機電一體化畢業(yè)設(shè)計《機械制圖與AUTOCAD》課程三維圖形庫的建設(shè)

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1、濟源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文) 論文 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目 《機械制圖與AUTOCAD》課程 三維圖形庫的建設(shè) 系別 機電系 　 專業(yè) 　　　　 機電一體化 　　　　　　　　 班級 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 日期

2、 2006年 月 日 目 錄 摘 要 3 前 言 4 1 什么是CAD 5 2 CAD主要分類，及各自的主要特色 6 3 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢 8 4 三維CAD模型的幾種表達方法 11 4．1 構(gòu)造型立體幾何表達法(constructive solid geometry，簡稱csg法) 11 4．2 邊界表達法(boundary／representation) 11 4．3 參數(shù)表達法(parameter representation) 11 4．4 單元表達法(cell r

3、epresentation) 12 5 三維CAD的幾大優(yōu)點 13 6 如何在制圖教學(xué)中引入三維CAD 14 6．1 三維CAD軟件的選擇 14 6.2 從二維到三維，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和構(gòu)思能力 14 6.3 從三維到二維，提高學(xué)生的繪圖和識圖能力 15 6.4 從實物到二維圖紙的生成，培養(yǎng)學(xué)生工程制圖綜合能力 15 7 本人完成的工作 17 8 結(jié) 論 37 致 謝 38 參考文獻 39 摘 要 現(xiàn)代化教學(xué)已充分認識到多媒體教學(xué)的優(yōu)勢。設(shè)計手段的現(xiàn)代化，設(shè)計范疇的擴大化，設(shè)計過程的并行化和智能化，設(shè)計和生產(chǎn)的一體化，促

4、使教育及教學(xué)模式的改進和創(chuàng)新,將三維實體造型及由三維實體造型生成三視圖的技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中,能夠充分激發(fā)學(xué)生的空間想象能力, 能在一定程度上減緩了教學(xué)儀器的更新頻率,節(jié)省了一定的辦學(xué)經(jīng)費和老師們的備課時間,大大提高課堂授課的效果! 關(guān)鍵詞：現(xiàn)代化教學(xué) 創(chuàng)新?? 現(xiàn)代設(shè)計技術(shù) 三維實體造型 生成三視圖 空間 Abstract Modernization teaching has fully realized to the multimedia teaching superiority. Design method modernization, design category mag

5、nification, design process parallel and intellectualization, design and production integration, urges the education and the educational model improvement and the innovation, produces the three dimensional entity modelling and from the three dimensional entity modelling three views the technologi

6、es to apply in the teaching, can fully stimulate student's spatial imagination ability, could slow down the teaching instrument renewal frequency in the certain degree, has saved the certain school funds and teachers prepared a lesson the time, greatly enhanced the effect which the classroom ta

7、ught! Key word: The modernized teaching innovation modern design technology three dimensional entity modelling produces three views spaces .39. 前 言 現(xiàn)代化教學(xué)和技術(shù)創(chuàng)新是21世紀學(xué)校和企業(yè)競爭的焦點之所在，,而產(chǎn)品創(chuàng)新既是技術(shù)創(chuàng)新的主要組成部分，也是技術(shù)創(chuàng)新的物化成果和集中體現(xiàn)，同時現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是實現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新的關(guān)鍵。 教學(xué)中存在的另一個問題是傳統(tǒng)的教學(xué)模型更新?lián)Q代的速度慢，而幾十年不變的教學(xué)模型已不能滿足教學(xué)和科技

8、時代不斷進步的需要，傳統(tǒng)教學(xué)模型基本上不能夠修改，更換時的問題是新模型或?qū)嵨锍杀靖?，舊模型基本沒有再利用的價值。 三維CAD技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用完全可以避免傳統(tǒng)教具的缺點，它在具有實物教具直觀，容易理解的優(yōu)點的同時，克服了傳統(tǒng)教具的不足，避免了攜帶困難，模型修改方便，添加新模型的成本低（計算機建模），學(xué)生根據(jù)自己的理解也可自己和建立新模型，達到降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量的目的。另一方面，使學(xué)生在學(xué)習(xí)階段就能不斷了解新技術(shù)，也為之將來走向社會打下良好的基礎(chǔ)。 現(xiàn)代化教學(xué)已充分認識到多媒體教學(xué)的優(yōu)勢，并使之廣泛應(yīng)用，而三維CAD技術(shù)對教學(xué)也有很大的幫助！ 正是因為如此，我做為一個

