Компьютерное проектирование в машиностроении

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Новгородский государственный университет

имени Ярослава Мудрого

кафедра «Технология машиностроения»

КОМПЬЮТЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Методические указания для самостоятельной работы студентов

Направление 150900 - Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств;

Специальность 150001- «Технология машиностроения»

Великий Новгород

2006

Составитель: Рудин проектирование в машиностроении: программа, методические указания, контрольные задания / НовГУ им. Ярослава Мудрого, Великий Новгород, 2006.

Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения направления 150900 - Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств;

специальности 151001 - «Технология машиностроения».

Библиогр. – 9 назв.

Рецензенты:

канд. техн. наук, доцент кафедры «Автомобильный транспорт»

Одобрено к изданию на заседании кафедры ТМ

Протокол № __ от _______

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Программа курса разработана применительно к учебным планам специальности, утвержденным Министерством общего и профессионального образования.

Современный уровень программных и технических средств электронной вычислительной техники позволяет перейти от традиционных, ручных методов конструирования и обработки данных к новым информационным технологиям с использованием ЭВМ, создавать системы автоматизации инженерных и научных расчетов, разработки и выполнения конструкторской документации (АКД), удовлетворяющие стандартам ЕСКД как по качеству исполнения документов, так и по соблюдению требований стандартов.

Во многих случаях в инженерной практике решаются разнообразные математические задачи. В настоящее время существуют универсальные математические пакеты, например MathCAD, MatLAB, Mathematica, позволяющие оперативно решать такие задачи. При этом система MathCAD выгодно отличается простотой освоения, возможностями ввода и редактирования формул в естественной для человека форме, имеет достаточную мощность для большинства инженерных расчетов.

Средства для реализации АКД предоставляет компьютерная графика – область информатики, предназначенная для создания, хранения и обработки моделей и их изображений с помощью ЭВМ. К ним относятся: технические, программные, информационные средства, обеспечивающие ввод, вывод графической информации, ее хранение в ЭВМ; средства моделирования геометрических объектов (ГО) и их обработки.

Из множества прикладных систем автоматизации чертежно – графических работ, AutoCAD (продукт фирмы Autodesk) и T-FLEX CAD (продукт АО “Топ Системы”) представляют мощные системы, позволяющую не только разрабатывать двумерные плоские чертежи, но и моделировать сложные каркасные, полигональные (поверхностные) и объемные (твердотельные) конструкции, используемые в самых различных областях человеческой деятельности.

Цель преподавания дисциплины: ознакомление студентов с методами, принципами и прикладными системами автоматизированного расчета, обработки экспериментальных данных и проектирования, а также овладение ими навыками работы прикладных систем автоматизации расчетов и чертежно – графических работ.

Основные задачи дисциплины:

- знать принципы, подходы и возможности систем автоматизированного расчета и обработки данных;

- знать принципы и подходы к конструированию на основе компьютерных технологий;

- знать принципы организации графических данных и методы создания пространственных геометрических моделей и их графических изображений;

- изучить возможности автоматизированного расчета и обработки данных в среде MathCAD;

- изучить возможности двухмерного и пространственного проектирования в среде AutoCAD;

- изучить возможности двухмерного и пространственного проектирования в среде T-FLEX CAD;

- уметь использовать полученные знания на практике.

Изучение курса базируется на знаниях, полученных студентами при изучении высшей математики, вычислительной техники, инженерной графики и основ проектирования, аппаратных и программных средств систем управления, автоматизации производственных процессов в машиностроении, математического моделирование процессов в машиностроении.

В соответствии с учебными планами специальности объем курса для очной форма обучения составляет 186 часов, в том числе: аудиторные занятия 69 часов (лекции – 26, лабораторные – 43), самостоятельная работа – 117 часов.

Для заочной формы обучения: всего часов – 186, из них лекции – 10 часов, лабораторные – 16 часов, самостоятельная работа – 150 часов.

Для заочной ускоренной формы обучения: всего часов – 186, из них лекции – 2 часов, лабораторные – 9 часов, самостоятельная работа – 119, переаттестовано – 46 часов. Изучение курса предусматривает для студентов заочной формы обучения выполнение контрольной работы.

Для оценки знаний студентов учебным планом предусмотрен зачет.

Тематический план и распределение часов по курсу

План таблица

Примечание: Разделы курса, для изучения которых часы не указаны, прорабатываются студентами самостоятельно.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНАЯ:

1. , Вдовин проектирование. – М.: Машиностроение ч. 1.: Компактное размещение плоских объектов. – 1998. – 37 с.

