Подготовка специалистов в области САПР

Технологии проектирования, программные продукты САПР составляют значительную часть от внедрения информационных технологий в индустрию, производство, экономику и общество в целом. В образовательном процессе студенты различных направлений подготовки и специальностей используют технологии проектирования и программные продукты их реализующие в качестве инструмента решения практических задач [1].

Дисциплина «Инженерная графика» является базовой в инженерном образовании, в рамках данного курса изучаются теоретические основы построения чертежа, стандарты на выполнение и оформление конструкторской документации, формируются компетенции, в том числе, в использовании программ САПР в профессиональной деятельности. В настоящее время для подготовки конструкторской документации используются современные информационные технологии, направленные на 3D проектирование.

В учебном процессе дисциплины уделяется внимание изучению основ моделирования и оформления конструкторской документации. Такой подход к изучению дисциплины и выполнению графических работ, предусмотренных ее содержанием, позволяет сократить количество ошибок, время, затрачиваемое на выполнение графических работ (чертежей), повысить качество оформления чертежей. Создав цифровой прототип разрабатываемого устройства, студенты имеют возможность подготовить презентацию проекта с целью дальнейшего коммерческого продвижения создаваемого продукта.

Традиционные разделы курса инженерной графики изучаются с применением программы САПР в качестве инструмента. Графическая работа «Построение изображений» при создании 3D модели детали дает возможность преподавателю увидеть, как по чертежу детали студент представил форму и размеры детали. На основе 3D модели формируются чертежи в соответствии с ГОСТ. Графические работы «Соединения разъемные» и «Сборочный чертеж», посвященные изучению видов соединений, построению их изображений на чертеже, выполняются с помощью инженерных инструментов программы САПР, например, генераторов болтового, шпоночного соединений, зубчатых зацеплений и др., использующих библиотеки ГОСТ компонентов программы.

Графическая работа «Деталирование» заключается в выполнении рабочих чертежей деталей по чертежу общего вида. Новым является создание 3D моделей всех оригинальных деталей сборочной единицы, сборки с помощью зависимостей, на основе моделей созданных деталей (компонентов) и библиотечных компонентов программы САПР, сборочного чертежа, спецификации, визуализации сборочной единицы, анимации работы механизма.

Новизна в обучении, связанная с решением практических задач автоматизации проектирования, заключается во внедрении графических работ по созданию параметрических компонентов и сборок [2], в которых формируются навыки работы с инструментами параметризации и программирования (рис. 1).

Рис. 1. Параметрические компоненты Autodesk Inventor

Кроме того, выполняется кинематический анализ, расчеты на прочность и собственные частоты (в программе САПР заданы характеристики материалов – прочностные, температурные, механические, выбираются зависимости для ограничении движения модели, например, зависимость фиксации, назначаются нагрузки), определяются физические параметры – материал, плотность, масса, площадь, объем, центр масс по осям x, y, z (рис. 2).

Рис. 2. Анализ напряжений в Autodesk Inventor

Развитие применения технологий проектирования в учебном процессе инженерных дисциплин осуществляется за счет комплексного использования CAD/CAE/CAM инструментов для промышленного дизайна и машиностроительного производства – единой среды инновационного проектирования и управления данными, предназначенной для моделирования, визуализации, анимации, выполнения инженерного анализа, расчетов на прочность, разработки управляющих программ для станков с ЧПУ, организации совместной работы, инструментов – простых в использовании и эффективных в проектировании, обеспечивающих возможность реализовать продукт от идеи до прототипа и изготовить изделие по средствам 3D печати или на станке с ЧПУ.