Прототипирование. И описание профессиональной компетенции
 Скачать 1.76 Mb.
|
|
1 Компетенция «Изготовление прототипов» 2020 СПб ГБ ПОУ «Малоохтинский колледж» Конкурсное задание включает в себя следующие разделы: 1. Введение 2. Формы участия в конкурсе 3. Задание для конкурса 4. Модули задания и необходимое время 5. Критерии оценки 6. Требования к квалификации участников 7. Конкурсное задание 8. Используемое программное обеспечение Компетенция «Изготовление прототипов» ВВЕДЕНИЕ 1.1. Название и описание профессиональной компетенции. 1.1.1 Название профессиональной компетенции: «Изготовление прототипов (Прототипирование)». 1.1.2. Описание профессиональной компетенции. Прототипирование — это инженерно-конструкторская работа, связанная с созданием прототипов (опытных образцов) для последующих исследований, тестирования и прочих проверок. Прототипы могут быть как действующими моделями, предназначенными для испытаний, так и недействующими (имитация/макет), которые используются для определения эстетических параметров и на предмет соответствия техническому заданию. В процессе работы с прототипом становится возможной отработка и устранение всех возможных несоответствий и неисправностей, доработка конструкторских решений. Проектирование и 3D моделирование изделий производится в CAD программе. Термином «CAD» обозначается использование технологии компьютерного проектирования, которая предназначена для решения конструкторских задач и оформления конструкторской документации (более привычно именуются системами автоматизированного проектирования — САПР). 1.2. Область применения Каждый Эксперт и Участник обязан ознакомиться с данным Конкурсным заданием. 1. З. Сопроводительная документация Конкурсное задание содержит лишь информацию, относящуюся к соответствующей профессиональной компетенции, его необходимо использовать совместно со следующими документами: Техническое описание. Прототипирование; Правила техники безопасности и санитарные нормы; Критерии оценки (файлы * .xls); Инфраструктурный лист. 2. ФОРМЫ УЧАСТИЯ В КОНКУРСЕ Индивидуальный конкурс. З. ЗАДАНИЕ ДЛЯ КОНКУРСА Участники соревнований получают текстовое описание задания, чертежи деталей. Конкурсное задание имеет несколько модулей, выполняемых последовательно. Каждый выполненный модуль оценивается отдельно. Выполнение задания включает в себя: выполнение необходимых замеров и рисование эскизов с простановкой размеров; выполнение определённых расчётов с помощью программы Microsoft 0ffice Excel создание 3D-модели деталей в соответствии с требованиями задания или чертежом в CAD программе; осуществление экспорта модели в формат STL подготовка 3D модели к печати; определение параметров и настройка режима печати; осуществление печати разработанной детали; создание сборки чертежа в CAD программе Окончательные аспекты критериев оценки уточняются членами жюри. Оценка производится в соответствии с утвержденной экспертами схемой оценки. Если участник конкурса не выполняет требования техники безопасности, подвергает опасности себя или других конкурсантов, такой участник может быть отстранен от конкурса. Время и детали конкурсного задания в зависимости от конкурсных условий могут быть изменены членами жюри. Конкурсное задание должно выполняться по модульно. Оценка также происходит от модуля к модулю. Передача файлов внутри команды осуществляется через флешкарту. Перед началом соревнований чистоту флешкарту проверяет технический эксперт. В перерывах между выполнениями модулей, флешкарту хранятся у главного эксперта. 4.МОДУЛИ ЗАДАНИЯ И НЕОБХОДИМОЕ ВРЕМЯ Модули и время сведены в таблицу 1 Таблица 1. п/п Наименование модуля Время на задание 1 Модуль 1 : Создание и разработка 3d-модели изделия в CAD-cреде 4 часа 2 Модуль 2: Оптимизация деталей прототипа 2 часа З Модуль З: Подготовка детали к печати и настройка печати. Печать деталей. Пост обработка деталей сквозной 10 часов 4 Модуль 4: Сборка и тестирование движущего механизма З часа 5 Модуль 5: Подготовка комплекта документации З часа Модуль 1 Создание и разработка 3d-модели изделия в cad-среде Модуль выполняется командой. Команде выдаются распечатки и текстовое описание задания. Участникам необходимо смоделировать требуемые детали, создать чертежи деталей, сборок с указанием всех необходимых размеров, осуществить экспорт модели в формат STL. Используя Microsoft 0ffice Excel выполнить определённые расчёты. Работу выполняют последовательно, учитывая специфику экструзионной печати и погрешности 3D принтера. Модуль 2 Оптимизация деталей прототипа. Участнику необходимо по трехмерной модели прототипа доработать конструкцию прототипа и занести внесенные изменения в таблицу, а после, распечатать ее. Что можно считать изменением в конструкции? • Изменение посадочного размера более, чем на 0,05 мм • Расположение отверстия отличается от расположения на прототипе • Изменение высоты/ширины ступицы зубчатого колеса • Переход от цилиндрической поверхности к шестигранной • Предусмотрен упор или закрепляющий элемент в детали • Детали совмещены или уменьшено их количество Модуль З: Подготовка детали к печати и настройка печати. Печать деталей. Пост обработка