Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
16
4. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Внедрение процесса и результатов исследования трехмерной модели глобоидного червяка и технологии его обработки на фрезерном станке с ЧПУ для студентов специальности «Профессиональное образование. Машиностроение»
Исходные данные
Внедрение процесса и результатов исследования трехмерной модели глобоидного червяка и технологии его обработки на фрезерном станке с ЧПУ для студентов специальности «Профессиональное образование. Машиностроение» предусматривается при выполнении студентами лабораторной работы на тему «СОЗДАНИЕ ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ГЛОБОИДНОГО ЧЕРВЯКА В SOLIDWORKS» Данная лабораторная работа проводится в Украинской инженерно-педагогической академии – учебном заведении 4-го уровня аккредитации в группе студентов с образовательно-квалификационным уровнем – бакалавр по специальности: «Профессиональное образование. Машиностроение».
- Опираясь на функциональные возможности избранной системы САПР, уметь выполнять на персональном компьютере трехмерные модели деталей наиболее распространенных типов, а также трехмерные модели сборочных единиц, вводя ограничение на взаимное расположение составных деталей.
- Анализируя функциональные возможности систем САПР, благодаря информации от разработчиков и пользователей, уметь выбирать наиболее целесообразную для решения тех или иных заданий в условиях современного автоматизированного производства.
- Учитывая требования систем САПР, основываясь на информации от разработчиков, уметь выбирать аппаратное обеспечение, необходимое для решения тех или иных заданий САПР.
- На основе знания принципов автоматизированного производства в условиях серийного и массового производств, используя ЭВМ и соответствующее программное обеспечение, уметь разрабатывать управляющие программы и схемы наладок для станков с ЧПУ.
Дидактические цели данной дисциплины: на основе усвоения отобранных теоретических и практических знаний, умений и навыков в области автоматизированного проектирования овладеть компетенциями по квалифицированному применению на практике методов и средств автоматизации конструкторского проектирования.
В результате изучения данной темы студент должен:
Уметь выполнять трехмерные модели деталей наиболее распространенных типов, а также трехмерные модели сборочных единиц, вводя ограничение на взаимное расположение составляющих деталей.
Владеть методикой автоматического создания чертежей по трехмерным моделям, методами оптимизации изделия, методикой автоматизированного размерного анализа.
Анализ названия темы лабораторной работы
Создание трехмерной модели глобоидного червяка в SolidWorks2010
Название темы лабораторной работы включает компоненты структуры основной задачи, решаемой на лабораторном занятии, и указание на характер действий студентов относительно этой задачи. Компонентами структуры основной задачи, которые обычно отражаются в названии лабораторной работы, являются: объект, предмет и процедура.
Определение типа лабораторной работы
В связи с тем, что в этой работе основное внимание будет уделяться экспериментальным и исследовательским заданиям (изучение и отработка методики проектирования трехмерных моделей типовых деталей средствами программы SolidWorks2010), она является экспериментальной лабораторной работой.
Постановка дидактической цели лабораторной работы
Дидактические цели необходимо характеризовать эталонами действий, которые должен продемонстрировать студент в результате выполнения лабораторной работы они представлены в табл. 4.1.
Таблица 4.1 – Дидактические цели лабораторной работы
|
Дидактическая цель лабораторной работы |
Уровень цели |
Условия достижения цели |
Результат в виде действий, которые студенты должны продемонстрировать в результате выполнения лабораторной работы, и их характеристика |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Формирование умений выполнять построение глобоидного червяка в программе SolidWorks2010 с созданием на валу всех необходимых элементов |
Второй – осмысленное воспроизведение информации |
Наличие базовых знаний по дисциплинам: «Системы автоматизированного проектирования в машиностроении», «Детали машин», «Основы компьютерного конструирования» |
В результате проведения лабораторной работы студент должен самостоятельно и правильно с использованием инструкции по использованию SolidWorks2010 в режиме создания трехмерной модели (Деталь_ESKD) на ПК: 1. Выбрать оптимальные элементы для создания эскиза вала. 2. Создать модель вала под глобоидный червяк. 3. Создать седло для проектирования глобоида. 4. Создать левую и правую части вала. 5. Создать отверстия на торцах червяка, шлицы и резьбу. 6. Создать модель глобоида. 7. Проанализировать и сравнить полученную трехмерную модель с чертежом детали 8. Сохранить проект. |
Анализ базовых условий обучения
В этом пункте производится анализ базового учебного материала, и выбираются способы актуализации опорных знаний и способов действий, которые представлены в виде табл. 4.2.
