Компьютерная графика (Компас 3-Д) - Санкт

1
Пояснительная записка.
Дополнительная образовательная программа «Компъютерная графика и
моделирование в системе «Компас - 3 Д» имеет техническую направленность.
Программа нацелена на получение базовых знаний, необходимых для создания, как
рабочих чертежей, так и трёхмерных моделей. Системы автоматизированного
проектирования (САПР) являются векторными графическими редакторами,
предназначенными для создания чертежей.
При классическом черчении с помощью карандаша, линейки и циркуля
производится построение элементов чертежа (отрезков, окружностей, прямоугольников
и т. д.) с точностью, которую предоставляют чертежные инструменты. Использование
САПР позволяет создавать чертежи с абсолютной точностью и обеспечивает
возможность реализации сквозной технологии проектирования и изготовления деталей.
На основе компьютерных чертежей генерируются управляющие программы для
станков с числовым программным управлением (ЧПУ), в результате по компьютерным
чертежам изготавливаются высокоточные детали.
Основной метод представления трёхмерных объектов в машиностроении
ортогональное
проецирование
-
заключается
-
в проецировании объекта на две
взаимно перпендикулярные плоскости (комплексный чертеж). С увеличением
быстродействия
(системы),
вычислительной
позволяющие
аксонометрических
не
проекциях
техники
только
появились
выполнять
традиционным
прикладные
чертеж
способом,
в
но
программы
ортогональных
и
и
формировать
аксонометрию объекта.
На экране дисплея при этом появляется модель объекта, которая позволяет
реально «охватывать» его конструкцию, менять направление взгляда на модель объекта
в режиме реального времени. Такому методу присвоено имя 3D (D - dimension -размер).
В переводе 3D стало звучать как «трёхмерное моделирование».
Так как это не соответствует действительности (плоскость дисплея двумерна), то
появился новый термин «твердотельное моделирование». Данный метод основан на
том, что по такой модели можно определить все физико-механические характеристики
будущего изделия (объем, масса, момент инерции, центр тяжести и т.д.).
В рамках данной программы изучаются общие принципы 3D-моделирования:
 создание рабочего чертежа по модели,
 основы редактирования моделей,
2
 анализ и планирование деталей,
 параметризация в эскизах (совершенные технологии моделирования),
 создание сборочных чертежей и чертежей деталировок.
Знания и навыки, полученные учащимися при изучении данного курса, являются
актуальными и перспективными и пригодятся в дальнейшей их профессиональной
деятельности. Изучение компьютерной программы «КОМПАС» поможет вызвать у
учащихся познавательный интерес.
Краткая характеристика предмета, его значимость
Начало XXI века характеризуется бурным развитием компьютерных технологий,
создающих возможность перехода от традиционного ручного труда к практическому
использованию искусственного интеллекта. В современных конструкторских бюро ряды
чертёжных кульманов сменили плоские экраны компьютерных мониторов.
Информатизация общества создала предпосылки и обусловила необходимость
ознакомления учащихся технических классов с возможностями практического
использования компьютера.
Трудно передать словами ощущения, которые испытывает человек, когда на плоском
экране монитора постепенно материализуются в объемном виде его мысли и творческие
идеи.
Предлагаемый курс позволяет в короткий срок познакомиться с основными приёмами и
современными методами трехмерного твердотельного моделирования механических
деталей на персональном компьютере в среде операционной системы Windows .
В качестве инструментального средства используется система КОМПАС-ГРАФИК-ЗБ V9
для трёхмерного твёрдотельного моделирования, разработанная российской компанией
АСКОН.
При изучении данного курса школьники будут приобщаться к графической культуре и
машинным способам передачи графической информации. Изучение компьютерной
программы «КОМПАС» поможет вызвать у учащихся познавательный интерес.
Этот
курс поможет развитию интеллектуальных способностей, творческого и пространственного
мышления, что является достаточно широким развивающим потенциалом.
Актуальность, педагогическая целесообразность программы
Информатизация общества создала предпосылки и обусловила необходимость
ознакомления учащихся с возможностями практического использования компьютера,
формирования умений и навыков работы с наиболее распространенными типами
программных средств на уровне пользователя.
