¬аше окно в мир —јѕ–
 
Ќовости —татьи јвторы —обыти€ ¬акансии Ёнциклопеди€ –екламодател€м
—татьи

7 но€бр€ 2017

–еализаци€ междисциплинарных св€зей при изучении технических дисциплин на основе решений ј— ќЌ и Ќ“÷ Ђјѕћї

јлександр Ѕашкатов, ƒмитрий  отиц, “ать€на ёрочкина

Ѕашкатов  отиц ёрочкина Ѕашкатов  отиц ёрочкина Ѕашкатов  отиц ёрочкина

ќт редакции isicad.ru: јвторы Ч сотрудники инженерно-технического института (»“») ѕриднестровского госуниверситета, ћолдова
¬ наше врем€ использование компьютерных технологий в образовании сформировалось де-факто, что отражаетс€ общими тенденци€ми информатизации общества и многообразием решаемых задач. ѕри этом спектр используемых программ больше зависит от профил€ подготовки и характеризуетс€ наличием как учебных версий коммерческого ѕќ, так и применением свободного программного обеспечени€.

¬ учебном процессе »“» активно используют инженерные программы, успешно примен€емые в р€де курсов специальных дисциплин [1]. —реди них: CAD-система  ќћѕј—-3D [3], CAE-система Ч јѕћ WinMachine [4]; CAM-продукты Ч —јѕ– “ѕ ¬ертикаль [5] и др., которые обеспечивают не только подготовку конструкторско-технологической документации и автоматизацию расчетных задач в течение семестра, но и служат дл€ оформлени€ курсовых и дипломных работ.

ƒанные программы не только стали об€зательным инструментом студентов: их использование позвол€ет также повысить эффективность работы сотрудников ¬”«а Ч преподавательского и инженерно-вспомогательного персонала. Ётому также способствует и посто€нное внимание к проблемам региональной тематики. “ак, в рамках обеспечени€ рынка продукцией местного растениеводства стал актуальным вопрос восстановлени€ оросительной системы.

 аса€сь технической стороны, стоит отметить, что в регионе наиболее распространенным и прогрессивным методом остаетс€ капельна€ схема полива [2] (рис. 1).

ћеждисциплинарные св€зи на основе —јѕ–

–ис. 1.  апельница [7]

ѕри этом данный вариант характеризуетс€ р€дом преимуществ, среди которых можно выделить такие, как:
  1. экономи€ воды за счет пр€мой подачи к корневой системе;
  2. создание определенных преп€тствий распространению болезней;
  3. увеличение жизнестойкости растений и их раннее созревание;
  4. автоматизаци€ процесса применени€ системы полива.
  недостаткам такой схемы, а они тоже есть, следует отнести:
  1. сложность и в некоторой части дороговизна монтажа;
  2. частый выход из стро€ капельниц вследствие засорени€ или поломок.
„то, в общих чертах, представл€ет собой капельница? Ёто узел дл€ распылени€ потока воды, основным крепежным элементом которого служит деталь типа ЂЌакидна€ гайкаї, или, другими словами, цилиндрическое тело с внутренней резьбой (рис. 2).
ћеждисциплинарные св€зи на основе —јѕ–

–ис. 2. Ќакидна€ гайка капельницы

Ёти детали вход€т также в состав компрессионных соединительных фитингов дл€ монтажа арматуры капельного полива (рис. 3) и имеют ограниченный ресурс, вследствие поломок резьбы или трещин, возникающих в корпусе.
ћеждисциплинарные св€зи на основе —јѕ–

–ис. 3. –азновидности компрессионных соединительных фитингов [2]

„астый выход из стро€ капельниц и накидных гаек-фитингов порождает необходимость создани€ их запаса. „тобы продлить сроки эксплуатации, поставлена задача Ч удешевить процесс изготовлени€ деталей.