Таблица 4.2 – Анализ базового материала и способы актуализации базовых знаний
|
Перечень базовых понятий, законов, способов действия |
Название дисциплин и тем, в которых формируются базовые знания и действия |
Способы (методы, формы, средства) проверки уровня сформированности базовых знаний и способов действий |
Способы актуализации или пополнения базовых знаний и способов действий |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
- Глобоидная передача, глобоидный червяк, вал. - Вал, эскиз, создание эскиза, проектирование вала, создание отверстий, нарезание резьбы. - Достоинства и недостатки САПР, категории и модули САПР. |
1. Детали машин: Глобоидная передача 2. Основы компьютерного конструирования: знакомство с САПР, Solid Works 2010 3. Системы автоматизированного проектирования в машиностроении: САПР в конструировании, аппаратное обеспечение САПР |
Способ проверки базовых знаний: допуск к лабораторной работе. Метод: письменная контрольная работа по карточкам-заданиям. Форма: групповая, т.к. контрольная работа на три варианта. Средства: карточки-задания, в которой по три контрольных вопроса по базовому материалу из трех разных дисциплин: 1. Перечислите известные Вам категории САПР. 2. Охарактеризуйте и сравните легкий, средний, тяжелый САПР. 3. Для чего предназначен модуль CAM в САПР? 4. Перечислите основные элементы для создания детали в Solid Works. 5. Опишите процедуру нарезания резьбы. 6. Опишите процедуру создания отверстий. 7. Опишите процедуру создания эскиза вала. 8. Какие технические преимущества имеет глобоидное зацепление (передача) перед цилиндрическими червячными передачами? 9. На какие виды в зависимости от профиля витка червяка в осевом сечении делятся глобоидные червячные передачи? |
Если студент не смог ответить на вопросы допуска, ему дается время на самостоятельное повторение базового материала по конспектам. После пересдачи допуска студент допускается к выполнению лабораторной работы. |
Разработка мотивационных технологий обучения
Мотивация – это так называемые психические явления, которые стали побуждением к выполнению того или иного действия, поступка, определяющие активность личности и ее направленность на достижение запланированного результата. Целью мотивации является: сформировать у обучаемых ощущение того, что данная тема является очень важной при формировании навыков и необходимых знаний, которые будут нужны в течение обучения, а также в предстоящей профессиональной деятельности.
Вступительная мотивация активизирует учебную деятельность обучаемых, способствует формированию первоначального желания освоить учебный материал, вызывает интерес к процессу обучения.
Текущая мотивация обеспечивает оптимальное педагогическое общение в процессе обучения, способствует формированию устойчивого интереса к учебной деятельности и поддерживает этот интерес на всех этапах обучения. Для каждого из данных видов мотивации возможны различные способы ее осуществления и, соответственно, различные методы и формы организации обучения [4].
Мотивационные технологии для лабораторной работы «Создание трехмерной модели глобоидного червяка в SolidWorks2010» приведены в табл. 4.3.