3
Сейчас трудно представить себе современное промышленное предприятие или
конструкторское бюро без компьютеров и специальных программ, предназначенных для
разработки конструкторской документации или проектирования различных изделий.
Большое значение имеет внедрение в учебный процесс современных технологий,
способных максимально приблизить воспитанника к последним научным и техническим
достижениям.
Данная программа содержит большой интеллектуальный потенциал в связи с тем, что
для её реализации имеется в наличии парк самых современных компьютеров, на которых
можно установить новейшие версии учебных компьютерных программ по черчению, таких,
как «КОМПАС V9».
Новейшая система КОМПАС-ГРАФИК-ЗБ V9 , являющаяся отечественной
разработкой, предназначена для создания «трехмерных » параметрических моделей, как
отдельных деталей, так и сборочных единиц и ориентирована на область машиностроения.
Моделируя различные поверхности на плоских чертежах, конструктор задаёт граничные
контуры поверхности, её характерные линии, направляющие и образующие, сечения
поверхности в дискретных интервалах, но при этом не видит саму поверхность. Так, для
моделирования сверхсложных поверхностей, например, поверхностей фюзеляжей самолётов,
корпусов кораблей, автомобилей, станков недостаточно проекционных видов и сечений, а
требуется построение более наглядных моделей. В этом случае преимущество
моделирования в среде 3D очевидно.
Методы моделирования, реализованные в этой программе, являются на сегодняшний
день общепринятыми почти во всех современных ЗD-системах. Поэтому ученикам
предстоит не просто изучить работу в конкретной системе, а ознакомиться с наиболее
распространённым подходом к созданию твердых тел, что подготовит их к дальнейшему
обучению и работе в технической сфере.
Цель: обучение построению ортогональных чертежей и трехмерных моделейв
компьютерной среде КОМПАС. Повышение интереса к предмету посредством внедрения в
учебный процесс современных средств создания конструкторской документации.
Задачи:
Обучающие:
•
расширить знания учащихся по предмету;
•
познакомить с новыми понятиями и терминами;
•
научить работать со справочной литературой и литературой по изучаемому предмету,
4
систематизировать материал, делать выводы;
•
научить применять полученные знания для работы на компьютере;
•
развить и закрепить навыки работы в среде «КОМПАС».
Воспитательные:
•
формировать самостоятельность и ответственность при работе с компьютером;
•
способствовать формированию жизненной позиции, морально-этических норм
поведения, системы ценностей и ценностного отношения к миру, к знаниям;
•
способствовать повышению культуры речи учащихся (умению связно, логично,
аргументировано и правильно, соблюдая нормы русского языка, выражать свои
мысли в устной и письменной форме).
Развивающие:
 развивать интерес к изучаемой дисциплине;
 развивать познавательную активность (потребность в обращении к литературе
по изучаемому предмету, справочной литературе, словарям, энциклопедиям);
 развивать внимание и творческий подход к работе.
Условия реализации программы.
Данная программа составлена для детей возраста от 14 до 17 лет на 2 года обучения
по 144 часа в год и включает в себя решение чертежно-графических задач средствами
двумерной графики в первый год обучения. Она предполагает продолжение изучения курса
на более углубленном уровне во 2 год обучения, включая в себя изучение трехмерного
твердотельного моделирования и создание рабочего чертежа на основе трехмерной модели.
Занятия по данному курсу будут проходить в лекционно-практической форме: 10/15
мин. - изложение материала, 5/10 мин. -обсуждение в форме вопросов и ответов, остальное
время - закрепление изученного материала на практике, где используются индивидуальные и
групповые формы обучения с обязательным использованием компьютера.
5
Формы организации деятельности учащихся на занятиях: лекция, беседа,
практическая работа.
Содержание построено таким образом, что изучение всех последующих тем
обеспечивается и поддерживается предыдущим материалом, с наличием обязательной связи
между частными и общими знаниями.
Ожидаемые результаты I года обучения
Воспитанники будут знать:
1. Способы графического отображения геометрической информации о предмете.