2 , Вдовин проектирование. – М.: Машиностроение ч. 2.: Методы параметризации и редактирования чертежей и кинематических схем. – 1999. – 42 с.

3. MathCAD компании MathSoft. Электронный учебник.

4. САПР в технологии машиностроения Учеб. пособие, Ярославль, Ярославский. гос. ун-т. – 1995. – 298с. 2. В. Аугер. AutoCad 11.0, пер. с немецкого, - Киев, Торгово - издательское бюро BHV, 1993, - 320 с.: ил., - ISBN 5-85959-032-6.

5. М. Наградова. AutoCAD Справочник конструктора, Москва, изд. "Прометей" МГПУ им. , 1991, -284 с., -ISBN 5-7042-0721-9.

6. Компьютерное проектирование в машиностроении. Конспект лекций для направления 150900 и специальности 151001. / Разраб. . – 60с.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ:

7. Справочник технолога – машиностроителя. В 2-х т. Т 2. / Под ред. и . – 4-е изд., перераб. и доп. – М:. Машиностроение, 1986. 496с.

8. Под ред. . AutoCAD полезные рецепты, Москва, "Радио и связь", 1994, -208 с.: ил., -ISBN 5-256-01127-8.

9. Автокад: справочник команд. Версии 10,11,12. Под ред. Ю. Чигарова. Казань, "ГАРМОНИЯ Комьюникейшнз", 1994, 336 с.: ил, ISBN 5-85169-003-8.

1. ПРОГРАММА И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

1.1. Введение

Основные термины и определения. Цель и задачи курса.

Литература (1; 2; 4; 6).

1.2. MathCAD - основные сведения. Простые вычисления

Числовые расчеты со скалярами, матрицами и векторами (матрицами из одного столбца). Расчеты с использованием комплексных чисел.

Литература (3;6).

1.3. Аналитические преобразования

Интегрирование, дифференцирование, вычисление пределов, сумм и произведений рядов, упрощение, преобразования Лапласа и Фурье и др. Определение законов вычисления элементов матриц

Литература (3;6).

1.4. Работа со стандартными функциями

Интерполяция, экстраполяция, численное интегрирование, матричные функции и др. Определение своих функций.

Литература (3;6).

1.5. Решение уравнений и задач оптимизации

Решение систем линейных и нелинейных уравнений. Решение дифференциальных уравнений (обыкновенные дифференциальные уравнения и системы уравнений; уравнения Пуассона и Лапласа). Решение оптимизационных задач вида: найти значения переменных, при которых функция принимает минимальное или максимальное значение.

Литература (3;6).

1.6. Построение графиков и элементы программирования

Построение двумерных и трехмерных графиков различных видов. Элементы программирования.

Литература (3;6).

1.7. Подходы к конструированию на основе компьютерных технологий

Организация графических данных. Методы создания пространственных геометрических моделей и их графических изображений.

Литература (1; 2; 4; 6).

1.8. Графический редактор AutoCAD

Общие сведения и соглашения. Возможности. Область применения и использования. Запуск системы AutoCAD. Внешний вид и структура. Меню пользователя. Структура запросов. Использование диалоговых окон. Падающее меню. Графическое меню. Ввод координат. Определение пользовательской системы координат. Команды управления экраном. Привязка координат. Выбор объектов. Команды редактора. Интерфейс AutoCAD. Возможности интерфейса. Разработка интерфейсов пользователя. Команды управления основными функциями AutoCAD. Создание, открытие, сохранение или закрытие чертежа. Границы чертежа. Форматы единиц. Доступ к системным переменным AutoCAD. Выход из AutoCAD.

Литература (4; 5; 6).

1.9. Графические примитивы в AutoCAD и команды их создания

Графический примитив. Точка. Отрезок. Круг. Дуга. Полилиния. Эскиз. Область (тело). Полоса. Текст. Блок.; Массив. Внешние ссылки.

Литература (4; 5; 6).

1.10. Команды AutoCAD для оформления и редактирования чертежей и рисунков

Штриховка. Нанесение размеров, Допуски и шероховатости. Команды размерных стилей. Управление размерами Разделение чертежа (рисунка) по слоям. Использование цвета и типов линий.

Литература (4; 5; 6).

1.11. Программные дополнения среды AutoCAD

AutoLISP как средство адаптации к различным применениям. Приложение Mechanics.

Литература (4; 5; 6).