Таблица 4.3 – Избрание методов мотивации учебной деятельности
|
Вид и методы мотивации |
Вступительная мотивация |
Поддерживающая (текущая) мотивация |
|
1 |
2 |
3 |
|
При вступительной мотивации будет применен метод: мотивирующее вступление. Тип мотивации – внутренняя. При текущей мотивации будет использован метод: приведение примеров выполнения построений. |
На сегодняшней лабораторной работе мы будем изучать проектирование трехмерных моделей глобоидного червяка. Знание основ автоматизации проектирования и умение работать со средствами САПР требуется практически любому инженеру-разработчику. Компьютерами насыщены проектные подразделения, конструкторские бюро и офисы. Работа конструктора за обычным кульманом, расчеты с помощью логарифмической линейки или оформление отчета на пишущей машинке стали анахронизмом. Предприятия, ведущие разработки без САПР или лишь с малой степенью их использования, оказываются неконкурентоспособными, как. из-за больших материальных и временных затрат на проектирование, так и из-за невысокого качества проектов. Появление первых программ для автоматизации проектирования за рубежом и в СССР относится к началу 60-х гг. Тогда были созданы программы для решения задач строительной механики, анализа электронных схем, проектирования печатных плат. Дальнейшее развитие САПР шло по пути создания аппаратных и программных средств машинной графики, повышения вычислительной эффективности программ моделирования и анализа, расширения областей применения САПР, упрощения пользовательского интерфейса, внедрения в САПР элементов искусственного интеллекта. К настоящему времени создано большое число программно методических комплексов для САПР с различными степенью специализации и прикладной ориентацией. В результате автоматизация проектирования стала необходимой составной частью подготовки инженеров разных специальностей; инженер, не владеющий знаниями и не умеющий работать в САПР, не может считаться полноценным специалистом. Проектирование трехмерных моделей, это основная составляющая часть работы технолога на производстве. И без этих практических знаний Вам будет тяжело заниматься конструкторской деятельностью. |
Текущая мотивация может осуществляться различными методами обучения в соответствии с этапами формирования деятельности: в процессе объяснения (беседа, рассказ); в ходе выполнения задания лабораторной работы; в процессе контроля (текущий, заключительный). Создание модели глобоидного червяка можно разделить на три основных этапа: создание седла для проектирования глобоида, создание левой и правой части вала, создание отверстий на торцах червяка, шлицов и создание резьбы. Посмотрите на готовую модель глобоидного червяка в Solid Works 2010. Необходимо четко следить за правильностью выполнения каждого этапа создания трехмерной модели детали, проанализировать и сравнить полученную трехмерную модель с чертежом детали. |
Определение материально-технической базы лабораторной работы
Для каждого студента для выполнения лабораторной работы нужны:
1). Методические указания для выполнения лабораторной работы – 1 шт.
2). Персональной компьютер (с минимальными характеристиками: CPU – 2*3GHz, ОЗУ - 2 Gb, HDD – 80 Gb, клавиатура, мышка, монитор) с лицензионным и установленным Windows XP и SolidWorks 2010 – 1 шт.
Разработка практических задач, выполняемых при проведении лабораторной работы
Средством достижения дидактических целей лабораторной работы являются практические задачи, решаемые на занятии и задания, выполняемые в заданных условиях и определенными методами. В данном подразделе формируются задачи, которые необходимо выполнить студентам во время выполнения лабораторной работы. Эти задачи представлены в табл. 4.4.
Таблица 4.4 – Содержание задач
|
№п/п |
Содержание задачи |
|
1 |
2 |
|
1 |
Ознакомиться с порядком и методикой проведения лабораторной работы |
|
2 |
Разработать план проведения исследования: - проектирование вала для глобоидного червяка - проектирование глобоида |
|
3 |
Создать модель вала под глобоидный червяк. |
|
3.1 |
Спроектировать седло для проектирования глобоида. |
|
3.2 |
Создать левую и правую части вала |
|
3.3 |
Создать отверстия на торцах червяка, шлицы и резьбу |
|
4 |
Создать модель глобоида |
|
5 |
Проверить выполнения правильности работы в программе SolidWorks2010: проанализировать и сравнить полученную трехмерную модель с чертежом детали |
|
6 |
Сохранить проект |
|
7 |
Оформить отчёт в электронном виде (файл SLDPRT с выполненной трехмерной моделью глобоидного червяка) |
Разработка способов формирования ориентировочной основы деятельности при выполнении лабораторной работы
К способу формирования ООД относим:
- метод – вводный инструктаж перед выполнением лабораторной работы в форме объяснения с иллюстрацией возможностей программы SolidWorks2010 на персональном компьютере;
- средства: методические указания к выполнению лабораторной работы, конспект лекций по САПР, персональной компьютер (с минимальными характеристиками: CPU – 2*3GHz, ОЗУ - 2 Gb, HDD – 80 Gb, клавиатура, мышка, монитор) с лицензионным и установленным Windows XP и SolidWorks 2010.