9、畢業(yè)生想要為即將離開的學(xué)校做點工作，同時也是為了方便同學(xué)們在學(xué)習(xí)當(dāng)中三維造型意識的提高，方便老師們在教學(xué)當(dāng)中能夠更好的講授三維方面的知識，我們征得有關(guān)老師的同意，參與了了這個精品課程的建設(shè)。 1 什么是CAD CAD即計算機輔助設(shè)計（Computer Aided Design,CAD），其概念和內(nèi)涵正在不斷地發(fā)展中。1972年10月，國際信息處理聯(lián)合會（IFIP）在荷蘭召開的“關(guān)于CAD原理的工作會議”上給出如下定義：CAD是一種技術(shù)，其中人與計算機結(jié)合為一個問題求解組，緊密配合，發(fā)揮各自所長，從而使其工作優(yōu)于每一方，并為應(yīng)用多學(xué)科方法的綜合性協(xié)作提供了可能。CAD是工程技術(shù)人員

10、以計算機為工具，對產(chǎn)品和工程進行設(shè)計、繪圖、分析和編寫技術(shù)文檔等設(shè)計活動的總稱。 人們根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，用有限的特征來描述設(shè)計問題，通過形式化用計算機的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表達特征，并將用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描述的特征數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫之中。這樣，設(shè)計過程變成了對數(shù)據(jù)庫的處理。這一過程可以看作是建模過程，模型被用來表示實際的或抽象的對象，是對被處理對象進行計算、分析、模擬和研究的基礎(chǔ)。因此，模型是實際結(jié)構(gòu)在CAD系統(tǒng)中的具體體現(xiàn)，是計算機認知產(chǎn)品的基礎(chǔ)。我們知道，產(chǎn)品和工程結(jié)構(gòu)本身能表現(xiàn)出來的屬性（特征）是無限的，但可用的計算機資源、人們的認識知識是有限的，我們只能認知實際結(jié)構(gòu)的部分屬性，只能處理產(chǎn)品和工程結(jié)構(gòu)設(shè)

11、計的某些方面。 2 CAD主要分類，及各自的主要特色 　　 根據(jù)模型的不同，CAD系統(tǒng)一般分為二維CAD和三維CAD系統(tǒng)。二維CAD系統(tǒng)一般將產(chǎn)品和工程設(shè)計圖紙看成是“點、線、圓、弧、文本……”等幾何元素的集合，系統(tǒng)內(nèi)表達的任何設(shè)計都變成了幾何圖形，所依賴的數(shù)學(xué)模型是幾何模型，系統(tǒng)記錄了這些圖素的幾何特征。二維CAD系統(tǒng)一般由圖形的輸入與編輯、硬件接口、數(shù)據(jù)接口和二次開發(fā)工具等幾部分組成。 　 三維CAD系統(tǒng)的核心是產(chǎn)品的三維模型。三維模型是在計算機中將產(chǎn)品的實際形狀表示成為三維的模型，模型中包括了產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)的有關(guān)點、線、面、體的各種信息。計算機三維模型的描述經(jīng)歷了從線框模型、

12、表面模型到實體模型的發(fā)展，所表達的幾何體信息越來越完整和準確，能解決“設(shè)計”的范圍越廣。其中，線框模型只是用幾何體的棱線表示幾何體的外形，就如同用線架搭出的形狀一樣，模型中沒有表面、體積等信息。表面模型是利用幾何形狀的外表面構(gòu)造模型，就如同在線框模型上蒙了一層外皮，使幾何形狀具有了一定的輪廓，可以產(chǎn)生諸如陰影、消隱等效果，但模型中缺乏幾何形狀體積的概念，如同一個幾何體的空殼。幾何模型發(fā)展到實體模型階段，封閉的幾何表面構(gòu)成了一定的體積，形成了幾何形狀的體的概念，如同在幾何體的中間填充了一定的物質(zhì)，使之具有了如重量、密度等特性，且可以檢查兩個幾何體的碰撞和干涉等。由于三維CAD系統(tǒng)的模型包含了更多