2. Методы ортогонального проецирования на одну, две или три плоскости
проекций.
3. Способы построения проекций.
4. Аксонометрические проекции, технический рисунок.
5. Правила оформления чертежа ручным и машинным способом.
6. Изображения чертежа (виды, сечения, разрезы).
7. Последовательность выполнения чертежа средствами компьютерной графики.
Воспитанники будут уметь:
1. Читать и выполнять проекционные изображения.
2. Выполнять и редактировать графические примитивы на экране дисплея.
3. Выполнять геометрические построения ручным и машинным способами.
4. Анализировать форму детали.
5. Выполнять чертеж детали, используя виды, разрезы, сечения.
6. Отображать форму изделия, выбирая необходимое количество изображений.
7. Правильно определять главный вид.
8. Оформлять чертеж в соответствии с требованиями ГОСТов ЕСКД и требованиями к
чертежам, выполненным на компьютере.
Ожидаемые результаты II года обучения
Воспитанники будут знать:
1. Общие принципы построения трёхмерной твёрдотельной модели в
среде КОМПАС.
2. Последовательность выполнения модели средствами компьютерной графики.
3. Принцип создания рабочего чертежа по модели в среде КОМПАС.
6
4. Принцип создания модели по рабочему чертежу в среде КОМПАС.
5. Основы редактирования моделей.
6. Принципы параметризации в эскизах.
Воспитанники будут уметь:
1. Выполнять и редактировать модели в среде КОМПАС.
2. Анализировать форму детали и планировать рациональное построение модели
3. Создавать параметрические эскизы операций, содержащие информацию о связях
между объектами и о наложенных на объекты ограничениях. в среде КОМПАС.
4. Выполнять рабочий чертеж детали, используя виды, разрезы, сечения по
трёхмерной твёрдотельной модели в среде КОМПАС.
5. Выполнять сборочные чертежи и чертежи деталировок в среде КОМПАС.
6. Оформлять чертеж в соответствии с требованиями ГОСТов ЕСКД и требованиями
к чертежам, выполненным на компьютере.
Способы проверки результативности:
•
наблюдений за текущей работой учащихся
•
результатов опроса, осуществляемого в устной, письменной и тестовой формах
•
результатов проверки графических работ
•
результатов выполнения итоговой графической работы.
Формы проведения итогов :

Участие в предметных олимпиадах по черчению и начертательной геометрии.

Выполнение трехмерных моделей для презентаций по черчению, начертательной
геометрии и другим предметам.

Участие во всероссийской конференции «Будущее России - в сильных
технологиях» по твердотельному моделированию.

Участие в ежегодном городском первенстве по компьютерному моделированию.
Учебно-тематический план.
Первый год обучения
часов
Раздел, тема
Всего
№
В том числе
теория
практика
7
Комплектование группы. Введение.
Охрана труда.
6
6
-
10
2
8
10
2
8
68
2
66
5. Создание рабочего чертежа
48
2
46
6. Итоговое занятие.
2
1
1
144
15
129
1.
2. Первое знакомство с основными элементами
интерфейса КОМПАС-ГРАФИК LT
3. Точное черчение в КОМПАС-ГРАФИК LT
(использование привязок)
4. Основные приемы построения и
редактирования геометрических объектов
7. ИТОГО
Содержание программы.
1. Комплектование группы. Введение. Охрана труда на занятиях. Начало и
окончание сеанса работы с КОМПАС-ГРАФИК LT. Основные понятия
компьютерной среды «КОМПАС 3D V9». Настройка системы.
2. Первое знакомство с основными элементами интерфейса 1 КОМПАСГРАФИК LT.
Теория: Название основных элементов окна. Управление изображением в окне
документа. Инструментальная панель. Строка параметров.
Практика: Упражнения (основные элементы окна, управление изображением в окне,
строка параметров).
3. Точное черчение в КОМПАС-ГРАФИК LT (использование привязок) Теория:
Точное черчение в КОМПАС-ГРАФИК. Управление перемещением курсора.
Использование привязок. Глобальные привязки (2.07). Локальные привязки.
Клавиатурные привязки.
