Děkuji touto cestou paní Ing. Ludmile Brestičové za cenné náměty, rady a věcné připomínky při vedení závěrečné práce. Rovněž děkuji i všem dalším

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Institut celoživotního vzdělávání Metodika výuky počítačového konstruování na odborných školách strojírenských Závěrečná práce Vedoucí práce: Ing. Ludmila Brestičová Ing. Jiří Dokoupil Brno 2010

2

3 Zadání 1. strana

4 Zadání 2. strana

5 Děkuji touto cestou paní Ing. Ludmile Brestičové za cenné náměty, rady a věcné připomínky při vedení závěrečné práce. Rovněž děkuji i všem dalším vyučujícím studia specializovaných činností koordinace v oblasti ICT.

6

7 Prohlašuji, že jsem závěrečnou práci s názvem Metodika výuky počítačového konstruování na odborných školách strojírenských zpracoval samostatně s využitím zdrojů uvedených v seznamu literatury. V Brně dne 28. května 2010

8

9 Abstract Dokoupil, J. Teaching methodology of computer-aided designing at secondary special schools of engineering. Final thesis. Ledeč nad Sázavou: MUAF in Brno, The thesis deals with teaching methodology of computer-aided designing at secondary special schools specialized in engineering. Requirements for graduates, outputs, material support, working processes and particular contents of classwork with the inclusions of practical tasks display are described in this thesis. Keywords Thesis, computer-aided designing, CAD systems, technical documentation, teaching methodology. Abstrakt Dokoupil, J. Metodika výuky počítačového konstruování na odborných školách strojírenských. Závěrečná práce. Ledeč nad Sázavou: MZLU v Brně, Závěrečná práce se zabývá metodikou výuky počítačového konstruování na středních školách zaměřených na strojírenství. Jsou zde popsány požadavky na absolventy, výstupy, materiální zabezpečení, sled a konkrétní náplň výuky včetně praktických ukázek prací. Klíčová slova Závěrečná práce, počítačové konstruování, CAD systémy, technická dokumentace, metodika výuky.

10

11 Obsah 11 Obsah 1 Úvod a cíl práce Úvod Cíl práce Požadavky na absolventy, výstupy Požadavky na žáky Výstupy absolventa Sled výuky Prolínání předmětů Konkrétní náplň a metodika výuky Metodika výuky technického kreslení Obecný cíl vyučovacího předmětu Charakteristika učiva Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů hodnot a preferencí Strategie výuky Hodnocení výsledků žáků Rozvoj kompetencí a aplikace průřezových témat Rozpis učiva a realizace kompetencí v předmětu TKR Metodika výuky počítačového konstruování Obecný cíl vyučovacího předmětu Charakteristika učiva Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů hodnot a preferencí Strategie výuky Hodnocení výsledků žáků Rozvoj kompetencí a aplikace průřezových témat Rozpis učiva a realizace kompetencí v předmětu PKO Příklady pracovních listů Oddíly... 41

12 12 Obsah Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Pracovní list č Materiální zabezpečení Jaký software aneb proč Autodesk Podpora Autodesku na našich školách Licenční politika Autodesku pro školy Za kolik je subscription Výhody subscription Závěr 57 7 Literatura 58 A Seznam použitých zkratek 60

13 Seznam obrázků 13 Seznam obrázků Obr. 1 Ukázka srovnání 2D a 3D projektu 17 Obr. 2 Příklad výkresové dokumentace žáků 18 Obr. 3 Výstupy od zadání po technickou dokumentaci 19 Obr. 4 Počítačové konstruování je modulem PLM 21 Obr. 5 Základní znalosti a dovednosti pro studium TKR 22 Obr. 6 Používané učebnice a tabulky ve výuce TKR 25 Obr. 7 Praktické použití počítače při kreslení ve 2D 29 Obr. 8 Týmová spolupráce žáků při zpracování 3D projektů 30 Obr. 9 Ukázka projektu žáků školy klikový mechanismus 31 Obr. 10 Vzhled titulní stránky portálu 33 Obr. 11 Příklad vizualizace projektu vrtací přípravek 34 Obr. 12 Zadání cvičení pro tvorbu jednoduché páky 42 Obr. 13 Praktická úloha pro tvorbu konzoly 43 Obr. 14 Praktická úloha pro tvorbu kruhové desky 44 Obr. 15 Zadání cvičení pro tvorbu čepu 45 Obr. 16 Zadání cvičení pro tvorbu příruby 46 Obr. 17 Zadání cvičení pro tvorbu nosného ramene 47 Obr. 18 Praktická úloha pro tvorbu hřídele s tvarovými prvky 48 Obr. 19 Praktická úloha pro tvorbu horního víka 49 Obr. 20 Praktická úloha pro tvorbu pohybového hřídele 50 Obr. 21 Zadání cvičení pro tvorbu dvoudílné objímky 51 Obr. 22 Praktická úloha pro tvorbu pastorku převodovky 52

14 14 Seznam obrázků Obr. 23 Praktická úloha pro tvorbu svařované páky 53 Obr. 24 Požadavky na hardware pro školní CAD stanice 54 Obr. 25 C-agency dodavatel CAD software pro školy 56

15 Seznam tabulek 15 Seznam tabulek Tab. 1 Obsah učiva technické kreslení 1. ročník 27 Tab. 2 Obsah učiva technické kreslení 2. ročník 28 Tab. 3 Obsah učiva počítačové konstruování 2. ročník 38 Tab. 4 Obsah učiva počítačové konstruování 3. ročník 39 Tab. 5 Obsah učiva počítačové konstruování 3. ročník 40

16 16 Seznam tabulek

17 Úvod a cíl práce 17 1 Úvod a cíl práce 1.1 Úvod V první polovině 20. století se v našem regionu Vysočina začala plně rozvíjet průmyslová výroba. Rozvoj techniky si vynutil již v předchozím období stále častěji používat k předávání informací kreseb a náčrtů, později výkresů. Jejich cílem bylo poskytovat základní informace potřebné pro vyrobení nového výrobku, montáže výrobního celku, stavby budovy nebo zakreslení pozemků. Právě s rozvojem průmyslu rostla složitost a komplikovanost navrhovaných výrobků. Tato skutečnost vedla ke vzniku prvním pravidlům pro zobrazování a popisu objektů. Tak vznikl nový obor lidské činnosti, který se během posledních 40let rozvinul do současné podoby, kdy se od ručního kreslení a ruční výroby přešlo k počítačovému navrhování a strojní výrobě řízené počítači. Rozvoj tohoto oboru lidské činnosti by nebyl myslitelný bez lidské vynalézavosti, tvořivosti a uplatnění znalostí a dovedností. Obr. 1 Ukázka srovnání 2D a 3D projektu