деталей. Участнику выдаются 3D модели модуля 1,2 и текстовое описание задания. Участники выполняют работу с 3D принтерами, используя умения настраивать и подготавливать печать. В ходе работы участникам необходимо подготовить 3D модель к печати на принтере, подобрать настройки печати под имеющийся тип пластика, откалибровать стол, распечатать деталь в высоком качестве. После печати участникам необходимо выполнить пост-обработку изготовленных деталей и их подгонку, если это необходимо. Модуль 4: Сборка и тестирование механизма Участнику предлагается собрать из изготовленных самостоятельно деталей прототип заводной машины с храповым механизмом и проверить его работоспособность. Для того чтобы механизм функционировал правильно, сопряжения деталей после сборки должны соответствовать принципу его работы —обеспечиваются все необходимые кинематические связи, равно как и динамические параметры (наличие люфтов или же излишнее трение подвижных элементов говорит о том, что механизм был спроектирован не вполне корректно). Участникам, необходимо используя модели деталей Модуля 1-4 собрать всю конструкцию, адаптируя модель в соответствии с заданными требованиями. Участникам необходимо после сборки проверить работоспособность машинки. При испытаниях, необходимо завести пружину и направить машину по прямой горизонтальной поверхности без препятствий. Любые отклонения от прямолинейной траектории движения говорят об ошибках на этапе проектирования или печати. Механизм должен двигаться непрерывно и без постороннего механического шума (например, заклинивания зубчатых колес). Модуль 5. Подготовка комплекта документации Участник должен подготовить комплект чертежей заводной машины с храповым механизмом. Он включает общий чертёж и чертежи деталей. Чертежи деталей необходимо получить с созданных 3D моделей. Готовые модели импортируются в сборку и не подлежат дополнительной доработке. Для создания чертежа общего вида участникам необходимо создать 3D модель сборки заводной машины с храповым механизмом. *Вышеперечисленные модули считаются выполненными, если участник может предоставить изготовленные им на 3 d -принтере детали и механическую конструкцию, а также всю разработанную им в процессе проектирования техническую документацию: чертежи (2-3 вида) деталей с размерами, 3D модели, сборку, включая файлы задания для печати в формате .gcode. 4.ТРЕБОВАНИЯ К КВАЛИФИКАЦИИ УЧАСТНИКОВ Участнику соревнования необходимы следующие знания и умения: • умение читать чертежи; • умение обращаться с измерительными инструментами (линейка, штангенциркуль; транспортир) и проводить обмер детали; • понимание работы простых механизмов, умение самостоятельно разработать недостающую деталь по имеющимся эскизам; • понимать назначение и место деталей в конструкции. Владение основными приемами инженерного 3d-моделирование в САПР, включая: • построение эскизов с заданием эскизных зависимостей и размеров; • создание рабочих плоскостей и осей; • операции выдавливания, вращения и построения по сечениям, оболочки, сопряжения и фаски, круговые и прямоугольные массивы; • умение пользоваться библиотекой CAD программы • экспорт моделей в формат, пригодный для 3d-печати(.STL). • создание сборочной модели, включая наложение сборочных зависимостей. Умение использовать технологию 3d-печати в том числе: • понимать принцип работы, особенности и устройство термоэкструзионного (FDM) 3d-принтера • учитывать при моделировании особенности и ограничения технологии термоэкструзионной (FDM) 3d-печати включая ограничения по геометрии, точности передачи размеров, прочности получаемого изделия; • понимать термины «усадка», «натяг», «зазор», «адгезия», «первый слой», «экструзия», «поддержки», «коэффициент подачи», «полигональность», «текстура», «высота слоя», «обдув», «периметр», «толщина стенки», «обрамление»; • уметь пользоваться программой подготовки файлов к печати 3d- принтера (Сита или аналог); • уметь оптимально разместить детали на рабочем столе, понимать смысл основных параметров печати и уметь их настроить; • уметь выполнять основные операции с 3d-принтером (установка или удаление пластика, калибровка положения головки, запуск задания на печать, аварийный останов при ошибках печати, безопасное удаление готового изделия и т.п.); • знать основные виды пластиков, используемых для печати, их применение и особенности, а также параметры печати; • творчески мыслить и находить нестандартные решения, используя полученные знания при подготовке. 5. КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ В данном разделе определены критерии оценки и количество начисляемых баллов (субъективные и объективные). См. табл. 2. Общее количество баллов задания/модуля по всем критериям оценки составляет 100. Таблица 2. Раздел Критерий Оценки Субъективная (если это применимо) Объективная Общая А Модуль 1. Создание и разработка 3d-модели изделия в CAD-c еде 2 23 25 В Модуль 2. Оптимизация деталей прототипа 2 18 10 С Модуль З. Подготовка детали к печати и настройка печати. Печать деталей. Пост обработка деталей 2 23 25 D Модуль 4. Сборка и тестирование движущего механизма 2 8 10 Е Модуль 5. Подготовка комплекта документации 2 18 30 Итого = 10 90 100 Субъективные оценки — Баллы начисляются по шкале от 1 до 10. Компетенция «Изготовление прототипов» Конкурсное задание «Разработка и прототипирование заводной машины с храповым механизмом» Время на выполнение задания — 12 часов Порядок выполнения задания и общие требования к выполнению: 1. Внимательно ознакомиться с предложенным заданием, а также с предлагаемыми критериями оценки и правилами оценивания работы. 