Використання SOLIDWORKS у навчальному процесі факультету інженерної механіки

На сьогоднішній день у нашому університеті САПР SOLIDWORKS вивчають студенти факультету інженерної механіки таких спеціальностей як  «131 Прикладна механіка» («Технології машинобудування», «Металорізальні верстати й системи», «Інструментальне виробництво»), «274 Автомобільний транспорт», «132 Матеріалознавство» «141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка», «133 Галузеве машинобудування» (Машини та апарати харчових виробництв, Машини та апарати легкої промисловості).

Таким чином, САПР SOLIDWORKS використовується в навчальному процесі таких кафедр факультету:

  • галузевого машинобудування та агроінженерії;
  • технології машинобудування;
  • машин і апаратів, електромеханічних та енергетичних систем;
  • основ проектування;
  • трибології, автомобілів та матеріалознавства;

З метою реалізації програми наскрізної комп’ютерної підготовки інженерів-механіків, програмне забезпечення SOLIDWORKS використовується в 7 комп’ютерних класах факультету. Зокрема:

  • інформаційно-комп’ютерний центр університету (ІКЦ), 4 комп’ютерних класи;
  • комп’ютерний клас на кафедрі технології машинобудування (4-305);
  • комп’ютерний клас на кафедрі машин і апаратів, електромеханічних та енергетичних систем (Б-516);
  • центр SOLIDWORKS факультету інженерної механіки – кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії (3-103).

Важливо те, що на сьогоднішній день використання SOLIDWORKS на факультеті носить не епізодичний характер (із залученням тільки окремих студентів, окремими викладачами або кафедрами), а у вигляді концепції безперервної підготовки, в яку залучені все без винятку студенти факультету. Цьому сприяє те, що студенти мають можливість використовувати ліцензійне програмне забезпечення як в університеті, на особистих комп’ютерах у гуртожитках (підключившись до університетського сервера ліцензій), так і на домашніх комп’ютерах ( без прив’язки до сервера).

Сучасна концепція підготовки інженерів

  У березні 2006 року Вченим Радою університету було ухвалене рішення про впровадження САПР SOLIDWORKS у навчальний процес (наказ №50 від 6.03.2006). Використання SOLIDWORKS на факультеті інженерної механіки відбувається в рамках наскрізної комп’ютерної підготовки студентів. Ідея полягає в тому, щоб організувати навчання студентів таким чином, щоб протягом усього строку навчання в університеті, з першого курсу аж до виконання дипломного проекту студенти поступово, всебічно вивчали б систему SOLIDWORKS: 3D-моделювання та створення асоціативних креслень, систему для проведення інженерних розрахунків SOLIDWORKS Simulation (розрахунки на міцність і т.д.), SOLIDWORKS Motion (кінематика та динаміка технічних систем), SOLIDWORKS Flow Simulation (моделювання потоків рідин і газів), модуль CAMWorks для SOLIDWORKS (створення програм для ЧПУ), SOLIDWORKS Electrical – електротехнічна САПР, SOLIDWORKS Composer – створення технічних ілюстрацій та інструкцій), Intermech (конструкторська та технологічна підготовка виробництва – Cadmech і Techcard). Крім того, бажано, щоб студенти опанували загальні принципи спільної роботи в контексті Pdm-систем (SOLIDWORKS Workgroup PDM, Search від Intermech). Як показала практика, це дозволяє на якісно новому, сучасному рівні організувати цілий ряд навчальних курсів при підготовці інженерів-механіків.

Вивчення SOLIDWORKS студенти починають на 1 курсі в рамках предмета «Інженерна та комп’ютерна графіка» (кафедра основ проектування). Студенти вивчають основи тривимірного моделювання, і що особливо важливо – оформлення конструкторської документації з використанням SOLIDWORKS, оскільки система SOLIDWORKS повністю підтримує вітчизняні стандарти при створенні креслень. Курс «Інженерна та комп’ютерна графіка» закінчується на 2 курсі навчання заліковою роботою – створенням 3D-моделі зборки та відповідних креслень.

 

Приклади студентських робіт з курсу «Інженерна та комп’ютерна графіка»

 

Приклади навчальних проектів з вивчення моделювання поверхнями

 

Враховуючи отриманий з 2006 року позитивний досвід, на сьогоднішній день усі спеціальності першого курсу факультету інженерної механіки переведені на використання SOLIDWORKS.

