделирование».
5. Выполнение практической работы
Студенты выполняют практическую работу в соответствии с
методическими указаниями и рекомендациями, данными преподавателем.
Преподаватель в процессе выполнения работы консультирует студентов,
направляет их при возникновении затруднений. В процессе работы обращается
особое внимание на соблюдение обучающимися правил техники безопасности
и требований санитарного режима в компьютерной аудитории;
6. Подведение итогов занятия
Преподаватель обобщает результаты работы, достижение целей занятия,
комментирует работу на занятии отдельных студентов и всей группы в целом.
Выставление итоговых оценок интегрировано с учётом вводного контроля,
проделанной самостоятельной работы.
7
2. Практическая часть
Тема работы: Моделирование тела типа "Вал"
Цель работы: Ознакомиться с принципами создания трехмерных моделей.
Создать 3D модель детали типа «Вал» с помощью приложения Компас-SHAFT
3D.
Оборудование: ПК с ПО Компас 3D V16
Ход занятия.
1. Ознакомиться с краткими теоретическими сведениями;
2. Запустить программу КОМПАС и создать документ «деталь»;
3. По индивидуальным заданиям выполнить построение детали «Вал»;
4. Сохранить деталь;
5. Записать в отчет все этапы построения;
6. Ответить на контрольные вопросы;
7. Вывод.
Краткие теоретические сведения.
Вал – деталь машины или механизма предназначенная для передачи
вращающего или крутящего момента вдоль своей осевой линии. Большинство
валов – это вращающиеся детали механизмов, на них обычно закрепляются
детали, непосредственно участвующие в передаче вращающего момента
(зубчатые колёса, шкивы, звёздочки цепных передач и т.п.).
Одним из распространенных разновидностей валов является валы,
совмещённые с элементами, непосредственно участвующими в передаче
вращающего момента (вал-шестерня, вал-червяк).
Деталь типа «Вал-шестерня» представляет собой тело вращения и
относится к классу валов. Служит для передачи крутящих моментов.
Деталь «Вал-шестерня» имеет простую геометрическую форму – тело
вращения, состоящее из цилиндрической, конической, зубчатой, шлицевой,
резьбовой и плоской поверхностей. Выходные концы валов обычно имеют
цилиндрическую или коническую форму и снабжаются шпоночными пазами
или шлицами для передачи вращающего момента.
Все поверхности легкодоступны, что позволяет применять в
технологическом процессе высокопроизводительное оборудование.
Основной поверхностью является поверхность под подшипниками цапфы. Исполнительными поверхностями являются поверхность посадки
зубчатого колеса, поверхность шпоночного паза (шлицов) и поверхность
шестерни.
Во время работы деталь испытывает деформацию изгиба, кручения и
смятия.
8
Конструктивные элементы вала: цапфа, шейка, шип, пята, буртик,
заплечик, галтель, фаска, канавка, проточка, лыска, канавка, отверстия,
шпоночные пазы, шлицевые поверхности, резьба.
В системе Компас 3D существует несколько вариантов создания моделей
деталей типа «Вал» с помощью операций выдавливание, вращения, с
использованием библиотек.
В этой лабораторной работе мы познакомимся с созданием модели вала с
помощью приложения Компас-Shaft 3D.
КОМПАС-Shaft 3D это специализированное приложение для системы
КОМПАС-3D, предназначенное для автоматизации проектирования и
построения трехмерных твердотельных моделей валов, втулок, элементов
механических передач. Позволяет создавать: простые конструктивные
элементы; элементы механических передач; элементы разъемных соединений.
Основное назначение: ступени внешнего и внутреннего контуров;
кольцевые отверстия; кольцевые пазы; отверстия; канавки; проточки; шестерни
цилиндрические с внешними и внутренними зубьями; шестерни конические с
прямым и круговым зубом; шкивы клиноременной и зубчатоременной передач;
звездочки для приводных роликовых цепей; червячные передачи; шлицы;
шпоночные пазы.
