Полный текст статьи
Печать

Сейчас трудно представить себе современное  учебное заведение  без компьютеров и специального программного обеспечения, предназначенного для разработки конструкторской документации или проектирования различных изделий.

Актуальность обучения молодых специалистов навыкам работы в САПР-редакторах, возрастает из года в год. Российскому пользователю на рынке программного обеспечения в настоящее время предлагается ряд зарубежных и отечественных разработок, одна из которых «Компас-3D» фирмы АСКОН (г. Санкт-Петербург) получила наибольшее распространение, как система, наиболее полно соответствующая выполнению требований ЕСКД. [2]

Система «Компас-3D» состоит из модуля «Компас-График», обеспечивающего эффективную автоматизацию двумерных проектно-конструкторских работ в различных отраслях деятельности, и модуля «Компас-3D», предназначенного для создания трехмерных параметрических деталей и сборок. В каждом из модулей может использоваться система автоматизированной работы со спецификациями и другими текстовыми документами.

Использованию системы «Компас-3D» в учебном процессе способствует легкость его освоения и применения для выполнения большинства учебных заданий как в курсе «Инженерная и компьютерная графика», так и графических работ в других дисциплинах. Наличие большого количества библиотек для генерирования изображений стандартизованных элементов и конструкций освобождает от рутинного вычерчивания таких элементов и необходимости постоянного поиска информации в справочниках. Осваивая работу в «Компас-График» с использованием прикладных библиотек, студенты получают мощный инструмент, способствующий повышению эффективности и качества выполняемых графических работ при курсовом и дипломном проектировании.

Достоинством системы «Компас-3D» является то, что фирма АСКОН выпустила лицензионно-бесплатную версию пакета «Компас-3D V15 Учебная версия» для использования студентами на домашних компьютерах. Эта версия не имеет ограничений по использованию прикладных библиотек и в ней сохранены все возможности коммерческой версии, что значительно сокращает процесс конструирования. [3].

Можно сказать, что внедрение в процесс обучения в КГБПОУ «Ачинский колледж отраслевых технологий» дисциплин, обучающих студентов принципам работы в системах автоматизированного  проектирования продиктовано временем.

Например, студенты 2 курса изучают принципы трехмерного проектирования на дисциплине «Компьютерная   графика», принципы двумерного проектирования на дисциплине  «Инженерная  графика». Студентам  трехмерная графика интересна с точки зрения построения чертежей на основе твердотельного моделирования по многим показателям - скорости выполнения чертежей, наглядности, комфортности, точности, а также применения знаний в дальнейшем обучении.

В системе КОМПАС-3D все этапы проектирования связаны между собой: изменение и редактирование эскиза или формообразующей операции автоматически приводит к соответствующему перестроению модели и ее ассоциа­тивного чертежа.  Именно, за счет этого и можно  достичь  колоссальной  экономии времени и затрат труда на курсовое и дипломное проектирование.

На цикловой методической комиссии специальности 15.01.01 Монтаж и техническая эксплуатация промышленного оборудования (по отраслям) разработано учебно-методическое пособие «Деталирование на основе твердотельного моделирования» [1], которое может быть использовано как для последовательного, так и для параллельного изучения дисциплин «Компьютерная графика», «Инженерная графика». Авторы более 8 лет преподают эти дисциплины с использованием графического пакета «Компас». Авторы сотрудничают с компанией АСКОН и являются сертифицированными специалистами с правом преподавания по системе «Компас-3D» в авторизованном учебном центре АСКОН. Студенты принимают участие в конкурсе «АСы 3D-моделирования».

Назначение учебно-методического пособия – дать студентам эффективную методику выполнения графических работ и автоматизированного создания комплектов конструкторской документации при двумерном проектировании и 3D-моделировании с использованием компьютерного графического пакета.

В первой главе рассматриваются основы работы в «Компас»: интерфейс пакета, работа с документами, основные приемы работы, задание параметров и работа с графическими объектами.

Во второй главе на примерах типовых заданий инженерной графики раскрываются возможности автоматизированного проектирования в «Компас-График».

Третья глава посвящена работе в модуле «Компас-3D»: созданию 3D-моделей деталей и ассоциативно связанных с ними 2D-чертежей. Специфику третьей главы рассмотрим на примере работы со сборочным узлом «Клапан». Для работы предложен сборочный чертеж изделия (рисунок 1) и спецификация (рисунок 2). [3]                  

 На все детали, входящие в состав узла, должны быть разработаны рабочие чертежи. Для этого необходимо выяснить  назначение, принцип работы, устройство и взаимодействие отдельных частей деталируемого изделия и  способы  соединения их между собой, ознакомиться  с содержанием спецификации, количеством и материалом деталей, входящих в данный узел.

