VSTUPNÍ ČÁST

Název modulu

Projektování a konstruování pomocí 3D technologie

Kód modulu

23-m-3/AE07

Typ vzdělávání

Odborné vzdělávání

Typ modulu

(odborný) teoreticko–praktický

Kategorie dosaženého vzdělání

H (EQF úroveň 3)

L0 (EQF úroveň 4)

M (EQF úroveň 4)

Skupiny oborů

23 - Strojírenství a strojírenská výroba

Komplexní úloha

Tvorba 2D a 3D konstrukční dokumentace

Obory vzdělání - poznámky

23-45-M/01 Strojírenství

Délka modulu (počet hodin)

36

Poznámka k délce modulu

Platnost modulu od

30. 04. 2020

Platnost modulu do

Vstupní předpoklady

Absolvování 3.ročníku strojírenského oboru a grafické znalosti návrhových systémů využívajících u 2D grafiky.

JÁDRO MODULU

Charakteristika modulu

Cílem modulu je dovést žáka ke zvládnutí projektování a konstruování pomocí 3D technologií ve strojírenství s využitím modelování v úzké návaznosti na mezipředmětovou aplikaci správy životního cyklu - PLM. Modul směřuje k dosažení řady znalostí a dovedností: dokonale porozumět struktuře a funkci výuky 3D CAD, na znalosti technického kreslení a maximální integrací zkušeností z praxe. Výuka je postavena na nutném teoretickém základu s maximálním podílem aktivního řešení konkrétních příkladů digitálního navrhování s detailním vyhodnocením, výstupem a konzultací chyb.

Velmi důležitým faktorem je přechod myšlení z roviny do prostoru a také objasnění podstaty a významu tvorby digitální dokumentace pro spolupráci a kooperaci průmyslových podniků a technických společností.  

Očekávané výsledky učení

Žák:

• využívá práci s osobním počítačem a s dalšími prostředky informačních a komunikačních technologií včetně základního a aplikačního programového vybavení
• používá odborný aplikační software pro počítačovou podporu projektové a konstrukční přípravy výroby, umí využít prostředků online a offline komunikace; umí získat informace z otevřených zdrojů, zejména pak z celosvětové sítě Internet a následně tyto informace umí zpracovat a použít a to především s vyžitím prostředků ICT
• volí pro řešení úkolu odpovídající matematické postupy a techniky a používá vhodné algoritmy; nachází funkční závislosti při řešení praktických úkolů, umí je vymezit, popsat a využít pro konkrétní řešení; provádí reálný odhad výsledku řešení praktického úkolu
• sestaví ucelené řešení praktického úkolu na základě dílčích výsledků; navrhuje a dimenzuje konstrukční prvky strojů a zařízení, kinematických a tekutinových mechanizmů sestavených převážně ze standardních prvků
• čte a vytváří výkresy součástí, výkresy sestavení, schémata a jiné produkty grafické a technické komunikace používané ve strojírenství; orientuje se v jednoduchých výkresech a jednoduchých elektrotechnických schématech; zpracovává k výkresům součástí a sestavení další navazující konstrukční dokumentaci
• řeší při konstrukčních návrzích základní úlohy statiky tuhých těles; dimenzuje strojní součásti a konstrukce, kontroluje jejich namáhání a deformace; zjišťuje kinematické veličiny při pohybu přímočarém, rotačním a složeném a umí řešit kinematické mechanizmy
• uplatňuje zásady technické normalizace a standardizace, využívá při řešení technických úloh normy, strojnické tabulky aj. zdroje informací.

Obsah vzdělávání (rozpis učiva)

Výuka je zaměřena výhradně na řešení složitějších problémů s využitím modelování v úzké návaznosti na mezipředmětovou aplikaci správy životního cyklu na skutečně realizovaných projektech podpořené úzkou spoluprací s technickou praxí. Metodika konstrukčního řešení zadaného úkolu v seminární práci:

• seznámení se se zadáním úkolu, stanovení vzájemných vztahů a kompetencí, zajištění podkladů
• vytvoření prvotního 2D návrhu, konstrukce náčrtů pomocí geometrických vazeb a parametrických kót;
• realizace úkolu pomocí 3D systému s využitím CA technologií:
• modelování součástí pomocí parametrických náčrtů a konstrukčních prvků. Adaptivní modelování součástí řízených geometrií sestavy;
• modelování součástí z plechu. Charakteristika problematiky modelování a optimalizované nástroje pro zpracování součástí z plechu;
• modelování sestav. Řešení stupňů volnosti součástí v sestavách. Nástroje a metodika zpracování podsestav a sestav;
• efektivní postupy tvorby a generování variantních součástí a sestav pomocí parametrického a adaptivního modelování s minimalizací matematických vztahů;
• modelování svařovaných sestav. Tvorba základní sestavy, přípravné operace pro svařování a následné obrábění;
• tvorba výkresové dokumentace součástí, sestav a kusovníku. Pohledy, řezy, nástroje pro kótování;
• animace a kinematika montážních postupů pro řešení složitých a problematických montážních uzlů. Metody konečných prvků;
• technologičnost konstrukce, příprava výroby:
• návrh technologických operací pro vybrané prvky pomocí CAM;
• výrobní postupy vybraných součástí či sestav;
•  technickoekonomické hodnocení:
• analýza projektu a jeho finalizace;