Использует при работе: приложение КОМПАС-GEARS - геометрические
и прочностные расчеты цилиндрических и конических зубчатых, цепных,
червячных и ременных передач; расчеты геометрии механических передач в
Справочнике конструктора; корпоративный справочник Стандартные Изделия
(библиотека Стандартные Изделия) - конструктивные элементы: канавки,
проточки, отверстия, шпоночные пазы, шлицы
В системе КОМПАС-SHAFT 3D ступени и элементы, созданные при
помощи библиотеки, пополняют дерево построения модели КОМПАС-3D. Все
модели, рассчитанные и выполненные с помощью этого модуля, доступны для
редактирования стандартными средствами КОМПАС
Библиотеку КОМПАС-SHAFT 3D можно использовать как инструмент
для построения новых ступеней и дополнительных элементов на
цилиндрических ступенях моделей, созданных в КОМПАС-3D. Это позволит
избежать кропотливых действий по созданию эскизов конструктивных
элементов и выполнения формообразующих операций. В системе КОМПАСSHAFT 3D построение шлицев, канавок, проточек и т.д. сводится к указанию
рабочих поверхностей и выбору параметров элементов.
3D модель детали типа «Вал» используется для: создание рабочего
чертежа «Вал»; как элемент 3D сборки; создание и оформление
технологического процесса изготовления детали «Вал»; в САПР ТП
«Вертикаль» для оформления и расчета технологического процесса; быстрое
прототипирование (3D печать); моделирование и создание управляющей
программы токарной обработки на станках с ЧПУ; проверка на прочность и др.
9
Пример выполнения работы
Контрольные вопросы
1. Охарактеризуйте класс деталей типа «Вал»;
2. Перечислите основные элементы вала;
3. Опишите назначение библиотеки КОМПАС-Shaft 3D;
4.Опишите назначение приложения КОМПАС-GEARS.
Содержание отчета.
1. Тема. Цель. Ход работы;
2. Оборудование;
3. Описание основных этапов работы и используемых инструментов;
4. Результат выполнения практического задания;
5. Ответы на контрольные вопросы;
6. Вывод.
10
Заключение
Представленная методическая разработка практического занятия по
дисциплине ОП.02 Компьютерная графика является одной из ступенек в
профессиональном росте будущего специалиста технического профиля.
Структура и содержание практического занятия, его цели и задачи, этапы
изучения нового материала отображают исследовательский характер
современного
практико-ориентированного
обучения.
Обучающимся
предлагается возможность решения небольшого инженерно-технического
задания. Задание выполняется в прикладной программе КОМПАС – 3D, с
использованием специализированного приложения КОМПАС-Shaft 3D, которая
не отличается сложностью, имеет интуитивно понятный интерфейс.
Важным является глубокая межпредметная взаимосвязь, показывающая
обучающемуся практическую направленность и профессиональную значимость
умений и навыков полученных по дисциплине ОП.01 Инженерная графика,
ОП.03 Техническая механика в решении задач систем автоматизированного
проектирования. Данная задача актуальна и для других типов деталей и
механизмов.
При таком подходе, обучение приобретает черты исследовательского,
практико-ориентированного
подхода,
формирующего
компетентного
специалиста, готового применять полученные знания, умения в
профессиональной деятельности. Также формируется позитивное отношение и
интерес к изучаемому материалу, несмотря на сложные для обучающихся
общепрофессиональные дисциплины Инженерная графика, Техническая
механика и Компьютерная графика.
Организацию практического занятия необходимо проводить так, чтобы
оно стало познавательным, творческим, изучение материала успешным, а
знания востребованными.
11
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов,
дополнительной литературы
Основные источники:
1. Аверин В.Н. Компьютерная инженерная графика: учебное пособие для
студ. среднего проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2014.
– 224 с.
2. Богуславский А.А. КОМПАС-3D v. 5.11-8.0 [Электронный ресурс]:
практикум для начинающих/ Богуславский А.А., Третьяк Т.М., Фарафонов
А.А.— Электрон. текстовые данные.— М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2010.— 272 c.—
Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/8687.— ЭБС «IPRbooks», по паролю
3. Жуков Ю.Н. Инженерная компьютерная графика [Электронный
ресурс]: учебник/ Жуков Ю.Н.— Электрон. текстовые данные.— Томск:
Томский
государственный
университет
систем
управления
и
радиоэлектроники,
2010.—
178
c.—
Режим
доступа:
http://www.iprbookshop.ru/14009.— ЭБС «IPRbooks», по паролю
Дополнительные источники:
1. Компас-3D V15 Руководство пользователя: АО Аскон, 2012.