Практика: Выполнение упражнений с последующим анализом.
4. Основные приёмы построения и редактирования геометрических объектов.
8
Теория: Выделение объектов . Удаление объектов . Отмена
и повтор команд.
Использование вспомогательных построений. Ввод вспомогательной прямой через две
точки. Ввод вспомогательной параллельной прямой. Простановка размеров. Ввод
линейных размеров. Ввод линейных размеров с управлением надписью и заданием
параметров. Ввод угловых размеров.
Ввод
диаметральных размеров. Ввод
радиальных размеров.
Практика: Выполнение упражнений. Самостоятельная работа «Простановка размеров».
Построение фасок. Построение скруглений . Симметрия объектов . Зачетная
графическая работа.
Построение зеркального изображения.
Самостоятельная работа «Симметрия
объектов» .Типовой чертеж детали «Пластина 1».
Использование видов. Чертеж детали «Пластина 2». Самостоятельная работа «Чертеж
плоской детали». Управление видами. Вал червячный из папки Tutorial .Изменение
параметров вида. Усечение и выравнивание объектов . Типовой чертеж детали «Вал»
.Поворот объектов. Деформация объектов .Построение плавных кривых (Кривые
Темы
Безье)
Всего
Содержание
часов
В том числе
теория
практика
.Штриховка
области .
Второй год
1. Введение
1
1
-
2. Основы 3D- моделирования
60
2
58
3. Создание рабочего чертежа по
модели
30
2
28
4. Основы редактирования моделей
20
2
18
5. Совершенные технологии
моделирования (параметризация в
эскизах)
22
8
14
6. Создание сборочных чертежей и
9
обучения
9
9
чертежей деталировок
7. Итоговое занятие.
итого
5.Создание
рабочего
2
1
1
144
16
128
чертежа.
Теория:
Основные
требования к оформлению работы. Анализ выполненных работ.
Практика: Создание рабочего чертежа детали (3 вида) . Самостоятельная работа «Чертеж
детали» (3 вида).
7. Итоговое занятие.
Теория: Подведение итогов. Задачи на следующий год обучения. Практика: анализ конкурсных
работ.
Содержание.
1. Введение. Охрана труда. Начало и окончание сеанса работы с КОМПАС-ГРАФИК .Открытие
и закрытие существующего документа. Основные типы документов.
10
Основные понятия компьютерной среды «КОМПАС 3D V9». Основные элементы интерфейса.
Дерево построения.
2. Основы ЗВ-моделирования
Теория: Общие принципы моделирования. Анализ выполненных упражнений.
Практика: Эскизы и операции.(Выпонение упражнений). Построение первых моделей.
Самостоятельная работа «Создание трёхмерной модели».
3. Создание рабочего чертежа по модели.
Теория: Структура чертежа .Компоновка и оформление чертежа.
Практика: Создание заготовки чертежа (ассоциативный чертёж).Настройка чертежа. Выполнение
чертежей деталей по моделям. Самостоятельная работа «Чертеж детали по модели».
4.
Основы редактирования моделей
Теория: Редактирование операций. Предупреждение об ошибках.
Практика: Редактирование эскизов. (Выполнение упражнений). Удаление объектов. (Выполнение
упражнений).
5.
Совершенные технологии моделирования.
Теория: Анализ и планирование детали. Параметризация в эскизах (настройка параметризации,
параметризация
построений,
просмотр
связей
и ограничений, параметризация привязок).
Параметризация в эскизах (просмотр связей и ограничений, 1 параметризация привязок).
Параметризация в эскизах (свободные и фиксированные 1 размеры, ручное наложение связей и
ограничений). Переименование элементов. Создание оболочки. Зеркальное копирование элементов.
Практика: Построение гибкой модели. Построение ребра жесткости. Проецирование объектов на
плоскость текущего эскиза. Проверка модели при редактировании параметров её
отдельных элементов. Изменение положения элементов в дереве построения.
Зеркальное копирование детали. Редактирование с использованием Указателя окончания
построения.
Создание тел вращения.
Команда «Создание кинематических элементов».
Создание ЗО-модели по её плоскому чертежу. Создание модели и чертежа детали по её
модели.