На другому курсі студенти вивчають курс «Теорія механізмів і машин» (кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії), і в рамках виконання курсового проекту створюють в SOLIDWORKS механізми, розрахунки яких проводяться за допомогою SOLIDWORKS Motion (кінематика та динаміка технічних систем).

 

Приклади студентських робіт з курсу «Теорія механізмів і машин»

 

На третьому курсі студенти вивчають курс «Деталі машин» (кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії). У рамках цього курсу проводиться виконання курсового проекту – проектування двоступеневого редуктора в SOLIDWORKS. Причому паралельно з курсом «Деталі машин» студентам додатково викладається курс «Системи інженерного аналізу». В межах цього курсу студенти вивчають розрахунковий модуль SOLIDWORKS Simulation (проведення розрахунків на міцність методом скінченних елементів).

Важливо те, що створивши тривимірну модель, студенти мають можливість одержати креслення деталей і складальних одиниць автоматично, засобами SOLIDWORKS, що значно полегшує процес проектування. Теперішні третьокурсники вже оцінили можливості SOLIDWORKS у плані створення креслень при виконанні курсового проекту з «Деталей машин»: вони розуміють, що створювати тривимірні моделі в SOLIDWORKS, а на їх основі – креслення, простіше і головне цікавіше, ніж креслити на електронному кульмані (Autocad, Компас-Графік тощо), або тим більше креслити олівцем. Важливо також, що система SOLIDWORKS повністю підтримує вітчизняні стандарти при створенні креслень.

Курсовий проект з курсу «Деталі машин» – перша самостійна конструкторська робота майбутніх інженерів-механіків, причому система комп’ютерного моделювання SOLIDWORKS значно спрощує та автоматизує цю роботу.

 

Приклад курсового проекту з курсу «Деталі машин»

Курсом «Деталі машин» закінчується цикл фундаментальних інженерних дисциплін і з 4 курсу студенти використовують SOLIDWORKS при вивченні предметів за фахом.

Зокрема, кафедра технології машинобудування використовує SOLIDWORKS у курсах «Комп’ютерне моделювання в проектуванні», «САПР технологічних процесів», «САПР металорізальних верстатів», «САПР інструмента», «Техніка та технології машинобудування». У рамках перерахованих курсів використовується програмний комплекс «Интермех». За сприяння компанії «Интерсед Україна», нам в 2010 році була надана ліцензія на 60 робочих місць (два ключі – 12 робочих місць для кафедри ТМ і 48 робочих місць для інших кафедр факультету).

На сьогоднішній день студенти працюють із новітньою версією цієї системи – Интермех для SOLIDWORKS 2018/2019, яка представляє собою потужний комплекс програм для автоматизації конструкторського та технологічного проектування. Це гнучка інтегрована система охоплює всі етапи проектування, починаючи з розробки безпосередньо конструкторської документації (Cadmech), технологічної підготовки виробництва (Techcard), ведення конструкторських і технологічних баз даних (Imbase) з наступним автоматизованим випуском текстових конструкторських документів (AVS) і закінчуючи веденням мережного ієрархічного архіву підприємства з можливістю ведення проектів і документообігу підприємства (Search).

Кафедра машин і апаратів, електромеханічних та енергетичних систем використовує SOLIDWORKS у курсах « Основи комп’ютерних технологій» і в рамках виконання курсового проекту з дисципліни «Моделювання електромеханічних систем». Курс «Моделювання електромеханічних систем» за останні кілька років був перероблений з врахуванням того, що факультет одержав ліцензію на SOLIDWORKS Electrical (раніше називався Elecworks), усього 45 робочих місць. На сьогоднішній день, у рамках цього курсу студенти вивчають основи роботи з SOLIDWORKS Electrical (цикл лабораторних робіт), а також виконують курсовий проект.

Кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії  використовує SOLIDWORKS також у курсах «Основи САПР» і «Технологічне обладнання харчових виробництв», курсовий проект з цієї дисципліни виконується в SOLIDWORKS, розрахунки проводяться за допомогою SOLIDWORKS Flow Simulation (викладається для студентів спеціальності 133 «Галузеве машинобудування» напрямку «Обладнання переробних і харчових виробництв»). Крім того, у навчальному процесі кафедри використовується SOLIDWORKS Composer (45 робочих місць) – створення технічної документації та ілюстрацій.

