基于三維軟件的機(jī)械制圖測繪教學(xué)實(shí)踐初探

賈東庭

（長治市太行技工學(xué)校，山西 長治 046012）

基于三維軟件的機(jī)械制圖測繪教學(xué)實(shí)踐初探

賈東庭

（長治市太行技工學(xué)校，山西 長治 046012）

文章分析了當(dāng)前機(jī)械制圖測繪中存在的問題，并聯(lián)系當(dāng)前機(jī)械制造領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，以齒輪泵為例，使用Pro/E軟件對(duì)機(jī)械制圖測繪實(shí)踐課程進(jìn)行了教學(xué)改革，效果理想。

測繪；三維CAD；Pro/E

機(jī)械制圖測繪是機(jī)械制圖課程后的一門實(shí)訓(xùn)課程。該課程就是對(duì)現(xiàn)有機(jī)器或部件進(jìn)行實(shí)物拆裝與分析，并選擇合適的表達(dá)方式，繪制出零件圖和裝配圖。在測繪過程中，學(xué)生可以把機(jī)械制圖中所學(xué)的知識(shí)綜合性地應(yīng)用到測繪實(shí)踐中，因此，機(jī)械制圖測繪是工科院校的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在制造領(lǐng)域廣泛而深入的應(yīng)用，機(jī)械產(chǎn)品已進(jìn)入數(shù)字化設(shè)計(jì)、分析與制造時(shí)代，先進(jìn)的三維設(shè)計(jì)和數(shù)控加工技術(shù)，在越來越多的企業(yè)得到了應(yīng)用，現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)正朝著以三維實(shí)體建模為基礎(chǔ)、面向集成制造的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)模式轉(zhuǎn)變，而能夠全面反映產(chǎn)品幾何特性、物理特性和加工特性信息的三維實(shí)體模型正是CAD/CAE/CAPP/CAM及CIMS信息源的主要技術(shù)基礎(chǔ)。因此，培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖能力和三維實(shí)體建模能力，是現(xiàn)代工程圖學(xué)發(fā)展的必然趨勢，也是數(shù)字化機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造對(duì)機(jī)械制圖測繪提出的新要求。

一、存在的問題

傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)中，老師主要以實(shí)物或掛圖為教學(xué)工具，講解工作原理、傳動(dòng)路線及零件圖、裝配圖的表達(dá)方式，受各方面條件的影響，效果不甚理想。主要存在以下問題：

①由于實(shí)物較大、掛圖較小，學(xué)生觀察不清楚，難以理解。另外，由于實(shí)物多年使用，出現(xiàn)了缺少零件、無法正常工作的問題，給教學(xué)造成了更多的困難。對(duì)于實(shí)物模型，零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)不可能看到，只能根據(jù)相配合的零件進(jìn)行推測，造成疑惑。

②對(duì)于表達(dá)方案的選擇、視圖及表達(dá)方法，老師只局限于口頭講授，學(xué)生無法有感性的認(rèn)識(shí)。

③對(duì)于裝配關(guān)系，由于使用實(shí)物，而且學(xué)生人數(shù)多，每個(gè)學(xué)生不能進(jìn)行多次拆裝，對(duì)配合關(guān)系理解不夠深入。另外，體會(huì)不到配合零件間尺寸不符時(shí)造成的后果，這樣與工程實(shí)踐無法緊密結(jié)合。

二、應(yīng)用三維CAD解決問題

三維CAD技術(shù)不僅可以創(chuàng)建三維實(shí)體模型，而且可以進(jìn)行模擬裝配，并可以進(jìn)行力/應(yīng)變分析、質(zhì)量屬性分析、空間運(yùn)動(dòng)分析、裝配干涉分析、模具設(shè)計(jì)、NC編程及可加工性分析、二維工程圖的自動(dòng)生成。

