science-review.ru
На сегодняшний день во всех учебных заведениях в системе высшего профессионального образования давно идут интеграция и включение в учебный процесс систем автоматизированного проектирования (САПР) на разных этапах обучения в соответствующих дисциплинах [1; 2]. Процесс трансформации в цифровые технологии проектирования изделий машиностроения востребован и соответствует тенденциям развития высокотехнологичных производств и современным парадигмам в образовании. Именно инженерно-графические дисциплины первыми из всех дисциплин начинают формировать у студентов базовые знания, умения, навыки (компетенции) по работе с электронными документами. Основная задача курса инженерной графики – научить составлять и читать графические и текстовые документы, выполненные не только на бумажных или аналогичных носителях, но и программно-техническими средствами на электронных [3; 4].
Цифровизация процесса проектирования изделий расширяет перечень видов конструкторских документов, добавляя электронные документы и регламентируя правила их формирования и взаимодействия с бумажными документами. Появляются новые государственные стандарты на электронные документы (электронные модели изделий, электронные чертежи и т.д.) и дополнения к действующим стандартам, что также находит свое отражение в развитии инженерно-графических дисциплин. Переход на цифровую форму представления конструкторских документов влечет за собой серьезные изменения в содержательной, организационной и методической части процесса обучения инженерно-графическим дисциплинам [5]. В этом контексте еще более важным становится сохранение и корректное выстраивание междисциплинарных связей.
Цели исследования: разработка методики подготовки исходных данных для выполнения электронных документов на изделие.
Задачи исследования:
– разработать порядок действий для подготовки исходных данных на изделие;
– разработать форму представления (учебный документ) и контроля результатов подготовки исходных данных;
– разработать правила оформления учебного документа;
– разработать систему учебных обозначений на сборочную единицу и ее составные части.
Предпосылками к поставленным цели и задачам исследования стали требования ГОСТ 2.057-2019 на выполнение основных принципов при разработке электронной модели сборочной единицы (ЭМСЕ).
При выполнении электронных документов на изделие:
– ЭМСЕ должна отражать физическую последовательность (иерархию) операций сборки изделия;
– в ЭМСЕ должно быть определено полное дерево состава изделия с учетом иерархии входимости;
– ЭМСЕ должна содержать информацию не только о составных частях изделия, но и о связях между ними.
В рамках данной работы рассматривается учебная дисциплина «Инженерная графика». Описываются алгоритмы формирования электронных документов на сборочные единицы: основные конструкторские документы и конструкторские документы из состава полного комплекта конструкторских документов для сборочных единиц. Виды изделий (по конструктивно-функциональному признаку), такие как комплексы и комплекты, не рассматриваются [6].
Структурная схема изделия
Традиционно на кафедрах инженерно-графических дисциплин в учебном процессе используют следующие виды изделий (согласно ГОСТ 2.101-2016): детали и сборочные единицы.
Признаком такой классификации изделий служит наличие или отсутствие в них составных частей. Соответственно, детали не имеют составных частей, а сборочные единицы состоят из двух или более составных частей. Понятие «составная часть» применяется только в отношении конкретного изделия, в состав которого она входит. Составной частью может быть любое изделие (деталь, сборочная единица). Различают также покупные (в том числе стандартные) изделия, к которым относят изделия, не изготовляемые на данном предприятии, а получаемые в готовом виде. На рис. 1 представлена структурная схема изделия.
Исходными данными на сборочную единицу в учебном процессе обычно могут выступать: сборочная единица в материале, учебный чертеж общего вида с таблицей составных частей, сборочный чертеж со спецификацией или комплект чертежей деталей (деталировка) сборочной единицы с описанием. Вне зависимости от формы представления задания студент должен выполнить анализ исходных данных на изделие, определить, из каких деталей и/или сборочных единиц оно состоит, и иметь представление о принципах его работы. Студенческая учебная работа заключается в выполнении соответствующего комплекта электронных документов [7].
Рис. 1. Структурная схема изделия
Рис. 2. Пример фрагмента схемы деления на изделие
Рис. 3. Структура обозначений
В учебных условиях целесообразно для определения состава изделия применить схему деления изделия на составные части (схема деления). Согласно ГОСТ 2.701 схема деления – это документ, содержащий в виде условных обозначений состав изделия, входимость составных частей, их назначение и взаимосвязи.
Схема деления имеет две основные формы исполнения: бумажную и электронную. Важным аспектом схемы деления является иллюстрация студентом, что он ознакомился с составом сборочной единицы, с соединениями узлов и деталей, установил принадлежность составных частей изделия по соответствующим группам.
