Разработка урока по дисциплине: "Системы автоматизированного проектирования и программирования в машиностроении" (МДК 01.02), на тему "Разработка алгоритма построение модели детали".

Разработка урока

Дисциплина: МДК 01.02. Системы автоматизированного проектирования и программирования в машиностроении.

для специальности среднего профессионального образования 15.02.08 Технология машиностроения (базовая подготовка).

Преподаватель: Ринейская Я.В.

План урока

Тип урока: комбинированный (урок актуализации и закрепления полученных знаний, с применением современных компьютерных технологий).

Межпредметные связи: Технологические процессы изготовления деталей машин (МДК. 01.01) и Машиностроительное черчение.

Тема урока по МДК 01.02. Системы автоматизированного проектирования и программирования в машиностроении: Разработка алгоритма построение модели детали.

Методы обучения: показательный, диалогический, информационный.

Цели урока:

1.Учебная:

- обобщение и повторение изученного материала, включение его в систему уже имеющихся знаний;

- стимулирование познавательного интереса студентов к предмету с помощью использования знаний, полученных при изучении темы «Разработка алгоритма построение модели детали».

2. Развивающая:

- развить навыки реализации теоретических знаний в практической деятельности;

- научить студентов применять современное программное обеспечение в решении стандартных задач;

- развитие логического мышления, умения выражать речью результаты мыслительной деятельности, умения обобщать.

3. Воспитательная:

- развитие познавательного интереса посредством применения информационных технологий;

- развитие способности понимать друг друга;

- воспитание ответственного отношение к учебному труду, культуре мышления и речи;

- привлечение студентов к самостоятельной работе.

4. Методическая:

- методика эффективности использования технических средств обучения и применения информационных технологий;

- методика организации самостоятельной работы студентов.

5. Отработка профессиональных компетенций, соответствующих видам деятельности: «ПМ 01. Разработка технологических процессов изготовления деталей машин»

·        ПК 1.3. Составлять маршруты изготовления деталей и проектировать технологические операции.

·        ПК 1.4. Разрабатывать и внедрять управляющие программы обработки деталей.

·        ПК 1.5. Использовать системы автоматизированного проектирования технологических процессов обработки деталей.

6. Формирование общих компетенций, обучающихся:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 6. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 7. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Оснащение урока:

·          компьютер;

·         проектор;

·         комплект заданий для теста;

·         дидактический материал для самостоятельной работы.

Методы и приёмы обучения:

·         методы словесной передачи и слухового восприятия информации (приёмы: беседа, инструктаж);

·         методы наглядной передачи и зрительного восприятия информации (приёмы: наблюдение, демонстрация);

·         частично-поисковая исследовательская работа (приемы: сообщения студентов);

·         методы контроля (приёмы: фронтальный и индивидуальный опрос, тест, практическая и самостоятельная работа);

·         метод стимулирования и мотивации (приёмы: индивидуальная практическая деятельность; создание ситуации взаимопомощи).

Принципы обучения:

·        научность,

·        системность,

·        логичность,

·        наглядность.

ХОД УРОКА

I. Организационный момент	2 мин
II. Постановка цели и задач урока, сообщение порядка его прохождения	2 мин
III. Активизация опорных знаний учащихся	5 мин
IV. Объяснение нового материала	7 мин
V. Практическая часть: ·         Разработка УП для обработки вала на токарном станке с ЧПУ	18 мин
VI. Выставление оценок	4 мин
VII. Подведение итогов занятия. Рефлексия	5 мин
VIII. Домашнее задание	2 мин

I. Организационный момент.

1.     Приветствие.

2.     Определение присутствующих.

3.     Организация внимания.

II. Постановка цели и задач занятия, сообщения порядка его прохождения.

Тема сегодняшнего урока «Разработка алгоритма построение модели детали».

Целью урока является изучение модели детали, требований, предъявляемых к ним в современном мире, а также разработка алгоритма построение модели детали. Для закрепления изученного материала, вы разработаете УП для обработки вала на токарном станке с ЧПУ.

III. Активизация опорных знаний учащихся.

Для активизации опорных знаний учащихся проводится фронтальный опрос.

1. Лингвистическое обеспечение САПР – это…совокупность языков используемых в процессе разработки и эксплуатации САПР, для обмена информацией между человеком и ЭВМ.

2. Какие компоненты включает в себя лингвистическое обеспечение? Лингвистическое обеспечение состоит из языков программирования, проектирования и управления.

3. Для чего предназначены языки программирования? Языки программирования служат для разработки и редактирования системного и прикладного ПО САПР. Они базируются на алгоритмических языках, которые представляют собой набор символов и правил, образование конструкций из этих символов для задания алгоритмов решения задачи.