18 18 Úvod a cíl práce 1.2 Cíl práce Práce je zaměřena metodám a způsobům výuky předmětů technické kreslení a počítačové konstruování na Střední odborné škole strojírenské v Ledči nad Sázavou. Tato metodika je aplikována při běžném vybavení středních odborných škol s využitím moderních didaktických technologií, které jsou dostupné na našem trhu. Metodika, rozvržení náplně a prolínání předmětů vychází z dlouholetých praktických zkušeností vyučujících v oblasti technického kreslení a CAD technologií, které odráží především požadavky regionální průmyslové praxe. Současné cíle a metody vzdělávání musí kopírovat trend vývoje průmyslu a absolventi by se měli pružně přizpůsobovat novým podmínkám. Hlavním cílem je předložit postupy a metody, návaznosti na mezipředmětové vztahy při výuce projektování a konstruování v průběhu čtyř let na střední odborné škole se zaměřením na strojírenství. Poukázat na stálou potřebu výkresové dokumentace jako prostředku dorozumívání mezi technikem a operátorem výroby. Rovněž ukázat i nové metody práce v současné době, jako je navrhování a konstruování pomocí 2D kreslících aplikací a 3D parametrických modelářů s výstupem 2D výkresů a digitálního prototypu součásti nebo výrobního celku. Celá oblast počítačového konstruování je obsažena ve školním vzdělávacím programu. Obr. 2 Příklad výkresové dokumentace žáků

19 Požadavky na absolventy, výstupy 19 2 Požadavky na absolventy, výstupy 2.1 Požadavky na žáky Vstupním předpokladem pro zdárné zvládnutí učiva předmětů TKR a PKO je především základní grafická zdatnost kreslení od ruky nebo pomocí kreslících pomůcek. Dále prostorová představivost, technické myšlení a logické uvažování, znalost základních algebraických výrazů, používání goniometrických funkcí a počítačová gramotnost. V současné době se projevuje u žáků především nízká úroveň grafického vyjadřování a logického projevu. Vše je nutné postupně doplnit a osvojit. Rovněž prohloubení a zdokonalení používání prostorové představivosti a její aplikace při kreslení náčrtů a výkresů je nezbytné při tvorbě 2D průmětů a 3D pohledů. To je realizovatelné především při používání názorných prostorových modelů nebo virtuálních digitálních modelů zobrazovaných prostřednictvím informační techniky a praktickém procvičování jejich kreslení. Obr. 3 Výstupy od zadání po technickou dokumentaci

20 20 Požadavky na absolventy, výstupy 2.2 Výstupy absolventa Zdokonalování v praktické dovednosti v grafickém projevu je dáno především pravidelným a systematickým cvičením. V současné době je s výhodou využíván digitální prototypový model zobrazený ve výuce pomocí datového projektoru promítáním na plátno nebo na interaktivní tabuli. Tento model kreslené součásti je možné nejenom prostorově natáčet do libovolné polohy, ale i zlepšit názornou představu o tvaru součásti díky využití libovolných řezů vedených tímto tělesem. Hlavním výstupem absolventa v počítačovém konstruování je tvorba kompletní výkresové a technické dokumentace pomocí 2D nebo 3D počítačové aplikace. To představuje na konci čtyřletého studia vytvoření 3D digitálního modelu součástí a strojního celku v parametrickém provedení. Dále zhotovení technické dokumentace za použití kancelářských aplikací (textový editor, tabulkový kalkulátor) a soubory výkresů 2D v digitální i v tištěné podobě.

21 Sled výuky 21 3 Sled výuky 3.1 Prolínání předmětů Počítačové konstruování a technické kreslení máme zařazeno na naší škole do jedné ze tří oblastí odborných předmětů oboru strojírenství. Tyto dva předměty na sebe úzce navazují. Jejich úkolem je příprava žáků v projektové oblasti zvládnout tvorbu grafického řešení projektu podle platných norem ČSN, EN, ISO. Tady se velmi citelně projevují mezipředmětové vazby na zbývající dvě spolu související oblasti. Jedná se o výpočtářskou oblast s předměty stavba a provoz strojů, mechanika a oblast výrobně-technologických předmětů jako počítačové řízení obrábění, kontrola a měření a strojírenská technologie. S počítačovým konstruováním rovněž úzce souvisí i výuka práce na počítači a aplikace na počítači. Technické kreslení se vyučuje v prvním a druhém ročníku. Počítačové konstruování pak ve druhém, třetím a čtvrtém roku studia. Druhý ročník je pro oba předměty společný. Prolíná se zde ruční a počítačové kreslení. Technické kreslení završuje ruční kreslení sestav výrobních celků, kusovníků a výrobních výkresů součástí. V počítačovém konstruování získávají žáci znalosti s obsluhou programu AutoCAD, který používají do poloviny třetího ročníku a končí projektovými pracemi 2D, obdobně jako v technickém kreslení. Od poloviny třetího ročníku přechází výuka na parametrickou aplikaci Inventor. Po seznámení s programem se navazuje tvorbou 3D těles a ploch. Čtvrtý ročník pak pokračuje 3D modelováním sestav, vizualizací, animací sestav a analýzou FEM. Obdobně jako u Auto- CADu je tvorba výkresové dokumentace standardní součástí výuky i v tomto programu. Obr. 4 Počítačové konstruování je modulem PLM

22 22 Konkrétní náplň a metodika výuky 4 Konkrétní náplň a metodika výuky 4.1 Metodika výuky technického kreslení Obecný cíl vyučovacího předmětu Cílem předmětu technické kreslení je získání základních znalostí, dovedností a návyků v oblasti zpracování technické dokumentace. Předmět rozvíjí u žáků technické myšlení, které je velmi důležité pro studium dalších technických předmětů. Žáci se učí číst a zároveň kreslit technické výkresy podle platných norem. Pro zobrazování objektů na výkresech používají převážně náčrty kreslené tužkou od ruky. Na náčrty navazuje zobrazování pomocí vektorové grafiky v CAD aplikacích. Žáci chápou nutnost precizního zpracování výkresové dokumentace, protože výkres je dorozumívacím prostředkem mezi konstrukcí a výrobou. Jaký výkres dostane dělník do ruky, takový bude výrobek. V této souvislosti je technické kreslení předmětem, který výrazně přispívá k estetické a grafické výchově žáků. Žáci si rozvíjí prostorovou představivost, kterou dále využívají při studiu počítačového navrhování pomocí 3D modelování. Žáci zvládají týmovou spolupráci při tvorbě sestav jako dobrý základ pro práci v prostředí podniků a firem. Zvládnutí učiva vytváří vědomostní a dovednostní základ, zejména pro práci konstruktérů či projektantů, při navrhování součástí a montážních skupin a celků. Obr. 5 Základní znalosti a dovednosti pro studium TKR Charakteristika učiva Výuka předmětu je soustředěna do několika samostatných bloků. Východiskem problematiky je znalost technické normalizace a dobrých návyků při tvorbě

