新工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中機(jī)械制圖教學(xué)研究

劉梅令

（青島市即墨區(qū)第一職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，山東 青島 266000）

0 引言

隨著機(jī)械制造企業(yè)進(jìn)入新工業(yè)時期其對從業(yè)人員的技術(shù)要求也在不斷提升，為此在機(jī)械制圖方面要有教學(xué)入手提升畢業(yè)生的實(shí)際操作能力。

1 新工業(yè)機(jī)械產(chǎn)品MBD標(biāo)準(zhǔn)體系研究

1.1 二維設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)分析

當(dāng)前大量的制造企業(yè)已經(jīng)全面使用MBD技術(shù)，因此教學(xué)體系當(dāng)中首先需要添加二維設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)分析方面的內(nèi)容，我國在此方面已經(jīng)頒布了具體的對照細(xì)則，下文將使用表格的形式對其相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，詳情見下表1。

表1 二維設(shè)計國家標(biāo)準(zhǔn)表

在具體的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中不同的行業(yè)也根據(jù)自身的實(shí)際情況完成了對應(yīng)的設(shè)計，因此在教學(xué)的過程當(dāng)中需要由對其進(jìn)行分類研究，以此保證畢業(yè)生能夠適應(yīng)對應(yīng)的專業(yè)，適應(yīng)在新工科學(xué)科發(fā)展[1]。

1.2 三維設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)分析

在計算機(jī)及相關(guān)硬件的進(jìn)化過程當(dāng)中，計算機(jī)的處理能力也是逐漸強(qiáng)大，因此二維制圖為基礎(chǔ)之上所發(fā)展出的三維建模技術(shù)也正在被越來越多的制造企業(yè)所接受[2]。而為了配合這一需求，在未來的教學(xué)當(dāng)中就需要消防大力展開配合“十一五”當(dāng)中提出的科學(xué)教學(xué)計劃，對學(xué)生進(jìn)行三維CAD軟件、機(jī)械生產(chǎn)通用準(zhǔn)則及機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字字樣方面的教學(xué)，具體的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容詳情見下表2。

表2 三維設(shè)計國家標(biāo)準(zhǔn)表

1.3 標(biāo)準(zhǔn)體系創(chuàng)建

由通俗的角度對MBD三維數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行理解，其最主要的應(yīng)用則是建立三維實(shí)體模型，由此對產(chǎn)品的各方面信息進(jìn)行展示，而在將其添加入教學(xué)內(nèi)容的過程當(dāng)中則是首先對其體系框架進(jìn)行確認(rèn)，其體系框架當(dāng)中的定義標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)符合我國頒布的《機(jī)械產(chǎn)品三維建模通用規(guī)則》。其通用規(guī)則的內(nèi)容教學(xué)要有三維建模通用要求入手，完成零件建模及相關(guān)流程的分析，最終強(qiáng)化學(xué)生的工程圖制作生成能力。且在學(xué)習(xí)內(nèi)容的構(gòu)建當(dāng)中要參照《基于MBD的機(jī)械產(chǎn)品三維數(shù)字化設(shè)計系列管理標(biāo)準(zhǔn)》，對其中的尺寸標(biāo)準(zhǔn)基本規(guī)定及未定義形狀基本規(guī)定進(jìn)行傳授[3]。

1.4 基本準(zhǔn)則

在教學(xué)內(nèi)容當(dāng)中對上述準(zhǔn)則內(nèi)容進(jìn)行添加時，也是需要遵守相應(yīng)的準(zhǔn)則。首先要對企業(yè)的情況進(jìn)行把握，我國工業(yè)制造業(yè)中使用三維數(shù)字化技術(shù)是近年來才得到使用的，因此其在教學(xué)當(dāng)中的發(fā)展必然需要遵循一定的流程。同時其發(fā)展應(yīng)當(dāng)兼顧計算機(jī)顯示及圖紙的發(fā)放，MBD三維技術(shù)能夠幫助脫離二維設(shè)計的約束，但是這也是需要大量的終端計算機(jī)作為配套設(shè)施所成立的，但是畢業(yè)生進(jìn)行工作的大部分單位無法滿足這一要求，因此教學(xué)準(zhǔn)則當(dāng)中也要兼顧計算機(jī)及圖紙。最后MBD技術(shù)是十分依靠計算機(jī)軟件功能的，現(xiàn)有的軟件都是由國外進(jìn)行引進(jìn)，因此軟件在功能上會有一定的區(qū)別，這也使得教學(xué)工作要由技術(shù)情況出發(fā)來保證實(shí)用性及廣泛性[4]。

2 三維關(guān)鍵制圖技術(shù)研究

2.1 圖樣視圖角度確認(rèn)