ќбратимс€ к технологии.  лассические детали такого типа получают методом лить€ под давлением из полимерных материалов в специальных пресс-формах, что говорит о массовой форме выпуска.

ƒл€ оформлени€ внутренней резьбы в отливке используют закладные элементы. “радиционно их заранее устанавливают в пресс-форму (инструмент), а потом извлекают вместе с отливкой. ƒалее закладной элемент вручную выкручивают из отливки, что увеличивает врем€, а следовательно, и стоимость изготовлени€ издели€. ѕоэтому требуетс€ уменьшить врем€ изготовлени€ данной детали (ЂЌакидна€ гайкаї), максимально сократив применение ручных вспомогательных операций, т. е. заставить пресс-форму работать в автоматическом режиме, что в итоге должно снизить себестоимость производства данных деталей.

ƒл€ автоматизации изготовлени€ капельниц и Ђгаек-фитинговї в инструменте (пресс-форме) предусмотрен механический привод. ¬ его основе используетс€ пара винт-гайка, котора€ преобразует вращательное движение механизма в поступательное и обеспечивает зубчатое зацепление с исполнительными узлами. ¬нешний вид такого устройства представлен на рис. 4.

ћеждисциплинарные св€зи на основе —јѕ–

–ис. 4. ѕара винт-гайка исполнительного механизма

ѕресс-форма, внешний вид которой показан на рис. 5 и 6, работает следующим образом. ѕри ее раскрытии гайка ходового винта, соверша€ поступательное движение, вращаетс€ вместе с ведущим колесом и приводит в действие шестерни, выполненные совместно с оформл€ющим внутреннюю резьбу отливки знаком. “аких знаков несколько. ѕри своем вращении резьбовые знаки выворачиваютс€ из отливки, а сама отливка, поступательно враща€сь, должна выпадать из гнезда.

’одовой винт имеет диаметр 32 мм, с левой нарезкой и дес€тью заходами. √айка ходового винта представл€ет комбинированную конструкцию, в которой резьбова€ часть получена заливкой баббита. “акой подход объ€сним технологической экономичностью, но с эксплуатационной стороны Ч неудачен, поскольку может приводить к деформаци€м и заклиниванию устройства.

¬ качестве решени€ предлагаетс€ резьбовую часть изготавливать из менее жесткого материала, например полиамида. ¬ этом случае соединение лишено хрупкости и менее подвержено поломкам, вследствие чего отпадает необходимость в смазке. —тойкость такой винтовой пары повышаетс€, если сравнивать с гайкой, изготовленной из бронзы.

√айка ходового винта закреплена в самой форме, что позвол€ет устанавливать форму на любые термопластавтоматы, дела€ решение универсальным.

ѕрактически данна€ задача была реализована на этапе создани€ модели устройства в рамках непрерывного применени€ инструментов —јѕ–. ¬ дальнейшем она ориентирована на использование в учебном процессе, при многоэтапной подготовке специалистов по направлению 15.05.01 Ђѕроектирование технологических машин и комплексовї.

ѕосле представлени€ электронной сборки на международный конкурс Ђёные јсы 3D-моделировани€-2015ї студентами III курса »“», разработанна€ модель была анонсирована на ежегодной студенческой научной конференции, где получила должную оценку специалистов.

Ќа рис. 5a и 5б показаны внешний вид модели пресс-формы (а) и получаемых в ней деталей (б). Ќа рис. 6 показан вид пресс-формы после разнесени€ компонентов.

ћеждисциплинарные св€зи на основе —јѕ–

–ис. 5а.

ћеждисциплинарные св€зи на основе —јѕ–

–ис. 5б.

