馬靜++趙潤(rùn)良

摘 要：本文基于Solidworks軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的實(shí)踐，借助該軟件的特征建模優(yōu)勢(shì)，提出了機(jī)械制圖模型信息庫(kù)的創(chuàng)建思想及建模技術(shù)、內(nèi)容，建立了基于Solidworks軟件的機(jī)械制圖模型信息庫(kù)。

關(guān)鍵詞：Solidworks 機(jī)械制圖 模型信息庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）04（a）-0023-02

機(jī)械制圖是職業(yè)院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，它是用圖樣確切表示機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、工作原理和技術(shù)要求的學(xué)科。然而，大多數(shù)職業(yè)院校學(xué)生由于自身背景知識(shí)及個(gè)人素質(zhì)的事實(shí)，空間想象力較差，讀圖能力差，普遍情況是學(xué)生學(xué)的痛苦，老師教的辛苦[1]。另外，在機(jī)械制圖教學(xué)和信息交流中需要大量的教具模型，教具模型作為教學(xué)手段的重要組成部分，在幫助學(xué)生形象地理解教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用，但是實(shí)體模型不僅模型種類(lèi)與數(shù)量有限而且有制造較難、需要大量資金、上課不易攜帶、受損后修復(fù)較難甚至不可修復(fù)等缺點(diǎn)。如何改變上述情況，是機(jī)械制圖課堂教學(xué)面臨的問(wèn)題。目前，三維軟件Solidwork以它完善的功能、簡(jiǎn)單的操作、良好的二次開(kāi)發(fā)接口在機(jī)械制圖的教學(xué)中得到了普遍的應(yīng)用。本文基于Solidworks軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的實(shí)踐，提出了機(jī)械制圖模型信息庫(kù)的創(chuàng)建思想及建模技術(shù)、內(nèi)容，建立了機(jī)械制圖教學(xué)模型信息庫(kù)，增加了課堂信息量，提高了教學(xué)質(zhì)量，使師生從繁重的傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)模式中解放出來(lái)，達(dá)到了課堂教學(xué)改革的目的。

1 模型庫(kù)總體內(nèi)容

基于SolidWorks的機(jī)械制圖模型信息庫(kù)的建立采用模塊化的建模方法，按照教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行歸納、分類(lèi)，所選模型的建立既考慮到模型的典型性，方便教學(xué)，又兼顧模型之間的相互聯(lián)系以及模型復(fù)雜程度的遞進(jìn)性，開(kāi)發(fā)出滿足實(shí)際教學(xué)需要的模型其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)機(jī)械制圖課程體系和授課內(nèi)容，機(jī)械制圖模型庫(kù)的主要內(nèi)容包括：基本體、組合體、切割體、剖視、典型零件、標(biāo)準(zhǔn)件、裝配體、國(guó)標(biāo)模板，并通過(guò)模板的調(diào)用形成滿足國(guó)標(biāo)的二維圖庫(kù)、三維模型庫(kù)、動(dòng)畫(huà)等[2]。對(duì)于裝配體，可以制作虛擬樣機(jī)、工作原理和爆炸圖、零部件的二維視圖和三維模型等。

2 SolidWorks軟件在教學(xué)中的實(shí)踐

2.1 三維模型庫(kù)的建立

模型的建模是利用計(jì)算機(jī)軟件及多媒體技術(shù)，對(duì)實(shí)物模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛擬化處理，制作形象逼真的虛擬實(shí)體模型，取代傳統(tǒng)實(shí)物模型的創(chuàng)作、管理、使用[3]。機(jī)械制圖網(wǎng)絡(luò)模型庫(kù)的建立包括基本體、切割體、相貫體、組合體、典型零件、裝配體等三維模型庫(kù)、二維視圖庫(kù)、模型動(dòng)態(tài)仿真庫(kù)、裝配體虛擬裝配等虛擬樣機(jī)的建立。

Solidworks軟件強(qiáng)大的基于特征的實(shí)體建模功能符合學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程，它首先采用繪制二維草圖，再通過(guò)拉伸、旋轉(zhuǎn)、薄壁特征、高級(jí)抽殼、特征陣列以及打孔等操作來(lái)實(shí)現(xiàn)三維零件模型，再由零件模型生成裝配體和工程圖，整個(gè)過(guò)程與實(shí)際生產(chǎn)中零件的設(shè)計(jì)、制造過(guò)程很相似。Solidworks中的特征主要有：基體特征（拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描等），設(shè)計(jì)特征（抽殼、筋、孔、倒角和倒圓等），鏡像特征（陣列、鏡像等）。通過(guò)草圖中的幾何約束及智能尺寸功能創(chuàng)建出3D草圖，若草圖中尺寸修改，相應(yīng)模型大小也會(huì)實(shí)時(shí)修改。通過(guò)模型庫(kù)的建立讓學(xué)生認(rèn)識(shí)大量的立體模型，在潛移默化中培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，為提高學(xué)生的識(shí)圖能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.2 國(guó)標(biāo)圖庫(kù)的建立