1.1. Создать 3d-модель деталей в соответствии с чертежами. 1.2. Внести необходимые изменения для оптимизации деталей прототипа 1.3. Проверить правильность выполнения пунктов 1.1-1.2, после чего осуществить экспорт модели в формат stl. 1.4. Определить параметры и режимы печати. 1.5. Осуществить печать разработанной детали. 1.6. Удалить поддерживающие структуры, произвести постобработку деталей 2. Произвести сборку и тестирование механизма З. Подготовить комплект документации (сборочный чертеж машины, чертежи всех деталей) Описание конкурсного задания Участникам предлагается самостоятельно спроектировать детали заводной машины с храповым механизмом. Собрать изделие, проверить работоспособность и замерить характеристики (дальность езды). В качестве входных данных для проектирования предлагаются: • Образец примерного внешнего конечного вида проектируемого устройства (рис. 1); • Размеры устройства и деталей; Участникам необходимо выполнить построение 3d-модели изготовить прототипы деталей, собрать конструкцию, проверить её на работоспособность, подготовить комплект чертежей, замерить дальность езды. Требования к напечатанному прототипу: • Суммарный объем моделей при печати должен составлять не менее 100 см з и не более 300 см; , Модели не должны содержать следы механической доработки посадочных поверхностей; • Допускаются отклонения от конструкции, если они улучшают характеристики устройства; к предложенным изменениям прилагается пояснительная записка. Рис. 1 Общий вид изделия Основные элементы задания Проектирование и прототипирование заводного механизма изделия. Участникам необходимо создать физический прототип заводного механизма изделия, который будет приводить устройство в движение. Рис.2 — Общий вид заводного механизма Храповой механизм представляет собой храповое колесо с произвольным количеством зубъев установленное на валу и собачку. Пружина собачки храпового механизма прижимает язычок собачки к храповому колесу, и одновременно удерживает собачку на месте. Необходимо построить 3d-модели подготовить задание на печать, напечатать деталь, создать чертёж детали. *В Данном пункте приветствуется изменение конструкции пружины/храпового механизма, если оно обосновано и повышает энергоэффективность механизма. Проектирование и прототипирование заводной пружины устройства. Участникам необходимо создать физический прототип пружины. Рис.З — Общий вид пружины По физической модели необходимо построить 3d-модели пружины, подготовить задание на печать, напечатать деталь, создать чертёж детали, проставить метку команды в штампе чертежа, распечатать чертёж в соответствии с общими требованиями к данному заданию. Проектирование и прототипирование редуктора устройства. Участникам необходимо создать физический прототип редуктора. Рис.4 — Общий вид _редуктора Сделать необходимые расчеты редуктора для построения 3d-vtkb подготовить задание на печать, напечатать деталь, создать чертёж детали, проставить метку команды в штампе чертежа, распечатать чертёж в соответствии с общими требованиями к данному заданию. *В Данном пункте приветствуется изменение конструкции редуктора, если оно обосновано повышает энергоэффективность механизма. Проектирование и прототипирование корпуса устройства. Участникам необходимо создать физический прототип корпуса устройства. Рис.4 — Общий вид корпуса устройства Требуется построить 3d-модели корпуса, подготовить задание на печать, напечатать деталь, создать чертёж детали. В процессе печати, участникам необходимо создать чертежи спроектированных деталей, а также чертеж общего вида устройства. Описанные выше задания считаются полностью выполненными, если участник может предоставить изготовленные им на 3d-принтире детали, удовлетворяющие всем предъявленным в выданном участнику требованиям, а также всю разработанную им в процессе проектирования техническую документацию, файлы 3d-модели чертежи (2-3 вида) с размерами и осевыми линиями, чертёж сборки, а также задания для печати (.g-code). Сборка и пробный запуск устройства Участникам необходимо собрать устройство, опираясь на иллюстрации, текстовые пояснения и опыт, полученный в процессе проектирования отдельных деталей в рамках конкурсного задания. В том случае, если по техническим причинам участники не смогли изготовить к моменту сборки необходимые детали, организаторы вправе предоставить им недостающие детали. Подобный шаг делается для того, чтобы предоставить участникам наиболее полноценный опыт создания полностью функционирующего прототипа проектируемого устройства. Используемое программное обеспечение Для создания чертежей и 3d- моделидеталей могут использоваться: •КОМПАС 3D, GearGenerator Для печати: •ПО Сura |