2. Ваншина Е.А. 2D-моделирование в системе КОМПАС [Электронный
ресурс]: методические указания к практическим занятиям по дисциплине
«Компьютерная графика»/ Ваншина Е.А., Егорова М.А.— Электрон. текстовые
данные.— Оренбург: Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ,
2010.— 88 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/21557.— ЭБС
«IPRbooks», по паролю
4. Ваншина Е.А. Моделирование в системе КОМПАС [Электронный
ресурс]: методические указания к практическим занятиям по дисциплине
«Компьютерная графика»/ Ваншина Е.А., Егорова М.А.— Электрон. текстовые
данные.— Оренбург: Оренбургский государственный университет, ЭБС АСВ,
2011.— 74 c.— Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/21611.— ЭБС
«IPRbooks», по паролю
Интернет-ресурсы:
1. Электронно-библиотечная система.
Форма доступа: http://www.iprbookshop.ru/
2. Официальный сайт компании Аскон.
Форма доступа: - http://ascon.ru
3. Форум пользователей систем КОМПАС.
Форма доступа: http://forum.ascon.ru/
12
Приложения.
Приложение 1.
Алгоритм выполнения построения 3D модели типа «Вал» в прикладной
программе КОМПАС – 3D, с использованием специализированного
приложения КОМПАС-Shaft 3D.
1. Запустить программу Компас 3D V16;
2. Создать документ «Деталь», сохранить под названием «Вал»;
3. Включить Менеджер библиотек:
4. В появившемся в нижней части окна Менеджера библиотек найти
библиотеку КОМПАС-Shaft 3D, включить ее и перейти на ее вкладку:
5. Построить первую ступень Вала по индивидуальным заданиям, для этого
необходимо открыть папку «Простые конструктивные элементы» и в правой
части окна выбрать «Внешняя цилиндрическая ступень».
В дереве модели необходимо указать базовую плоскость, например ZY.
Ввести параметры первой ступени (диаметр и длина) в Панели свойств
согласно индивидуального задания.
13
Нажать кнопку «Создать объект» на панели свойств.
6. Аналогично создайте вторую и третью ступени вала, в качестве базовой
плоскости указав один из торцов первой, а потом и второй ступени.
7. Переключимся на папку «Механические передачи» и в левой части окна
выберем «Шестерня цилиндрическая с внешними зубьями».
В качестве плоскости указываем торец третьей ступени.
В панели свойств контролируем параметры, заданные по умолчанию.
Проводим расчет зубчатого зацепления, для этого на вкладке «Параметры»
выбираем «Расчет в модуле Компас-Gears»
В появившемся окне нажимаем кнопку «Геометрический расчет».
В окне «Геометрический расчет» вводим количество зубьев шестерни и колеса,
модуль зацепления, контролируем остальные параметры.
14
На Странице 2 нажимаем кнопку «Расчет», в нижней части окна появится
информационное сообщение в котором будет рекомендация по изменению
параметров зацепления или сообщение что все параметры в норме. При
необходимости корректируем параметры зацепления.
Если параметры в норме нажимаем кнопку «Закончить расчеты».
На вкладке «Свойства» панели свойств параметр «Состояние» выбираем
«Строить все зубья».
Нажимаем кнопку «Создать объект»
8. Создаем последние две ступени вала.
9. Переходим в папку «Разъемные соединения» и создаем шпоночный паз или
шлицы на первой ступени вала.
При этом включается «Библиотека Стандартные изделия». Выбираем «Шлицы
прямобочные ГОСТ 1139-80 наружные», указываем цилиндрическую
поверхность первой ступени, и торец. Нажимаем кнопку «Создать объект», в
появившемся окне контролируем параметры шлицевого соединения. Нажимаем
кнопку «Применить».
15
10. На компактной панели включаем инструментальную панель
«Редактирование детали», выбираем инструмент «Фаска» и делаем
необходимые фаски на первой, второй и шестой ступенях.
Выбираем инструмент «Скругление» и делаем галтели между ступенями вала.
16
Приложение 2
Пример индивидуального задания к практической работе.
№
D, мм
L, мм
1 ступень
2 ступень
3 ступень
Зубчатое
колесо
5 ступень
6 ступень
шлицы
шпоночный
паз
фаска
галтель
20
32
40
50
20
20
Z
число m, мм
зубьев
модуль
b, мм
ширина
венца
21
30
40
10
32
20
6х16х20х4 ГОСТ 1139-80, I ступень.
10х9х22 ГОСТ 10748-79, III ступень.
1х450
R1
17
2