在進(jìn)行三維關(guān)鍵制圖技術(shù)的教學(xué)研究過程當(dāng)中首要需要傳授的內(nèi)容時圖樣視角角度的確認(rèn)，由此可以使用對應(yīng)的軟件平臺來對三維模型進(jìn)行對應(yīng)的標(biāo)注，此外在教學(xué)中可以通過使用視圖管理器的方式來完成傳統(tǒng)二維工程圖向三維主模型的轉(zhuǎn)換，這樣能夠達(dá)到二維圖紙向三維模型平滑過渡的目的，且在三維空間當(dāng)中不需要進(jìn)行重新的標(biāo)注，將二維與三維之間的設(shè)計差距進(jìn)一步縮小，且在進(jìn)行后續(xù)飲用工作額定過程當(dāng)中更加容易接受[5]。

2.2 指引線表達(dá)

在三維關(guān)鍵技術(shù)的教學(xué)當(dāng)中更為常見的則是指引線及基準(zhǔn)線，其中指引線存在的目的是為了對圖形表達(dá)的附加內(nèi)容進(jìn)行闡述，而基準(zhǔn)線則是用來與指引線相連的。在教學(xué)的過程當(dāng)中首先要注重指引線與相應(yīng)圖線之間的角度，其應(yīng)當(dāng)形成固定的角度且不能與相鄰的圖線出現(xiàn)相鄰的情況[6]。在指引線的終端繪制方面其可以由三種不同類型的終止符號組成，分別是實(shí)心箭頭、點(diǎn)及無終止符號。最后在基準(zhǔn)線的方向及長度上三維圖樣當(dāng)中的基準(zhǔn)線應(yīng)當(dāng)為細(xì)實(shí)線，且在每條基準(zhǔn)線上能夠添加一條輔助線，具體的表達(dá)形式詳情見下圖1。

圖1 基準(zhǔn)線表達(dá)示意圖

2.3 尺寸注法確認(rèn)

在尺寸注法確認(rèn)方面的教學(xué)首先應(yīng)當(dāng)注重其標(biāo)注方法正確，在三維圖樣當(dāng)中所有的尺寸數(shù)值都必須具有對應(yīng)的依據(jù)，且能夠展現(xiàn)出機(jī)件的完工尺寸。同時在尺寸線及及尺寸界線的繪制上應(yīng)當(dāng)使用細(xì)實(shí)線對其進(jìn)行繪制，尺寸線不能使用其他的圖線進(jìn)行替代，同時也不能與其他圖線出現(xiàn)重合的情況。當(dāng)其用在對線輪廓當(dāng)中的各項坐標(biāo)進(jìn)行展示時，可以使用尺寸線向外延長的方式用作尺寸界線[7]。

2.4 精度特征表示

最后在完成關(guān)于精度特征表示方面的教學(xué)時，首先需要注重的教學(xué)要點(diǎn)首先是當(dāng)標(biāo)注極限出現(xiàn)偏差的情況下，其上下偏差在小數(shù)點(diǎn)上一定要處于對齊的情況，而當(dāng)公差帶與基本尺寸進(jìn)行對應(yīng)是，其上下偏差在絕對值也相同時，其偏差的數(shù)值只需要進(jìn)行一次注寫。而當(dāng)上下的偏差值為零時，其需要使用阿拉伯?dāng)?shù)字0進(jìn)行標(biāo)注，同時在標(biāo)注的過程當(dāng)中下偏差或上偏差的小數(shù)點(diǎn)需要在個位數(shù)上對齊[8]。

3 三維輔助工具開發(fā)

3.1 軟件平臺確認(rèn)

完成了具體的制圖技術(shù)教學(xué)后，需要向?qū)W生傳授的內(nèi)容還有選擇正確的軟件平臺。目前其設(shè)計軟件種類繁多，而不同種類的產(chǎn)品也有著不同的優(yōu)勢。目前相對主流的設(shè)計軟件分為UG、PRO/E、CATIA三種，其中UG十分適用于汽車、航空航天領(lǐng)域的制造業(yè)設(shè)計工作，其二次開發(fā)工具也是具有十分強(qiáng)大的功能。PRO/E軟件的優(yōu)勢主要是體現(xiàn)在其全面性上，目前其也是集成度最高的軟件產(chǎn)品，但是在三維坐標(biāo)工程作圖方面其起步較晚，在教學(xué)當(dāng)中需要進(jìn)行重點(diǎn)功能的具體講解。最后CATIA軟件是目前世界各大通用制造企業(yè)使用的主流軟件，其由V4及V5兩個版本組成，其應(yīng)用教學(xué)應(yīng)當(dāng)集中在結(jié)構(gòu)規(guī)范樹方面。