在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中二維工程圖紙是用來(lái)直接指導(dǎo)生產(chǎn)，它是設(shè)計(jì)工作的最終體現(xiàn)。利用SolidWorks中三維模型和二維視圖的關(guān)聯(lián)性，可由三維模型自動(dòng)生成二維工程圖樣，包括基本視圖、斜視圖、剖視圖等并在二維視圖中顯示尺寸和技術(shù)要求，在設(shè)計(jì)過(guò)程中若更改三維模型或其二維視圖的尺寸，三維模型和對(duì)應(yīng)的二維視圖會(huì)自動(dòng)關(guān)聯(lián)更新[4]。但SolidWorks自身提供的工程圖和材料明細(xì)表是不符合我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的，教師需要在教學(xué)過(guò)程中始終貫徹國(guó)標(biāo)并要求學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行，一張符合國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的工程圖紙，不僅包含有圖形元素，而且還應(yīng)該有標(biāo)準(zhǔn)的圖框、標(biāo)題欄、零件編號(hào)和明細(xì)表元素，在機(jī)械制圖教學(xué)中，利用SolidWorks工程圖模塊具有的幅面設(shè)置、圖框設(shè)置、標(biāo)題欄設(shè)置、零件序號(hào)設(shè)置和明細(xì)表設(shè)置等功能邊演示，邊講解，可強(qiáng)化學(xué)生的標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)。在SolidWorks模塊中，可以利用已有的三維模型自動(dòng)生成工程圖紙，而且在工程圖紙的BOM表中，零件的編號(hào)和明細(xì)表可以自動(dòng)生成，并能根據(jù)實(shí)際情況來(lái)任意調(diào)整，當(dāng)裝配圖中的零件數(shù)目發(fā)生變化時(shí)，明細(xì)表可與之聯(lián)系自動(dòng)增減。我們可以根據(jù)國(guó)標(biāo)或企標(biāo)要求自定義二者的標(biāo)準(zhǔn)模板并保存起來(lái)在需要使用時(shí)直接調(diào)用即可，圖2就是自定義的符合企標(biāo)的標(biāo)題欄。通過(guò)三維模型及工程圖的組合反復(fù)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生牢固掌握相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的貫徹，在整個(gè)過(guò)程中積累更多讀圖、繪圖的經(jīng)驗(yàn)，提高分析形體的能力以及空間思維力。

2.3 動(dòng)畫(huà)庫(kù)的創(chuàng)建

利用Solidworks的Animator插件，可以模擬和捕獲Solidworks裝配體的運(yùn)動(dòng)，生成基于Windows的.avi動(dòng)畫(huà)文件，直觀地展示模型多角度觀察效果、裝配體的工作原理、裝配體中零部件的裝配關(guān)系，還可通過(guò)錄像功能錄制操作過(guò)程。同時(shí)，還可以在零件文件中為零件模型添加點(diǎn)光源、聚光源、材質(zhì)和紋理等其他效果，來(lái)制作出生動(dòng)、逼真的動(dòng)畫(huà)效果。我們可以將建好的模型信息，比如組合體、切割體相應(yīng)的制作過(guò)程錄制下來(lái)以及裝配體的爆炸圖建成動(dòng)畫(huà)庫(kù)，方便學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生更好的建立三維空間思維。值得注意的是，在模型的輸出格式上一般圖片文件應(yīng)存為.tif格式，動(dòng)畫(huà)文件存為.avi格式保存，這樣在所有基于Windows操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上都可以播放。

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械制圖的教學(xué)強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際繪圖和讀圖能力，在教學(xué)過(guò)程中充分發(fā)揮Solidworks三維軟件直觀性強(qiáng)、使用靈活的優(yōu)點(diǎn)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。機(jī)械制圖模型信息庫(kù)的建立，取代了傳統(tǒng)的實(shí)物模型，大大減輕了教師的工作量，促進(jìn)了機(jī)械制圖課程教學(xué)手段的現(xiàn)代化，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解和新技術(shù)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)三維軟件的興趣，提高教學(xué)質(zhì)量、為促進(jìn)教學(xué)改革和技術(shù)交流提供了技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

[1] 張穎，徐少華.《機(jī)械制圖》教改新思路[J].2012（29）.

[2] 崔麗艷.SolidWorks在工程圖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].科技教育創(chuàng)新，2008.

[3] 張信群.SolidWorks在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用于探討[J].滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2011（2）：27-28.

[4] 黃陽(yáng).基于SolidWorks的機(jī)械制圖規(guī)范的模板化定制[Z].endprint