基于CAD一CAM的機(jī)械制圖模型庫(kù)的建立
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- 基于CAD-CAM的機(jī)械制圖模型庫(kù)的建立Abstract
This article focuses on the mechanical drawing of three-dimensional virtual model of library research and development, to study the foundation of three-dimensional model of library，two-dimensional model of library and animation simulation of library. Discussing the use of model library in the teaching.The foundation of three-dimensional model library, the students can watch three-dimensional model from the multiple perspectives in teaching, with three view from the transform 2d to 3d, 2d to 3d, to help the students to understand the mechanical drawing course, to raise the ability of spatial imagination and the space power, is the efficient path of realizing the teaching development and self-studying in mechanical drafting.
Keywords：Mechanical drawing, Three-dimensional model of library, Animation simulation, procedure dwg
目 錄
1 引言 1
2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
3 使用軟件的選擇及其特點(diǎn) 2
3.1機(jī)械設(shè)計(jì)（CAD） 2
3.2工程分析 2
3.3數(shù)控加工（CAM） 2
3.4.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM) 3
3.5.產(chǎn)品交互動(dòng)畫(huà)(IAP) 3
4 三維模型庫(kù)的建立 3
4.1 軸類(lèi)零件模型的建立 3
4.1.1鏜床主軸模型的建立 3
4.1.2縱軸模型的建立 7
4.2 輪盤(pán)類(lèi)零件模型的建立 7
4.2.1旋轉(zhuǎn)基體的建立 7
4.2.2在旋轉(zhuǎn)集體上建立螺釘孔 8
4.3殼體類(lèi)零件的建立 9
4.3.1殼體模型的建立 9
4.3.2閥體模型的建立 10
4.4叉架類(lèi)零件模型的建立 11
4.5軸承座裝配體的建立 11
4.5.1裝入軸承座底座 11
4.5.2裝入軸承座上蓋 12
4.5.3裝入連接螺栓 14
4.5.4裝入其他零件完成軸承座的裝配 16
5二維圖庫(kù)的建立 16
5.2完成剖視圖 17
5.3完成尺寸標(biāo)注及其它注解 17
6動(dòng)畫(huà)仿真庫(kù)的建立 18
7模型庫(kù)在教學(xué)中的應(yīng)用 19
8 結(jié)論 20
9 結(jié)束語(yǔ) 20
致謝 20
參考文獻(xiàn) 21
1 引言
隨著社會(huì)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，特別是交互式尺寸驅(qū)動(dòng)繪圖軟件不斷推出，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及繪圖與工程圖有機(jī)結(jié)合，則是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，同時(shí)，也為工程圖學(xué)的發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇。如何將計(jì)算機(jī)繪圖與工程制圖有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，提高教學(xué)質(zhì)量，成為擺在每一位圖學(xué)工作者面前的重要課題。
機(jī)械制圖課程是工科院校普遍開(kāi)設(shè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。課程定位在培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、識(shí)圖能力和圖形表達(dá)能力。制圖教學(xué)的關(guān)鍵是投影概念的建立，在長(zhǎng)期的工程制圖教學(xué)工作中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)有兩個(gè)突出的難點(diǎn)：一是立體圖形轉(zhuǎn)化為平面圖形，二是平面圖形轉(zhuǎn)化為立體圖形。解決這個(gè)問(wèn)題需要較好的空間想象能力。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是借助于實(shí)物模型或掛圖，學(xué)生仍難以突破難點(diǎn)，且學(xué)習(xí)興趣不高。本設(shè)計(jì)采用了三維CAD軟件Solidworks2010來(lái)建立機(jī)械制圖模型庫(kù)，利用三維軟件和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)技術(shù)CAI相結(jié)合，使得整個(gè)制圖教學(xué)過(guò)程生動(dòng)形象，教學(xué)內(nèi)容直觀(guān)，并增強(qiáng)交互性，同時(shí)也為課程的教學(xué)改革提供了技術(shù)手段。
2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，特別是計(jì)算機(jī)三維CAD/CAM軟件的應(yīng)用與普及，使得現(xiàn)代的機(jī)械設(shè)計(jì)和制造已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了直接進(jìn)行三維零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程直接采用三維實(shí)體來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)對(duì)象，并預(yù)先在計(jì)算機(jī)上做裝配、檢查、修改等工作，就可以省去從三維轉(zhuǎn)化為二維，再?gòu)亩S恢復(fù)為三維的過(guò)程，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)好的零部件和裝配體，計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成各種工程圖，使設(shè)計(jì)過(guò)程更加形象、直觀(guān)、全面、精確、快速，提高設(shè)計(jì)效率，即“數(shù)字化無(wú)紙?jiān)O(shè)計(jì)”。作為表達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想的工程圖已不再只是一個(gè)由三維實(shí)體投影為多個(gè)二維視圖和載有制造要求的技術(shù)圖樣，但這并不能取代設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品用圖形正確表達(dá)和正確理解產(chǎn)品的圖示內(nèi)容，而是將這一問(wèn)題融入到了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程之中，并且應(yīng)使視圖的表達(dá)過(guò)程與設(shè)計(jì)思維過(guò)程的一致，即三維設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)工程圖賦予了新的內(nèi)涵。這就要求新的圖學(xué)教育理念要適合現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，只有改變教學(xué)模式，制圖學(xué)科教師參與到現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)的后續(xù)專(zhuān)業(yè)教育中，才能使制圖學(xué)教育與專(zhuān)業(yè)教育自然地聯(lián)系起來(lái)。
