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基于CAD-CAM的机械制图模型库的建立
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  • 基于CAD-CAM的机械制图模型库的建立
  • 基于CAD-CAM的机械制图模型库的建立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 录

    1 引言 1
    2 国内外研究现状 1
    3 使用软件的选择及其特点 2
    3.1机械设计(CAD) 2
    3.2工程分析 2
    3.3数控加工(CAM) 2
    3.4.产品数据管理(PDM) 3
    3.5.产品交互动画(IAP) 3
    4 三维模型库的建立 3
    4.1 轴类零件模型的建立 3
    4.1.1镗床主轴模型的建立 3
    4.1.2纵轴模型的建立 7
    4.2 轮盘类零件模型的建立 7
    4.2.1旋转基体的建立 7
    4.2.2在旋转集体上建立螺钉孔 8
    4.3壳体类零件的建立 9
    4.3.1壳体模型的建立 9
    4.3.2阀体模型的建立 10
    4.4叉架类零件模型的建立 11
    4.5轴承座装配体的建立 11
    4.5.1装入轴承座底座 11
    4.5.2装入轴承座上盖 12
    4.5.3装入连接螺栓 14
    4.5.4装入其他零件完成轴承座的装配 16
    5二维图库的建立 16
    5.2完成剖视图 17
    5.3完成尺寸标注及其它注解 17
    6动画仿真库的建立 18
    7模型库在教学中的应用 19
    8 结论 20
    9 结束语 20
    致谢 20
    参考文献 21
    1 引言
    随着社会的发展和计算机技术的应用,特别是交互式尺寸驱动绘图软件不断推出,计算机辅助设计及绘图与工程图有机结合,则是社会发展的必然趋势,同时,也为工程图学的发展提供了前所未有的机遇。如何将计算机绘图与工程制图有机地结合起来,提高教学质量,成为摆在每一位图学工作者面前的重要课题。
    机械制图课程是工科院校普遍开设的专业基础课程。课程定位在培养学生的空间想象能力、识图能力和图形表达能力。制图教学的关键是投影概念的建立,在长期的工程制图教学工作中,发现学生对机械制图的学习有两个突出的难点:一是立体图形转化为平面图形,二是平面图形转化为立体图形。解决这个问题需要较好的空间想象能力。传统的教学模式是借助于实物模型或挂图,学生仍难以突破难点,且学习兴趣不高。本设计采用了三维CAD软件Solidworks2010来建立机械制图模型库,利用三维软件和计算机辅助教学技术CAI相结合,使得整个制图教学过程生动形象,教学内容直观,并增强交互性,同时也为课程的教学改革提供了技术手段。
    2 国内外研究现状
    计算机辅助设计技术在工程设计中的应用,特别是计算机三维CAD/CAM软件的应用与普及,使得现代的机械设计和制造已经实现了直接进行三维零部件的结构设计,产品设计过程直接采用三维实体来表达设计对象,并预先在计算机上做装配、检查、修改等工作,就可以省去从三维转化为二维,再从二维恢复为三维的过程,同时对设计好的零部件和装配体,计算机自动生成各种工程图,使设计过程更加形象、直观、全面、精确、快速,提高设计效率,即“数字化无纸设计”。作为表达产品设计思想的工程图已不再只是一个由三维实体投影为多个二维视图和载有制造要求的技术图样,但这并不能取代设计者对产品用图形正确表达和正确理解产品的图示内容,而是将这一问题融入到了产品的设计过程之中,并且应使视图的表达过程与设计思维过程的一致,即三维设计技术对工程图赋予了新的内涵。这就要求新的图学教育理念要适合现代设计方法,只有改变教学模式,制图学科教师参与到现代工程设计的后续专业教育中,才能使制图学教育与专业教育自然地联系起来。
    上世纪末,在国外工程制图教育中各高校为了使教学内容不至于滞后企业发展的需要而采用了模型库,由于模型库能随着企业的发展而得到及时的更新,同时模型库有利于学生的学习,到目前已经取得了良好的效果。目前在我国军事行业为了培养军事设备维护人员,在没有实际设备或没有接触到实际设备的情况下,使用模型库帮助设备维护人员理解设备原理,从而降低了培养费用取得了较好的成果。在某些高校和企业也意识到建立模型库的重要性,也开始利用CAD软件建立机械制图模型库用于辅助教学和培训,也取得了较好的成果。
    3 使用软件的选择及其特点
    查阅资料经过对比发现Solidworks在企业应用较广,它功能强大易学好用,能满足本设计的要求。Solidworks具有如下优点:
    3.1机械设计(CAD)
    机械设计主要由三大模块构成,即零件设计模块、装配设计模块和工程图绘制模块。零件设计模块用于设计单个零件的三维模型。系统采用了特征造型技术和参数化驱动技术。每个零件由拉伸、旋转、扫描、倒角、抽壳等基本特征组合而成,任何一个特征都是接体现了设计者的意图。先绘制二维草图,然后执行拉伸、旋转等实体特征造型命令而生成。通过改变尺寸可以实时的改变三维实体的大小。装配设计模块用于设计含有多个零件的装配体,支持自底向上、自顶向下和混合式的装配方式。在装配环境下组装零件有如搭积木一样方便。工程图绘制模块采用了三维与二维关联技术。用户选定己有的零件,通过视图布局调整尺寸位置、填写标题栏等就能完成零件工程图的绘制。
    3.2工程分析
    CosmoSworks工程师设计分析工具为设计工程师在So1idWorks环境下,提
    供比较完整的分析手段。凭借先进的快速有限元分析技术,工程师能非常迅速地实现对大规模的复杂设计的分析和验证,并且获得修正和优化设计所需的必要信息。在几何模型上,可以直接定义载荷和边界条件,如果生成几何特征,设计的数据库也会相应地自动更新。计算结果也可以直观精确地显示在Solidworks的设计模型上[1]。
    3.3数控加工(CAM)
    CAMWorkS实体数控加工使设计和加工完全在SolidWorks的环境中进行,高效地完成高质量的零件加工任务,更及时地把产品投入市场、可以在 So1idWorks菜单中选取二轴和三轴加工的模拟功能:刀具库和切削参数库的选择对话框也直接在SolidworkS环境中调用;所有的功能经实际的车间加工验证,算法和专业的数控加工一致;直接对设计的实体模型进行切削,实体模型仍然是完全可编辑的。
    3.4.产品数据管理(PDM)
    Smart Experss(PDM for Solidworks)是专门为Solidworks的用户提供的完全集成的、使用方便的工程文档管理工具。 SmartExPerss同SmartTeam完全兼容,因此企业很容易升档成为企业级的产品数据管理和企业协同工作解决方案。Smart Experss能实现如下功能:管理装配结构,管理零件、装配体和工程图,查询功能,存储以前的设计结构、并行工程,提取和映射制造信息,方便地进行生命周期管理。
    3.5.产品交互动画(IAP)
    产品设计和工程项目的信息交换,传统的方式是静态的图纸或几何模型。产品交互动画将Solidworks的三维设计实现动态的可视化,摄制产品装配的模拟装配、模拟拆卸过程和产品的摸拟运行过程,从而实现动态的设计,标准的动画图像格式输出,可在所有的计算机和网络上浏览[2]。
    4 三维模型库的建立...
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