三维软件在机械制图中的运用

摘  要：本文简要介绍了几种三维软件，分析了机械制图课程在教学中存在的问题，提出了 NX 等优秀三维软件应用到教学钡乃悸酚敕椒, 并结合教学实践加以详细说明。通过三维软件在机械制图中的运用极大的调动了学生学习的积极性和自觉性。[7]关键词: 机械制图; 三维软件; UG;  SolidWorks;  pro/engineer 3D Software in“Mechanical Drawing”TeachingAbstract: This paper first introduces several 3D software,analyzes the teaching problem in mechanical drawing, it puts forward some good ideas and methods applying good three dimensional software such as NX. 3D software in mechanical drawing application greatly mobilize the students' learning enthusiasm and self-consciousness.Key words: mechanical drawings; 3D software; NX; SolidWorks; pro/engineer 0 引言    机械制图是机械、电子、石油化工、航天航空等专业的一门重要基础课，主要是培养学生阅读、绘制工程图样的能力。[1]传统的黑板、挂图加模型的教学方法不利于学生培养空间想象能力和空间思维能力，并且整个教学过程枯燥无味，缺乏互动，教学效果不好。随着科学技术的迅速发展， 世界制造业已经进入了数字化设计、分析与制造时代。先进的三维设计、制造方式正在迅速的发展和推广。为适芟冉制造技术的发展， 将三维软件应用到机械工程各专业的教学实践中去，可以对陈旧的机械类课程与教学内容进行重组和优化。[2]1 常用三维软件的介绍1.1  SolidWorks      SolidWorks 是一款优秀的基于Windows 的三维造型软件，是由美国SolidWorks 公司在总结和继承了大型机械CAD 软件的基础上， 在Windows 环境下实现的第一个机械三维CAD 软件，于1995 年11月研制成功。使用SolidWorks 进行产品设计，设计人员不仅能够体SolidWorks 强大的建模能力、装配能力以及灵活的工程图操作， 而且可以感受到SolidWorks 设计时所带来的轻松和效率。SolidWorks可以方便的查看复杂零部件的设计细节和层次关系， 零部件与工程图之间以及零部件与装配图之间的更新完仆步。可大大减轻设计修改的工作量，缩短产品研发周期。同时还具有强大的复杂曲面造型能力， 能轻松设计出表面形状复杂的曲面零件。SolidWorks 的设计输出是“所见即所得”的三维实体模型， 可非常直观地表现产品的实际情况。Solid-Works 还可以实现产品的虚拟装配， 进行产品的结构验证、运动分析，从而提高设计的准确性。[9]1.2  pro/engineer     PRO/E 是由美国PTC 公司开发的CAD/CAM一体的全参数化造型软件,十分杀愕厥迪至烁丛拥娜维零件实体造型、装配及自动生成工程图。[8]利用三维实体造型工具能方便、快捷地创建任何复杂形状的实体，并能实现三维模型的精确建模。PRO/E 的三维模型可以自动生成精确的二维工程图纸，对零件或装配体所作的任何更改都会导致工程图文件的相应变更。[3]1.3  NX      NX 软件是美国 UGS 公司开发研制的三维设计软件。NX的设计思路清晰,设计理念易理解。NX三维实体的建模功能, 可在计算机上虚拟建立立体模型并附以颜色, 以态显示, 把截交线的形成、相贯线的产生以及立体内部的复杂情形表现得淋漓尽致, 这样可加强学生对物体的感性认识, 扩展和培养学生的空间构思能力, 激发学生=学习兴趣, 调动学生学习的积极性和主动性。[4]此外, NX 可以实现从产品的概念设计、结构设计、虚拟现实到静力学及动力学强度分析, 最后由CAM 模块实现计算机辅助加工制造, 贯穿了产品的开发和制造全过程, 可以为学生以后=习《计算机辅助制造》和《机械设计基础》等后续课程打下良好的基础。[6]2  机械制图教学中存在的问题    在高等教育中, 机械制图课是机械类专业重要的专业技术基础课。