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 國內外研究現狀 1
3 使用軟件的選擇及其特點 2
3.1機械設計（CAD） 2
3.2工程分析 2
3.3數控加工（CAM） 2
3.4.產品數據管理(PDM) 3
3.5.產品交互動畫(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旋轉基體的建立 7
4.2.2在旋轉集體上建立螺釘孔 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模型庫在教學中的應用 19
8 結論 20
9 結束語 20
致謝 20
參考文獻 21
1 引言
隨著社會的發展和計算機技術的應用，特別是交互式尺寸驅動繪圖軟件不斷推出，計算機輔助設計及繪圖與工程圖有機結合，則是社會發展的必然趨勢，同時，也為工程圖學的發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合起來，提高教學質量，成為擺在每一位圖學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的專業基礎課程。課程定位在培養學生的空間想象能力、識圖能力和圖形表達能力。制圖教學的關鍵是投影概念的建立，在長期的工程制圖教學工作中，發現學生對機械制圖的學習有兩個突出的難點：一是立體圖形轉化為平面圖形，二是平面圖形轉化為立體圖形。解決這個問題需要較好的空間想象能力。傳統的教學模式是借助于實物模型或掛圖，學生仍難以突破難點，且學習興趣不高。本設計采用了三維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技術CAI相結合，使得整個制圖教學過程生動形象，教學內容直觀，并增強交互性，同時也為課程的教學改革提供了技術手段。
2 國內外研究現狀
計算機輔助設計技術在工程設計中的應用，特別是計算機三維CAD/CAM軟件的應用與普及，使得現代的機械設計和制造已經實現了直接進行三維零部件的結構設計，產品設計過程直接采用三維實體來表達設計對象，并預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化為二維，再從二維恢復為三維的過程，同時對設計好的零部件和裝配體，計算機自動生成各種工程圖，使設計過程更加形象、直觀、全面、精確、快速，提高設計效率，即“數字化無紙設計”。作為表達產品設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圖樣，但這并不能取代設計者對產品用圖形正確表達和正確理解產品的圖示內容，而是將這一問題融入到了產品的設計過程之中，并且應使視圖的表達過程與設計思維過程的一致，即三維設計技術對工程圖賦予了新的內涵。這就要求新的圖學教育理念要適合現代設計方法，只有改變教學模式，制圖學科教師參與到現代工程設計的后續專業教育中，才能使制圖學教育與專業教育自然地聯系起來。
上世紀末，在國外工程制圖教育中各高校為了使教學內容不至于滯后企業發展的需要而采用了模型庫，由于模型庫能隨著企業的發展而得到及時的更新，同時模型庫有利于學生的學習，到目前已經取得了良好的效果。目前在我國軍事行業為了培養軍事設備維護人員，在沒有實際設備或沒有接觸到實際設備的情況下，使用模型庫幫助設備維護人員理解設備原理，從而降低了培養費用取得了較好的成果。在某些高校和企業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和培訓，也取得了較好的成果。
3 使用軟件的選擇及其特點
查閱資料經過對比發現Solidworks在企業應用較廣，它功能強大易學好用，能滿足本設計的要求。Solidworks具有如下優點：
3.1機械設計（CAD）
機械設計主要由三大模塊構成，即零件設計模塊、裝配設計模塊和工程圖繪制模塊。零件設計模塊用于設計單個零件的三維模型。系統采用了特征造型技術和參數化驅動技術。每個零件由拉伸、旋轉、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了設計者的意圖。先繪制二維草圖，然后執行拉伸、旋轉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三維實體的大小。裝配設計模塊用于設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聯技術。用戶選定己有的零件，通過視圖布局調整尺寸位置、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工程師設計分析工具為設計工程師在So1idWorks環境下，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，工程師能非常迅速地實現對大規模的復雜設計的分析和驗證，并且獲得修正和優化設計所需的必要信息。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，設計的數據庫也會相應地自動更新。計算結果也可以直觀精確地顯示在Solidworks的設計模型上[1]。
3.3數控加工（CAM）
CAMWorkS實體數控加工使設計和加工完全在SolidWorks的環境中進行，高效地完成高質量的零件加工任務，更及時地把產品投入市場、可以在 So1idWorks菜單中選取二軸和三軸加工的模擬功能:刀具庫和切削參數庫的選擇對話框也直接在SolidworkS環境中調用;所有的功能經實際的車間加工驗證，算法和專業的數控加工一致;直接對設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.產品數據管理(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，因此企業很容易升檔成為企業級的產品數據管理和企業協同工作解決方案。Smart Experss能實現如下功能:管理裝配結構，管理零件、裝配體和工程圖，查詢功能，存儲以前的設計結構、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.產品交互動畫(IAP)
產品設計和工程項目的信息交換，傳統的方式是靜態的圖紙或幾何模型。產品交互動畫將Solidworks的三維設計實現動態的可視化，攝制產品裝配的模擬裝配、模擬拆卸過程和產品的摸擬運行過程，從而實現動態的設計，標準的動畫圖像格式輸出，可在所有的計算機和網絡上瀏覽[2]。
4 三維模型庫的建立...
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