3D моделювання та технології CAD/CAM

Метою дисципліни «3D моделювання та технології CAD/CAM» є надання здобувачам вищої освіти теоретичних і практичних знань щодо сучасних наукових концепцій, понять, методів та технологій візуалізації та моделювання тримірних об'єктів; формування когнітивних, афективних та психомоторних компетентностей в сфері навчання студентів при освоєнні методів і принципів побудови автоматизованих систем технологічної підготовки виробництва та розробці управляючих програм для виготовлення деталей на верстатах з ЧПУ.
Завданням дисципліни є отримання системного уявлення про особливості застосування тривимірного моделювання; оволодіння знаннями в області опису, подання та формалізації різноманітних можливостей графічного 3D редактора; отримання навичок використання тривимірного моделювання у вирішенні різних прикладних задач; ознайомлення з методами створення віртуальних просторів.
Предметом навчальної дисципліни є засоби, методи та практичні застосування технологій 3D графіки в комп’ютерних системах під час вирішення прикладних завдань в області комп’ютерних наук.
У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен
знати:
• методи та засоби побудови 3D моделей;
• можливості сучасних графічних редакторів для роботи з 3D графікою;
• технологій візуалізації та створення фотореалістичних моделей;
• основи 3D друку.
• призначення, принцип дії САПР технологічної підготовки виробництва;
• принципи розробки управляючої програми для виготовлення деталей на верстатах із ЧПУ;
• основи програмування пристроїв ЧПУ.
вміти:
• розробляти 3D моделі різних об’єктів,
• використовувати тривимірне моделювання у вирішенні різних прикладних задач.
• застосовувати отримані знання у своїй професійній діяльності.
• розбудовувати тривимірні моделі деталей, створювати креслення у SolidWorks
• створювати вузол із тривимірних моделей деталей у SolidWorks
• розробляти управляючу програму для верстата з ЧПУ;
• вміти користуватися міжнародною мовою програмування верстатів з ЧПУ - ISO-7bit.
Тематика та види навчальних занять
для денної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1. «Сучасні технології і засоби трердотільного моделювання в CAD-системах. Можливості та сфери застосування CAD i CAM-систем».
Лекція 2. «Основні поняття тривимірного моделювання. Можливості, переваги та недоліки графічних систем».
Лекція 3. «Функції твердотільного моделювання. Полігональне та сплайнове моделювання».
Лекція 4. «Класифікація складних поверхонь. Каркасні, поверхневі та твердотілі моделі».
Лекція 5. «Методи задання тривимірних координат. Декартові, циліндричні та сферичні координати».
Лекція 6. «Примитивні модели. Створення тривимірних тіл і поверхонь методом витягування та обертання».
Лекція 7. «Керування виглядами. Відображення тіл в тривимірному просторі».
Лекція 8. «Особливості виконання кресленників в тривимірному просторі. Команди редагування об’єктів в 3D-моделюванні».
Лекція 9. «Автоматичне створення видів та ортогональних проекцій».
Лекція 10. «Моделювання складових 3D-об'єктів».
Лекція 11. «Моделювання деталей, що потребують механічного з'єднання. Посадки із зазором, натягом і різьблення».
Лекція 12. «Розробка прототипів. Огляд основних адитивних технологій. Застосування адитивних технологій у машинобудуванні».
Лекція 13. «Технології 3D-друку з використанням фотополімерів. Основні властивості фотополімерів. Технологія формування шарів і постобробка виробів».
Лекція 14. «Технології 3D-друку з використанням пластмас. Види та властивості пластмас для тривимірного друку. Технології формування шарів і постобробка виробів».
Лекція 15. «Технології 3D-друку з використанням металів. Технології виготовлення з використанням порошкових матеріалів. Оцінювання якості прототипів».
Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. «Ознайомлення з інтерфейсом Fusion 360».
Мета заняття: Ознайомитись з інтерфейсом середовища розробки, набором інструментів та функціоналом.
Лабораторне заняття №2. «Системи координат та площина побудови. Видові екрани».
Мета заняття: Познайомитись із системами координат та способами їх завдання. Навчиться конфігурувати та застосовувати видові екрани.
Лабораторне заняття №3. «Типи тривимірних моделей. Інструменти для побудови тіл у Fusion 360».
Мета заняття: Отримати навички роботи з різними типами моделей. Моделювання поверхонь.
Лабораторне заняття №4. «Створення твердотільних моделей деталей за заданими проекціями».
Мета заняття: Отримання навичок проектування деталей за одним або декількома основними видами.
Лабораторне заняття №5. «Створення твердотільної моделі деталі за аксонометрічним кресленням».
Мета заняття: Отримання навичок проектування деталей за допомогою елементарних обсягів. В якості елементарних об'ємів можуть використовуватися твердотільні примітиви та інші базисні тіла, отримані шляхом переміщення плоского замкнутого об'єкта вздовж просторової напрямної та ін.
Лабораторне заняття №6. «Побудова деталі із пружинним упором».
