三维在制图图样表达教学改革中的应用 cad制图初学入门图片

　　摘 要：根据图学的发展在现代企业产品设计中的实施，针对制图图样表达的需要，例举说明了基于三维软件SolidWorks的在零件局部剖视、移出断面、向视图以及在装配体工程图表达上的应用，突出显示了把三维引入教学，具有直观形象、生动灵活的特点，对更好地把三维软件和传统制图教学相结合提出了思考和应用研究。
　　关键词：图样表达；三维剖切；移出断面；尺寸控制
　　掌握图样表达是学好制图、展现设计理念的必经之路，从当前形势的发展来看，三维设计在各个工矿企业中应用越来越广泛，各大高校近几年在工程图学课程中引入了三维教学，如何使得学生理解图样表达的作用、掌握图样表达方法，作为制图教学者应努力思考改革教学方法和手段，熟练应用现代三维技术，化难为易，把抽象化为具体，能达到使学生易学活用的目的[1]。
　　1工程图学课程的教学和企业应用的现状
　　近年来，尽管图学教学工作者一直兢兢业业、努力教学，但从机类毕业生的毕业设计来看，制图表达能力越来越差[2]，有些同学感觉设计思想无法用图纸来表达，一个零件或者一个装配体不知道采取怎样合适的表达方式，螺纹连接画法、零件的公差、装配图尺寸的标注更是不规范、不符合国标。一方面这和高校招生数量的扩大、生源质量下滑、而图学课时一压再压有很大关系；另一方面，图学课的学习，大一新生一直从理论到理论，缺乏感性认识，缺少实践认识和加强的环节，虽然在制图教学中引入了三维建模，但和课程的融入度不够，呈现分散性、打断式，三维辅助教学的效果还不明显。
　　随着三维时代的到来，企业逐渐渗入CAD技术后，使得传统设计与绘图方法发生了根本变化，工程师已经广泛采用三维技术进行产品设计、工程分析，但受工程图标注和出图方面的限制，以及受生产设备和加工流程的限制，三维建模后还是继续导出二维工程图作为加工的依据，这种状况还将长期存在。就我国现在客观情况而言全面引进三维几何建模的客观条件还不成熟，这就要求在校学生不仅要掌握三维CAD技术，还应继续保留扎实的读图和图样表达能力 [2]。
　　2 三维技术在机件图样表达中的应用
　　图样表达是绘制零件图和装配图的关键，不同类型的中空零件通常采用剖视视图，而引入剖视到三视图，只用理论讲解学生往往很难想象，掌握不得要领，这时候三维软件体现了极大好处，借助三维软件的剖切、三维观察器等工具[3]，直观、形象，一看就懂，还不容易出错，加深了学生对剖视的了解。
　　一壳体类零件，如图1-1所示，主视图和俯视图采用合适局部剖，左视图采用过前方凸台孔中心处全剖的表达方法，但底座上的孔和上面的凸台没有剖到，与单一剖切、多个平行平面或者相交平面剖切不同，图上虽然已经给出了局部剖后的视图，局部剖的这种类似“挖墙角”做法，到底用一个不规则空间曲面剖到多少深为宜？很多学生不理解。本人在轴测图相应位置作了两种剖视图的对应表达，虽然和平面视图的剖视不是完全对应，但相信这样直观的表达已经充分说明了局部剖的方法。另一方面，局部剖中波浪线不能穿空的概念，解释起来比较费劲，对主视图来说，壳体前面不为空，对俯视图来说壳体上方不能为空，对照右下角的剖切轴测图，可以很容易掌握这层意思。所以讲课的时候辅助以立体图，或者边讲边演示怎样剖切，使学生理解更到位。
　　图1 箱体
　　移出断面图用来表达机件某部分截断面的形状，假想用剖切面把机件的某处切断，仅画出截断面的图形，当用两个相交的垂直于轮廓的截面来作出移出断面，如图2中所示B-B处移出断面，往往机件被表达部分形状不规整，和基本投影面方向不保持平行，断面图难以想象。通过三维剖切来表达，直观、明了，可以比较形象地解决这个困难。