На кафедрі трибології, автомобілів та матеріалознавства наступні курси поставлені з використанням SOLIDWORKS Simulation: «Комп’ютерне забезпечення процесів відновлення», «Математичне та комп’ютерне моделювання в динаміці, міцності та трибології машин», «Контроль якості».

На сьогоднішній день на факультеті інженерної механіки є ряд інших навчальних курсів, у яких планується впровадження SOLIDWORKS.

 

а) проектування гомогенізатора

 

б) проектування макаронного преса

 

в) проектування тістомісильної машини

 

Приклади курсових проектів з курсу «Технологічне обладнання харчових виробництв»

(кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії)

 

Приклади курсових проектів з курсу «Моделювання електромеханічних систем» (кафедра машин і апаратів, електромеханічних та енергетичних систем)

 

Результатом такої наскрізної комп’ютерної підготовки є те, що студенти успішно використовують SOLIDWORKS для виконання дипломних проектів, а також у подальшій науковій праці.

 

Дипломний проект: проектування лічильника води (кафедра технології машинобудування

 

Дипломний проект: стенд для відновлення геометрії кузова легкових автомобілів, усі розрахунки проведені в SOLIDWORKS Simulation і SOLIDWORKS Motion (кафедра трибології, автомобілів та матеріалознавства). Проект вийшов у фінал міжнародного конкурсу SOLIDWORKS AWARD і був відзначений грамотою.

 

Дипломний проект: розробка систем автоматизації 3D-моделювання різальних інструментів, що працюють по складних схемах формоутворення. Містить у собі повні розрахунки різальних інструментів. На рисунках показані тільки згенеровані моделі (кафедра технології машинобудування).

 

Дипломний проект: проектування машини для посипання бубличних виробів  – на рисунку ліворуч; дипломний проект: визначення оптимальних режимів роботи сепаратора-роздільника «ОСН-С» – на рисунку праворуч (кафедра галузевого машинобудування та агроінженерії).

 

Аспіранти використовують SOLIDWORKS при виконанні наукових досліджень, зокрема для моделювання технічних систем і проведення обчислювального експерименту. На сьогоднішній день захищено 4 кандидатських та 1 докторська дисертації за спеціальністю «Машинознавство», у яких використовувалася система SOLIDWORKS, а також розрахунковий модуль SOLIDWORKS Motion (кінематика та динаміка технічних систем).

Резюме

На сьогоднішній день якісна підготовка сучасних фахівців неможлива без використання сучасних технологій проектування, що дозволяє випускникам бути конкурентними на ринку праці. Кількість навчальних годин, виділюваних студенту для навчання – величина обмежена, тому важливо, щоб у процесі навчання студенти фокусувались не на вивченні інтерфейсу програм, а саме на процесі проектування. В цьому аспекті варто відзначити, що програмний комплекс SOLIDWORKS Education Edition охоплює значну частину навчальних курсів при підготовці інженерів-механіків, що дозволяє раціонально організувати навчальний процес у вигляді безперервної комп’ютерної підготовки на високому рівні.

Важливо також відзначити, що впровадження SOLIDWORKS не змінює суті навчального процесу – змінюється лише інструмент проектування – від олівця та кульмана, у т.ч. електронного, переходимо до оформлення документації та проведення розрахунків на основі 3D-моделей. Причому в студента повинно бути чітке розуміння того, що бути інженером – це аж ніяк не тільки знати призначення різних кнопок у програмах. Жодна система, навіть найдосконаліша, не здатна замінити інженера, тому акцент у навчальному процесі робиться саме на предметі і студенти повною мірою вивчають класичні методи проектування (для розуміння суті явищ, які розглядаються). Сучасний інструмент, яким є SOLIDWORKS, просто дозволяє це робити значно швидше, точніше, і, що важливо – цікавіше для студентів.

Хмельницький національний університет дякує компанії «Інтерсед Україна» за співробітництво, технічну підтримку та допомогу в наданні ліцензій, що дозволило організувати навчальний процес на факультеті інженерної механіки на сучасному рівні.

 

Див. також:

ЦЕНТР SOLIDWORKS ХМЕЛЬНИЦЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО УНІВЕРСИТЕТУ

Cертифікація SOLIDWORKS за програмами підготовки CSWA і CSWP

ХАРЖЕВСЬКИЙ В.О., д-р. техн. наук., керівник центру SOLIDWORKS

З питань співпраці: тел. (067) 377-12-49, e-mail: vk.solidworks@gmail.com