Мета заняття: Розглянути з прикладу роботу майстра зі створення пружин різного типу.
Лабораторне заняття №7. «Побудова твердотільних моделей деталей із листової сталі».
Мета заняття: Навчиться створювати моделі деталей, що виготовляються за допомогою лазерного розкрою та згинання.
Лабораторне заняття №8. «Побудова твердотільної моделі шестигранної гайки».
Мета заняття: Навчитися моделювати тіла обертання, отримані різними засобами механічної обробки.
Лабораторне заняття №9. «Моделювання різьблення».
Мета заняття: Розглянути з прикладу роботу майстра зі створення різьблень різного типу.
Лабораторне заняття №10. «Моделювання черв'ячних та зубчастих передач».
Мета заняття: Розглянути з прикладу роботу майстра зі створення елементів зубчастих передач.
Лабораторне заняття №11. «Моделювання складальної одиниці».
Мета заняття: Отримання навичок моделювання складових деталей. Організація сполучення. Допуски та посадки.
Лабораторне заняття №12. «Побудова ортогональних зображень».
Мета заняття: Отримання навичок створення двовимірного зображення за допомогою площини.
Лабораторне заняття №13. «Створення аксонометричного зображення».
Мета заняття: Навчиться будувати аксонометричні зображення з просторовим розрізом.
Лабораторне заняття №14. «Створення креслення деталі для 3D-друку».
Мета заняття: Навчиться моделювати деталі для виведення на 3D-принтер.
Лабораторне заняття №15. «Візуалізація зображень. Робота із текстурами».
Мета заняття: Познайомитись із інструментами, що дозволяють імітувати різні типи конструкційних матеріалів.
для заочної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція 1. «Сучасні технології і засоби трердотільного моделювання в CAD-системах. Можливості та сфери застосування CAD i CAM систем».
Лекція 2. «Особливості виконання кресленників в тривимірному просторі. Команди редагування об’єктів в 3D-моделюванні».
Лабораторні заняття
Лабораторне заняття №1. «Ознайомлення з інтерфейсом Fusion 360».
Мета заняття: Ознайомитись з інтерфейсом середовища розробки, набором інструментів та функціоналом.
Лабораторне заняття №2. «Створення креслення деталі для 3D-друку».
Мета заняття: Навчиться моделювати деталі для виведення на 3D-принтер.
Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота
для денної та заочної форми здобуття освіти
Курсова робота
Метою курсової роботи є систематизація, закріплення та поглиблення отриманих студентами теоретичних знань, реалізація практичних навичок 2D- і 3D-моделювання деталей і складальних одиниць у системах автоматизованого проєктування, набуття досвіду самостійної роботи, набуття навичок інженерного аналізу та створення прототипів деталей різних механічних вузлів.
Завдання видається на першому практичному занятті.
Пояснювальна записка містить 10-15 сторінок формату А4 і графічну частину.
Приблизний склад пояснювальної записки:
• вступ;
• креслення деталей проєктованого механізму;
• розроблення 3D-моделей деталей проєктованого механізму;
• розроблення 3D-моделі механізму в зборі;
• висновок.
Графічна частина роботи становить 5 – 7 аркушів формату А3 і специфікацію до складального креслення на форматі А4.
Зміст і обсяг конкретної курсової роботи визначається керівником.
Захист курсової роботи – протягом останнього навчального тижня семестру.
Контрольна робота для здобувачів заочної форми
Завдання для виконання контрольної роботи здобувач отримує на установчій лекції.
Робота містить 5 теоретичних питань та 5 практичних завдання.
Обсяг відповіді на кожне теоретичне питання: не менше, ніж 2 сторінки машинописного тексту. Текст відповіді повинен бути виконаний самостійно, а не скопійованим з навчального посібника.
Термін надання виконаної контрольної роботи на перевірку – не пізніше, ніж за місяць до початку сесії.
Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання
для денної форми здобуття освіти
Поточний контроль полягає у виконанні
1) 15-ти індивідуальних поточних завдань. Індивідуальні поточні завдання виконуються письмово і полягають в розв'язуванні типових задач відповідно до мети та завдань лабораторних занять. Бездоганне виконання кожного індивідуального поточного завдання оцінюється у 4,0 бали. Всього 60 балів.
2) захист курсової роботи. Бездоганне виконання оцінюється у 60 балів. Захист роботи – 40 балів.
3) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі комп'ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 20 балів. Всього 40 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач – 100 балів.
для заочної форми здобуття освіти
Виконання та захист лабораторних робіт №1 і 2 оцінюється у 50 балів (по 25 балів за кожну).
Захист контрольної роботи. Бездоганне виконання контрольної роботи оцінюється в 25 балів. При її захисті студент може отримати до 25 балів.
Захист курсової роботи. Бездоганне виконання курсової роботи оцінюється у 60 балів. Захист роботи – 40 балів.
Підсумковий контроль – екзамен. Екзамен усний. Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач – 100 балів.