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Solid Works软件在机械制图的应用

 论文栏目:机械制图论文     更新时间:2019/5/15 9:39:11   

:随着三维CAD技术的发展,社会对机械专业素质方面的要求也相应地发生了变化,而传统式《机械制图》教学方法本身存在一定局限性,难以满足这一新形势下的教学工作任务。将三维软件SolidWorks纳入《机械制图》日常教学中,结果表明这一改革措施明显增强了学生对重难点知识的理解和接受能力,培养了学生良好的三维建模和二维绘图能力,学生的创新思维和自主学习能力也得到相应的提高。

关键词:SolidWorks,机械制图,教学应用

为满足新时代背景下对人才能力的新要求,必须对原有基于二维设计思想的传统式《机械制图》教学内容和教学方式进行重组、优化及改革。将三维设计软件Solidworks纳入《机械制图》的相应知识点讲授实践中,充分发挥其优秀的三维建模、装配检查及二维出图作用,有助于学生对知识的理解与把握,同时还可以掌握三维绘图软件操作能力,提升自身就业竞争力。

1三维设计软件SolidWorks的优点

目前常用的如SolidWorks、UG、Pro/E、Catia等软件都集成带有三维设计及制图功能的模块,选择考虑将SolidWorks软件应用到《机械制图》教学改革当中,主要是因其有以下几点优势:第一,相较于其他软件而言,SolidWorks操作简单,工作界面简洁友好,初学者可以很快掌握软件的基本使用方法,特别适合在短暂的大学课堂上演示各项示范工作,在制图教学中有显著实际应用优势。第二,强大高效的三维建模功能。SolidWorks基于特征建立三维模型,零件可以由不同的特征一步步表达出来,绘图过程清晰简洁。它还可以对三维模型赋予密度和质量属性,添加一定程度的渲染效果,使模型更加具体逼真,给学生以真实的感觉[1]。该软件还可以对绘制好的模型进行实时修改,避免重复劳动,效率较高。第三,优秀便捷的二维制图能力。传统的工程图绘制一般都是直接在二维CAD软件中进行操作,或者将在三维软件中建模完成的零件导入二维CAD中再进行标注。这两种方法出图效率低,费时费力,文件转换容易出现格式兼容性问题。SolidWorks软件自带工程图模块,只需点击“新建工程图”命令即可将三维模型导入二维视图进行标注操作,工程图模块不仅功能齐全,还可设置各种标准模板,出图十分方便,效率很高。第四,丰富的二次开发插件和学习资源。SolidWorks软件使用范围较广,为方便设计人员工作,针对SolidWorks软件二次开发出许多成熟的配套插件,这些插件的使用大大提高了设计效率,丰富了软件的使用功能。目前网络上有大量关于SolidWorks软件的使用教程,这些资源特别适合初学者,尤其在校大学生学习起来比较方便。

2SolidWorks软件在《机械制图》教学中的应用

2.1灵活构建多种教学模型

《机械制图》对学生的空间想象能力要求较高,需要他们在课堂上能够迅速对三维和二维图形之间的变换做出反应。在旧式教学方法中,该能力的养成往往需要借助很多实物模型进行讲解。但是实物模型的制作成本较高,其制作出的数量和样式较少,同时也很难根据实际授课需要进行更改,而且实物模型的重量较重,携带不方便,因此传统的实物模型已经难以胜任当下的教学工作[2]。利用SolidWorks软件的建模功能可以很好解决对教学模型的需求问题,老师可以将教材中的三维模型逐一构建出来,通过多媒体教学课件向学生展示,给学生提供更多的学习案例,同时还可以将教学资料拷贝给学生以方便他们巩固知识;老师可以根据课堂上的实际授课需要随时修改现有三维模型,丰富教学内容;模型的修改十分方便,所需要的时间较短并且老师在对模型进行修改操作地过程中还可以向学生教授软件的使用方法和技巧,提高了教学效率。

2.2辅助讲解课本知识难点

《机械制图》书本中存在很多抽象的、不易理解的知识难点,采用传统教学方法,学生学习较为吃力,对知识点的掌握也不牢固。将三维软件SolidWorks融进《机械制图》课程的教学中,可以有效帮助学生对书本中一些疑难之处进行理解。比如在组合体教学中,利用SolidWorks软件可以对组合体图形的各个特征配以不同颜色。如图1所示,学生根据不同的色彩能很轻易地看出这个零件是由哪些基本特征(或基本几何体)组成,降低了对图形的识别难度。建模过程演示可以让学生更加清楚组合体的构建步骤,而且各种绚丽的色彩还能吸引他们的学习兴趣。在剖视图的教学中,利用SolidWorks剖切功能可以对零件任意位置进行切割,切割面会自动显示不同的颜色,如图2所示。学生可以很方便地观察和比较不同剖切视图下零件的区别,以此掌握选择合适的剖切位置,学习对不同形体的剖面图画法,提高对剖面图知识点的理解能力。