Učební činnosti žáků a strategie výuky

Teoretická část:

Odborný výklad a prezentace na téma:

• stanovení vzájemných vztahů a kompetencí, zajištění podkladů
• ukázka vytvoření prvotního 2D návrhu, konstrukce náčrtů pomocí geometrických vazeb a parametrických kót
• realizace úkolu pomocí 3D systému s využitím CA technologií
• modelování součástí pomocí parametrických náčrtů a konstrukčních prvků. Adaptivní modelování součástí řízených geometrií sestavy
• modelování součástí z plechu a charakteristikou problematiky modelování a optimalizací nástroje pro zpracování součástí z plechu
• postupy tvorby a generování variantních součástí a sestav pomocí parametrického a adaptivního modelování s minimalizací matematických vztahů;
• modelování svařovaných sestav, tvorba základní sestavy, přípravných operací pro svařování a následné obrábění;
• tvorba výkresové dokumentace součástí, sestav a kusovníku ( pohledy, řezy, nástroje pro kótování)
• prezentace, animace a kinematika montážních postupů pro řešení složitých a problematických montážních uzlů. Metody konečných prvků;

Praktická část:

• žák čte a vytváří výkresy součástí, výkresy sestavení, schémata a jiné produkty grafické a technické komunikace používané ve strojírenství
• žák orientuje se v jednoduchých výkresech a jednoduchých elektrotechnických schématech;
• žák zpracovává k výkresům součástí a sestavení další navazující konstrukční dokumentaci
• exkurze žáků do výrobního podniku
• diskuze žáků k řešíní při konstrukčních návrzích základní úlohy statiky tuhých těles
• žák sestaví ucelené řešení praktického úkolu na základě dílčích výsledků; navrhuje a dimenzuje konstrukční prvky strojů a zařízení, kinematických a tekutinových mechanizmů sestavených převážně ze standardních prvků
• žák řeší úlohy s využitím odborných aplikačních software pro počítačovou podporu projektové a konstrukční přípravy výroby
• samostatná práce žáků na zadané seminární práci na téma dle zadaného úkolu

Zařazení do učebního plánu, ročník

4. ročník

VÝSTUPNÍ ČÁST

Způsob ověřování dosažených výsledků

Ověření teoretických znalostí testem/ústně

• využívání práce s osobním počítačem a s dalšími prostředky informačních a komunikačních technologií včetně základního a aplikačního programového vybavení
• používání odborných aplikačních softwarů pro počítačovou podporu projektové a konstrukční přípravy výroby, umí využít prostředků online a offline komunikace; umí získat informace z otevřených zdrojů, zejména pak z celosvětové sítě Internet a následně tyto informace umí zpracovat a použít a to především s vyžitím prostředků ICT
• volba pro řešení úkolu odpovídající matematické postupy a techniky a používá vhodné algoritmy; nachází funkční závislosti při řešení praktických úkolů, umí je vymezit, popsat a využít pro konkrétní řešení; provádí reálný odhad výsledku řešení praktického úkolu

Kvalifikovaná řízená diskuze na téma:

• zásady technické normalizace a standardizace, využívá při řešení technických úloh normy, strojnické tabulky aj. zdroje informací.

Závěrečná modulová písemná práce:

• sestavení ucelené řešení praktického úkolu na základě dílčích výsledků; navrhuje a dimenzuje konstrukční prvky strojů a zařízení, kinematických a tekutinových mechanizmů sestavených převážně ze standardních prvků

Kritéria hodnocení

Ústní zkoušení  – prověření oborných znalostí z oblasti projektování a konstruování 3D, zkoušení se zpětnou vazbou

Písemné zkoušení – bodové hodnocení (splněno – více než 40 %)

Závěrečná modulová písemná práce – max 100 %, min 40 %

Klasifikace převodem z bodového nebo procentuálního hodnocení:

• 90 - 100 %    1
• 80 -  89 %     2
• 66 -  79 %     3
• 40 -  65 %     4
•   0 -  39 %     5

Doporučená literatura

Strojnické tabulky 4 vydání: Jan Leinveber – Pavel Vávra

R. KŘÍŽ: Stavba a provoz strojů I (Část 1,2,3,4), Scientia 1995

R. KŘÍŽ A KOL: Konstrukční cvičení II., SNTL 1986

V.PROCHÁZKOVÁ A KOL. : Konstrukční cvičení I., SNTL 1989

Poznámky

Materiál vznikl v rámci projektu Modernizace odborného vzdělávání (MOV), který byl spolufinancován z Evropských strukturálních a investičních fondů a jehož realizaci zajišťoval Národní pedagogický institut České republiky. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Zdeněk Kašpar. Creative Commons CC BY SA 4.0 – Uveďte původ – Zachovejte licenci 4.0 Mezinárodní.