13、的實際結(jié)構(gòu)特征，使用戶在采用三維CAD造型工具進行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時，更能反映實際產(chǎn)品的構(gòu)造或加工制造過程。 隨著CAD技術(shù)的發(fā)展和人們需求的不斷提高，人工智能等各類技術(shù)逐漸融入到CAD系統(tǒng)中，形成了各種基于知識的CAD系統(tǒng)（或智能CAD系統(tǒng)）。知識的應(yīng)用使CAD系統(tǒng)的“設(shè)計”功能和設(shè)計自動化水平大大提高，對產(chǎn)品設(shè)計全過程的支持程度大大加強，促進了產(chǎn)品和工程的創(chuàng)新開發(fā)。 　單機CAD系統(tǒng)是安裝在一臺計算機中，進行獨立工作的CAD系統(tǒng)。在經(jīng)濟全球化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高速發(fā)展的今天，基于因特網(wǎng)/企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化CAD系統(tǒng)得到高速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)化CAD系統(tǒng)可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中由多人、異地進行產(chǎn)品的定義與建模、產(chǎn)品

14、的分析與設(shè)計、產(chǎn)品的數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)交換等，是實現(xiàn)協(xié)同設(shè)計的重要手段，可為企業(yè)利用全球資源進行產(chǎn)品的快速開發(fā)提供支持。 　 專業(yè)化CAD應(yīng)用系統(tǒng)是各專業(yè)根據(jù)各自的設(shè)計需要，利用通用CAD系統(tǒng)提供的二次開發(fā)工具或數(shù)據(jù)接口功能，將各類專業(yè)設(shè)計技術(shù)研制成CAD系統(tǒng)的各類設(shè)計工具和知識，從而使設(shè)計能直接按照專業(yè)設(shè)計的方法進行，大大提高了CAD系統(tǒng)的“設(shè)計”能力和效率。但這類CAD系統(tǒng)針對具體的專業(yè)進行開發(fā)，在專業(yè)設(shè)計方面不具備通用性。 3 CAD技術(shù)的發(fā)展趨勢 CAD技術(shù)作為成熟的普及技術(shù)已在企業(yè)中廣泛應(yīng)用，并已成為企業(yè)的現(xiàn)實生產(chǎn)力。圍繞企業(yè)創(chuàng)新設(shè)計能力的提高和網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境的普及，CA

15、D技術(shù)的發(fā)展趨勢主要圍繞在標準化、開放式、集成化、智能化四方面。 一．標準化?除了CAD支撐軟件逐步實現(xiàn)ISO標準和工業(yè)標準外，面向應(yīng)用的標準構(gòu)件（零部件庫）、標準化方法也已成為CAD系統(tǒng)中的必備內(nèi)容，且向著合理化工程設(shè)計的應(yīng)用方向發(fā)展。 傳統(tǒng)形式的手畫工程圖已經(jīng)有了成熟的國際標準，相互都能理解。而存儲在磁盤、光盤上的形形色色的CAD二進制數(shù)字記錄，要想實現(xiàn)標準化就復(fù)雜、困難得多。從80年代中期起，ISO國際標準化組織著手醞釀制訂這類標準，稱作ISO10303《產(chǎn)品數(shù)據(jù)表達與交換標準》，簡稱STEP。它要涵蓋所有人工設(shè)計的產(chǎn)品，采用統(tǒng)一的數(shù)字化定義方法。由于STEP標準涉及的面非常寬，