Методические указания по выполнению практических задач включают следующее:
Материал, относящийся к ООД и необходимый для выполнения данной лабораторной работы находится в Приложении ????.
Разработка способов формирования исполнительных действий
Под способом формирования исполнительных действий у студентов во время проведения лабораторной работы принимаем индивидуальную самостоятельную работу, осуществляемую на компьютере, по выполнению практических задач (см. табл. 4.4).
1. Создание модели вала под глобоидный червяк.
Для начала необходимо создать модель глобоидного вала, основываясь на чертеже (рис. 4.1), создание трехмерной модели будет производиться при помощи программы Solid Works 2010.
Рис. 4.1 – Глобоидный червяк
1.1. Создание седла для проектирования глобоида.
На первом этапе необходимо построить ту часть червяка, которая в дальнейшем будет служить основой для самого глобоида. Необходимо создать «Деталь_ESKD», выбрать плоскость спереди, создать новый эскиз. Создать по имеющимся размерам нужную часть червяка.
Далее необходимо на панели инструментов выбрать элемент «Седло» повернуть на 360° в одном направлении.
1.2. Создание левой и правой части вала.
На втором этапе будет проектироваться левая и правая часть червяка относительно уже имеющегося фрагмента. Для проектирования левой части создаём эскиз.
После этого необходимо выбрать «Повёрнутая бобышка/основание» и провернуть уже созданный эскиз на 360° в одном направлении.
Таким же образом создаём эскиз для правой части червяка и поворачиваем.
1.3. Создание отверстий на торцах червяка, шлицов и создание резьбы.
Переходим к третьему этапу, который заключается в создании отверстий на торцах червяка, шлицов и созданием резьбы.
1.3.1. Отверстие с резьбой на левом конце глобоидного червяка выполняются с помощью команды на панели элементов «Отверстие, обработанное метчиком». Для этого необходимо создать эскиз, основываясь на размерах, указанных на чертеже.
Далее в меню «Отверстие, обработанное метчиком» необходимо указать тип отверстия, его размеры, глубину.
1.3.2. Также необходимо спроектировать отверстие, на правом конце червяка. Выполняется это по принципу создания эскиза на левом торце червяка.
После создание эскиза, необходимо выполнить команду «Вытянутый вырез», указав нужную глубину выреза.
1.3.3. Теперь необходимо создать шлиц, который отображен справа на червяке. Для этого создаём эскиз шлица.
При помощи команды «Вытянутый вырез», вырезаем шлиц на нужное нам расстояние.
1.3.4. Последняя операция, которую осталось выполнить – это создание резьбы в правой части червяка. Для этого необходимо нажать: Вставка > Примечание > Условное отображение резьбы. Необходимо задать параметры резьбы.
На рис. 4.2, отображена готовая модель глобоидного червяка в Solid Works 2010.
Рис. 4.2 – Модель глобоидного червяка
Для создания модели глобоида, используем созданную ранее модель червяка (рис. 4.2), а точнее переходим к созданному элементу седло.
2.1. Необходимо создать спираль с уклоном влево. Для этого выбираем элемент «Спираль», в котором создаются два эскиза с вертикальной и горизонтальной линией для спирали.