对于刚步入大学的学生而言, 主要面临以下问题:[5]   （1）机械制图是一门全新的课程, 由于空间概念薄弱, 又缺乏必要的生产实践经验, 学生在学习上遇到的困难较多。   （2）传统教学法б阅Ｐ透ㄖ, 但模型数量有限, 特别是复杂结构的模型更是稀缺, 学生反映很难理解。   （3）再则从市场经济的角度来看, 制造商越来越关注日益复杂的产品设计和设计流程。因此, 为了适应职业教育的需要, 有必要引将优秀的三维软件引入到制图课程教学中。3 三维软件在机械制图教学中的应用3.1 在零件图教学中的应用    在零件图教学中的应用, 对大一的s生来说是非常困难的, 因为他们没有参加金工实习和生产实践活动, 对零件的加工过程知之甚少, 对零件的工艺性结构更是一无所知。因此按传统教学方法, 学生对零件图的学习非常吃力, 而使用U G 软件, 可以按照机械加工的方法, 一个工序s着一个工序加工出零件来。具体方法是:首先创建基本体素特征( 如长方体、圆柱体);然后通过挖孔( 软件给出了按国家标准规定的不同类型的孔)，切槽( 如割槽、键槽等)，倒角圆角等命令完成工艺结构, 在绘制过程中对于内部结构复杂的零件也可做s透明体, 使学生们能够观察到零件的内部结构, 还可通过旋转缩放等视图操作,可以看到零件结构之间的关系;将零件完整地绘制出来后,可以利用UG 制图模块直接生成各种视图组成的零件图。 图1 UG在零件图教学中的应用 3.2 在装配图教学中应用     装配图是机械制图学习中的重点和难点，由于装配体中所包括的零件很多很复杂，学生又缺乏对机械零件的实践认识，传统挂图式的教学方法不能让学生清晰认识装配的过程，以Solidworks软件为例，Solidworks软件有利于学生直观地理解和掌握装配过程。Solidworks软件具有隐藏零件的功能，可以让学生更好的看清楚装配体内部结构[10]。Solidworks软件具有爆炸功能，可以使以前装配完成的装配体以爆炸的形式模拟整个装配过程，使学生更加深刻直观的认识装配体各个零件之间的配置关系，避免了传统静态教学的缺点使课堂更加生动活泼。 图2 Solidworks在图教学中的应用4 三维软件辅d教学的意义    机械制图教学中主要培养学生的空间想象能力、图示能力和读图能力，构建后续专业技术学习和工作的知识结构基础。应用三维软件辅助教学，活跃了课堂气氛，生动活泼的使学生掌握视图的分析方法和装配体的装配方法，更有利于学生d力的培养。，形象直观的教学方法使学生对机械制图的学习产生了更加浓厚的兴趣。参考文献：[1] Hui Li ,Yuping Zhang. Seven-bar mechanical press with hybrid-driven mechanism for deep drawing;Part 1: kinematics analysis and optimum design†[J]. Journal of Mechanical Science and Technology , 2010 ,24(11) 2153-2160.[2] Weihua Kuanga, Lisi Chenb, Zhenyi Xianc, Yaohui Chen[J]. Procedia Engineering, 2011, 4352 –4356.[3] 段家现，黄燕钧. Pro/E在《机械制图》立体化教学中的应用[J]. 梧桐学院学报，2010，20(3)：57-61.[4] 黄志荣，俞庆，钱伟忠. UG NX软件在数控加工教学中的应用[J]. 中国现代装备，2011，19: 16-17.[5] 袁根华.UG软件教学与评价的实践[J].佳木斯教育学院学报.2011，2:  224.[6] 叶海滨.UG 软件的一体化教学运用[J]. Equipment Manufactring Technology, 2011, 06: 92-93.[7] 赵鹏展, 唐仁奎.三维软件在高职机械&图课程教学中的应用[J]. 武汉船舶职业技术学院学报, 2011,3: 96-97.[8] 曾文忠.浅谈pro/engineer在高职机械制图中的辅助教学[J]. 教研, 2011,19: 52-53.[9] 李瑞贤.浅析Solidworks软件在机械制图教学中的辅助应用[J]. 中国西部科技, 2011, 10(16): 28-29.[10] 张伟华.三维建模软件Solidworks 在机械制图教学中的应用[J]. SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION, 2011,31:280-295.