3.2 主要功能模塊

而在主要的功能模塊方面教學(xué)房中的首要內(nèi)容是教會學(xué)生使用尺寸公差標(biāo)注功能，在該功能當(dāng)中集成了GB軸中的孔公差帶及其數(shù)值，而此方面的教學(xué)更多的內(nèi)容是集中在實(shí)際操作方面。與其同樣重要的實(shí)際操作內(nèi)容包含表面粗糙度的標(biāo)注功能及幾何公差的標(biāo)注功能，在表面粗糙度方面的教學(xué)當(dāng)中教學(xué)的重點(diǎn)是模型圖元的標(biāo)注，而幾何公差的標(biāo)注方面指引線被測表面的標(biāo)注內(nèi)容。

3.3 二次開發(fā)接口及語言

最后三維輔助工具內(nèi)容當(dāng)中包含二次開發(fā)接口及語言方面的內(nèi)容，在實(shí)際操作當(dāng)中對二次開發(fā)接口及語言進(jìn)行正確的選擇是能否完成程序移植的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。上文當(dāng)中提及的三種類型軟件其都具有不同的二次開發(fā)接口，因此教學(xué)當(dāng)中都應(yīng)設(shè)計。而在教學(xué)可行性上來看能夠發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用API函數(shù)庫完成教學(xué)時其功能最為全面，且在輔助標(biāo)注工具方面都符合固定的要求，因此其是用于教學(xué)最好的選項，矩陣變化函數(shù)為：

4 標(biāo)準(zhǔn)輔助工具教學(xué)實(shí)例

4.1 典型產(chǎn)品案例介紹

工程制圖技術(shù)服務(wù)于工業(yè)制造業(yè)，而工業(yè)制造業(yè)生產(chǎn)出的產(chǎn)品需要在現(xiàn)實(shí)當(dāng)中發(fā)揮一定的作用，為此下文將通過典型產(chǎn)品案例的方式來完成三維標(biāo)注輔助工具在教學(xué)當(dāng)中的必要性論證。在汽車生產(chǎn)的過程當(dāng)中會涉及到一個重要部件花鍵套叉，作為十字萬向聯(lián)軸器的一部分其在汽車制造領(lǐng)域需要大量生產(chǎn)。花鍵套叉?zhèn)鲃庸β蚀笄医Y(jié)構(gòu)十分的緊湊，發(fā)揮的主要作用是對動力的傳送角度進(jìn)行改變，同時完成動力及扭矩的傳送。

在對其二維工程圖進(jìn)行分析后能夠發(fā)現(xiàn)花鍵套叉的結(jié)構(gòu)時一體化的，同時其能夠分為叉頭及華建兩個部分，因此為了能夠保證視圖租后清晰在二維工程圖當(dāng)中需要使用主視角局部剖視、俯視、左視圖半剖視的方式來完成其尺寸、公差、粗糙度方面的標(biāo)注[9]。

4.2 三維標(biāo)注實(shí)現(xiàn)

在經(jīng)過上文的產(chǎn)品介紹后下文將對其具體的操作方法進(jìn)行概述，首先花鍵套叉這一零件在三維圖樣當(dāng)中僅僅需要軸測顯示的主視圖及全剖視圖兩種形式，此后再三維建模的過程當(dāng)中首先完成NX環(huán)境的進(jìn)入，此后對PMI進(jìn)行勾選完成主視圖的創(chuàng)建，進(jìn)而完成剖視圖的創(chuàng)建。而在尺寸及線性公差的標(biāo)注方面可以使用PMI自帶的功能來完成，且由于使用三維輔助工具進(jìn)行標(biāo)注是，其標(biāo)準(zhǔn)樣式已經(jīng)得到了采集，因此只需要完成首選項的設(shè)置即可。且為了較好的視覺小改其字符及箭頭大小可以設(shè)置為3.5，在對基準(zhǔn)及幾何公差進(jìn)行標(biāo)注的過程當(dāng)中需要考量的基準(zhǔn)內(nèi)容分別是花鍵套中心基準(zhǔn)軸及中心孔軸線兩項因素，具體的標(biāo)注則是對產(chǎn)品信息進(jìn)行選擇，此后分別選擇基準(zhǔn)方位、類型及關(guān)聯(lián)對象等[10]。

5 結(jié)論

通過本文的論述，對新工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計中工程制圖教學(xué)方面進(jìn)行了具體的反洗研究，目前工程制圖教學(xué)仍然是處于試驗性質(zhì)的教學(xué)改革，其教學(xué)經(jīng)驗也需要在未來不斷進(jìn)行總結(jié)，本文的內(nèi)容希望能為日后的研究起到一定的參考作用，同時希望為其提供一定的理論依據(jù)。