Геометрическое моделирование как основа для повышения уровня технической подготовки по инженерной и компьютерной графике

Сегодня с развитием техники и технологии происходит переоценка требований к будущим специалистам технического направления. Все более востребованными становятся специалисты, обладающие широким набором профессиональных знаний и компетенций по направлению своей специальности.

Современный специалист технического направления должен обладать компетенциями в области успешного освоения новой техники и технологии, уметь использовать инструкции, читать и самостоятельно создавать чертежи, схемы и другую техническую документацию. А так же владеть набором специализированных графических программ.

Такие навыки приобретаются студентами технических высших учебных заведений на занятиях по инженерной графике. Данная дисциплина относится к базовой и включена в рабочие программы технических специальностей.

Внедрение в процесс обучения компьютерных технологий позволяет повысить уровень усвоения материала слушателями. Так как применение специализированных компьютерных программ дает возможность студентам наиболее полно представить изучаемый объект с выявлением всех его геометрических форм, параметров и зависимостей. При этом компьютерное моделирование является одним из эффективных способов исследования и конструирования сложных систем, что позволяет создавать компьютерные модели для различных отраслевых направлений. На сегодняшний день графическое моделирование выходит на качественно новый уровень – уровень трехмерного геометрического моделирования. 3-D модели позволили объединить все этапы жизненного цикла изделия в единый целостный цикл, а появление 3-D сканеров, 3-D принтеров, различных станков, позволяющих изготавливать изделия по 3-D модели, сделали её основным конструкторским документом. Поэтому успешное внедрение 3-D моделей в различные области техники обусловливает изменение требований к качеству подготовки специалистов, включая необходимость владения достаточными геометрическими знаниями и новейшими достижениями в области технологий компьютерного моделирования [1].

На сегодняшний день в инженерной графике для создания моделей широко используются специализированные графические программы: AutoCad, Компас-3D, SolidWorks, Autodesk Inventor и др.

Данные программы несут в себе очень большое преимущество, так как содержат богатый инструментарий, позволяющий создавать чертежи различной сложности. Причем в программе Компас заложены стандарты ЕСКД, что существенно облегчает подготовительный этап создания чертежей (рамка, основная надпись и т.д.) [3]. И так же для упрощения и ускорения разработки чертежей, содержащих типовые и стандартизованные детали (крепеж, пружины, подшипники, резьбовые отверстия, канавки, строительные конструкции и т.п.) в программе Компас разработаны готовые библиотеки. Но с другой стороны такие особенности программы Компас более актуальны для пользователей, которые имеют большой опыт в черчении, что действительно является удобным для предприятий, где изготовление чертежа требует определенной скорости. Что касается студенческих работ, то здесь, конечно же, важным моментом является повторение стандартов, а именно самостоятельная подготовка формата к выполнению чертежа (рамка, основная надпись, подбор шрифта, толщина линии и т.д.). А при создании 3-D моделей важно понимание самой технологии производства деталей и сборочных конструкций. Это касается и стандартных изделий.

В работе [2] представлена, разработанная студентами первого курса технической специальности 3-D модель шпилечного соединения на базе графической программы AutoCad 2017 по заданным параметрам. Сущность данного задания состоит в том, чтобы студенты могли получить знания и навыки в области технологии производства резьбового стандартного изделия и по стандартным параметрам получить 3-D модель. Используя при этом инструментарий программы AutoCad-2017. Выполнение резьбы происходило на заранее созданной студентами цилиндрической заготовке. Был применен алгоритм построения [1]: начиная с вкладки «Управление видами», затем во вкладке «Рисование» выбирается команда «Спираль». Следующим шагом используются команды «Сдвиг» и «Вычитание». Для построения фаски используется команда «Фаска по кромке». Далее повторяя предыдущие пункты алгоритма строится резьба на другом конце шпильки. В результате получена модель шпильки с нарезанной с двух сторон резьбой. Так же студентами была смоделирована гайка и шпилечное соединение в целом. Технология изложенного построения подробно отражена в работе [2].