上世紀(jì)末，在國(guó)外工程制圖教育中各高校為了使教學(xué)內(nèi)容不至于滯后企業(yè)發(fā)展的需要而采用了模型庫(kù)，由于模型庫(kù)能隨著企業(yè)的發(fā)展而得到及時(shí)的更新，同時(shí)模型庫(kù)有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，到目前已經(jīng)取得了良好的效果。目前在我國(guó)軍事行業(yè)為了培養(yǎng)軍事設(shè)備維護(hù)人員，在沒(méi)有實(shí)際設(shè)備或沒(méi)有接觸到實(shí)際設(shè)備的情況下，使用模型庫(kù)幫助設(shè)備維護(hù)人員理解設(shè)備原理，從而降低了培養(yǎng)費(fèi)用取得了較好的成果。在某些高校和企業(yè)也意識(shí)到建立模型庫(kù)的重要性，也開(kāi)始利用CAD軟件建立機(jī)械制圖模型庫(kù)用于輔助教學(xué)和培訓(xùn)，也取得了較好的成果。
3 使用軟件的選擇及其特點(diǎn)
查閱資料經(jīng)過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)Solidworks在企業(yè)應(yīng)用較廣，它功能強(qiáng)大易學(xué)好用，能滿(mǎn)足本設(shè)計(jì)的要求。Solidworks具有如下優(yōu)點(diǎn)：
3.1機(jī)械設(shè)計(jì)（CAD）
機(jī)械設(shè)計(jì)主要由三大模塊構(gòu)成，即零件設(shè)計(jì)模塊、裝配設(shè)計(jì)模塊和工程圖繪制模塊。零件設(shè)計(jì)模塊用于設(shè)計(jì)單個(gè)零件的三維模型。系統(tǒng)采用了特征造型技術(shù)和參數(shù)化驅(qū)動(dòng)技術(shù)。每個(gè)零件由拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、倒角、抽殼等基本特征組合而成，任何一個(gè)特征都是接體現(xiàn)了設(shè)計(jì)者的意圖。先繪制二維草圖，然后執(zhí)行拉伸、旋轉(zhuǎn)等實(shí)體特征造型命令而生成。通過(guò)改變尺寸可以實(shí)時(shí)的改變?nèi)S實(shí)體的大小。裝配設(shè)計(jì)模塊用于設(shè)計(jì)含有多個(gè)零件的裝配體，支持自底向上、自頂向下和混合式的裝配方式。在裝配環(huán)境下組裝零件有如搭積木一樣方便。工程圖繪制模塊采用了三維與二維關(guān)聯(lián)技術(shù)。用戶(hù)選定己有的零件，通過(guò)視圖布局調(diào)整尺寸位置、填寫(xiě)標(biāo)題欄等就能完成零件工程圖的繪制。
3.2工程分析
CosmoSworks工程師設(shè)計(jì)分析工具為設(shè)計(jì)工程師在So1idWorks環(huán)境下，提
供比較完整的分析手段。憑借先進(jìn)的快速有限元分析技術(shù)，工程師能非常迅速地實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計(jì)的分析和驗(yàn)證，并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的必要信息。在幾何模型上，可以直接定義載荷和邊界條件，如果生成幾何特征，設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)也會(huì)相應(yīng)地自動(dòng)更新。計(jì)算結(jié)果也可以直觀(guān)精確地顯示在Solidworks的設(shè)計(jì)模型上[1]。
3.3數(shù)控加工（CAM）
CAMWorkS實(shí)體數(shù)控加工使設(shè)計(jì)和加工完全在SolidWorks的環(huán)境中進(jìn)行，高效地完成高質(zhì)量的零件加工任務(wù)，更及時(shí)地把產(chǎn)品投入市場(chǎng)、可以在 So1idWorks菜單中選取二軸和三軸加工的模擬功能:刀具庫(kù)和切削參數(shù)庫(kù)的選擇對(duì)話(huà)框也直接在SolidworkS環(huán)境中調(diào)用;所有的功能經(jīng)實(shí)際的車(chē)間加工驗(yàn)證，算法和專(zhuān)業(yè)的數(shù)控加工一致;直接對(duì)設(shè)計(jì)的實(shí)體模型進(jìn)行切削，實(shí)體模型仍然是完全可編輯的。
3.4.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)
Smart Experss(PDM for Solidworks）是專(zhuān)門(mén)為Solidworks的用戶(hù)提供的完全集成的、使用方便的工程文檔管理工具。 SmartExPerss同SmartTeam完全兼容，因此企業(yè)很容易升檔成為企業(yè)級(jí)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理和企業(yè)協(xié)同工作解決方案。Smart Experss能實(shí)現(xiàn)如下功能:管理裝配結(jié)構(gòu)，管理零件、裝配體和工程圖，查詢(xún)功能，存儲(chǔ)以前的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、并行工程，提取和映射制造信息，方便地進(jìn)行生命周期管理。
3.5.產(chǎn)品交互動(dòng)畫(huà)(IAP)
產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程項(xiàng)目的信息交換，傳統(tǒng)的方式是靜態(tài)的圖紙或幾何模型。產(chǎn)品交互動(dòng)畫(huà)將Solidworks的三維設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的可視化，攝制產(chǎn)品裝配的模擬裝配、模擬拆卸過(guò)程和產(chǎn)品的摸擬運(yùn)行過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的設(shè)計(jì)，標(biāo)準(zhǔn)的動(dòng)畫(huà)圖像格式輸出，可在所有的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)上瀏覽[2]。
4 三維模型庫(kù)的建立...
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