2.3培养设计能力和创新能力

随着数字化技术的发展和推行,现今大多数企业的技术人员设计工作都是在计算机上完成的,设计思路也已向“建立单个零件数模-装配-模拟-出图”正向转变。由于SolidWorks软件本身功能的高度集成,在制图课程的教学过程中,运用SolidWorks软件在日常教学中可以很轻松地向学生完整演示这一设计过程,锻炼他们的三维建模和二维制图能力,帮助建立设计思维。现代设计工作对设计者的创新设计能力要求越来越高,而在《机械制图》中引入SolidWorks软件进行教学,激发了学生的学习和创作热情。为了更好地掌握这门软件,学生们课余时间充分发挥自主练习SolidWorks软件各项功能的主动性,在制图课程中很多特征构造的教学环节,充分发散思维和想象力,将想法用SolidWorks建模加以检验。在这个过程中学生可以获得成就感,从而促进他们的创造欲望,同时也形成了初步的创新意识。三维建模技能的应用不仅提高了机械制图课程的教学效果,而且对以后的专业课学习也能起到很大帮助[3]。

3SolidWorks软件教学应用实例

《机械制图》课程一般都会有制图测绘实训要求,该部分涉及知识面较多,难度较大。老式的教学方法是把实训教学模型搬进教室,将所有的零件一步步拆下来并对各零件的主要构造和配合关系进行解说,再对零件尺寸进行逐一测量,然后采用手工绘图或者二维CAD软件制图的方法进行还原。这种方法虽然在一定程度上锻炼了学生的实际动手能力,但是要完成这些工作需要配备大量的测绘工具,测绘过程费时费力,制图效率低、质量差,而且很难将装配体的内部构造及各零件的装配关系完整呈现出来,不利于学生的理解[4]。教师采用SolidWorks软件可以将教学模型以三维CAD的形式展现出来,对装配体进行各个角度的观察,弄清装配体的内外构造,零件间的安装关系等,然后将装配体拆解成若干个单一组成零件。而学生们则只需要在软件中对各零件进行尺寸测量和特征分析即可完成零件建模,然后再将零件装配成整体并进行装配关系检查,最后将零件导入SolidWorks软件自带出工程图模块绘制二维零件图和装配图即可,整个教学过程更加生动高效,教学内容也更加清晰,教学效果也更加突出。下面以一级圆柱斜齿轮减速器组件为例,介绍SolidWorks在机械制图教学中的具体应用。减速器组件整体装配图如图3所示。图3减速器组件三维图1)首先教师将完整三维数模提供给每一位学生,让学生在各自电脑上打开文件仔细查看,可以通过旋转视角和隐藏零部件等方法进行全方位观察,弄清减速器内部构造,如图4所示。2)其次,为更进一步地了解装配体的零件组成一级各零部件间的装配关系,可以借助SolidWorks软件自带的制作“爆炸视图”的功能,按照装配关系将整个组件拆分成不可分割的单一零件,形成如图5所示的爆炸视图。3)在充分理解减速器的内部构造、零件组成及工作原理后,则可以借助软件自带测量功能针对单一零件进行尺寸测量,通过教师提供的零件三维模型范例,分析其建模特征和建模过程,一步一步地将每一个零件建模出来(标准件除外,软件自带标准件库可以直接调用)。以低速轴零件为例,如图6所示,分析其建模特征可以看到,其主要是通过“拉伸”和“切除”两个命令完成建模。但是该零件还可以通过其他的建模命令完成,所以在这个过程中老师可以大力鼓励学生进行发散思维,激发创新意识,采用不同的命令完成建模任务。4)当组成减速器的每一个零件完成建模后,即可进入零部件的装配环节。同样利用SolidWorks软件“装配体”功能模块,将零件按照彼此间的配合关系进行组装,形成如图3所示的完整减速器组件三维效果。在装配过程中和结束后还需要对零件的装配关系进行检测和模拟,以防止在某些地方出现干涉,同时考虑对不合适的零件尺寸进行修正。5)在对减速器装配体进行多次模拟检查和零件尺寸修正后,才可将最终的三维位数模确定下来。接下来就需要对每一个零件出二维加工图纸,绘制减速器装配体装配图。这一过程较为复杂,但是采用SolidWorks软件“工程图”模块则可以便捷、高效完成,而且绘制的图纸美观整洁。以图6所示的低速轴为例,可以利用“从零件制作工程图”直接将三维数模转化成二维投影视图,在此基础上完成零件图的绘制,非常方便,其效果如图7所示。

4结束语

实践结果表明,改变课程教学模式,应用SolidWorks到机械制图教学过程中,能够将抽象的、枯燥的理论知识以生动直观的方式向学生讲授,不仅讲清了课本难点,而且激发了学生的学习热情和创新思维,增强了课堂教学的互动性和活泼性。同时有助于培养学生的三维设计思想,提高其使用计算机辅助设计和绘图的能力,为以后的专业课程学习和工作打下扎实的基础。

参考文献

[1]刘向阳,丁昌峻.SolidWorks软件的几个特点[J].机械设计与制造,2001(1):36-36

[2]王福娟,李耀辉.Solidworks在《机械制图》教学中的应用[J].中国农机化学报,2013(2):228-229

[3]罗邦芬.SolidWorks软件在机械制图教学中的应用[J].装备制造技术,2013(10):158-159

[4]张信群.SolidWorks在机械制图教学中的应用与探讨[J].滁州职业技术学院学报,2011,10(2):70-72

作者:凤贝贝 单位:安徽粮食工程职业学院机电工程系

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