Podstawy CAx

niestacjonarne

I stopnia

obowiązkowy

W 10/+ ; C 14/z ; L 22/z ; Razem: 46

grafika inżynierska I, grafika inżynierska II / wymagania wstępne: znajomość podstaw geometrii wykreślnej, znajomość podstaw rysunku technicznego;

informatyka I / wymagania wstępne: znajomość podstaw programowania;

elektrotechnika i elektronika I, elektrotechnika i elektronika II / wymagania wstępne: znajomość podstaw budowy i zasady działania układów elektronicznych;

podstawy konstrukcji maszyn I / wymagania wstępne: znajomość podstaw budowy i zasady działania układów mechanicznych

semestr IV / mechatronika / wszystkie specjalności

mjr dr inż. Jacek Warchulski

mjr dr inż. Paweł Płatek

ppłk dr inż. Dariusz Rodzik

aktywność / obciążenie studenta w godz.

1. Udział w wykładach / 10

2. Udział w laboratoriach / 22

3. Udział w ćwiczeniach / 14

4. Samodzielne studiowanie tematyki wykładów / 24

5. Samodzielne przygotowanie do laboratoriów / 58

6. Samodzielne przygotowanie do ćwiczeń / 30

7. Udział w konsultacjach (wykłady, ćwiczenia, laboratoria) / 12

8. Przygotowanie do zaliczenia / 10

Sumaryczne obciążenie pracą studenta: 180 godz. / 6 ECTS

Zajęcia z udziałem nauczycieli (1+2+3+7): 58 godz. / 2 ECTS

Zajęcia powiązane z działalnością naukową: 96 godz. / 3 ECTS

Przedmiot obejmuje główne problemy projektowania z wykorzystaniem systemów modelowania swobodnego oraz parametrycznego. Zakres kształcenia obejmuje podstawowe informacje dotyczące projektowania systemów mechatronicznych oraz zapisu konstrukcji z wykorzystaniem systemów komputerowego wspomagania. Program obejmuje przegląd zagadnień związanych z inżynierią odwrotną, pomiarem i geometrycznym odwzorowaniem zarówno powierzchni swobodnych jak i parametrycznych, komputerowym wspomaganiem obliczeń inżynierskich CAE, komputerowym wspomaganiem wytwarzania CAM, technologią wytwarzania przyrostowego - szybkiego prototypowania oraz charakterystykę podstawowych metod wykorzystywanych w tzw. druku 3D.

Wykłady / wykład konwersatoryjny lub problemowy, metoda tekstu programowanego (wykłady prowadzone są metodami aktywizującymi, rozwijającymi u studentów umiejętność dyskusji na tematy zajęć)

1. Podstawowe funkcje wybranych systemów CAx / 2 / Podstawowe rodzaje interfejsów graficznych systemów CAx. Rozwój pomocy rysunkowych systemów CAx. Wykorzystanie więzów wymiarowych, więzów geometrycznych oraz tablic stylów wydruku w procesie tworzenia dokumentacji technicznej. Migracja ustawień niestandardowych w systemach CAx.

2. Przykłady zastosowań wybranych systemów CAx / 0* / Przykłady wykorzystania systemów CAx w procesie tworzenia prototypów cyfrowych, cyfrowego prototypowania, analiz inżynierskich oraz wizualizacji.

3. Standaryzacja procesu projektowego / 0* / Dokumenty normalizacyjne. Standaryzacja tworzenia bloków, bloków z atrybutami i odnośników zewnętrznych. Definiowanie szablonów rysunkowych.

4. Metody tworzenia dokumentacji technicznej / 0* / Obszar modelu i obszar kreślenia systemów CAx. Wydruk i publikowanie dokumentacji technicznej. Wprowadzanie elementów opisu rysunku (style opisowe).

5. Automatyzacja procesu projektowego / 2 / Podstawowe interfejsy automatyzacji zadań grafiki. Automatyzacja zadań powtarzalnych za pomocą języków programowania.

6. Komputerowe wspomaganie prac inżynierskich w zastosowaniach elektronicznych / 2 / Zasady projektowania układów elektronicznych z wykorzystaniem systemów CAx. Formułowanie założeń projektowych. Procedury projektowania. Elementy dokumentacji projektowej.