4. Для чего предназначены языки проектирования? Языки проектирования – проблемно-ориентированные языки, которые служат для обмена информацией об объектах и процессе проектирования между пользователем и ЭВМ.

5. Для чего предназначены языки управления? Языки управления служат для формирования команд управления технологического оборудования устройствами документирования, периферийными устройствами ЭВМ.

6. Какие уровни языков программирования вы знаете? Существуют различные уровни языков программирования: высокие, более удобные для пользователя и более низкие, которые близки к машинным языкам.

7. Как называется программа, записанная на некотором языке программирования высокого уровня? Исходной. Прежде, чем исходная программа будет исполнена она должна быть преобразована в машинную форму, соответствующую ЭВМ данного типа.

8. Как называются специальные программы, которые осуществляют такие преобразования? Языковыми процессорами.

9. Информационное обеспечение – это … совокупность сведений необходимых проектировщику для получения проектных решений с помощью инструментов САПР.

10. Что включает в свой состав информационное обеспечение? Средства для описания и накопление входной и выходной, промежуточной информации необходимой для проектирования.

11. Что относится к средствам описания различных видов информации? Документы на различных видах носителей, описание стандартных проектных процедур, типовых проектных решений и элементов, комплектующих изделий и материалов, справочной литературы, ГОСТы, а также традиционные средства формирования и обновление информационных массивов, алгоритмы оптимального размещения и поиска информации.

12. Что такое банк данных? Банк данных – это совокупность данных и комплекса языковых, программных средств для хранения, поиска, запросов и выдачи необходимой при проектировании информации многим проектировщикам в режиме коллективного пользования.

13. Что такое база данных? База данных - это независимая от прикладных программ совокупность массивов данных, организуется таким образом, чтобы обеспечить быстрый и удобный поиск или перемещение и корректировку любых данных по запросу охватываемых конкретную предметную область

14. Что располагается в базе данных?

а) административная БД - задание на проектирование, стандарты, ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД; стандарты предприятия, материалы и документы.

б) описание объекта проектирования (нормативная информация) – метод расчета и конструирования, анализа и синтеза, моделирования, классификаторы, таблицы соответствия, правила кодирования и декодирования.

в) рабочая база данных – количественные и не количественные справочные данные, каталоги, типовые решения, аналогии.

г) технологическая БД содержит данные, относящиеся к описанию ТП.

IV. Объяснение нового материала.

В компьютерной графике 3D-моделирование - это процесс разработки математического представления любой трехмерной поверхности объекта с помощью специализированного программного обеспечения. Сейчас существует множество хороших программ для черчения и моделирования.

Что такое модели?

3D-модели представляют 3D-объект используя набор точек в 3D-пространстве, соединенных между собой различными геометрическими объектами, такими как треугольниками, линиями и тому подобное.

Какие существуют алгоритмы моделирования?

Здесь перечислены математические подходы, которые интегрированны в том или ином виде в программное обеспечение и выделяют по своим возможностям различные алгоритмы для создания одной и той же модели, каждая из которых имеет своеобразные свойства. На сегодня все алгоритмы можно разделить на четыре категории.

Сплайновое моделирование (термин «сплайн» означает кривые, которые бывают разных типов)

NURBS - поверхности NURBS определяются кривыми, на которые влияют «тяжелые» контрольные точки. Кривая следует по точкам (но не обязательно прикасается к ним). Увеличение веса точки привлечет кривую ближе к ней. NURBS являются на самом деле гладкими поверхностями, а не их имитациями с помощью маленьких плоских поверхностей, поэтому этот метод часто применяют для моделирования органических форм. Часто термин NURBS используется для обозначения всех методов сплайнов моделирования, перечисленных ниже.

·                     Патчи и кривые Безье - примитивный тип NURBS;

·                     Би-сплайны (англ. Bi-spline) - это специальный тип сплайнов, которые могут быть быстро вычислены, как сумма базовых функций;

·                     Rational;

·                     Non-uniform (неравномерные) - дает возможность неравномерной параметризации вдоль поверхности;

Полигональное моделирование

Точки в 3D-пространстве, вершины (англ. Vertex), соединенные между собой линией - ребром (англ. Edge), образуют поверхность (англ. Faces) по законам создания геометрических плоскостей. Набор объединенных плоскостей называют полигональной сеткой (англ. Polygon mesh). Большая часть 3D-моделей сегодня строится как текстурированные многоугольные модели, поскольку они достаточно гибкие и компьютер может отрендерить их достаточно быстро. Однако, многоугольники являются плоскими и могут только примерно передать изогнутые поверхности, используя много многоугольников. Процесс преобразования гладких поверхностей в многоугольники называется тесселяции.