23 Konkrétní náplň a metodika výuky 23 technické dokumentace. Součástí úvodní fáze je zvládnutí práce s pomůckami a dostupnou literaturou. Druhou, nejrozsáhlejší částí výuky je problematika technického zobrazování. Zde je kladen důraz na správné umístění obrazu na výkrese a volbu počtu pohledů. Použití jednotlivých možností zobrazení rozšiřuje prostorovou představivost žáků. V části kótování je výuka zaměřena na pravidla kótování geometrických a konstrukčních prvků součástí. Zde je důležité procvičení problematiky v návaznosti na soustavy kót a na pochopení rozdílů funkčního a technologického kótování. Části tolerování rozměrů, struktury povrchu a geometrických tolerancí se zabývají přesností rozměrů, což je problematika velmi důležitá z hlediska montáže vyrobených součástí. Pro výpočty tolerancí, uložení a geometrické přesnosti se využívají technické tabulky, popřípadě softwarové nástroje. Přesnost rozměrů úzce souvisí se správným předpisem struktury povrchu. K této problematice je připojen zápis úpravy povrchu a tepelného zpracování. Teoretický základ z předchozích částí se rozvíjí ve výuce strojních součástí, konstrukčních prvků a spojů. Zde se žák seznamuje se zobrazováním normalizovaných a vyráběných částí strojů a zařízení. Důraz je kladen na jednotlivé konstrukční prvky, které vytvářejí výsledný tvar. V části spojů je řešena problematika rozebíratelných a nerozebíratelných spojení základních prvků v konstrukční celky. Práce s výkresem součásti a sestavy je obsažena v konstrukční dokumentaci. Úprava formátu, vyplnění popisového pole, technické požadavky, odkazy na položky, kusovníky apod. tvoří nedílnou část dobře vypracované konstrukční dokumentace. Část konstrukce s využitím výpočetní techniky připravuje žáky na navazující předměty, především výuku CAD aplikací a konstrukční cvičení. Je také součástí průřezového tématu Informační a komunikační technologie Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů hodnot a preferencí Cíle vzdělávání vychází především z oblasti cílových kompetencí. Zásadním faktorem ovlivňujícím strukturu celého vyučovacího předmětu jsou jednotlivé složky odborných kompetencí. Důležitou roli hrají ve výuce především kompetence k řešení odborných problémů, kompetence k pracovnímu uplatnění a podnikatelským aktivitám a kompetence využívat prostředky informačních a komunikačních technologií a pracovat s informacemi Strategie výuky Při výuce technického kreslení jsou využívány běžné výukové metody (výklad, práce s odbornou literaturou a normami, práce s elektronickými informacemi). Dále je využíváno především samostatné práce žáků při řešení individuálních zadání. Důležitou součástí výuky jsou zadání připravená ve spolupráci s podniky a firmami v našem regionu. Zvláštní důraz je kladen na osvojování správných pracovních návyků pečlivosti, přesnosti a přehlednosti vytvářené technické

24 24 Konkrétní náplň a metodika výuky dokumentace. Žák pracuje s platnými normami, orientuje se v nich, dokáže je vyhledávat a správně používat. Výsledky své práce dokáže obhájit před kolektivem Hodnocení výsledků žáků Hodnocení je prováděno v souladu s klasifikačním řádem. Základem pro hodnocení žáka jsou výsledky při plnění individuálních zadání. Kromě těchto zadání jsou též využívána srovnávací zadání. Důraz je kladen zejména na správnost řešení, ale přihlíží se též ke grafické úrovni odvedené práce. V hodnocení se zohledňuje samostatné tvůrčí myšlení žáka. Využíváno je taktéž běžných způsobů hodnocení, jako je zkoušení a testování Rozvoj kompetencí a aplikace průřezových témat Vzdělání v předmětu směřuje k tomu, aby žáci získali následující: Klíčové kompetence Žáci ovládají různé techniky učení, umí si vytvořit vhodný studijní režim a podmínky. Žáci uplatňují různé způsoby práce s textem (zvl. studijní a analytické čtení), umí efektivně vyhledávat a zpracovávat informace. Žáci využívají ke svému učení různé informační zdroje včetně zkušeností svých i jiných lidí. Spolupracují při řešení problémů s jinými lidmi (týmové řešení). Žáci pracují v týmu a podílí se na realizaci společných pracovních a jiných činností. Odpovědně plní svěřené úkoly. Žáci podněcují práci týmu vlastními návrhy na zlepšení práce a řešení úkolů, nezaujatě zvažují návrhy druhých. Žáci umí získávat a vyhodnocovat informace o pracovních i vzdělávacích příležitostech, využívat poradenských a zprostředkovatelských služeb jak z oblasti světa práce, tak vzdělávání. Žáci dodržují technické normy, odbornou terminologii a pracovní postupy. Aktivně se účastní diskusí, formují své myšlenky srozumitelně a souvisle, obhajují své názory a řešení, respektují názory druhých. Umí se orientovat v pracovních postupech a písemných zadáních. Žáci rozvíjí schopnost porozumět zadání úkolu, určit prostředky a způsoby vhodné pro uplatnění Odborné kompetence Žáci uplatňují zásady technické normalizace a standardizace, využívají při řešení technických úloh normy, tabulky aj. zdroje informací. Žáci čtou a vytvářejí výkresy součástí, výkresy sestavení aj. technickou dokumentaci, orientují se v jednoduchých stavebních výkresech a jednoduchých elektrotechnických schématech.

25 Konkrétní náplň a metodika výuky 25 Žáci zpracovávají k výkresům součástí a sestavení další navazující konstrukční dokumentaci. Žáci volí pro strojní součásti vhodné materiály, polotovary, předepisují tepelné zpracování, povrchovou úpravu apod. Žáci znají a dodržují základní právní předpisy týkající se bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a požární prevence. Žáci chápou kvalitu jako významný nástroj konkurenceschopnosti. Žáci zvažují při plánování a posuzování určité činnosti (v pracovním procesu i v běžném životě) možné náklady, výnosy a zisk, vliv na životní prostředí, sociální dopady. Přínosem je především sjednocení znalostí se současnými trendy rozvoje vědy a techniky a jejich úzká aplikace na studijní obor. Absolvent je schopen vytvářet technickou dokumentaci nejenom ručně, ale je připraven aplikovat získané znalosti na tvorbu technické dokumentace za pomocí počítačů se souvisejícími vyučovanými předměty. Obr. 6 Používané učebnice a tabulky ve výuce TKR

26 26 Konkrétní náplň a metodika výuky 4.2 Rozpis učiva a realizace kompetencí v předmětu TKR Ročník: 1. Výsledky vzdělávání Žák: se orientuje v základních druzích norem; rozumí významu norem; ovládá základní formáty výkresů, jejich skládání; použije jednotlivé druhy čar a měřítka pro technické výkresy; popíše technické výkresy; rozlišuje základní druhy promítání pravoúhlé a axonometrické; kreslí v pravoúhlém promítání na 3 průmětny základní tělesa a složená tělesa; volí u vhodných výrobků druh řezu nebo průřezu; označí správně na výkrese řez i průřez; zobrazí průniky základních hranatých těles a rotačních součástí; popíše základní princip promítání na axonometrickou průmětnu; zobrazí bod, přímku a rovinu; řeší jejich vzájemné polohy; zobrazuje základní geometrická tělesa; znázorní základní princip promítání; zobrazí bod, přímku a rovinu; nakreslí základní geometrická tělesa; v Mongeově promítání zobrazí základní geometrické útvary body, přímky, roviny; zobrazí hranaté těleso v obecné poloze; řeší řezy mnohostěnů; řeší jednoduché rovinné řezy válce a kužele, včetně skutečných velikostí; zobrazí sítě těchto těles; řeší průnikové čáry mnohostěnů včetně viditelnosti; řeší průniky rotačních těles; nakreslí některé technické křivky např. cykloidy, evolventu, šroubovici atd.; chápe technické uplatnění těchto křivek Učivo Úvod do studia normalizace v technickém kreslení; Technické zobrazování základní druhy promítání; zobrazování základních a složených těles; zobrazování řezů a průřezů; zobrazování průniků, zjednodušování, promítání do pomocné průmětny; Názorné zobrazování pravoúhlá axonometrie; kosoúhlé promítání; Pravoúhlé promítání na dvě kolmé průmětny Průniky těles Kinematická geometrie