7. Charakterystyka procesu wirtualnego projektowania – parametrycznego modelowania 3D części, zespołów części oraz wykonywania dokumentacji technicznej 2D / 2 / Zastosowanie różnych systemów CAx w procesie projektowania inżynierskiego. Rola systemów CAD, modelowanie 3D części i zespołów części, konstrukcji blaszanych, spawanych, modelowanie powierzchniowe. Wykonywanie dokumentacji technicznej wykonawczej i złożeniowej.

8. Inżynieria odwrotna, metody pomiaru oraz sposoby geometrycznego odwzorowania powierzchni / 0* / Charakterystyka bezkontaktowych i kontaktowych metod pomiaru wielkości geometrycznych. Przetwarzanie danych pomiarowych w postaci dyskretnej do modeli powierzchniowych 3D.

9. Komputerowe wspomaganie obliczeń inżynierskich CAE – charakterystyka systemów oraz przykłady ich zastosowania / 0* / Ocena poprawności konstrukcji inżynierskich z wykorzystaniem różnych metod modelowania numerycznego.

10. Komputerowe wspomaganie wytwarzania CAM – charakterystyka systemów oraz przykłady ich zastosowania / 0* / Charakterystyka systemów CAM, możliwości wytwórcze urządzeń sterowanych numerycznie CNC. Przykłady zastosowań.

11. Przyrostowe technologie wytwarzania – charakterystyka podstawowych metod druku 3D oraz przykłady ich zastosowania / 2 / Charakterystyka podstawowych metod wytwarzania przyrostowego oraz przykłady ich zastosowania w praktyce inżynierskiej, medycynie oraz wzornictwie przemysłowym.

Ćwiczenia / metoda ćwiczeniowo-praktyczna (ćwiczenia rachunkowe z wykorzystaniem komputera i specjalistycznego oprogramowania związane z zagadnieniami omawianymi na wykładzie, obejmują przypomnienie, utrwalenie i usystematyzowanie wiedzy wcześniej nabytej poprzez twórcze rozwiązywanie zadań)

1. Interfejs użytkownika i wykorzystanie pomocy rysunkowych w wybranym systemie CAx / 2 / Omówienie i praktyczne wykorzystanie pomocy rysunkowych systemu CAx. Zastosowanie przestrzeni roboczych definiujących interfejs użytkownika systemu CAx.

2. Tworzenie obiektów płaskich i przestrzennych w wybranym systemie CAx / 0* / Wykorzystanie poleceń rysunkowych systemu CAx w procesie tworzenia prototypu cyfrowego obiektu rzeczywistego.

3. Wyznaczanie parametrów masowo-bezwładnościowych obiektów rzeczywistych / 2 / Wykorzystanie systemu CAx do wyznaczania położenia środka masy oraz momentów bezwładności obiektu przestrzennego.

4. Tworzenie elementów znormalizowanych w wybranym systemie CAx / 2 / Tworzenie bloków oraz bloków z atrybutami w systemie CAx. Przykłady wykorzystania odnośników zewnętrznych (praca współbieżna).

5. Tworzenie schematów ideowych, schematów połączeń elektrycznych, rozmieszczenia elementów i linii kablowych / 0* / Wykorzystanie szablonów rysunkowych. Tworzenie dokumentacji technicznej z wykorzystaniem obszaru modelu systemu CAx.

6. Edycja schematów elektronicznych w programie Altium Designer / 2 / Praca z projektami i dokumentami w środowisku DXP. Tworzenie schematów i symulacja pracy układów elektronicznych.

7. Zasady tworzenia schematów i konfiguracja projektów obwodów drukowanych / 0* / Tworzenie projektów PCB i generowanie plików CAM.

8. Proces wirtualnego projektowania – parametryczne modelowanie części, zespołów części oraz generowanie dokumentacji technicznej 2D / 4 / Modelowanie 3D części oraz zespołów części, wykonywanie różnych przykładów rysunków technicznych na podstawie modeli 3D.

9. Zastosowanie narzędzi inżynierskich typu CAE w procesie oceny poprawności wykonania projektu (analiza kinematyczna oraz wytrzymałościowa) / 2 / Ocena właściwości wytrzymałościowych konstrukcji mechanicznych na przykładzie analizy MES w warunkach obciążenia statycznego. Ocena poprawności działania mechanizmów z wykorzystaniem metody układów wieloczłonowych.

Laboratoria / metoda projektu (laboratoria z wykorzystaniem komputera i specjalistycznego oprogramowania)

1. Badanie możliwości wykorzystania interfejsu automatyzacji OLE w procesie automatyzacji procesu projektowego / 2 / Automatyzacja zadań projektowych z wykorzystaniem platformy FireMonkey pakietu RAD Studio XE2.