Выполнять схему деления сборочной единицы следует по правилам, установленным ГОСТ 2.701 и ГОСТ 2.711. В бумажной форме исполнения для наглядности необходимо добавить элементы схемы, уточняющие деление на группы: детали, стандартные изделия, сборочные единицы, материалы и т.д. (рис. 2). Такую же работу необходимо провести на соответствующих подуровнях сборочных единиц.
В условные графические обозначения помещают данные об изделии и о его составных частях. В учебных целях достаточно внести только обозначения и наименования, поскольку эти данные непосредственно участвуют в оформлении комплекта электронных документов.
Наименования деталей и сборочных единиц необходимо взять из исходных данных задания. Обозначения требуется сформировать студенту самостоятельно, поскольку обычно они отсутствуют в исходных данных.
Обозначение изделия и входящих в него сборочных единиц, деталей и покупных изделий является неотъемлемой частью процесса структуризации конструкторских документов. В соответствии с ГОСТ 2.201-80 каждому изделию должно быть присвоено обозначение, которое одновременно является обозначением основного конструкторского документа изделия.
Обозначение включает в себя (рис. 3): код разработчика по кодификатору организаций-разработчиков (4 знака), код классификационной характеристики по классификатору Единой системы конструкторской документации (6 знаков), порядковый регистрационный номер из архива организации-разработчика (3 знака).
В учебном процессе целесообразно использовать систему формирования учебных обозначений, поскольку работа с кодификатором организаций, классификатором Единой системы конструкторской документации и архивами организаций достаточно трудоемка, что может сместить акценты и подменить основные цели обучения на данном этапе. Для выстраивания междисциплинарных связей, в соответствии с парадигмой «сквозного обучения», при выборе учебной системы обозначений требуется ознакомиться с опытом других дисциплин, которые используют обозначения и продолжают обучение студентов после инженерно-графических дисциплин.
В Московском государственном техническом университете имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) в учебном процессе после кафедры «Инженерная графика» в следующий раз студенты работают с конструкторской документацией при выполнении курсового проектирования на кафедре «Детали машин» [8; 9]. В учебных проектах конструкторские документы обозначают по установленной на кафедре учебной системе обозначений (рис. 4).
Рис. 4. Структура учебных обозначений
Сохраняя систему обозначений на кафедре «Детали машин» и приводя в соответствие с комплектами исходных данных, на кафедре «Инженерная графика» введена следующая система заполнения.
В поле 1 – записывают условный код, соответствующий номеру комплекта сборочной единицы. Например, сформированный из буквенного обозначения стеллажа, на котором расположено изделие («Б»), и его номера, указанного в паспорте изделия («137»): «Б137».
В поле 2 – записывают порядковый номер от 1 до 9 основной сборочной единицы, входящей в состав изделия. Номер сборочной единицы присваивается студентами самостоятельно в зависимости от количества входящих в изделие сборочных единиц. Нумерацию рекомендуется вести, начиная с цифры 1.
В поле 3 – записывают порядковый номер от 1 до 9 сборочной единицы, входящей в состав сборочной единицы, обозначенной в поле 2. Если же таковых не имеется, то записывается цифра 0.
В поле 4 – записывают номер от 1 до 99, обозначающий номер детали, входящей в изделие. Номер назначается в соответствии с номером детали, например в паспорте изделия. При этом если номер состоит из одной цифры, то запись происходит с добавлением перед ней цифры 0 (например: 01, 02, 03 и т.д.).
Для обозначения всего изделия в полях 2, 3 и 4 записываются нули.
Код номера исполнения и/или код документа приводят правее поля 4 соответственно.
Рис. 5. Пример оформления схемы деления
Сформированные обозначения деталей и сборочных единиц добавляются в соответствующие строки в графические обозначения на схеме деления. Пример выполнения схемы деления на учебную сборочную единицу приведен на рис. 5.
В результате исследования предложен порядок действий для проведения подготовки исходных данных для выполнения электронных документов на изделие. Определены форма учебного документа (схема деления) и правила его оформления для контроля подготовки исходных данных. Определены учебные обозначения в схеме деления сборочной единицы на составные части. Эти обозначения универсальны для всего блока общеинженерных дисциплин и могут использоваться при выполнении учебной конструкторской документации на специальных и выпускающих кафедрах.
Выводы
Современные системы автоматизированного проектирования оформляют конструкторскую документацию в полуавтоматическом режиме. Знание правил составления и оформления электронной конструкторской документации входит в компетенции современного специалиста. При выстраивании сквозной информационной конструкторской и технологической подготовки в высшем профессиональном образовании очень важным является унифицирование методик обучения для разработки и выполнения электронных документов на изделия машиностроения. Учебная конструкторская документация может быть выполнена как в электронном виде, так и на бумажном носителе. Предложенные учебные обозначения позволяют с большей эффективностью создавать электронную конструкторскую документацию в системах автоматизированного проектирования.