1.12. Графический редактор T-FLEX CAD

Общие сведения и соглашения. Возможности. Область применения и использования. Запуск системы T-FLEX CAD. Внешний вид и структура. Меню пользователя. Структура запросов. Использование диалоговых окон. Падающее меню. Графическое меню. Команды управления экраном.

Литература (2; 6).

1.13. Элементы построения, изображения и вспомогательные элементы системы T-FLEX CAD

Линии построения. Узлы. “Свободный” узел. “Узел с фрагмента”. Линии изображения. Штриховки. Штриховки по образцу. Заливки. Тексты. Размеры. Шероховатости. Допуски формы и расположения поверхностей. Надписи. Фрагменты и картинки. Переменные. Поля. Базы данных. Отчеты. Служебные данные.

Литература (6).

1.14. Команды T-FLEX CAD для оформления и редактирования чертежей и рисунков

Штриховка. Нанесение размеров. Команды размерных стилей. Управление чертежей размерами. Разделение чертежа (рисунка) по слоям. Использование цвета и типов линий.

Литература (6).

1.15. Подходы и возможности пространственного проектирования в средах AutoCAD и T-FLEX CAD

Литература (4; 5; 6).

2. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Арифметические и символьные вычисления. Численные методы.

2. Методы обработки экспериментальных данных.

3. Построение графиков функций и поверхностей тел вращения.

4. Примеры инженерных расчетов.

5. Создание 2D чертежа в среде AutoCAD.

6. Простановка размеров, допусков и шероховатостей на чертеже в среде AutoCAD.

7. Создание 2D чертежа в среде T-FLEX CAD.

8. Простановка размеров, допусков и шероховатостей на чертеже в среде T-FLEX CAD.

9 Работа с параметрами, переменными и слоями в среде T-FLEX CAD.

10. Создание 3D чертежей в средах AutoCAD и T-FLEX CAD.

3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Контрольная работа для студентов заочных форм обучения предусматривает:

1.      самостоятельное изучение систем MathCAD, AutoCAD и T-FLEX CAD;

2.      написание программы автоматизированного расчета режимов резания для одной из операций механообработки;

3. выполнение выданного преподавателем чертежа в системах AutoCAD и T-FLEX CAD.

Трудоемкость контрольной работы составляет 10 часов.

Для написания программы автоматизированного расчета режимов резания в среде MathCAD использовать данные источника [7]. В качестве вариантов для написания программы использовать следующие операции механообработки:

1. точение;

2. долбление;

3. сверление;

4. рассверливание;

5. зенкерование;

6. развертывание;

7. фрезерование;

8. резьбонарезание;

9 протягивание;

10. шлифование.

В приложении 1 приведен пример программы автоматизированного расчета режимов резания для операции СТРОГАНИЕ.

В приложении 2 приведены примерные чертежи для выполнения их в системах AutoCAD и T-FLEX CAD. Персональные задания получаются лично каждым студентом у преподавателя.

Вид титульного листа приведен в приложении 3.

Отчет по контрольной работе содержит:

1. пояснительную записку в рукописной или печатной форме (14 шрифт, TNR, 1,5 интервал, симметричные по 2 см. отступы) в которой:

а) распечатка текста программы (в системе MathCAD) расчета режимов резания с пояснениями и комментариями о ходе выполнения работы;

б) распечатки выполненных чертежей на листах формата А4 с пояснениями об этапах выполнения чертежей;

2. электронные версии файлов программы расчета режимов резания (MathCAD) и чертежей (AutoCAD и T-FLEX CAD).

Приложение 1. Пример написания программы автоматизированного расчета режимов резания для операции СТРОГАНИЕ.

Приложение 2. Примерные чертежи для выполнения их в системах

AutoCAD и T-FLEX CAD

Приложение 3.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Новгородский государственный университет

имени Ярослава Мудрого

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: «КОМПЬЮТЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ»

ТЕМА: «Расчет режимов резания для токарной операции среде MathCAD и выполнение чертежей в средах AutoCAD и T-FLEX CAD»

Выполнил:

студент гр. _________

____________________

Проверил:

Преподаватель каф ТМ

Великий Новгород

2006

КОМПЬЮТЕРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ

Программа, методические указания, контрольные задания

__________________________________________________________________________

Лицензия ЛР № 000 ОТ 21. 09 96.

Подписано в печать ________ г. Формат 60x84 1/16. Уч. – изд. п. л. ___.

Тираж 110 экз. Заказ № ___.

Издательско – полиграфический центр

Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого 173003, Великий Новгород, ул. Б. Санкт – Петербургская, 41.