　　图2 叉架一
　　又如图3叉架二，十字肋的竖直高度和水平宽度相等，肋比较长，适合在断裂处作出移出断面以表达肋板的断面形状。要在俯视图的中断处作出十字肋的断面图，肋的方向容易搞混，辅以三维的半剖视图 ，清楚看到断面形状，如图中所示。半剖视图在形成时可以变化选择剖切平面，动态拖动剖切位置，十分容易想象俯视图上十字肋断面的方向。图中给出了主视图中竖直肋板高度14mm，俯视图的断面图中给出了对应的的尺寸方向，以便分清移出断面的看图方向。
　　图3 叉架二
　　向视图的看图方向也不容易掌握,如图 4所示，支座具体结构对照右下角轴测图，支座的左边圆柱筒部分轴线垂直于水平投影面，支座的右边立板部分垂直于正垂面，但和水平面和侧平面都保持倾斜，图中水平投影表达不够清楚，需采用图中A向视，得到对应视图A，或者A向旋转，从原有俯视图看，立板的外侧两边带圆角，表达既方便、看图又很明了，轴测图的直观不言而喻，起到了看图帮助作用。
　　图4 支座
　　3 三维在装配体表达中的应用
　　装配体由于多个零件按照一定位置关系装配在一起，譬如图5的子装配体小推车的车轮，由轮毂、轮胎、车轴、垫片、锁紧帽、弹簧片等零件组成，装配后，三视图中零件互相重叠遮挡，又由于轮胎和垫片、锁紧螺母等的尺寸相差太大，剖视后几个小零件之间也难以表达清楚，现在对这个子装配体的轴测图采用爆炸视图表示，如工程图中所示，可以看清各个组成零件，整张工程图采用线框显示模式或者部分零件透明显示，均轮廓分明，结构容易想象，装配关系明了。更为重要的是，设计干涉检查保证了设计的可行性，为满足设计意图的需要[4]，直接在装配图中编辑零部件达到修改零件的目的，其他和工程图相关的参数化传递设计修改、关联特征、外部参考、在装配体中控制尺寸（数值链接、装配体方程式）等，工程图都会产生相应的更新,这是三维技术在装配图中的突出优点，体现了三维工程图样表达的强大功能。
　　图5 小推车车轮
　　由三维直接导出的工程图，既方便简捷，又便于零件的修改，在工程实际中已经广泛采用，受软件标注等的限制，部分工作人员还是习惯用另存为*.dwg文件后，在AutoCAD中整理图线、完成标注，可见三维融入制图还存在一个过渡时期。在教学过程中，如果能通过一边操作，同时让学生看到剖切位置变化引起相应视图的变化，以及参数化设计修改零件尺寸时，促使相关工程图变化，教学效果会更好。
　　4 小结
　　本文就三维在制图教学中机件图样表达方法的应用，结合自己多年制图教学和使用三维软件SolidWorks的经验，对引用轴测图及其剖切、运用动态剖视工具等作出了具体实例方法应用说明，显示了制图中引入三维教学，具体直观形象、生动易解的特点，更好地帮助同学入门，提高对制图学习的兴趣，可以使学生牢固基础、锻炼能力、激励个性、提升素质[5]，以达到“构形、表达、读图、制图”的培养目标[6]。
　　三维软件在制图教学的某些章节，特别在基本题截交、相贯、组合体、机件图样表达以及零件装配图的表达上，体现了强大的优越性，限于篇幅，未一一举例说明。但在产品参数化设计的今天，一则要求教师有较高的教学水平、熟练应用软件和轻松讲解的能力，又要求在校学习制图时努力掌握三维软件的应用，把三维表达更好地融入思维，将来给广大设计、加工人员带来工作上的便利。
　　参考文献
　　[1]余明浪．“工程制图”教学改革的反思和探索[J]．工程图学学报，2009，5 ：157-162