ћеждисциплинарные св€зи на основе —јѕ–

–ис. 6. ѕресс-форма в раскрытом состо€нии

–абота над данным проектом включала проведение следующих этапов исследовани€:
  1. ќпределение геометрических характеристик пары винт-гайка и зубчатого зацеплени€ дл€ оптимальных габаритов и расположени€ узлов пресс-формы. ѕри этом задействована прикладна€ библиотека  ќћѕј—-3D Ђ¬алы и механические передачи 3Dї, с которой студенты познакомились в семестре 5 при изучении дисциплины Ђƒетали машин и основы конструировани€ї.
  2. ¬ыбор материала дл€ деталей пресс-формы из ћ и — (материал и сортамент)  ќћѕј—-3D. Ѕазовые приемы и знани€ по подбору материалов деталей получены в семестре 3 (учебна€ дисциплина Ђ“ехнологи€ конструкционных материаловї) и в 4-5 семестрах (дисциплина Ђћатериаловедениеї).
  3. ѕостроение в графическом редакторе  ќћѕј—-3D трехмерной модели устройства с использованием прикладной библиотеки  ќћѕј—-3D Ђѕроектирование пресс-формї. Ќавыки работы с системой приобретены еще в 1-2 семестрах на зан€ти€х по дисциплинам Ђ»нженерна€ графикаї и Ђћашинна€ графикаї и курсе Ђ“ехнологическа€ оснасткаї в 9 семестре.
—труктурно основные процессы автоматизации решени€ прикладных задач в ¬”«е может определ€ть схема, приведенна€ на рис. 7.
7

–ис. 7.

 ак видно из рис. 7, дальнейшее обучени€ в рамках работы над проектом предусматривает прохождение нескольких этапов. »спользование модели непрерывной —јѕ– предполагает:
  1. ќзнакомление с производством в ходе учебных практик и формирование списка проблемных тематик.
  2. ¬ыполнение прочностного расчета зубчатого зацеплени€ с использованием јѕћ WinMachine и оптимизацию конструкции. ѕрактические навыки владени€ данным программным продуктом студенты получили в ходе изучени€ дисциплин Ђ“еоретическа€ механикаї, Ђ—опротивление материаловї, Ђ“еори€ механизмов и машинї в 2-3 семестрах.
  3. Ќаписание технологии изготовлени€ деталей пресс-формы после изучени€ дисциплины Ђќсновы проектировани€ (“ехнологи€ машиностроени€)ї в 7 семестре с использованием —јѕ– “ѕ ¬ертикаль.
  4. ѕроведение проверки правильности расчета литниковой системы в 8 семестре в  ќћѕј—-3D пресс-форм (дисциплина Ђ—јѕ– технологических процессовї).
  5. —оздание программ обработки деталей пресс-форм дл€ станков с „ѕ” в семестре 10 в √ећћа-3D (дисциплина Ђјвтоматизаци€ производственных процессов в машиностроенииї).
  6. ќценка затрат и проведение последующей оптимизации конструкторско-технологических решений (дисциплины Ђќрганизаци€ и планирование производстваї, Ђћатематическое моделированиеї) в 10 семестре.
“аким образом, обеспечиваетс€ сквозной цикл разработки издели€, где студенты дл€ решени€ конкретной задачи задействуют арсенал различных средств [6] как при изучении профильных дисциплин, так и предметов междисциплинарного блока.
¬ыводы
–азвитие и активное внедрение —јѕ– €вл€етс€ важной составл€ющей в подготовке современного инженера. Ёто обусловлено не только квалификационными требовани€ми, но и реали€ми современного производства. ѕоэтому образовательные программы, примен€емые в »“», да и других ¬”«ах, предусматривают получение студентами навыков работы в системах автоматизированного проектировани€ дл€ создани€ электронных версий конструкторских и технологических документов.

Ќе менее важным €вл€етс€ и правильность, разумность выбора примен€емых инструментов. јдекватность использовани€ систем автоматизации применительно к решаемым задачам €вл€етс€ отдельной темой и ждет своего решени€.

