студент
В статье рассматривается использование системы ADEM в учебном процессе при изучении дисциплины «Инженерная и компьютерная графика». Применение CAD/CAM модулей системы ADEM позволяет познакомиться с технологией изготовления детали, выполнить динамическую модель технологического процесса и создать управляющую программу обработки детали.
САПР, ADEM, технологический процесс, управляющая программа, учебный процесс
Внедрение систем автоматизированного проектирования позволило по-новому взглянуть на процесс проектирования и изготовления изделий. В настоящее время возможность моделирования конфигурации изделия, процесса изготовления и отработки технологии стала уже потребностью. Отечественная CAD/CAM/CAPP система ADEM предназначена для конструкторско-технологической подготовки производства. ADEM был создан, как единый продукт, включающий в себя инструментарий для проектировщиков и конструкторов (CAD), программистов ЧПУ (CAM) и технологов (CAPP). Поэтому он содержит нескольких различных предметно-ориентированных САПР под единой логикой управления и на единой информационной базе [1, 2]. ADEM позволяет автоматизировать следующие виды работ: объёмное и плоское моделирование и проектирование; проектирование технологических процессов; программирование оборудования с ЧПУ, оформление проектно-конструкторской и технологической документации и другие операции [3].
В данной работе рассматривается вопрос об использовании системы ADEM при изучении дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» для студентов направления «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств». Дисциплина разделена на две части, первая часть дисциплины преподается в первом семестре, вторая – в третьем. При изучении первой части дисциплины основной акцент сделан на два направления: проекционное черчение и геометрическое моделирование в САПР AutoCAD [4]. К достоинствам именно этой системы можно отнести как широкое применение в решении прикладных задач [5, 6], так и возможность создания средств компьютерной проверки решений геометро-графических задач [7]. Вторая часть дисциплины «Инженерная и компьютерная графика» включает изучение вопросов не только 2D и 3D проектирования, но и технологии изготовления деталей. И система ADEM дает широкие возможности для изучения технологических процессов механической обработки деталей. CAM-модуль в области проектирования и планирования техпроцессов механообработки позволяет выполнять плоское и объемное фрезерование, токарную обработку, листовую штамповку, визуализацию процесса обработки и другие операции. CAD-модуль системы в области чертежной графики позволяет выполнять компьютерную обработку бумажных чертежей, 2D моделирование и черчение, 3D моделирование, создавать чертежи по 3D модели, конструкторскую документацию, полностью соответствующую требованиям ЕСКД, и это далеко не полный перечень функциональных возможностей.
Наибольший интерес для нас представляет функционал CAM-модуля, который позволяет выполнить моделирование технологической обработки детали и создать управляющую программу обработки детали на станке с ЧПУ. Основной акцент в учебном процессе ставится на изучении технологии изготовления детали: определение заготовки для детали, технологические операции механообработки и последовательность их выполнения. Знание технологии изготовления в значительной степени определяют правильность простановки размеров на детали [8, 9]. При простановке размеров необходимо отчетливо представлять, на каких операциях и в какой последовательности формируются эти поверхности. Только после этого возможно правильно проставить размеры на чертеже детали и правильно связать между собой размеры необрабатываемых и обрабатываемых поверхностей. Размеры на чертеже детали проставляются с таким расчётом, чтобы они отвечали наиболее рациональной технологии изготовления детали. Чтобы рабочему не приходилось при обработке подсчитывать размеры, их необходимо указывать для каждой операции.
В качестве примера рассмотрим создание модели технологического процесса (ТП) и управляющей программы обработки детали – «тела вращения» с планированием техпроцесса обработки (рис. 1).
Необходимо учитывать, что студенты первого курса, изучающие дисциплину «Инженерная и компьютерная графика», еще очень далеки от специальной машиностроительной терминология и понятий, поэтому объяснение задания должно быть доступным, понятным и сопровождаться иллюстративным материалом [10].
Детали, поверхности которых являются телами вращения, обрабатывают на токарном станке, поэтому главное изображение детали следует располагать соответственно её положению на этом станке, т.е. с горизонтальной осью вращения.
На первом этапе разработки МСР необходимо по чертежу детали проанализировать конструкцию детали и определить технологические операции для ее изготовления и их последовательность [8, 9, 11, 12].
Второй этап работы заключается в создании графической модели детали. Она выполняется в CAD-модуле системы ADEM. Для составления технологии обработки на станке с ЧПУ модель не обязательно должна иметь вид полностью оформленного чертежа, так как для создания управляющей программы в модуле CAM системы ADEM нужен только геометрический контур детали. Для нашей детали-тела вращения не требуется строить полный геометрический контур, достаточно половины контура, расположенного выше оси симметрии детали (рис. 3).
Третий этап – создание технологии обработки выполняется в модуле CAM системы ADEM. После разработки технологического маршрута обработки детали создается модель технологического процесса. Возможности системы ADEM позволяют применять самые разнообразные последовательности действий при создании технологии в модуле CAM.