Клапан имеет несложную конструкцию и состоит из восьми деталей и шecти наименований стандартных изделий. Он предназначен для пропускания и запирания потока жидкости. На виде сверху Маховичок (4) показан с обрывом. Это сделано для пояснения формы Крышки (2) и Фланца (3). При вращении Маховичка (4) против часовой стрелки Шпиндель (5) с клапаном (7) поднимается и пропускает жидкость. Утечки жидкости через зазоры между Шпинделем (5) и Крышкой (2) предотвращаются сальниковым уплотнением из колец (14). Уплотнительные кольца поджимаются Фланцем (3), который крепится к Крышке (2) при помощи шпилечного соединения. Герметичность между Корпусом (1) и Крышкой (2) обеспечивается Прокладкой (8).

Установим следующие материалы деталей:  Корпус, Крышка, Фланец - СЧ18 ГОСТ 1412-85; Маховичок - полиэтилен ВД ГОСТ 16337-77; Шпиндель, Втулка, Клапан - сталь 40 ГОСТ 1050-88;  Прокладка – паронит  ПОН ГОСТ 481-80.            

Рекомендуется начинать  деталирование с наиболее простых деталей. В деталируемом изде­лии «Клапан»  такими деталями являются Втулка (6), Клапан (7) и Прокладка (8).

Втулка и Прокладка соединяются друг с другом при помощи резьбы. Контуры этих деталей хорошо определяются штриховкой на фронтальном разрезе, можно предположить, что эти детали представляют собой тела вращения.

Втулку и Клапан целесообразно расположить в пространстве горизонтально, повторяя технологический процесс их изготовления, т. е. так, как они зажи­маются в патрон токарного станка.

Для создания трехмерных моделей с помощью графических пакетов требуется предварительное составление эскиза, который определяет параметры формы каждого тела и функционального элемента, а также их взаимное расположение. На этом этапе осуществляется связь теоретических основ инженерной графики и компьютерного 3D-моделирования.

Создание моделей и чертежей деталей более подробно покажем на примере детали Втулка.

1.Создание   модели Втулки

1) Создаем  файл типа Деталь и сохраняем  его в выбранной папке, например, как "Втулка".

2) В плоскости ХУ создаем  эскиз Втулки (рисунок 3). В эскизе предусматриваем  размер цилиндрической поверхности под резьбу М30х1. Размер отверстия во Втулке должен быть не меньше наружного диаметра ходовой резьбы Шпин­деля, т. е. не меньше 24 мм.

3) Применяем  к эскизу операцию вращения (рисунок 4).

4)  Формируем  фаску на торце  втулки 1х450.

 

5) Формируем проточку (канавку) для выхода резьбонарезного  инструмента (рисунок5). Канавка по ГОСТ 10549-80(выход резьбы). 

  Рисунок 5 – Диалоговое окно Канавка по ГОСТ 10549-80 (выход резьбы)

После ряда действий система автоматиче­ски построит канавку для выхода резьбонарезного инструмента со стан­дартными параметрами (рисунок 7).

6) На наружной поверхности Втулки создаем  изображение резьбы, используя командуУсловное изображение резьбы. После ряда действий - Создать объект, и система отрисует резьбу на наружной поверхности Втулки (рисунок 7). 

 

Рисунок 6  – Панель свойств детали Втулка 

7)  На Панели свойств в поле Обозначение вводим  КГ 02 06, в поле Наименование - Втулка (рисунок 6). Задаем цвет (например, синий)   и выбираем  из списка материалов Сталь 40 ГОСТ 1050-88. Модель втулки выполнена (рисунок 7).                                                             

 

Рисунок  7  – Модель Втулки 

2. Создание рабочего чертежа   Втулки

Сначала выполняем  ассоциативный чертеж Втулки. Поскольку во Втулке имеется сквозное отверстие, и она является симметрич­ной фигурой, то целесообразно выполнить соединение половины главного вида и половины фронтального разреза.

1) Создаем  новый файл типа Чертеж формата А4 и сохраняем  его с тем же названием "Втулка". Вызываем команду Стандартные виды. Выбираем  модель Втулки для построения ассоциа­тивного чертежа.

2) В окне Схе­ма видов отменяем построение вида сверху. Вид слева понадобится для построения разреза. Задаем мас­штаб (например, 2,5: 1).

3) Два ассоциативных вида Втулки готовы (рисунок 8).

4) На половине главного вида выполняем фронтальный разрез. На виде слева указываем положение следа секущей плоскости. Система выполнит по­строение половины разреза детали.

5) выбираем команду Погасить для вида слева.  Вместо вида останется его габаритная рамка (она не выводится на печать).

 

Рисунок 8 – Ассоциативные виды  Втулки 

6)  Активизируем  команду Выносной элемент и ограничиваем проточку окружностью. Задаем масштаб выносного элемента 5:1. Щелкаем в окне документа для построения выносного элемента (рисунок 9) .