¬ заключение следует отметить, что автоматизаци€ не панаце€, а лишь одно из средств снижени€ затрат при технологической подготовке производства и она способна обеспечить должный эффект при ее €вной необходимости и грамотном, комплексном использовании. ѕонимание этих правил как студентами, так и преподавательским сообществом позволит повысить качество подготовки выпускаемых специалистов в целом.

Ѕолее подробно взгл€ды авторов на комплексность изучени€ —јѕ– в техническом ¬”«е, а также соответствующий опыт, изложены в этой презентации.

»спользуема€ литература
1. ќбзор современных систем автоматизированного проектировани€

2. —амополив огорода или капельное орошение (ќ“ ”ƒј »  ј  ѕќя¬»Ћј—№ —»—“≈ћј  јѕ≈Ћ№Ќќ√ќ ѕќЋ»¬ј)

3.  ќћѕј—-3D Ч инструмент создател€

4.  омплексный инженерный анализ конструкций и деталей машин

5. —истема автоматизированного проектировани€ технологических процессов ¬≈–“» јЋ№

6.  ал€гина ќ.¬.  омплексное использование —јѕ– в инженерном образовании / ѕерва€ международна€ научно-методическа€ конференци€ "ѕрименение программных продуктов  ќћѕј— в высшем образовании". —борник трудов. Ц “ула: »зд-во √риф и  о, 2005. Ц —.3- 4.

7.  акие трубы выбрать дл€ организации полива огорода Ч советы по выбору от мастеров

ƒанные об авторах
Ѕашкатов јлександр ћайорович, к.т.н., инженерно-технический институт ѕ√” им. “.√. Ўевченко, доцент кафедры Ђѕрограммное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных системї, закончил в 1986 г. физ.тех ƒнепропетровского госуниверситета, инженер-механик по специальности Ђѕроизводство летательных аппаратовї, канд. диссертаци€ на тему Ђ”правление экологической безопасностью городских автотранспортных сетей (на примере г. “ирасполь)ї защищена в »нституте проблем моделировани€ в энергетике ЌјЌ ”краины,  иев в 2009 г.

 отиц ƒмитрий јнатольевич, инженерно-технический институт ѕ√” им. “.√. Ўевченко, старший преподаватель кафедры Ђјвтоматизированные технологии и промышленные комплексыї, закончил в 2009 г. »“» ѕ√” по специальности Ђјвтоматизаци€ технологических процессов и производств в машиностроенииї.

ёрочкина “ать€на ћихайловна, инженерно-технический институт ѕ√” им. “.√. Ўевченко, старший преподаватель кафедры Ђћашиноведени€ и технологического оборудовани€ї, закончила в 1982 г. механический факультет —анкт-ѕетербургского государственного технологического института по специальности Ђћеханическое оборудование предпри€тий строительных материалов, изделий и конструкцийї.



¬акансии:

јктуальное обсуждение

RSS-лента комментариев

ƒавид Ћевин
ƒавид Ћевин
ќт редактора: Ќе CAD, а HAD?
ѕроект ЂЌародное —јѕ–-интервьюї

—лучайна€ стать€:

isicad Top 10

—амые попул€рные материалы

   ‘орумы isicad:

isicad-2010 isicad-2008
isicad-2006 isicad-2004

ќ проекте

ѕриглашаем публиковать на сайте isicad.ru новости и пресс-релизы о новых решени€х и продуктах, о проводимых меропри€ти€х и другую информацию. јдрес дл€ корреспонденции - info@isicad.ru

ѕроект isicad нацелен на

  • укрепление контактов между разработчиками, поставщиками и потребител€ми промышленных решений в област€х PLM и ERP...
ѕодробнее

»нформаци€ дл€ рекламодателей


¬се права защищены. © 2004-2017 √руппа компаний «Ћ≈ƒј—»

ѕерепечатка материалов сайта допускаетс€ с согласи€ редакции, ссылка на isicad.ru об€зательна.
¬ы можете обратитьс€ к нам по адресу info@isicad.ru.