27 Konkrétní náplň a metodika výuky 27 v praxi, umí zkonstruovat evolventní ozubení; zakótuje délkové rozměry a úhly; použije základní soustavy kót; kótuje geometrické tvary; kótuje díry a rozteče; zná základní názvosloví; chápe význam nutnosti předepisování přesnosti; předepíše toleranci délkových rozměrů a úhlů pomocí mezních úchylek i toleranční značkou; uplatní základní způsoby uložení a umí je předepsat na výkrese; určí vůle a přesahy; předepíše na výkrese součásti úchylky tvaru; předepíše úchylky vzájemné polohy ploch a prvků; uplatní význam pojmu jakost povrchu; předepíše drsnosti povrchu strojní součásti; umí předepsat úpravu povrchu; předepisuje tepelné a chemicko-tepelné zpracování povrchu výrobku; zvolí správný způsob zobrazení s využitím řezů, průřezů apod.; jednoznačně a správně okótuje a předepíše přesnosti, jakost povrchu apod.; správně vyplňuje popisové pole; kreslí základní druhy rozebíratelných spojů (čepové, kolíkové, šroubové); kreslí svarové a nýtové spoje; zobrazí a okótuje hřídel; kreslí ložiska, pružiny; Kótování základní pojmy a pravidla kótování; Tolerování základní pojmy; předepisování přesnosti rozměru a uložení; tolerance tvaru a polohy; Jakost povrchu základní pojmy drsnost povrchu a tepelné zpracování; úprava povrchu; Výrobní výkresy výrobní výkres součástí a spojů; Tab. 1 Obsah učiva technické kreslení 1. ročník

28 28 Konkrétní náplň a metodika výuky Ročník: 2. Výsledky vzdělávání Žák: zná rozdělení mechanických převodů; umí navrhnout a zobrazit ozubená kola, soukolí ozubených kol; řeší rozměry a zobrazí výkres řetězového kola; vyhledá v normě a nakreslí věnec řemenice; správně zobrazuje výkresy svarků; chápe zásady zobrazování pájených a lepených spojů na výkresech; zná požadavky na výrobní výkres sestavení; umí vyplnit základní popisové pole sestavy; kreslí výkresy jednodušších sestavení; vypracovává k nim rozpisky a další související dokumentaci; zvolí správný způsob zobrazení výkresu polotovaru; zobrazí a okótuje ohýbanou součást; kreslí jednoduchá technická schémata; Učivo Výrobní výkresy výrobní výkres součástí mechanických převodů; výrobní výkres sestavení; kreslení schémat; Tab. 2 Obsah učiva technické kreslení 2. ročník 4.3 Metodika výuky počítačového konstruování Obecný cíl vyučovacího předmětu Předmět počítačové konstruování je určen pro výuku tvorby technické dokumentace pomocí počítače a základů digitálního prototypování. Úzce souvisí a navazuje na předměty technické kreslení, mechanika, stavba a provoz strojů, strojírenská technologie a další. Rozvíjí u žáků znalosti z oblasti počítačové podpory konstruování a pokrokových trendů v oblasti zpracování digitálních prototypů a jejich integraci v oblasti PLM technologií (Product Lifecycle Management). Předmět rozvíjí u žáků znalosti z projektování a konstruování pomocí digitálních prototypů a jejich využití při řešení rozsáhlejších projektů v týmu. Rozvíjí znalosti získané v předmětech věnovaných technickému kreslení. Současně plní i funkci průpravnou vzhledem ke konstrukčním a technologickým cvičením.

29 Konkrétní náplň a metodika výuky 29 Předmět se zabývá rozvojem představivosti a technického myšlení žáků za pomoci softwarových aplikací podporujících tvorbu technické dokumentace a parametrické navrhování těles a sestav. Hlavním cílem vyučovacího předmětu počítačové konstruování je rozšíření znalostí z uplynulých ročníků a rozvoj znalostí z oblasti, která v současné době zcela zásadně ovlivňuje činnost podniků a organizací v předvýrobních etapách. Významnou součástí výuky je podpora tvůrčího a kreativního myšlení. Ve výuce vyšších ročníků je využita projektová výuka. Obr. 7 Praktické použití počítače při kreslení ve 2D Charakteristika učiva Výuka předmětu je soustředěna do několika samostatných modulů. Východiskem problematiky je základní znalost postupů tvorby digitální dokumentace pomocí 2D metod v úzké návaznosti na výuku technického kreslení. Hlavní součástí výuky jsou pokrokové trendy nasazení ICT technologií v produkčních společnostech, technických projekcích a výrobních závodech. Součástí úvodního modulu výuky je získání základních znalostí 2D konstruování na počítačích a ekonomické vyhodnocení nových postupů. Podstatnou složkou je využití CAD aplikace na efektivitu vlastní přípravy projektu.

30 30 Konkrétní náplň a metodika výuky V pořadí druhý a nejrozsáhlejší modul výuky je řešení problematiky tvorby digitálních prototypů pomocí 3D navrhování. Jde o postupy, které úzce navazují na nejnovější trendy v oblasti aplikovaného nasazení informačních technologií v technické produkci. Základem projektu již není výkres, ale kompletní digitální prototyp tvořený hmotným 3D modelem. Tvorba projektu tak získává nejen nové technické, ale především kvalitativní hledisko. Vlastí výuka probíhá na softwarových produktech AutoCAD a Inventor od společnosti Autodesk, které jsou určeny pro tvorbu digitální dokumentace a prototypů v daném oboru. Produkty jsou používány jako školní licence a jsou dostupné studentům v podobě studentských licencí. Obr. 8 Týmová spolupráce žáků při zpracování 3D projektů Výuka vždy začíná v jednotlivých 2D a 3D tématech seznámením s pracovním prostředím aplikace a jejich ukázkovou demonstrací na několika rozsáhlejších projektech. Tato fáze má studentům ukázat především principy a postupy tvorby digitálních prototypů a dokumentace a představit produkt jako takový v několika základních modulech. Na úvodní osvojení práce s aplikací navazuje tvorba prvních návrhů, jedná se převážně o jednoduché konstrukční problémy typických strojních součástí, jakými jsou hranolovité součásti (desky, konzoly, páky apod.) a rotační součásti (hřídele, příruby, různé typy tvarových čepů

31 Konkrétní náplň a metodika výuky 31 apod.). Řešeny jsou postupně problémy z oblasti tvorby digitální dokumentace ve strojírenství, ale i z oblasti stavebnictví a elektrotechniky. Výuka pokračuje modulem zaměřeným na průřezová témata z jednotlivých oblastí tvorby 2D dokumentace a 3D modelování. Postupy jsou vázány již na jisté zkušenosti s obsluhou CAD aplikací a kladou vyšší nároky na prostorovou představivost a orientaci. První projekty jsou převážně jednoduché tvarové součásti, případně konstrukce. Žáci se také v této fázi setkávají s nutností využívat normalizované součásti umístěné v databázi aplikace. Závěrečný modul výuky počítačového konstruování je věnován seznámení s nejmodernějšími postupy projektování pomocí kreativních nástrojů PLM případně BIM. Problematika se orientuje převážně na tvorbu rozsáhlejších projektů v týmovém prostředí. Žáci realizují v této části výuky několik samostatných a týmových projektů, které jsou orientovány na profesní problematiku řešenou v technické praxi. Obr. 9 Ukázka projektu žáků školy klikový mechanismus Vlastní průběh výuky je založen na metodicky zaměřených cvičeních, které jsou prakticky postaveny na ukázkových příkladech z komerční praxe. Příklady zahrnují jak jednoduché, typické modely, tak složitější tvarové součásti a jednodušší sestavy převážně svařovaných sestav. Obsah výuky úzce navazuje na kurikulární rámce vzdělávání v informačních a komunikačních technologiích a odborného vzdělávání.