2. Badanie możliwości wykorzystania języka AutoLISP i środowiska Visual LISP w procesie automatyzacji procesu projektowego / 2 / Automatyzacja zadań projektowych z wykorzystaniem języka AutoLISP i środowiska Visual LISP.

3. Badanie możliwości uruchamiania nowotworzonych poleceń w systemie CAx / 2 / Integracja nowotworzonych poleceń systemu CAx z graficznym interfejsem użytkownika.

4. Badanie metod wprowadzania obiektów w systemie CAx / 2 / Automatyzacja zadań projektowych z wykorzystaniem funkcji command oraz entmake oraz metody ActiveX.

5. Badanie możliwości pomiaru kątów w przestrzeni trójwymiarowej / 2 / Pomiar kątów w przestrzeni trójwymiarowej za pomocą nowotworzonych narzędzi komputerowego wspomagania.

6. Badanie możliwości wykorzystania bloków z atrybutami w systemie CAx / 2 / Automatyzacja wprowadzania bloków z atrybutami z wykorzystaniem języka AutoLISP i środowiska Visual LISP.

7. Badanie możliwości wykorzystania systemu CAx do generowania kształtu rakiety przeciwlotniczej / 0* / Automatyzacja generowania kształtu rakiety przeciwlotniczej z wykorzystaniem języka programowania Delphi i platformy VCL pakietu RAD Studio XE2.

8. Pomiar i odwzorowanie geometryczne powierzchni swobodnych i parametrycznych z wykorzystaniem różnych typów skanerów 3D / 2 / Pomiar wielkości geometrycznych różnych obiektów za pomocą laserowych skanerów 3D.

9. Charakterystyka procesu inżynierii odwrotnej – od chmury punktów do modelu 3D / 4 / Przetwarzanie danych uzyskanych podczas pomiaru wielkości geometrycznych z postaci dyskretnej (chmura punktów) do postaci modeli przestrzennych.

10. Praktyczne zastosowanie urządzeń CNC w procesie wytwarzania części / 0* / Wykorzystanie systemu CAM oraz urządzenia CNC w procesie wytwarzania konstrukcji mechanicznych.

11. Wykorzystania addytywnej metody wytwarzania w procesie produkcji gotowych wyrobów / 4 / Charakterystyka metody FDM oraz FFF wytwarzania przyrostowego i ich zastosowaniem w praktyce inżynierskiej, wzornictwie przemysłowym oraz medycynie.

* oznacza liczbę godzin do samodzielnego studiowania (wykładowca na każdych zajęciach podaje zagadnienia do samodzielnego przestudiowania).

Podstawowa:

1. Jaskulski A.: AutoCAD 2020/LT2020/(2013+): Podstawy projektowania parametrycznego i nieparametrycznego, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2019.

2. Domański J.: SolidWorks 2014. Projektowanie maszyn i konstrukcji. Praktyczne przykłady, Helios, 2014.

3. Augustyn K.: EdgeCAM. Komputerowe wspomaganie obróbki skrawaniem, Helios, 2002.

4. Niesłony P.: Podstawy programowanie maszyn CNC w systemie CAD/CAM Mastercam, Wydawnictwo btc, 2012.

5. Siemiński P., Budzik G.: Techniki przyrostowe, druk 3D, drukarki 3D, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, 2015.

Uzupełniająca:

1. Dobrzański T.: Rysunek techniczny maszynowy, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 2009, sygn. WAT III-16346, III-17263, III-17957.

2. Czyżycki W., Lisowski E.: AutoCAD. Automatyzacja zadań grafiki za pomocą Delphi, Wydawnictwo Helion, Warszawa 2002.

3. Dudek M.: AutoLISP. Praktyczny kurs, Wydawnictwo Helion, 1997.

4. Kęska P.: SolidWorks 2014. Modelowanie powierzchniowe, narzędzia do form, wizualizacje i rendering. Cadvantage, 2014.

5. Szymczak P.: Solid Edge Synchronous Technology, CAMDivision, 2012/04.

6. materiały uzupełniające w formacie pdf (www.warchulski.edu.pl).