Моделирование с помощью сабдивов

(англ. Subdivision surfaces) - один из современных алгоритмов, который прогрессивно развивается и все более увеличивает конкуренцию двум предыдущим.

Процедурное моделирование

Такое моделирование позволяет оперировать масштабными проектами, требует в большинстве пайплайн, поэтому используется крупными студиями компьютерной графики.

Методы подходов к началу моделирования

Современное программное обеспечение позволяет использовать независимо от алгоритма моделирования различные подходы для построения модели.

Примитивы - моделирование с помощью простых геометрических фигур (шары, цилиндры, конусы и т.д.), которые используются как кирпичики при построении сложных объектов. Преимуществом метода является быстрое и легкое построение, а также то, что модели являются математически определенными и точными. Подходит к техническому моделированию и меньше для моделирования органики. Некоторые программы могут рендерить из примитивов направления, другие используют примитивы только для моделирования, а позже конвертируют для дальнейшей работы или рендеринга.

V. Практическая часть.

Разработка УП для обработки вала на токарном станке с ЧПУ

Исходные данные: чертеж детали

Выполнение работы

1 Маршрут обработки

Заготовка – пруток. Оборудование – токарный станок с ЧПУ, закрепление – в трехкулачковом патроне.

1ПВ установить, закрепить заготовку
2ПТ точить предварительно ф 34 мм на длину 55 мм
3 ПТ точить конус за три р.х. до ф 30 мм
4 ПТ точить окончательно контур с образованием фасок.

2 Траектория движения инструмента

3 Координаты опорных точек

Т01		1	2	3
	Х	17	17	20
	Z	91	35	35

Т02		1	2	3	4	5	6	7	8	9
	Х	13	13	14	20	20	12	12	11	11
	Z	91	90	60	60	91	91	90	91	90

Т03		1	2	3	4	5	6	7	8
	Х	9	9	10	14	14	15	15	20
	Z	91	90	89	60	50	49	35	35

4 УП обработки

№01 G90 S1000 M04
№02 T01 M06
№03 G00 X17. Z91. F100
№04 G01 Z35.
№05 X20. Z35.
№06 G00 Z91.

№07 X13.
№08 Z90.
№09 G01 X14. Z60.
№10 X20.
№11 G00 Z91.
№12 X12.
№13 Z90.
№14 G01 X14. Z60.
№15 X20.
№16 G00 Z91.
№17 X11.
№18 Z90.
№19 G01 X14. Z60.
№20 X20.
№21 G00 Z91.

№22 X9.
№23 Z90.
№24 G01 X10. Z89.
№25 X14. Z60.
№26 Z50.
№27 X15. Z49.
№28 Z35.
№29 X20.
№30 G00 Z91.
№31 M00
№32 M02

VI. Выставление оценок

Этапы занятия	Максимально возможное количество баллов
Фронтальный опрос	10
Выполнение практического задания	15
Всего	25

Критерии выставления оценки

Оценка «3» соответствует 13-17 баллам

               «4»                           18-21 баллам

               «5»                           22-25 баллам

VII. Подведение итогов занятия. Рефлексия.

Сегодня мы познакомились с какие существуют алгоритмы моделирования, разработали УП для обработки вала на токарном станке с ЧПУ. Главный результат – это ваше умение применить ранее полученные знания на практике, т.е. вы показали свою компетентность. Конечно она у всех индивидуальная, но в основном вы со своей задачей справились.

Рефлексия 

Уважаемые студенты, а теперь вы оцените нашу совместную деятельность, настроение и психологический климат, в котором мы работали.

Что было самое интересное? 

Сможете ли вы применять свои знания при вычислениях на других предметах?

VIII. Домашнее задание.

Оформить разработку УП для обработки вала на токарном станке с ЧПУ.

Литература:

1. В. Н. Малюх. Введение в современные САПР: Курс лекций. – М.: ДМК Пресс, 2010. – 192 с. стр.157-160.

2. А.Л. Ездаков. Экспертные системы САПР: Учебное пособие. – М.: ИД «ФОРУМ», 2009. - 160 с.

3. В.А. Гвоздеева, И.Ю. Лаврентьева. Основы построения автоматизированных информационных систем: учебник. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2007. - 320 с.

4. Быков А.В., ADEM CAD/CAM/TDM Черчение, моделирование, механообработка; С-П БХВ-Петербург, 2003 г.

5. Серебреницкий П.П., Программирование для автоматизированного оборудования; М. Высшая школа, 2003 г.

6. Мазеин П.Г., Учебный настольный токарный станок с компьютерным управлением. Программа Stepper. Учебное пособие, Челябинск, 2010 г.

5. Интернет ресурс.