32 32 Konkrétní náplň a metodika výuky Cíle vzdělávání v oblasti citů, postojů hodnot a preferencí Cíle vzdělávání vychází především z oblasti cílových kompetencí. Zásadním faktorem ovlivňujícím strukturu celého vyučovacího předmětu jsou jednotlivé složky odborných kompetencí. Důležitou roli hrají ve výuce především kompetence k řešení odborných problémů, kompetence k pracovnímu uplatnění a podnikatelským aktivitám a kompetence využívat prostředky informačních a komunikačních technologií a pracovat s informacemi. Vzdělávání směřuje k tomu, aby žáci dovedli: chápat nové strategie v oblasti projektování a navrhování; kreativně řešit samostatné projekty pomocí ICT; rozumět modelu životního cyklu výrobku a jeho vlivu na kvalitu a zabezpečení digitálního zpracování dat; na příkladech vysvětlit pojem digitální dokumentace a prototyp; kvalitativně povyšovat výsledky své práce za účasti moderních technologií a postupů; využívat dostatečnou míru prostorové představivosti podporované novými nástroji pro digitální navrhování; používat pracovní prostředí aplikací pro tvůrčí práci; stanovit nástroje a postupy pro tvorbu digitální výkresové dokumentace; aplikovat základní postupy tvorby objektů; používat správně souřadný systém; efektivně používat nástroje pro úpravy objektů; využívat modifikaci hladin; upravit kótovací styl; vnímat principy práce s bloky a atributy; chápat principy klasického a parametrického navrhování; popsat postup parametrizace náčrtů pomocí rozměrových a geometrických vazeb; respektovat pravidla pro tvorbu součástí pomocí konstrukčních prvků; porozumět principům tvorby modelů a definice jejich vlastností; používat pracovní konstrukční prvky; popsat postupy a metodiku modifikace již vytvořených součástí; sestavit ze součástí sestavy a tyto analyzovat z pohledu počtu stupňů volnosti; analyzovat postupy a metodiku tvorby složitých sestav; využívat při své práci normalizovaných dílů a dílů vytvořených pomocí funkčního designu; vytvořit výkresovou dokumentaci z digitálních prototypů; nakreslit pohledy, řezy a další náležitosti výkresové dokumentace; dodržovat standardy a normy v oblasti technické dokumentace; chápat problematiku ukládání dat digitálních prototypů;

33 Konkrétní náplň a metodika výuky Strategie výuky Předmět počítačové konstruování se vyučuje v rozsahu dvou až čtyřech vyučovacích hodin týdně rozložených v příslušných ročnících. Je rozdělen do několika samostatných celků, které na sebe tematicky úzce navazují a souvisí s cílovými kompetencemi. Jedná se o kompetence svázané s oborovým nasazením informačně-komunikačních technologií v oblasti řešení předvýrobních etap. Součástí výuky jsou zpracované případové studie, které vychází z reálných situací v průmyslové praxi. Tyto studie jsou východiskem pro jednotlivá probíraná témata a následně na ně navazují konkrétní projektová zadání. Základem výuky je vstupní teoretická část a řešení praktických úloh jako výstup. Při výuce je použita řadou multimediálních prezentací a je přímo podpořena odbornými příspěvky získanými ve spolupráci s průmyslovou praxí. Vhodným doplňkem výuky je i odborný portál Obr. 10 Vzhled titulní stránky portálu Hodnocení výsledků žáků Součástí hodnocení je průběžné hodnocení prezentace teoretických znalostí v jednotlivých celcích. Toto průběžné hodnocení je založeno především na znalostech úvodních teoretických problémů. Základem celkového hodnocení je úroveň samostatného řešení jednotlivých projektů, úroveň jejich zpracování a správnost řešení. Vzhledem k výraznému podílu možných řešení konkrétní situace je hodnocena vedle obsahu také invence, kreativita a metodická správnost navrhovaného řešení. Součástí projektu je přímé využití grafických a textových software nástrojů, případně odborného software. Součástí hodnocení jsou také správné realizace jednotlivých dílčích problémů.

34 34 Konkrétní náplň a metodika výuky Při hodnocení se klade důraz na hloubku porozumění učivu a schopnost aplikovat poznatky v praxi, samostatnost žáků při navrhování použití vhodných postupů s ohledem na ekonomické a technické aspekty. Obr. 11 Příklad vizualizace projektu vrtací přípravek Rozvoj kompetencí a aplikace průřezových témat Vzdělání v předmětu směřuje k tomu, aby žáci získali následující: Klíčové kompetence Žáci ovládají různé techniky učení, umí si vytvořit vhodný studijní režim a podmínky. Žáci uplatňují různé způsoby práce s textem (zvl. studijní a analytické čtení), umí efektivně vyhledávat a zpracovávat informace. Žáci využívají ke svému učení různé informační zdroje včetně zkušeností svých i jiných lidí. Spolupracují při řešení problémů s jinými lidmi (týmové řešení). Žáci pracují v týmu a podílí se na realizaci společných pracovních a jiných činností. Odpovědně plní svěřené úkoly. Žáci podněcují práci týmu vlastními návrhy na zlepšení práce a řešení úkolů, nezaujatě zvažují návrhy druhých.

35 Konkrétní náplň a metodika výuky 35 Žáci umí získávat a vyhodnocovat informace o pracovních i vzdělávacích příležitostech, využívat poradenských a zprostředkovatelských služeb jak z oblasti světa práce, tak vzdělávání. Žáci dodržují technické normy, odbornou terminologii a pracovní postupy. Aktivně se účastní diskusí, formují své myšlenky srozumitelně a souvisle, obhajují své názory a řešení, respektují názory druhých. Umí se orientovat v pracovních postupech a písemných zadáních. Žáci rozvíjí schopnost porozumět zadání úkolu, určit prostředky a způsoby vhodné pro uplatnění Odborné kompetence Žáci pracují s osobním počítačem a dalšími prostředky informačních a komunikačních technologií, pracují s běžným základním a aplikačním programovým vybavením a učí se používat nové aplikace. Žáci využívají aplikační programy pro podporu projektové a konstrukční přípravy výroby. Žáci využívají aplikační programy pro podporu technologické přípravy výroby. Žáci prezentují myšlenky a návrhy s využitím prostředků informačních a komunikačních technologií. Žáci znají a dodržují základní právní předpisy týkající se bezpečnosti a ochrany zdraví při práci a požární prevence. Žáci chápou kvalitu jako významný nástroj konkurenceschopnosti. Žáci zvažují při plánování a posuzování určité činnosti (v pracovním procesu i v běžném životě) možné náklady, výnosy a zisk, vliv na životní prostředí, sociální dopady. Předmět utváří dovednosti řešit problémy a problémové situace cestou volby vhodné strategie a technického software řešení podle interních podmínek pro realizaci strategie životního cyklu výrobku. Přínosem je především sjednocení znalostí se současnými trendy rozvoje vědy a techniky a jejich úzká aplikace na studijní obor. Absolvent je schopen aplikovat metodiku a strategii životního cyklu výrobku na samostatných úkolech.