W1 / ma uporządkowaną, podbudowaną teoretycznie wiedzę ogólną obejmującą kluczowe zagadnienia dotyczące procesu projektowania układów mechatronicznych / K_W12

W2 / ma podstawową wiedzę dotyczącą zapisu konstrukcji układów i urządzeń mechatronicznych z wykorzystaniem wybranego systemu CAx, ma szczegółową wiedzę związaną z metodami tworzenia dokumentacji technicznej / K_W10

W3 / ma szczegółową wiedzę dotyczącą obszaru zastosowania zaawansowanych narzędzi wspomagających proces projektowania oraz wytwarzania obiektów mechanicznych tj. (inżynieria odwrotna, techniki szybkiego prototypowania, obróbka CNC) / K_W09

W4 / zna zasady funkcjonowania urządzeń wykorzystywanych do przestrzennego pomiaru kształtu (różne rozwiązania techniczne skanerów 3D, WMP, ramion pomiarowych) oraz urządzeń wykorzystywanych w procesie szybkiego prototypowania obiektów mechanicznych (różne rozwiązania techniczne) / K_W11

U1 / potrafi opracować dokumentację dotyczącą zadania inżynierskiego z uwzględnieniem standaryzacji procesu projektowego w wybranym systemie CAx / K_U03, K_U04

U2 / potrafi posłużyć się podstawowymi językami programowania systemów CAx przy rozwiązywaniu prostych zadań inżynierskich / K_U13, K_U18

U3 / potrafi posługiwać się narzędziami komputerowymi wspomagającymi proces projektowania, wytwarzania oraz wykonywania prostych analiz inżynierskich (oprogramowanie CAD,CAM,CAE) / K_U14, K_U15

U4 / potrafi wykorzystać w sposób praktyczny zaawansowane metody projektowania (inżynieria odwrotna) oraz wytwarzania (techniki szybkiego prototypowania) w procesie opracowywania obiektów mechatronicznych / K_U18, K_U19

Przedmiot zaliczany jest na podstawie: zaliczenia.

Ćwiczenia zaliczane są na podstawie: zaliczenia. Ćwiczenia rachunkowe obejmują przypomnienie, utrwalenie i usystematyzowanie wiedzy wcześniej nabytej, uzyskanej jako rezultat ukierunkowanej pracy własnej poprzez rozwiązywanie zadań i problemów projektowych.

Ćwiczenia laboratoryjne zaliczane są na podstawie: zaliczenia. Ćwiczenia laboratoryjne obejmują rozwiązanie zadania inżynierskiego przez zespół studentów i udokumentowaniu go w postaci sprawozdania.

Zaliczenie przedmiotu jest prowadzone w formie: pisemnej i ustnej.

Warunkiem dopuszczenia do zaliczenia jest uzyskanie zaliczenia z ćwiczeń i ćwiczeń laboratoryjnych.

Osiągnięcie efektów W1, W2, W3 i W4 sprawdzane są przed przystąpieniem do realizacji ćwiczeń audytoryjnych i laboratoryjnych (podczas weryfikacji wiedzy i przygotowania studentów do zajęć) oraz podczas zaliczenia przedmiotu.

Osiągnięcie efektów U1, U2, U3 i U4 sprawdzane podczas realizacji ćwiczeń i laboratoriów.

Ocenę bardzo dobrą otrzymuje student, który:

- zna metody wykonywania dokumentacji technicznej,

- potrafi samodzielnie opracować dokumentację z wykorzystaniem obszaru modelu i obszaru kreślenia,

- potrafi definiować szablony rysunkowe zawierające style wydruku zależne od koloru i obiektu zgodnie z PN-EN ISO,

- potrafi zdefiniować podstawowe interfejsy automatyzacji zadań grafiki oraz umie wskazać ich zalety i wady,

- potrafi tworzyć, edytować i uruchamiać programy automatyzujące rozwiązywanie zadań inżynierskich.

- potrafi samodzielnie przedstawić propozycję projektu, zaproponować oraz zaplanować proces technologiczny umożliwiający jego wykonanie stosując do tego celu oprogramowanie komputerowe,

- potrafi przeprowadzić analizę wytrzymałościową konstrukcji w warunkach obciążenia statycznego, na podstawie uzyskanych wyników potrafi sformułować wnioski, zaproponować alternatywny wariant konstrukcji,

- zna możliwości zastosowania inżynierii odwrotnej oraz technik szybkiego prototypowania w praktyce inżynierskiej, potrafi wskazać przykłady poszczególnych rozwiązań technicznych, scharakteryzować ich wady i zalety,

- potrafi samodzielnie odwzorować geometrię obiektu mechatronicznego z wykorzystaniem urządzeń do przestrzennego pomiaru kształtu, dokonać obróbki otrzymanych wyników, wykorzystać je w procesie projektowania w środowisku programu CAD,

- potrafi samodzielnie obsługiwać urządzenie realizujące proces szybkiego prototypowania, zdefiniować parametry technologiczne takiego procesu, zna możliwości dalszej obróbki wykonanych techniką RP obiektów.