Деталь, подлежащую обработке, можно представить набором конструктивных элементов [3]. Например, конструктивные элементы данной детали – торец, область, резьба. При токарной обработке рекомендуется придерживаться следующего маршрута (рис. 3…8):
− начало цикла (позиция смены инструмента);
В работе выбор данных для настройки инструмента и параметров обработки (глубина резания, подача, обороты шпинделя, скорость резания) выполняется по таблицам технологических справочников.
После задания всех технологических объектов необходимо рассчитать траекторию движения инструмента. Результатом расчета является файл CLDATA, который содержит последовательность команд для станка с ЧПУ. Существует возможность расчета траектории инструмента для текущего технологического объекта и для всех объектов.
Таким образом, использование CAM-модуля системы ADEM при изучении второй части курса «Инженерная и компьютерная графика» позволяет познакомиться студентам направления «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» с технологией изготовления детали, выполнить динамическую модель ТП, имитирующую процесс обработки и создать управляющую программу обработки детали. Также рассматривается вопрос об углубленном изучении CAD-модуля системы ADEM в первом семестре. Это позволит перейти к сквозному проектированию в учебном процессе: в первой части дисциплины рассматривать вопросы проектирования и 3D моделирования деталей, создания ассоциативных чертежей и конструкторской документации в соответствии с требованиями ЕСКД, а во второй – перейти к изучению техпроцессов механической обработки этих деталей и созданию динамической модели ТП.
1. Чемпинский Л.А. Основы геометрического моделирования в машиностроении : конспект лекций для студентов, обучающихся по основной образовательной программе высшего образования по специальности 24.05.02 Проектирование авиационных и ракетных двигателей / Л А. Чемпинский. - Самара: Изд-во Самарского ун-та, 2017. -157 [1] с. -ISBN 978-5-7883-1356-6 .
2. Чемпинский Л.А. К вопросу обучения основам компьютерного геометрического моделирования/ Л А. Чемпинский //Модернизация профессионально-педагогического образования: тенденции, стратегия, зарубежный опыт: материалы международной научной конференции, г. Барнаул, 18-20 октября 2017 года. - Барнаул: АлтГПУ, 2017. - C.140-143.
3. Мещеряков А.В. Подготовка управляющих программ (в среде CAD/CAM/CAPP ADEM) : Методические указания /А.В. Мещеряков, В.Г. Смелов, Г.В. Смирнов и др. - Самара: Изд-во Самар, гос. аэрокосм, ун-та, 2010. - 26 с.
4. Егорычева Е.В. Компьютерное обеспечение практических занятий по курсу «Инженерная графика» / Е. В.Егорычева, А. И. Лапочкин // Состояние и перспективы развития электротехнологии. XVI Бенардосовские чтения : сборник научных трудов Международной научно-техн. конференции. - Иваново: ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В. И. Ленина», 2011. -С. 440.
5. Притыкин Ф.Н. Визуализация линейных смещений узловых точек при реализации мгновенных состояний различных конфигураций руки андроидного робота / Ф. Н.Притыкин[и др.] // Геометрия и графика. -2019. -Т.7, №. 3. -С. 51-59. DOI:https://doi.org/10.12737/article_5dce6b81e2a808.81762326 .
6. Игнатьев С.А. Дополненная реальность в начертательной геометрии / С. А.Игнатьев, З. О. Третьякова, М. В. Воронина// Геометрия и графика. -2020. - Т.8, №. 2. -С. 41-50. -DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2020-41-50.
7. Бойков А.А. Компьютерная проверка решений задач начертательной геометрии для инженерно-графического образования / А. А. Бойков // Геометрия и графика. -2020. -Т.8, №. 2. -С. 66-81. -DOI:https://doi.org/10.12737/2308-4898-2020-66-81 .
8. Волкова М. Ю. Графическая грамотность инженера как способ получения фундаментальных профессиональных знаний/ М. Ю. Волкова, Е. В. Егорычева // Геометрия и графика. -2014. -Т.2,№.1.-С.39-46. - DOI:https://doi.org/10.12737/3849
9. Егорычева Е.В. Использование метода параметризации при моделировании конструкции изделия / Егорычева Е. В., Вьюнов Д. А. // Информационная среда вуза. - Иваново: Ивановский государственный политехнический университет, 2015. - № 1 (22). - С. 113-116.
10. Новожилова С.А. Информационное обеспечение в современных технологиях обучения графическим дисциплинам / С. А. Новожилова, Е. В. Егорычева // Геометрия и графика. - 2013. - Т.1, №3. - С.33-35. - DOI:https://doi.org/10.12737/2130 .
11. Egoricheva, E. V. Developmentofgraphicskillsofstudentsintechnicaluniversity / Egoricheva E. V., Tyurina S. Yu. // Категория «социального» в современной педагогике и психологии: материалы 7-й всерос. научно-практ. конф. с дистанц. и междунар. участием (Ульяновск, 20-21 июня 2019 г.). - Ульяновск: Изд-во «Зебра», 2019. - С. 290-292.
12. Егорычева, Е.В. 3D-моделирование при обучении инженерной графике / Егорычева Е. В., Милосердов Е. П. // Информационная среда вуза. - Иваново: Ивановский государственный политехнический университет, 2015. - № 1 (22). - С. 44-48.
