Программа «Инженерный дизайн, прототипирование»

Программа «Инженерный дизайн, CAD» выстроена в логике организации компьютерного учебного проектирования: создания моделей и чертежей объектов инженерного назначения разной степени сложности.

 

Освоение данной технологии в школе – хороший старт для тех учащихся, кто свяжет свою жизнь со сферой материального производства, строительством, транспортом, в военных и инженерных профессиях, и в рабочих специальностях.

 

Отличия от других программ:

 

  1. Очевидной является идея последовательно поддерживать освоение содержания учебного курса Черчение на технической базе КОМПАС-График и Моделирование-3D в программном обеспечении КОМПАС-3D.
  2. Курс «Черчение» входит в образовательную область «Технология». Курс «Моделирование-3D» отсутствует в перечне федеральных базовых предметов, но изучается в рамках Дополнительного образования для подготовки специалистов рабочих и технологических специальностей, обеспечения безопасности жизнедеятельности и комплексного развития каждого человека в современной инфраструктуре.
  3. Авторской является выбор элементов изучения, система изложения учебного материала и методические подходы в обучении.
  4. Новыми являются инженерная постановка и формулировки задач по компьютерному черчению и моделированию, а так же выбор средств для решения этих задач.
  5. Предлагается модульная последовательность изучения материала, логически построенная от простого к сложному, разработаны практические работы и задачи для изучения в рамках урочной формы занятий. 
  6. Методические формы организации уроков, способствуют повышению мотивации и активизации внимания учащихся на основе здоровьесберегающих элементов, включая коллективные формы работы.

 

Предлагаемый учебный курс является эффективным средством для развития пространственного мышления и развития творческого потенциала учащихся, а так же решает задачи профилизации образования и профориентации.

 

Педагоги

Жимирдеев Олег Николаевич, учитель физики и информатики высшей категории.

Содержание программы

Программа рассчитана на 1 учебный год, 36 часов.

 

 1. Как построен этот мир, посмотри! Понятие об инженерных объектах (2 часа).

Виды инженерных объектов – транспортные средства, коммуникаций. Машины, аппараты, инструмент. Принципы классификации инженерных объектов. Инженерные качества: прочность, устойчивость, динамичность, габаритные размеры, тактико-технические данные. Функциональные качества, эксплуатационные, потребительские, экономические, требования к инженерным объектам.

 2. Проект – это всё об объекте! Проектирование инженерных объектов (2 часа).

Метод и содержание проекта. Производство: изготовление, сооружение, постройка. Эксплуатация: гарантийный период эксплуатации, ремонтопригодный, аварийноспособный. Утилизация. Периоды существования инженерных объектов: создание проекта, подготовка производства.

Современные средства для разработки проектной документации, сопровождения изделия в его жизненном цикле, диагностика.

 3. КОМПАС-График: Создание, редактирование и трансформация графических объектов (2 часа).

Понятие вида, Создание вида: панель инструментов Геометрия, Панель свойств и параметры инструментов. Компактная панель инструментов. Редактирование: команды и инструменты. Привязки: Глобальные и локальные.

Особенности формулирования и решения инженерных задач. Задача о заполнении поверхности. Орнаментальные изображения.

Виды плоских деталей в документе Чертёж. Алгоритм плоскостного построения. Анализ формы объекта и синтез вида (изображения). Координатный способ создания объекта. Применение сетки для построения.

Творческая работа: проектирование плоского изделия (детали).

4. Моделирование объектов способом Выдавливание (14 часов).

Объекты: изделия и их модели. Изделия: комплекты, комплексы, узлы, детали. Способы изготовления деталей и изделий с применением сборочных операций. Виды моделей: масштабные, числовые, 3D –модели. Свойства трёхмерного твёрдотельного моделирования. Анализ формы объекта и синтез модели. План создания 3D- модели.

Введение в компьютерное моделирование: основные понятия и определения. Интерфейс окна Деталь. Знакомство с окном Дерево модели. Система 3D-координат в окне Деталь, и конструктивные плоскости.

Формообразование Детали выдавливанием: создание первого формообразующего элемента. Операция Эскиз. Правила и требования, предъявляемые к эскизам. Размеры в эскизах: фиксированные и информационные.

Создание простого объекта. Выбор плоскости для создания эскиза. Вспомогательные плоскости. Системы координат модели и эскиза. Координатный способ построения эскизов формообразующих элементов. Операция Выдавливание.

Способы редактирования операции формообразования (Выдавливание) и Эскиза: аналоговые и параметрические.

Задания для моделирования. Самостоятельная работа – проектирование детали (изделия).

 5. Сложные 3D-модели и сборочные чертежи (11 часов).

Принципы конструирования инженерных объектов. Элементы конструкций: корпусы, фундаменты, функциональные элементы. Конструкционные Материалы. Понятие о сборочных чертежах.

