Author Archives: С.И. Гаврилов

ИЗУЧЕНИЕ CAD/CAM ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКЕ ИНФОРМАТИКИ И ИКТ

Статья опубликована в рамках: Международной научно-практической интернет-конференции «Актуальные проблемы методики обучения информатике в современной школе» (Россия, г.Москва, МПГУ,16 — 17 февраля 2016г.)

ИЗУЧЕНИЕ CAD/CAM ТЕХНОЛОГИЙ НА УРОКЕ ИНФОРМАТИКИ И ИКТ

Гаврилов Сергей Игоревич
Россия, г.Москва
e-mail: gsi-1974@mail.ru

Научный руководитель:
д.пед.н., проф. Т.Б.Захарова

Современные компьютерные технологии позволяют создавать (проектировать) трехмерные компьютерные модели самых разнообразных и необходимых в жизни вещей. И, более того, изготавливать их на станках с числовым программным управлением (ЧПУ). Речь идет о так называемых CAD/CAM технологиях.

CAD (Computer Aided Design) – технологии компьютерного проектирования изделий.

CAM (Computer Aided Machinery) — технологии изготовления изделий на станках с ЧПУ.

До недавнего времени такие технологии считались слишком сложными и дорогостоящими для освоения непрофессиональными пользователями и, соответственно, практически не изучались в средней школе.

Однако опыт опровергает это мнение. Более того, мы считаем изучение CAD/CAM технологий совершенно необходимым в 10-11 классах.

3D модели – основа изучения CAD/CAM технологий

Известные примеры преподавания основ CAD технологий в школе показывают, что компьютерные программы используются на уроках черчения, или технологии (соответственно, эти уроки называют «Компьютерное черчение» или «Компьютерная инженерная графика»). При этом методика преподавания черчения, как правило, практически не изменяется, только вместо карандаша и линейки применяется компьютер, а вместо бумаги – экран монитора.

Однако современные методы компьютерного проектирования и изготовления изделий принципиально отличаются от тех, которые применялись раньше. В современных CAD/CAM системах используется так называемое трехмерное (3D) проектирование, в отличие от двумерного (2D), «плоского», которое применяется в устаревших методах. Созданная компьютерная 3D модель изделия может быть передана на станок с ЧПУ для ее автоматизированного изготовления.

Изменения в технологиях проектирования изделий требуют и новых методик обучения школьников этим технологиям. Современные методики должны быть построены на основе изучения компьютерного проектирования 3D объектов.

В учебном курсе «Моделирование объектов и процессов» учитывает современные тенденции CAD/CAM технологий и позволяет решить следующие задачи:

  • развить пространственное мышление;
  • научить композиции и декомпозиции элементов трехмерного объекта;
  • сформировать представление о формообразовании объекта;
  • наглядно продемонстрировать современные технологии и оборудование для автоматизированного проектирования и изготовления изделий;
  • научить проектировать и изготавливать изделия с помощью современных CAD/CAM систем;
  • подготовить к осознанному выбору будущей профессии.

Учебный курс возможно преподавать с учетом дефицита школьного учебного времени. Его можно интегрировать в некоторые другие школьные предметы: технологию, рисование, черчение.

Изучение CAD технологий

В учебном курсе «Моделирование объектов и процессов» мы условно разделили CAD технологии на два направления: «техническое проектирование» и «художественное проектирование».

В направлении «техническое проектирование» школьники изучают основы компьютерного машиностроительного черчения и проектирования изделий (и плоскостные, и пространственные модели). В качестве программного обеспечения используется CAD система «Компас 3D LT». Эта система базируется на российских стандартах ЕСКД, обеспечена хорошими методическими пособиями для ее изучения. Немаловажно и то, что версия LT (то есть, некоммерческая версия) продается по цене носителя, на который она записана.

В направлении «художественное проектирование» школьники изучают основы компьютерного трехмерного проектирования (дизайна) предметов художественного и бытового назначения: барельефов, украшений, гравюр и т.д. В качестве программного обеспечения используется программа «3D Engrave».

Изучение CAM технологий

Использование CAM технологий дает возможность «овеществить», изготовить изделия, спроектированные с помощью CAD технологий. Без этого все, что спроектировано учащимся с помощью компьютера, так и останется существовать только в виртуальном мире. И это плохо. Ребенок не видит материальных результатов своего труда.

Однако CAM технологии практически не изучаются в школьном образовании.

Почему это происходит?

Станки с ЧПУ появились в конце 40-х годов прошлого века и до недавнего времени имели большие размеры, вес и стоимость. Работали они, в основном, в цехах на крупных заводах. И, конечно, в силу этого не могли быть использованы в школьном образовании.

Однако сейчас появились малогабаритные и относительно недорогие (как стоимость двух компьютеров) станки с ЧПУ, управляемые от персональных компьютеров. Такой станок может уместиться на письменном столе и будет являться вашим «персональным станком с ЧПУ» (по аналогии с названием «персональный компьютер»).

Программное обеспечение станка (программы 3D Engrave, Virtual Modela, Modela Player и др.) позволяет осуществить все стадии разработки и изготовления изделия:

  • формирование (разработка) компьютерной 3D модели изделия;
  • компьютерное моделирование процесса изготовления изделия;
  • формирование управляющей программы и изготовление изделия на станке с ЧПУ.

Немаловажна и возможность импорта файлов 3D моделей формата stl, dxf, разработанных с помощью других CAD систем (например, AutoCAD, Компас), для последующего их изготовления.

Сегодня невозможно представить себе как, например, изготовить самолет или корабль без использования CAD/CAM/CAE-систем. Они охватывают весь процесс от эскизного проектирования до технологической подготовки производства, проведением испытаний, сопровождением. CAD/CAM/CAE-системы помогают повысить надежность выпускаемых изделий, улучшить качество, в конце концов, экономить на стоимости прототипа, сократить срок технологической подготовки.

ЛИТЕРАТУРА

  1. ГОСТ 34.003-90 “Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Термины и определения”
  2. ГОСТ 23501.101-87 “Системы автоматизированного проектирования. Основные положения”
  3. ГОСТ 23501.108-85 “Системы автоматизированного проектирования. Классификация и обозначение”

Источники информации в сети:

  1. http://www.cad-cam-cae.ru/
  2. http://old.pro-technologies.ru/product/CAD_CAM_CAE_PDM
  3. http://xn—-8sbyhojpig2b.xn--p1ai/sapr.html
  4. http://old.ci.ru/inform01_02/p_22-23.htm
  5. http://life-prog.ru/, http://life-prog.ru/1_10018_ponyatie-sapr.html
  6. http://www.nslabs.ru/
  7. http://bourabai.kz/cm/cad.htm
  8. http://yardim21.narod.ru/his.html