我們?cè)跈C(jī)械制圖測繪中引入三維CAD技術(shù)，構(gòu)建每個(gè)零件的三維模型，通過實(shí)時(shí)放大、縮小、剖切等功能看到零件內(nèi)部、外部等各細(xì)節(jié)，同時(shí)在進(jìn)行剖切時(shí)，也幫助學(xué)生深入理解表達(dá)方式、視圖選擇的重要性。

應(yīng)用三維CAD對(duì)零件進(jìn)行裝配，通過使用約束關(guān)系（匹配、對(duì)齊、插入、相切等）理解各零件之間的裝配關(guān)系，也可以進(jìn)行任意相鄰零件之間的裝配，并分析其自由度；還可以進(jìn)行裝配、拆卸的動(dòng)畫演示。

應(yīng)用三維CAD，可以隨時(shí)改變零件的尺寸，并在裝配中進(jìn)行干涉檢查，充分理解裝配關(guān)系。

該文以齒輪泵為例，使用Pro/E軟件對(duì)機(jī)械制圖測繪教學(xué)進(jìn)行了實(shí)踐探索。

三、教學(xué)實(shí)踐

1.齒輪泵仿真

教師在完成裝配體后，選擇應(yīng)用分析→機(jī)構(gòu)，切換到機(jī)構(gòu)分析模式，添加齒輪副，并設(shè)置相關(guān)屬性，添加驅(qū)動(dòng)器，把連接軸作為從動(dòng)件，并設(shè)置速度，然后設(shè)置運(yùn)動(dòng)時(shí)間。完成后，使用動(dòng)畫可以看到隨著主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪軸也會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

使用Pro/E運(yùn)動(dòng)仿真可以讓學(xué)生直觀地看到它的運(yùn)動(dòng)，學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)會(huì)提高。

2.進(jìn)行拆卸

選擇應(yīng)用程序→動(dòng)畫，進(jìn)入動(dòng)畫的編輯模式，將每個(gè)零件設(shè)置為一個(gè)主體，然后拖動(dòng)封裝元件，進(jìn)行動(dòng)畫演示。這樣可以避免對(duì)實(shí)物的反復(fù)拆裝，損壞實(shí)物，而且如果我們想要看到調(diào)整彈簧與鋼球等內(nèi)部的關(guān)系，可以使用隱藏功能把泵體隱藏。

3.觀察各個(gè)零件

把各個(gè)零件圖向?qū)W生演示。演示過程中，可以使用旋轉(zhuǎn)、放大、局部放大、剖切等功能向?qū)W生演示各個(gè)方向及各細(xì)節(jié)處的結(jié)構(gòu)。

為了更清晰地看到泵體螺紋孔等內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，使用視圖管理器，選擇合適的剖切面進(jìn)行剖切來進(jìn)行演示。

4.進(jìn)行裝配

使用模板創(chuàng)建一個(gè)組件文檔，選擇添加元件按鈕，選擇零件，并選擇約束關(guān)系，進(jìn)行裝配。例如在裝入銷釘時(shí)，要選擇軸對(duì)齊和偏移兩個(gè)約束，從而讓學(xué)生明白螺紋孔與銷釘之間的裝配關(guān)系。

5.進(jìn)行干涉檢查

改變某個(gè)零件的基本尺寸，進(jìn)行干涉檢查，這樣會(huì)讓學(xué)生加深理解各零件之間的配合關(guān)系。

在實(shí)踐教學(xué)中，采用三維CAD進(jìn)行機(jī)械制圖測繪實(shí)踐，不僅解決了實(shí)物缺少、損壞、維護(hù)等問題，而且能夠達(dá)到如下效果：學(xué)生對(duì)部件的工作原理的認(rèn)識(shí)更為形象直觀；學(xué)生對(duì)視圖的選擇、平面圖形的繪制有了更為感性的認(rèn)識(shí)，而不是空洞的想象；培養(yǎng)了學(xué)生使用三維軟件的能力，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

［1］宋麗華.Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件在《機(jī)械制圖測繪》中的應(yīng)用［J］.中國科技信息，2008，（14）.

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