36 36 Konkrétní náplň a metodika výuky 4.4 Rozpis učiva a realizace kompetencí v předmětu PKO Ročník: 2. Výsledky vzdělávání Žák: se orientuje v aplikačních programech zná životní cyklus výrobku; chápe zavádění CA technologie do praxe, její produktivitu a návratnost; dokáže určit minimální požadavky na hardware počítače pro CAD aplikaci; popíše principy rastrové a vektorové grafiky a jejich použití; definuje globální souřadný systém (GSS); zná nastavení uživatelského souřadného systému (USS) a jeho úpravy; umí používat modelový nebo výkresový prostor; vytvoří, uloží nebo otevře výkres ve tvaru souboru; dokáže vytvořit výkresovou šablonu a její editaci; použije různé druhy čar; nakreslí úsečku, kružnici, obdélník, polygon, oblouk, elipsu, prsten, desku, bod různými způsoby, v požadovaném umístění a rozměru; dokáže použít konstrukční čáry, křivku a editovat je na výkresu; zná výhody boolean operací a používá je při zobrazování složitějších tvarů objektů; umí si nastavit pomůcky pro přesné kreslení; zapíná nebo vypíná použití pomůcek přesného kreslení; využívá trvalý nebo jednorázový uchopovací mód; dokáže nastavit druhy trvalého uchopovacího módu; zná správu objektů na úrovni hladin; umí nastavit požadovanou hladinu dle Učivo Úvod do studia CA technologie; CA technologie v praxi; technické vybavení; principy grafického zobrazení; Orientace v souřadném systému modelový a výkresový prostor; práce se soubory v CAD aplikaci; Základy kreslení čáry ve výkresech; 2D objekty ve výkresech; Pomůcky pro přesné kreslení nastavení pomůcek pro kreslení; uchopovací módy; Práce v hladinách nastavení hladin;

37 Konkrétní náplň a metodika výuky 37 požadavku zobrazení a vykreslování; použije úpravu vlastnosti hladin z pohledu změny objektů na výkrese; využívá správu hladin pro efektivní zobrazování a práci na výkrese; chápe výhody řízení velikosti zobrazení při kreslení malých i velkých objektů; dokáže upravit chyby zobrazování překreslením, regenerací zobrazení; provádí úpravy objektů pomocí editačních uzlů; zná a provádí seskupování objektu do pojmenovaných skupin; používá efektivně nástroje editace objektů; zvyšuje produktivitu kreslení za podpory konstrukčních příkazů; dokáže změnit vlastnosti objektu nebo skupiny objektů; umí získat aktuální informace o objektech a výkresu; provádí šrafování objektů v řezu; využívá gradientové výplně; nastavuje hranice šrafování; zná používání změny druhu šrafovacího vzoru; používá normalizovaný styl textu; chápe výhody použití řádkového textu; dokáže využít výhody odstavcového textu, upravovat jej; umí importovat externí textové soubory; používá nástroj kontroly pravopisu v textu; zná založení nového kótovacího stylu; dokáže nastavit kótovací čáry a šipky, základní jednotky; umí aplikovat kótovací styl na existující kóty; využívá profesního kótování při tvorbě výkresu; provádí editaci textu kót, vlastností kót; chápe význam bloků a využívá je při kreslení; správa hladin; Řízení velikosti zobrazení ZOOM; překreslení a regenerace; Úpravy objektů editační uzly; skupiny objektů; editační příkazy; konstrukční příkazy; změna vlastností objektů; informace o objektech, výkresu; Šrafování šrafovací vzor a gradientová výplň; hranice šrafování; editace šraf; Práce s textem styl textu; řádkový text; odstavcový text; import textu do výkresu; kontrola pravopisu Kótování kótovací styl; editace kót; Bloky, externí reference bloky;

38 38 Konkrétní náplň a metodika výuky převádí bloky na samostatné soubory; vkládá bloky do výkresu; definuje atributy; připojuje atributy k bloku; edituje blok a atributy bloku; chápe význam externích referencí v týmové práci; vytváří externí reference, připojuje, podkládá a edituje tyto reference; využívá nástroj DesignCenter k úpravě obsahu výkresů; atributy bloku; externí reference; DesignCenter správa pomocí DesignCenter; Tab. 3 Obsah učiva počítačové konstruování 2. ročník Ročník: 3. Výsledky vzdělávání Žák: umí nastavit izometrický pohled pomocí oka, dynamického pohledu a přednastavených pohledů; dokáže upravovat a natáčet souřadný systém; zvládá modelování základní objemová primitiva; provádí editaci těles a využívá boolean operací; vytváří plochy rotační, trajekční, přímkové, hraniční a obecné; zná základní postup pro vykreslování výkresu; využívá správce nastavení tisku k požadovanému výstupu na tiskárnu, plotr; dokáže popsat výhody parametrického modelování; chápe výhody adaptivního modelování sestav; zná používání prohlížeče a panely nástrojů v pracovním prostředí aplikace; používá při tvorbě součástí a sestav nástroje pro úpravu prostorového pohledu; využívá nastavení dynamické vizualizace a fyzikálních vlastností materiálů; umí založit nový nebo použít existující projekt; Učivo Základy prostorového modelování úpravy prostorového pohledu; úpravy prostorového souřadného systému; klasické prostorové modelování; základy tvorby ploch; Vykreslování a výměna dat Úvod, obsluha programu parametrické modelování; pracovní prostředí softwarového programu; nástroje řízení pohledu; Projekt, šablony projekt kreslení;

39 Konkrétní náplň a metodika výuky 39 zná editaci vlastnosti projektu a jeho zálohování; dokáže vytvořit a uložit vlastní šablonu kreslení; chápe rozdíl mezi náčrtovou a pracovní rovinou; používá definování pracovních rovin pomocí modifikátorů; zvládá definování náčrtových rovin včetně promítané konstrukce; zná druhy, význam a použití geometrických vazeb; definuje rozměrové parametry v náčrtu a umí určit jeho stupeň parametrizace; provádí konstrukci prvků součástí, zadává velikosti jejich parametrů; používá efektivní metody tvorby opakujících se prvků; umí editovat parametry prvků; vytváří isoučást řízenou tabulkou; modeluje iprvek, ukládá v projektu a umí jej přenášet na jinou součást; dokáže nastavit styl plechu; používá nástroje pro tvorbu součásti z plechu; šablona výkresu; Pracovní prvky a náčrty roviny; náčrty, vazby, parametry; Modelování součástí nástroje tvorby prvků; variantní isoučást; uživatelské iprvky; součásti z plechu; Tab. 4 Obsah učiva počítačové konstruování 3. ročník Ročník: 4. Výsledky vzdělávání Žák: chápe postup tvorby a význam sestav; umísťuje komponentu a zajišťuje potřebný počet stupňů volnosti; používá vazby k zajištění komponenty; zná význam, vytvoření a použití ivazby; konstruuje a upravuje komponenty pomocí produktivních nástrojů; kontroluje sestavy nástrojem kolize; zobrazuje řezy sestavou; používá nadstavbový katalog normalizovaných dílů; vytváří samostatnou adaptivní součást; modeluje adaptivní součást pomocí pro- Učivo Modelování sestav nástroje pro tvorbu sestav; vazby součástí v sestavách; konstrukce a úprava komponentů; normalizované součásti a profily; Adaptivní sestavy

