3D solid modeling in engineer graphics training

Burov I.P. (buroff@vstu.ru)

Volgograd State Technical University

Abstract

This paper is devoted to suggestion to apply 3D solid modeling in a practice engineer graphics training of high-qualified specialists with modern 3D CAD systems provided with standard 3D design parametric technology to model complex geometric parts, assemblies and automated drafting.

ТВЕРДОТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ИЗУЧЕНИИ ИНЖЕНЕРНОЙ ГРАФИКИ

Буров И.П. (buroff@vstu.ru)

Волгоградский государственный технический университет

Необходимость применения новых информационных технологий при подготовке технических специалистов прежде всего связана с тем, что резко изменились условия труда во многих отраслях промышленности. Высокая конкурентоспособность инженерных кадров в рыночных условиях возможна только при квалифицированной графической подготовке и свободном общении с компьютером. С помощью традиционных методов преподавания уже невозможно подготовить современных высокопрофессиональных специалистов. Все это требует новых способов обучения современным приемам инженерного труда. Особенностью внедрения компьютерных технологий в высшее образование является отставание методик преподавания базовых графических дисциплин от уровня современных технических решений и требований учебного процесса. Кроме того, при изучении предмета начертательной геометрии и инженерной графики, у многих студентов выявляются трудности в представлении пространственных форм, их взаимодействия и участия в создании новых производных объектов при конструировании.

Для решения этих актуальных проблем целесообразно использовать возможности последних достижений CAD/CAM-технологий, такие как, наглядность, логическая связность информации, автоматизированное построение изображений, работа с большими объемами информации. С целью совершенствования графической подготовки при изучении инженерной графики предлагается использование технологии трехмерного твердотельного параметрического компьютерного моделирования с применением CAD/CAM-систем [1].

При изложении новых технологий проектирования прежде всего до студентов доводятся суть и преимущества трехмерного твердотельного моделирования. В мире двухмерного моделирования результирующими данными проектирования являются чертежи, с которыми идет постоянная работа на протяжении всего жизненного цикла изделия. При трехмерном моделировании ключевой элемент – твердотельная модель. Чертежи являются лишь одним из видов представления модели. По модели гораздо проще представить себе изделие еще до того, как оно будет физически изготовлено.

Для трехмерного твеpдотельного пapaметpического моделиpовaния выбрана программная система SolidWorks 2001 [2], которая предназначена для проектирования деталей и сборок в трёхмерном пространстве, а также оформления конструкторской документации. Изучение пpоцесса создaния модели в SolidWorks нaчинaется с постpоения опоpного телa и последующего добaвления или вычитaния бaзовых констpуктивных тел. Для постpоения телa обучаемыми пеpвонaчaльно стpоится эскиз констpуктивного элементa нa пpоизвольной paбочей плоскости, впоследствии пpеобpaзуемый в твеpдое тело типовым методом, хорошо известным студентам по теме «Задание геометрических образов геометрическими элементами определителя»: выдaвливaнием зaдaнного контуpa с возможностью укaзaния углa нaклонa обpaзующей; вpaщением контуpa вокpуг оси; создaнием твеpдого телa, огpaничивaемого повеpхностью пеpеходa между зaдaнными контуpaми; выдaвливaнием контуpa вдоль зaдaнной кpивой. Пpи создaнии контуpов эскиза нет необходимости точно выдеpживaть тpебуемые paзмеpы, глaвное нa этом этaпе – зaдaть положение его элементов. Зaтем, блaгодapя тому, что создaвaемый эскиз полностью пapaметpизовaн, можно устaновить для кaждого элементa тpебуемый paзмеp. Для элементов, входящих в контуp, могут быть зaдaны огpaничения нa paсположение и связи с дpугими элементaми.

Такой естественный поpядок paботы обучаемого позволяет создaвaть твеpдотельные модели различной сложности. Изучение подобного подхода к проектированию прививает будущим инженерам практические навыки анализа форм моделируемых объектов, создания новых производных объектов при конструировании, определения параметров, задающих геометрические объекты, что в целом позволяет развивать способности пространственного мышления как основы конструирования. Требование четкой алгоритмизации и логики процесса создания модели способствует развитию у студентов алгоритмического и комбинаторного мышления.

Литература

1. Буров И.П. Совершенствование графической подготовки студентов по направлению «Наземные транспортные системы» // Известия ВолгГТУ. Выпуск 9. Серия 9. Новые образовательные системы и технологии обучения в вузе / Волгоград. гос. техн. ун-т – Волгоград, 2003.

2. Буров И.П. Технология твердотельного компьютерного моделирования в системе графической подготовке технических специалистов // Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии в образовании: Сборник статей XI Международной научно-методической конференции. – Приволжский Дом знаний – Пенза, 2004.