В элементе «Спираль», необходимо указать два профиля – горизонтальная и вертикальная линия для спирали, указать тип скручивания – скручивание вдоль маршрута перпендикулярно к начинающему сечению, так же необходимо указать количество поворотов, для данной спирали это количество равно 6 оборотам.
2.2. Так же необходимо спроектировать спираль с правым наклоном. По принципу создания левой спирали, создается правая спираль.
2.3. Создаем эскиз для профиля впадины зуба. Проектируем проекцию для левой спирали на седле, что бы было возможно спроектировать вырез для впадин зубьев.
Выбираем элемент «Вырез по заданной траектории». В нём необходимо указать профили впадины зуба, основную проекционную спираль, указать тип скручивания – скручивание вдоль маршрута, и указать на какое количество градусов необходимо выполнить скручивание.
По принципу проектирования выреза по траектории для левой спирали, выполняем вырез по траектории для правой спирали.
2.4. При проектировании вырезов для зубьев по спирали, осталась еще необработанная поверхность глобоида, которую можно вырезать после задания эскиза для выреза, и дальнейшей операции «Повернутый вырез», указав параметры для выреза: ось вращения, тип поворота и угол вращения.
2.5. Заключительный этап модели глобоида – это создание скругления на радиус. Выполняется при нажатии на элемент «Скругление». Необходимо указать радиус, выбрать необходимые элементы, которые нужно скруглить.
3. Проект сохранить на ПК, в формате «Деталь_ESKD», путь D:\SW\фамилия_группа.SLDPRT.
Разработка способов осуществления контроля сформированных действий
Рассмотрим особенности осуществления самоконтроля и самооценки полученных результатов студентом, а также их контроля и оценки преподавателем.
При самооценке студенты должны сделать вывод о достоверности и точности полученного результата и его соответствия требованиям. При разработке способов оценки результатов выполнения лабораторной работы учитываются критерии оценивания работы студентом и преподавателем (табл. 4.5).
Таблица 4.5 – Способы оценки результатов выполнения лабораторной работы
|
Вид контроля |
Оценка достоверности результата |
Оценка точности результата |
Оценка оформления отчета |
Критерии общей оценки |
Общая оценка выполнения лабораторной работы |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Самооценка |
Студенты должны сделать вывод, насколько созданная трехмерная модель глобоидного червяка реальна и достоверна |
Студенты должны самостоятельно определить все ли размеры созданной трехмерной модели глобоидного червяка соответствуют размерам, указанным на чертеже детали в зависимости от варианта задания |
- |
- |
- |
|
Оценка преподавателя |
Аналогично самооценке. Преподаватель задает вопросы о ходе создания трехмерной модели глобоидного червяка в Solid Works 2010: 1. В каком программном продукте для создания 3D моделей выполнялась работа по созданию глобоидного червяка? 2. На какие этапы была разделена работа по выполнению трехмерной модели глобоидного червяка? 3. Опишите процесс создания глобоида червяка, на основе уже имеющейся заготовки вала червяка. 4. С помощью какого элемента создаётся фаска на трехмерной модели глобоидного червяка? |
Аналогично самооценке. Преподаватель проверяет правильность выполнения практического задания по созданию трехмерной модели глобоидного червяка в Solid Works 2010 |
Отчётом является файл SLDPRT с выполненной трехмерной моделью глобоидного червяка в формате «Деталь_ESKD», путь D:\SW\фамилия_группа.SLDPRT |
В случае правильного выполнения практического задания и ответа на все вопросы с небольшими отклонениями ставится «зачтено», 5 баллов. В случае наличия неточностей при выполнении практического задания, неполных или неточных ответов на некоторые вопросы (от 50% до 70%)– «зачтено» от 4 до 3 баллов. Работа не выполнена – не зачтено. |
Лабораторная работа засчитывается как выполненная при оценивании на 5, 4, 3 балла, и – невыполненная при получении не зачёта по данной работе. |
Требования к оформлению отчета и общих выводов
Отчётом является файл SLDPRT с выполненной трехмерной моделью глобоидного червяка.