40 40 Konkrétní náplň a metodika výuky jekční reference přímo v sestavě; navrhuje modifikované varianty adaptivní sestavy řízenou globálními parametry; ovládá metodiku modelování svařované sestavy součástí; provádí přípravu svarů, tvorbu svarů a obrábění svařovaných součástí; dokáže nastavit styly scén, osvětlení a povrchu součástí; provádí automatický nebo manuální rozpad sestavy; ovlivňuje řízení rozpadu sestavy; přehrává animovanou prezentaci rozpadu sestavy; používá editor stylů a norem k úpravě šablony výkresu; vytváří výkresové pohledy a umisťuje je na výkresovém listu; volí řeznou rovinu a umisťuje řez; kreslí průřezy danou rovinou; umisťuje ve výkresu zvětšené detaily; provádí úpravy výkresových pohledů; dokáže nastavit vlastnosti výkresu; vytváří novou a edituje existující výkresovou šablonu; kótuje výkres součásti, zobrazuje osy, drsnost povrchu, geometrické tolerance; označuje svary, pozice, vytváří kusovník, píše text a značky; chápe podstatu funkčního navrhování; zná použití strojírenské příručky Design Accelerator; chápe nástroje generování konstrukčních celků, verifikací limitních stavů, analýzu FEM a dynamickou simulaci; používá nástroj návrhu potrubí a rámů; se orientuje v metodice realizace projektu Svařované součásti Vizualizace a animace inventor studio; animace sestav rozpad; Tvorba výkresů nastavení norem; pohledy; řezy; detaily; úpravy a vlastnosti výkresu; šablona výkresu; Kótování výkresů Konstrukční a analytické nástroje Tab. 5 Obsah učiva počítačové konstruování 3. ročník

41 Konkrétní náplň a metodika výuky Příklady pracovních listů Oddíly V následující části jsou uvedeny ukázky praktických souhrnných cvičení ve formě pracovních listů. Pracovní list má stálou strukturu a jeho obsah je rozdělen na tři oddíly. První zadání, obsahuje textový popis úkolu. Může jej tvořit až tři části, které jsou určeny pro práci ručního kreslení, kreslení na počítači v prostředí 2D anebo pro modelování ve 3D. Označení částí zadání: RKR ruční kreslení; CAD kreslení na počítači v programu AutoCAD INV modelování a navrhování ve 3D v aplikaci Inventor Na pracovním listu jsou v zadání použity všechny nebo jen některé části zadání. Závisí to od kreslené součásti, vhodnosti a potřeby procvičení. Druhý obrázek, představuje grafické schéma součásti na pracovním listu, které žáci překreslují nebo modelují podle toho, jakou část zadání mají zpracovávat. Obrázek poskytuje úplnou nebo částečnou informaci o kreslené součásti. Doplňující informace jsou uvedeny v zadání, nebo si je žáci zvolí sami. Třetí poznámka, obsahuje klíčová slova, která vystihují zaměření zadání pracovního listu a předmět úkolu pro kontrolu a vyhodnocení. V poznámce lze uvádět další doplňující informace, které jsou společné pro všechny části zadání. Použité ukázky pracovních listu jsou výběrem několika příkladů, které ve výuce používáme k procvičování, opakování a zkoušení. Pracovní listy lze modifikovat a doplňovat dalšími požadavky a upřesněními, které vyplývají z aktuálních potřeb. Jsou vhodným doplňkem učebnic a dalších výukových materiálů.

42 42 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 1 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL01. Soubor pak odešlete do úložiště vaši třídy na server FTP. Obr. 12 Zadání cvičení pro tvorbu jednoduché páky Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

43 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 2 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Doplňte drsnost povrchu a tolerujte funkční rozměry. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je KONZOLA, číslo výkresu označte PKO-2S-90- PL02. Materiál součásti je ocel Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL02. Soubor pak odešlete do úložiště vaši třídy na server FTP. Obr. 13 Praktická úloha pro tvorbu konzoly Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

44 44 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 3 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:2. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Doplňte drsnost povrchu a tolerujte funkční rozměry. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je KRUHOVÁ DESKA, číslo výkresu označte PKO- 2S-90-PL03. Materiál součásti je ocel Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL03. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 14 Praktická úloha pro tvorbu kruhové desky Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

45 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 4 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Doplňte drsnost povrchu a tolerujte funkční rozměry. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je ČEP, číslo výkresu označte PKO-2S-90-PL04. Materiál součásti je ocel , povrchově kalený na ø50k6. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL04. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 15 Zadání cvičení pro tvorbu čepu Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

46 46 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 5 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Doplňte drsnost povrchu a tolerujte funkční rozměry. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je PŘÍRUBA, číslo výkresu označte PKO-2S-90- PL05. Materiál součásti je ocel Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL05. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 16 Zadání cvičení pro tvorbu příruby Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

47 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 6 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:2. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Doplňte drsnost povrchu a tolerujte funkční rozměry. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je RAMENO, číslo výkresu označte PKO-2S-90- PL06. Materiál součásti je ocel Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL06. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 17 Zadání cvičení pro tvorbu nosného ramene Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

48 48 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 7 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Doplňte drsnost povrchu a tolerujte funkční rozměry. Kreslete v měřítku 1:2. Název výkresu je HŘÍDEL01, číslo výkresu označte PKO-2S-90- PL07. Materiál součásti je ocel Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL07. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 18 Praktická úloha pro tvorbu hřídele s tvarovými prvky Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

49 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 8 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je VÍKO, číslo výkresu označte PKO-2S-90-PL08. Materiál součásti je ocel Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL08. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 19 Praktická úloha pro tvorbu horního víka Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

50 50 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 9 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je HŘÍDEL02, číslo výkresu označte PKO-2S-90-PL09. Materiál součásti je ocel , kaleno a popouštěno. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL09. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 20 Praktická úloha pro tvorbu pohybového hřídele Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

51 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 10 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je OBJÍMKA, číslo výkresu označte PKO-2S-90-PL10. Materiál součásti je ocel Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL02. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 21 Zadání cvičení pro tvorbu dvoudílné objímky Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

52 52 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 11 Zadání: RKR Nakreslete pomocí kreslících pomůcek výkres součásti zobrazenou na následujícím obrázku. Kreslete v měřítku 1:1. Formát kreslícího listu si zvolte dle rozměrů součásti a opatřete rámečkem a zjednodušeným razítkem. Při práci používejte zásady zobrazování a kótování dle norem. CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres zobrazené součásti. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je PASTOREK, číslo výkresu označte PKO-2S-90-PL11. Materiál součásti je ocel , povrch zubů a osazení o ø45k6 zakalen. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte součást zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Po vymodelování součást zobrazte v izometrickém pohledu a model uložte ve vlastním projektu pod názvem PŘÍJMENÍ_PL11. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 22 Praktická úloha pro tvorbu pastorku převodovky Poznámka: RKR grafické provedení, úplnost, správnost CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