Ocenę dobrą plus otrzymuje student, który:

- potrafi samodzielnie opracować dokumentację z wykorzystaniem obszaru modelu i obszaru kreślenia,

- zna metody tworzenia i wykorzystania elementów znormalizowanych,

- potrafi wykorzystywać zdefiniowane szablony rysunkowe,

- potrafi zdefiniować podstawowe interfejsy automatyzacji zadań grafiki, potrafi tworzyć, edytować i uruchamiać programy automatyzujące rozwiązywanie zadań inżynierskich,

- potrafi samodzielnie przedstawić propozycję projektu, zaproponować oraz zaplanować proces technologiczny umożliwiający jego wykonanie stosując do tego celu oprogramowanie komputerowe,

- potrafi przeprowadzić analizę wytrzymałościową konstrukcji w warunkach obciążenia statycznego,

- zna możliwości zastosowania inżynierii odwrotnej oraz technik szybkiego prototypowania w praktyce inżynierskiej, potrafi wskazać przykłady poszczególnych rozwiązań technicznych, scharakteryzować ich wady i zalety,

- potrafi samodzielnie odwzorować geometrię obiektu mechatronicznego z wykorzystaniem urządzeń do przestrzennego pomiaru kształtu i dokonać obróbki otrzymanych wyników,

- potrafi samodzielnie obsługiwać urządzenie realizujące proces szybkiego prototypowania zdefiniować parametry technologiczne takiego procesu.

Ocenę dobrą otrzymuje student, który:

- potrafi samodzielnie opracować dokumentację z wykorzystaniem obszaru modelu i obszaru kreślenia,

- zna metody tworzenia i wykorzystania elementów znormalizowanych,

- potrafi zdefiniować podstawowe interfejsy automatyzacji zadań grafiki, potrafi edytować i uruchamiać programy automatyzujące rozwiązywanie zadań inżynierskich,

- potrafi samodzielnie przedstawić propozycję projektu, zaproponować oraz zaplanować proces technologiczny umożliwiający jego wykonanie stosując do tego celu oprogramowanie komputerowe,

- zna możliwości zastosowania inżynierii odwrotnej oraz technik szybkiego prototypowania w praktyce inżynierskiej, potrafi wskazać przykłady poszczególnych rozwiązań technicznych, scharakteryzować ich wady i zalety.

- potrafi samodzielnie odwzorować geometrię obiektu mechatronicznego z wykorzystaniem urządzeń do przestrzennego pomiaru kształtu,

- potrafi samodzielnie obsługiwać urządzenie realizujące proces szybkiego prototypowania.

Ocenę dostateczną plus otrzymuje student, który:

- potrafi samodzielnie opracować dokumentację z wykorzystaniem obszaru modelu i obszaru kreślenia,

- potrafi wykorzystać elementy znormalizowane znajdujące się w bibliotekach elementów znormalizowanych,

- potrafi zdefiniować podstawowe interfejsy automatyzacji zadań grafiki, potrafi uruchamiać programy automatyzujące rozwiązywanie zadań inżynierskich,

- potrafi samodzielnie przedstawić propozycję projektu oraz zaproponować technologię umożliwiającą jego realizację praktyczną,

- zna możliwości zastosowania inżynierii odwrotnej oraz technik szybkiego prototypowania w praktyce inżynierskiej, potrafi wskazać przykłady poszczególnych rozwiązań technicznych, scharakteryzować ich wady i zalety.

Ocenę dostateczną otrzymuje student, który:

- potrafi samodzielnie opracować dokumentację z wykorzystaniem obszaru modelu,

- potrafi wykorzystać elementy znormalizowane znajdujące się w bibliotekach elementów znormalizowanych,

- potrafi uruchamiać programy automatyzujące rozwiązywanie zadań inżynierskich,

- potrafi samodzielnie przedstawić propozycję konstrukcji obiektu mechatronicznego wykorzystując do tego celu stosowane oprogramowanie,

- zna możliwości zastosowania inżynierii odwrotnej oraz technik szybkiego prototypowania w praktyce inżynierskiej.

Ocenę niedostateczną otrzymuje student, który nie opanował wymagań na ocenę dostateczną.