6.
Создание сборочных чертежей и чертежей деталировок.
11
Практика: Создание сборочного чертежа. Создание копии документа. Копирование данных в
буфер обмена. Копирование объектов в сборочный чертёж. Создание
спецификации.Создание чертежей деталировок. Самостоятельная работа «Чертеж сборочного
чертежа».
7. Итоговое занятие.
Теория: Подведение итогов.
Практика: анализ конкурсных работ.
Методическое обеспечение программы дополнительного образования
детей
Материальная база предполагает наличие компьютерного класса, оборудованного
медиапроектором, цифрового фотоаппарата и цифровой видеокамеры. Для проведения
занятий необходим доступ в Интернет.
В целях создания условий для достижения современного качества образования
необходимо использовать эффективные методики обучения, здоровье-сберегающие
технологии.
Учебно-методический комплекс программы содержит:
12
 учебные и методические пособия для педагога и учащихся;
 систему средств обучения (комплекс технических средств обучения – мультимедийная
установка, компьютерный класс, сканер, цифровой фотоаппарат, иллюстративный и
демонстрационный материал, работы учащихся и т.д.
Список литературы для детей и педагогов.
1. КОМПАС 3D V10 , Аскон. Руководство пользователя (том I, том II).
2. Азбука КОМПАС, Аскон 2007
3.
«Трехмерное твердотельное моделирование», А.Потемкин, издательство «Компьютер
Пресс», Москва, 2002.
4. Боголюбов С.К. Черчение – М., Машиностроение, 1978
5. Брилинг Н. С, Евсеев Ю. П. Задания по черчению – М, Стройиздат, 1984
6. Власов М П Инженерная графика – М.., Машиностроение, 1978
7. Информатика. 10-11 класс/ Под ред. Н.В. Макаровой. –СПб: Издательство «Питер», 2000. –
304 с.
8. Р.С. Миронова, Б Г. Миронов Сборник заданий для графических работ и упражнений
по черчению.- М. Высшая школа. 1987
9. Соловьева М.К. Начертательная геометрия С.- Петербург 2006
10. Павлова А.А., И.В. Глазкова Начертательная геометрия. Практикум для ВУЗов – М..,
Владос 2005
11. Чекмарев А.А. Начертательная геометрия и черчение Учебник – М.., Владос 2005
Список использованной литературы.
1. Копыльцов А.В «Компъютерное моделирование: сферы и границы применения» -СПб,,
СМИО Пресс,2005
2. Сборник «Дополнительное образование детей»(Сборник авторских программ.
Выпуск 2), М., 2004 год.
3. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учебное пособие. - М.:
Народное образование, 1998. – 256 с.
4. Якиманская И.С. Личностно ориентированное обучение в современной школе. - М.:
Сентябрь, 2000. – 96 с.
1. Давиденко Д.Н. Основы психофизиологии. – М., 1995
Нормативные документы.
1. Федеральный закон Российской Федерации от 29 декабря 2012 г. N 273-ФЗ "Об
образовании в Российской Федерации"
2. Приказ Министерства образования и науки РФ от 29 августа 2013 г.№ 1008 г. Москва
«Об утверждении Порядка организации и осуществления образовательной деятельности
по дополнительным общеобразовательным программам»
13
3. Федеральная целевая программа «Развитие дополнительного образования детей в
Российской Федерации до 2020 года»
4. Примерные требования к программам дополнительного образования детей.
Минобрнауки России, от 11.12.2006 № 06-1844
5. Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в
общеобразовательных учреждениях. Санитарно-эпидемиологические правила и
нормативы СанПиН 2.4.2.2821-10. Постановление от 29 декабря 2010 г. N 189.
6. Стратегия развития системы образования СПб 2011-2020 гг. («Петербургская Школа
2020»)
7. Национальная образовательная инициатива «Наша новая школа» (утверждена
Президентом Российской Федерации)
8.
О Стратегии действий в интересах детей в Санкт-Петербурге на 2012-2017 годы.
ПОСТАНОВЛЕНИЕ от 16 августа 2012 года N 864
14