53 Konkrétní náplň a metodika výuky Pracovní list č. 12 Zadání: CAD V programu AutoCAD nakreslete kompletní výrobní výkres sestavení zobrazené svařované sestavy. Kreslete v měřítku 1:1. Název výkresu je SVAREK, číslo výkresu označte PKO-2S-90-PL12. Materiál součásti je ocel Kusovník materiálu je součástí výkresu. Soubor pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. INV V programu Inventor vymodelujte projekt sestavy svarku zobrazenou na obrázku v měřítku 1:1. Rovněž nakreslete výrobní výkresy sestavy, součástí a kusovníku. Povrch vizualizujte materiálem kov. Projekt a složku projektu nazvěte PŘÍJMENÍ_SVAREK_PL12 a do ní uložte všechny soubory sestavy a součástí v izometrickém pohledu. Soubory projektu pojmenujte názvem PŘÍ- JMENÍ_PL12_00 až 02. Složku projektu pak odešlete do úložiště třídy na server FTP. Obr. 23 Praktická úloha pro tvorbu svařované páky Poznámka: CAD hladiny, umístění, kótování, tolerance, drsnost, popisové pole INV rozměrová správnost, postup modelování, zobrazení

54 54 Materiální zabezpečení 5 Materiální zabezpečení 5.1 Jaký software aneb proč Autodesk Již od konce devadesátých let jsme se na naší škole začali setkávat s tehdy v regionu rozšířeném aplikačním softwarem AutoCAD r10. To byl výchozí bod pro zakořenění produktů firmy Autodesk u nás. Pak následovala další řada verzí přes populární AutoCAD r14 až po současnost AutoCAD AutoCAD je kreslící program a jeho formáty DWG a DXF se staly standardy pro výměnu CADovských dat. Tento produkt představuje světovou špičku mezi CAD programy na světě. Dnes je evidováno přes 4 milióny licencí. Věděli jsme, že v našem regionu je mnoho firem, které jej v různých podobách používají, a tak je to pro naše absolventy dobrá výchozí pozice jejich uplatnění v praxi. V současné době, kromě této aplikace, vyučujeme na škole strojařský software Inventor. K tomu využíváme s výhodou dobrou licenční politiku firmy Autodesk. Přestože je v současné době konkurence v této oblasti poměrně vysoká, výhodnější cenová politika pro školy, např. SolidWorks, zůstáváme věrni firmě Autodesk a jejím produktům. Důvodem je především jednoduchost obsluhy a ovládání, ale hlavně široká paleta dalších produktů, které z AutoCADu vycházejí a jsou vzájemně datově přenositelné. Jde především o další obory mimo strojírenství stavebnictví, architektura a infrastruktura (GIS). Obr. 24 Požadavky na hardware pro školní CAD stanice

55 Materiální zabezpečení Podpora Autodesku na našich školách Společnost Autodesk od začátku působení v České republice a na Slovensku (1989) velmi intenzivně podporuje školství. Tato dlouhodobá investice do vzdělání byla vybroušena až do založení programu s názvem Autodesk Academia Program, který od roku 1999 pod tímto názvem působí v českém a slovenském školství a je pokládán za jeden z nejúspěšnějších a nejúplnějších akademických programů spolupráce průmyslu a školství v oblasti CAx technologií v Evropě. Autodesk Academia Program zastřešuje rozsáhlé spektrum aktivit. Společnost Autodesk je garantem níže uvedených projektů, poskytuje podporu většině středních odborných škol, vyšších odborných škol, technických lyceí a fakult vysokých škol a univerzit v České a Slovenské republice. Autodesk Academia GRANT Autodesk Academia DESIGN Autodesk Academia FÓRUM Autodesk Academia PORTÁL Autodesk Academia HELP Strojírenský CAD projekt Autodesk Revit academy Klíčem úspěchu je přímé zapojení pedagogů do tvorby celého programu. Školy zapojené do Autodesk Academia Programu mohou získat statut Autodesk Academia, který je vyjádřením špičkové kvality výuky, nejnovějšího programového vybavení, odpovídajícího vybavení učeben a laboratoří s didaktickou technikou. Školy nejenže získávají software za zvýhodněných podmínek, ale především jejich učitelé jsou celoživotně vzděláváni a podporováni specializovanými akreditovanými kurzy, workshopy a konferencemi. Prezenční vzdělávání je doplněno on-line podporou portály, které stále nabývají na významu a umožňují vytváření virtuálních týmů a pracovních skupin. Školy se statutem Autodesk Academia Programu mohou svým studentům udělovat Autodesk Academia Certificate, mezinárodně uznávaný certifikát o znalostech a dovednostech v oblasti konkrétního programového vybavení. V programu již získalo statut Autodesk Academia Program 50 škol z České a Slovenské republiky, jednotlivých projektů se účastní cca 200 škol, cílová skupina pedagogů a studentů aktivně působících v programu již překročila počet Naše škola je držitelem statutu od vzniku Autodesk Academia Programu. 5.3 Licenční politika Autodesku pro školy Zpočátku bylo možné nakupovat licence pro malé počty pracovních stanic (5 a 10) a ke každé licenci se zakoupil hardwarový klíč. Později od verze AutoCAD 2000 se začal používat softwarový klíč pomocí správce licencí. To umožnilo lepší správu tzv. plovoucích licencí a zavedení Autodesk Subscription Programu.

56 56 Materiální zabezpečení Tento je v ČR nabízen od roku 2001 (původně jen na produkt Autodesk Inventor). Od června 2003 je abonentní program subscription (předplatné) k dispozici i pro ostatní komerční a výukové produkty firmy Autodesk - a to pro jejich nejaktuálnější verze. Pomocí subscription je zajištěn okamžitý přístup k nejaktuálnějším verzím, které mohou být vydané v průběhu 1 roku platnosti předplatného. Licence software platí (a můžete ji dále používat) i po případném neprodloužení subscription. Obr. 25 C-agency dodavatel CAD software pro školy Za kolik je subscription Podmínkou získání Subscription (poprvé) je zakoupení nové verze produktu (nebo upgrade nebo křížový upgrade) a Subscription musí být zakoupeno zároveň s touto novou verzí. Roční předplatné, které je přibližně u školních licencí pro 25 stanic za přibližně čtyři a půl tisíce korun, což je sedmina z ceny nákupu nové verze produktu za třicet čtyři tisíc korun, se jeví z tohoto pohledu jako výhodná Výhody subscription V ročním poplatku jsou zahrnuty: automatický přístup k upgradům, on-line správa vlastněných licencí, možnost změny kontaktních osob, přístup na www stránky pro uživatele Subscription, možnost použití starších verzí aplikace (od 2009: i nevlastněných verzí), až 3 zpět, přístup k e-learningovým kurzům, možnost využití systému ADOS (direct online support). Výhody předplatného Autodesk Subscription se ocení zejména při plánování nákladů na nákup nových technologií. Předplatné se hradí jednou ročně, v případě zájmu o dlouhodobější smlouvu lze sjednat i předplatné na dva nebo tři roky dopředu. Přínosem je přehledný plán skutečných nákladů, se kterými můžeme ve finančních plánech napevno počítat.