Сценарий лабораторной работы с описанием взаимосвязанных действий преподавателя и студентов представлен в табл. 4.6.
Таблица 4.6 – Сценарий проведения лабораторной работы
|
Этапы проведения лабораторной работы |
Действия преподавателя |
Действия студентов |
|
1 |
2 |
3 |
|
Организация начала занятия |
- Приветствует студентов, проверяет присутствие студентов. |
- Готовятся к занятию, занимают ПК. |
|
Сообщения темы, цели и мотивация цели |
- Сообщает тему лабораторного занятия, его цели; - Объясняет значение этой лабораторной работы для достижения стратегической цели обучения и учебной дисциплины; - Проводит инструктаж по технике безопасности. Просит студентов расписаться в журнале. |
- Слушают и воспринимают тему; - Слушают и воспринимают цель работы; - Слушают мотивацию, формируют отношение к теме лабораторной работы; - Слушают правила техники безопасности при проведении работ в лаборатории и расписываются в журнале проведения инструктажей. |
|
Анализ сформированности и актуализация опорных знаний |
- Проводит допуск к лабораторному практикуму методом письменной контрольной работы с карточками-заданиями на три варианта. Перечень вопросов представлен в табл. 4.2. |
- Студенты отвечают на вопросы допуска самостоятельно и индивидуально. В случае, когда студент не смог ответить на вопросы, он прорабатывает свой конспект по САПР, и повторно сдает допуск. |
|
Формулировка задач |
Преподаватель формулирует задачи: - Ознакомьтесь с порядком и методикой создания трехмерной модели детали; - Разработайте план создания модели; - Создайте модель вала под глобоидный червяк: спроектируйте седло для проектирования глобоида, создайте левую и правую части вала, отверстия на торцах червяка, шлицы и резьбу; - Создайте модель глобоида; - Проверьте выполнения правильности работы в программе SolidWorks2010: проанализируйте, и сравните полученную трехмерную модель с чертежом детали; - Сохраните проект; - Оформите отчёт в электронном виде (файл SLDPRT с выполненной трехмерной моделью глобоидного червяка) |
Студенты внимательно слушают и запоминают задачи, которые им необходимо будет выполнить в ходе лабораторной работы. |
|
Формирование ООД, вводный инструктаж и знакомство с инструкцией |
- Дает время на изучение методических указаний по выполнению лабораторной работы. - При проведении вводного инструктажа преподаватель, объясняет студентам, каким образом создается модель детали в Solid Works 2010, и затем демонстрирует на ПК, каким образом войти в программу; - Отвечает на возникшие вопросы. |
- Изучают методические указания по выполнению практических задач; - Задают вопросы по неясным моментам; - Уточняют порядок выбора исходных данных для выполнения задания; - Знакомятся с полученным заданием; - Следят за объяснениями преподавателя. |
|
Выполнение задач, упражнений или экспериментов, расчет результатов |
Наблюдает за самостоятельностью и правильностью выполнения заданий. |
Студенты выполняют поставленные задачи по созданию трехмерной модели глобоидного червяка Solid Works 2010. |
|
Формулирование выводов и оформление отчета |
Следит за правильность сохранения файлов SLDPRT с выполненной трехмерной моделью глобоидного червяка. |
Студенты анализируют и сравнивают полученную трехмерную модель с чертежом детали, сохраняют проект |
|
Защита отчета и оценка результатов работы. |
- Преподаватель проводит защиту лабораторной работы, проверяет отчеты студентов, опрашивает по материалу лабораторной работы в соответствии с вопросами, которые представлены в табл. 4.5; - Оценивает полноту и правильность выполнения работы, фиксирует результаты в журнале группы. |
- Студенты демонстрируют преподавателю созданную трехмерную модель, отвечают на вопросы. |