 

Рисунок 9 – Создание выносного элемента  [4] 

7) Пользуясь обычными приемами КОМПАС-График, завершаем  выполнение рабочего чертежа Втулки в соответствии с требованиями ЕСКД.  Наносим  осевую линию. Проставляем  размеры и их предельные отклонения. На­носим шероховатость поверхности. Компонуем  положение изображений Втулки на чертеже. Вносим  технические требования. Заполняем основную надпись. Изменяем масштаб чертежа на 2,5:1. В основную надпись системой автоматически будут занесены обозначение, наименование, материал детали, количество листов.   Рабочий чертеж Втулки готов (рисунок 10)  

 Рисунок 10- Рабочий чертеж Втулки 

Согласно данному алгоритму  выполняются рабочие чертежи всех деталей.

В четвертой главе рассмотрена методика создания 3D-сборок и получения на их основе комплектов конструкторских документов на изделие (сборочный чертеж, спецификация).

 

3. Сборочная модель Клапана

Для оценки правильности выполненных построений в завершении деталирования выполняют так называемую контрольную сборку - сборку, создаваемую по готовым чертежам составных частей, с целью контроля собираемости изделия, обнаружения случайных ошибок компоновки и проверки соответст­вия размеров сопрягаемых поверхностей деталей, а также размеров поверх­ностей под крепежные элементы.

Построение проводим  способом Снизу вверх, вставляя готовые модели дета­лей в модель сборки.

1) Создаем  документ типа Сборка и сохраняем его, например, как "Клапан".

2) На Панели свойств сборки вводим  ее обозначение "КГ 03 00 СБ" и наименование "Клапан".

3) Первым (базовым) компонентом сборки  выбираем  корпус Кла­пана. Относительно него будем  задавать положение остальных компонентов.

4) Устанавливаем  ориентацию Изометрия XYZ. Активизируем  команду Доба­вить из файла. Выбираем  документ Корпус. Открываем. В окне документа указываем  точку вставки Корпуса - начало координат сборки. Щелк­аем  мышью. Деталь Корпус вставлена в Сборку.

5) Последовательно добавляем  в Сборку (рисунок 11) следующие  компоненты – Клапан, Шпинель, Втулку, Прокладку, Крышку, Кольца, Фланец, Шпильки, Шайбы, Гайки, Маховичок, Шайбу,  Гайку, используя команды Сопряжения -  Совпадение,  Соосность и другие, получаем Сборку Клапана (рисунок 12).                                                                     

4. Создание  ассоциативного  чертежа  Клапана

На сборочном чертеже должны быть изображены: на месте главного вида - фронтальный разрез и вид сверху.

1) Создаем  документ типа Чертеж (формата А4) и сохраняем  его как "Клапан".

2) Для открытия выбираем  файл, содержащий трехмерную Сборку Клапана.

3) Сначала создаем один вид – вид сверху,  на Панели свойств задаем  масштаб 1:2. Остальные параметры без измене­ний, система  построит ассоциатив­ный  вид  сверху;

4) Выполняем фронтальный разрез (рисунок 13).        

Рисунок 13 – Ассоциативный чертеж Клапана  [4] 

5) Завершается выполнение  сборочного чертежа: редакти­руется  чертеж, чтобы он выглядел так, как показано на рисунке 1. Сборочный  чертеж Клапана представлен на рисунке 14.

 

 Рисунок 14 – Сборочный чертеж Клапан

5. Спецификация  к сборочному  чертежу Клапана

Спецификация  создается  в полуавтоматическом режиме с  увязкой всей информации  о сборочном изделии.  Передача объектов спецификации из модели в чертеж и специфика­цию возможна благодаря возникновению ассоциативных связей между этими документами.

Составные части сборочного изделия подключаются  к объектам специфика­ции, что позволяет  управлять документами прямо из спецификации, кото­рая является основным конструкторским документом, определяющим его состав. Включив режим просмотра состава объектов (рисунок 15),  получается  очень удоб­ное представление графических данных: при выделении строки спецификации на чертеже хорошо просматривается как сам объект, так и его линия-выноска (подсвечиваются зеленым светом), а также открыт документ Компас-деталь (модель Корпуса).

 Рисунок 15 – Режим просмотра состава объектов спецификации [1] 

Использование твердотельного моделирования в КОМПАС помогает быстрее понимать конструкции деталей и качественно выполнять чертежи, но не освобождает от изучения ГОСТ и применения стандартов, которыми следует руководствоваться при создании, например, резьбовых соединений и оформления конструкторской документации на детали, сборочные единицы. [2]

             В современных конструкторских бюро проектирование осуществляется по схеме: модель - ассоциативный чертеж - спецификация, и именно такая схема реализована системой КОМПАС-3D, и именно по такой схеме разработано учебно-методическое пособие "Деталирование на основе твердотельного моделирования".

Таким образом, применение САПР-технологий в подготовке специалиста позволяет увеличить эффективность обучения за счет получения навыков работы с КОМПАС-программой, позволяющих студентам самостоятельно создавать чертежи и модели любой формы и конфигурации на экране монитора посредством инструментария систем автоматизированного проектирования.

Полученные навыки и знания на занятиях инженерной и компьютерной графики формируют профессиональные компетенции и повышают квалификацию будущих специалистов для дальнейшей их профессиональной деятельности.