Тонкостенные объекты. Примеры: корпусы, коробки и оболочки. Создание тонкостенной модели с использованием вкладки Тонкая стенка. Моделирование по чертежу. Применение и правила создания операции Оболочка

Импорт детали. Команда Вставить из файла. Цветовые и оптические Свойства детали.

Операции формообразования. Операция Вращение. Требования к эскизу. Постановка задачи и план создания элемента вращения. Сфера и тор. Параметры Угол и Тонкая стенка.

Операция Создание модели По сечениям. Основные понятия. Требования к эскизам. Постановка задачи моделирования и План создания объекта применением операции По сечениям. Создание системы смещённых (вспомогательных) плоскостей. Создание эскизов сечений во вспомогательных плоскостях. Настройка параметров и создание операции По сечениям. Редактирование.

Кинематическая операция. Требования к эскизам кинематического элемента. Задача о

создании объекта с применением Кинематической операции (трубопровод).

Дополнительные конструктивные элементы: Фаски, Скругления, операция Уклон грани. Создание элемента Ребро жесткости: требования к эскизу; использование инструмента Спроецировать объект. Моделирование ребра жёсткости детали. Зеркальный массив. Массивы элементов. Виды массивов: концентрические и параллелограммные.

Тест и упражнения для создания сложных моделей.

6. Творческая работа (4 часа).

Создание проекта инженерного объекта. Выбор темы и Обоснование выбора темы проекта. Использование сведений из литературных источников, технических журналов, Internet ресурсов для обоснования принятых решений. Функциональные качества, инженерные качества объекта, размеры.

7. Заключение (1 час).

Защита проектов.

Цели программы

Главная цель: реализация комплексной программы обучения в образовательной области Технология, предназначенной для проектирования инженерных объектов, черчения и моделирования на современном технологическом уровне – в программном обеспечении КОМПАС-3D, на базовом уровне в общеобразовательном учебном учреждении.

 

Задачи:

  • Знакомство с видами инженерных объектов, особенностями их классификации и понятие об инженерных качествах объектов.
  • Освоение приёмов проектирования, создания и редактирования моделей объектов и чертежей – в программном обеспечении КОМПАС-3D.
  • Изучение правил построения чертежей и требований Государственных стандартов на оформление и создание чертежа, как документа. Овладение чертёжными инструментами и приёмами построения проекционных изображений и практикой чтения чертежей.
  • Развитие пространственного мышления учащихся при работе с 3D-моделями.
  • Расширение технического кругозора для обеспечения безопасности жизнедеятельности в сложном мире с современной развитой инженерной инфраструктурой.
  • Подготовка к выбору профессий, связанных с проектированием, производством и эксплуатацией инженерных объектов и оборудования.

Результат программы

Учащиеся получат представление о:

  • Правилах техники безопасности при работе на компьютере и чертёжными инструментами.
  • Правилах ГОСТ ЕСКД по оформлению чертежа.
  • Типах графических моделей: чертёж, эскиз, технический рисунок, аксонометрия, разрез, сечение.
  • Методе ортогонального (прямоугольного) проецирования.
  • Правилах нанесения размеров по стандарту.
  • Создании, сохранении и управлении документами в Системе КОМПАС-3D.
  • Интерфейсе окон документов. Системе координат документов в КОМПАС-3D.
  • Составе кнопок командных и инструментальных панелей (Компактная, Геометрия, Обозначения, Редактирование).
  • Способах и порядке создания объектов в каждом документе КОМПАС-3D.
  • Алгоритмах создания объектов.
  • Требованиях к эскизам Операций формообразования.
  • Работе программных исполнительных устройств
  • Прототипировании

 

Учащиеся получат возможность:

  • Выполнять построение чертежей и эскизов на бумаге.
  • «Читать» чертежи деталей и несложных сборок.
  • Составлять планы создания виртуального объекта: модели, чертежа, эскиза.
  • Проводить анализ формы предметов и синтез изображения.
  • Создавать и редактировать документы Чертёж в Системе КОМПАС-3D.
  • Создавать и редактировать модели в документе Деталь КОМПАС-3D.
  • Создавать ассоциативные чертежи моделей.
  • Выполнять разрезы и читать чертежи с разрезами.
  • Найти тему для проекта в диапазоне своих интересов.
  • Найти необходимую информацию по теме проекта (в литературе, периодике, в Internet- ресурсах)
  • Выполнять технологические операции с помощью программируемых исполняющих устройств (3D принтер, ЧПУ станок, лазерный станок)

 

Особые условия проведения

  • Умение работать с мышью и клавиатурой;
  • умение пользоваться линейкой, карандашом, циркулем;
  • дети старше 10 лет.

Материально-техническая база

Кабинет информатики, компьютеры с соответствующим ПО, мастерская, ЧПУ станок, лазерный станок, 3D принтер.