基于CAD一CAM的機械制圖模型庫的建立
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- 基于CAD-CAM的機械制圖模型庫的建立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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
3 使用軟件的選擇及其特點 2
3.1機械設(shè)計（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)品交互動畫(IAP) 3
4 三維模型庫的建立 3
4.1 軸類零件模型的建立 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 輪盤類零件模型的建立 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
5二維圖庫的建立 16
5.2完成剖視圖 17
5.3完成尺寸標注及其它注解 17
6動畫仿真庫的建立 18
7模型庫在教學(xué)中的應(yīng)用 19
8 結(jié)論 20
9 結(jié)束語 20
致謝 20
參考文獻 21
1 引言
隨著社會的發(fā)展和計算機技術(shù)的應(yīng)用，特別是交互式尺寸驅(qū)動繪圖軟件不斷推出，計算機輔助設(shè)計及繪圖與工程圖有機結(jié)合，則是社會發(fā)展的必然趨勢，同時，也為工程圖學(xué)的發(fā)展提供了前所未有的機遇。如何將計算機繪圖與工程制圖有機地結(jié)合起來，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。
機械制圖課程是工科院校普遍開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程定位在培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、識圖能力和圖形表達能力。制圖教學(xué)的關(guān)鍵是投影概念的建立，在長期的工程制圖教學(xué)工作中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對機械制圖的學(xué)習有兩個突出的難點：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。解決這個問題需要較好的空間想象能力。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是借助于實物模型或掛圖，學(xué)生仍難以突破難點，且學(xué)習興趣不高。本設(shè)計采用了三維CAD軟件Solidworks2010來建立機械制圖模型庫，利用三維軟件和計算機輔助教學(xué)技術(shù)CAI相結(jié)合，使得整個制圖教學(xué)過程生動形象，教學(xué)內(nèi)容直觀，并增強交互性，同時也為課程的教學(xué)改革提供了技術(shù)手段。
2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
計算機輔助設(shè)計技術(shù)在工程設(shè)計中的應(yīng)用，特別是計算機三維CAD/CAM軟件的應(yīng)用與普及，使得現(xiàn)代的機械設(shè)計和制造已經(jīng)實現(xiàn)了直接進行三維零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計過程直接采用三維實體來表達設(shè)計對象，并預(yù)先在計算機上做裝配、檢查、修改等工作，就可以省去從三維轉(zhuǎn)化為二維，再從二維恢復(fù)為三維的過程，同時對設(shè)計好的零部件和裝配體，計算機自動生成各種工程圖，使設(shè)計過程更加形象、直觀、全面、精確、快速，提高設(shè)計效率，即“數(shù)字化無紙設(shè)計”。作為表達產(chǎn)品設(shè)計思想的工程圖已不再只是一個由三維實體投影為多個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)計者對產(chǎn)品用圖形正確表達和正確理解產(chǎn)品的圖示內(nèi)容，而是將這一問題融入到了產(chǎn)品的設(shè)計過程之中，并且應(yīng)使視圖的表達過程與設(shè)計思維過程的一致，即三維設(shè)計技術(shù)對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)計的后續(xù)專業(yè)教育中，才能使制圖學(xué)教育與專業(yè)教育自然地聯(lián)系起來。
上世紀末，在國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，由于模型庫能隨著企業(yè)的發(fā)展而得到及時的更新，同時模型庫有利于學(xué)生的學(xué)習，到目前已經(jīng)取得了良好的效果。目前在我國軍事行業(yè)為了培養(yǎng)軍事設(shè)備維護人員，在沒有實際設(shè)備或沒有接觸到實際設(shè)備的情況下，使用模型庫幫助設(shè)備維護人員理解設(shè)備原理，從而降低了培養(yǎng)費用取得了較好的成果。在某些高校和企業(yè)也意識到建立模型庫的重要性，也開始利用CAD軟件建立機械制圖模型庫用于輔助教學(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
查閱資料經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)Solidworks在企業(yè)應(yīng)用較廣，它功能強大易學(xué)好用，能滿足本設(shè)計的要求。Solidworks具有如下優(yōu)點：
3.1機械設(shè)計（CAD）
機械設(shè)計主要由三大模塊構(gòu)成，即零件設(shè)計模塊、裝配設(shè)計模塊和工程圖繪制模塊。零件設(shè)計模塊用于設(shè)計單個零件的三維模型。系統(tǒng)采用了特征造型技術(shù)和參數(shù)化驅(qū)動技術(shù)。每個零件由拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、倒角、抽殼等基本特征組合而成，任何一個特征都是接體現(xiàn)了設(shè)計者的意圖。先繪制二維草圖，然后執(zhí)行拉伸、旋轉(zhuǎn)等實體特征造型命令而生成。通過改變尺寸可以實時的改變?nèi)S實體的大小。裝配設(shè)計模塊用于設(shè)計含有多個零件的裝配體，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)。用戶選定己有的零件，通過視圖布局調(diào)整尺寸位置、填寫標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)計分析工具為設(shè)計工程師在So1idWorks環(huán)境下，提
供比較完整的分析手段。憑借先進的快速有限元分析技術(shù)，工程師能非常迅速地實現(xiàn)對大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計的分析和驗證，并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計所需的必要信息。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)計的數(shù)據(jù)庫也會相應(yīng)地自動更新。計算結(jié)果也可以直觀精確地顯示在Solidworks的設(shè)計模型上[1]。
3.3數(shù)控加工（CAM）
CAMWorkS實體數(shù)控加工使設(shè)計和加工完全在SolidWorks的環(huán)境中進行，高效地完成高質(zhì)量的零件加工任務(wù)，更及時地把產(chǎn)品投入市場、可以在 So1idWorks菜單中選取二軸和三軸加工的模擬功能:刀具庫和切削參數(shù)庫的選擇對話框也直接在SolidworkS環(huán)境中調(diào)用;所有的功能經(jīng)實際的車間加工驗證，算法和專業(yè)的數(shù)控加工一致;直接對設(shè)計的實體模型進行切削，實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）是專門為Solidworks的用戶提供的完全集成的、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，查詢功能，存儲以前的設(shè)計結(jié)構(gòu)、并行工程，提取和映射制造信息，方便地進行生命周期管理。
3.5.產(chǎn)品交互動畫(IAP)
產(chǎn)品設(shè)計和工程項目的信息交換，傳統(tǒng)的方式是靜態(tài)的圖紙或幾何模型。產(chǎn)品交互動畫將Solidworks的三維設(shè)計實現(xiàn)動態(tài)的可視化，攝制產(chǎn)品裝配的模擬裝配、模擬拆卸過程和產(chǎn)品的摸擬運行過程，從而實現(xiàn)動態(tài)的設(shè)計，標準的動畫圖像格式輸出，可在所有的計算機和網(wǎng)絡(luò)上瀏覽[2]。
4 三維模型庫的建立...
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