16、眾口難調(diào)，標準的制定過程十分緩慢，存在問題很多。而在我國，CAD應(yīng)用工程的實施具有更加嚴密的組織領(lǐng)導(dǎo)體系，而且實際從事CAD應(yīng)用軟件開發(fā)的單位相對比較集中，起步比國外晚，不存在要與過去開發(fā)的老系統(tǒng)保持兼容問題。如果我國采取主動貫徹STEP積極思想的方針，不糾纏于過分繁瑣的技術(shù)細節(jié)，針對我國的現(xiàn)實需要和技術(shù)發(fā)展前景，及早統(tǒng)一協(xié)調(diào)自主開發(fā)軟件的數(shù)據(jù)模型，這將有助于推動國內(nèi)CAD界的學(xué)術(shù)研究風(fēng)氣，促進CAD軟件開發(fā)水平的大幅度提高。 回顧歷史，CAD和計算機圖形學(xué)的國際標準制定總是滯后于市場上的工業(yè)標準。CAD產(chǎn)品更新頻繁。誰家產(chǎn)品的技術(shù)思想領(lǐng)先，性能最好，用戶最多，主導(dǎo)了市場，誰就是事實上的工業(yè)

17、標準。CAD技術(shù)的發(fā)展不是一種純學(xué)術(shù)行為，它是在高技術(shù)產(chǎn)品所固有的激烈市場競爭中不斷向前推進，永無止境。 CAD軟件一般應(yīng)集成在一個異構(gòu)的工作平臺之上，為了支持異構(gòu)跨平臺的環(huán)境，就要求它應(yīng)是一個開放的系統(tǒng)，這里主要是靠標準化技術(shù)來解決這個問題。 目前標準有兩大類：一是公用標準，主要來自國家或國際標準制定單位；另一是市場標準，或行業(yè)標準，屬私有性質(zhì)。前者注重標準的開放性和所采用技術(shù)的先進性，而后者以市場為導(dǎo)向，注重考慮有效性和經(jīng)濟利益。后者容易導(dǎo)致壟斷和無謂的標準戰(zhàn)。通過總結(jié)這個領(lǐng)域幾十年標準化工作的經(jīng)驗，不少標準化專家已認識到存在的問題，這已經(jīng)成為進一步制定標準的障礙。因此提出應(yīng)對

18、傳統(tǒng)的標準化工作進行革新。有專家建議標準革新的目標是公用標準應(yīng)變成工業(yè)標準，也就是說革新后仍應(yīng)以公用標準為基礎(chǔ)，不過要從工業(yè)標準中吸收其注重經(jīng)濟利益和效率的優(yōu)點。另外，也有人提出現(xiàn)在制定標準的單位很多，但是標準制定過程卻沒有標準，這也是標準革新過程中值得考慮的問題。這些觀點對我國制定CAD標準也許有所啟迪。 二．開放性?CAD系統(tǒng)目前廣泛建立在開放式操作系統(tǒng)窗口95／98／NT和UNIX平臺上，在Java?LINUX平臺上也有CAD產(chǎn)品，此外CAD系統(tǒng)都為最終用戶提供二次開發(fā)環(huán)境，甚至這類環(huán)境可開發(fā)其內(nèi)核源碼，使用戶可定制自已的CAD系統(tǒng)。 三．集成化?CAD技術(shù)的集成化體現(xiàn)在三個

19、層次上：其一是廣義CAD功能CAD/CAE/CAPP/CAM/CAQ/PDM/ERP經(jīng)過多種集成形式成為企業(yè)一體化解決方案，推動企業(yè)信息化進程。 國際CAD商品系統(tǒng)開發(fā)的另一個趨勢是在全球范圍內(nèi)優(yōu)選最成功的功能構(gòu)件，進行集成。至今最成熟的幾何造型平臺有兩家：Parasolid和ACIS；幾何約束求解構(gòu)件有一家，它的主要產(chǎn)品是2D和3D?DCM。我國開發(fā)的機械CAD應(yīng)用系統(tǒng)已經(jīng)部分采用ACIS和Parasolid平臺，這是合理的。但是國際上近來又有一種思潮，要求軟件開發(fā)自由化，以免受制于一、二家公司壟斷性產(chǎn)品的束縛。這就是選用Linux操作系統(tǒng)以及在它基礎(chǔ)上開發(fā)各種共享軟件，開放源程

20、序。我國也在醞釀自主開發(fā)因特網(wǎng)、操作系統(tǒng)、以及各種辦公的國產(chǎn)化系統(tǒng)。這時，自研制幾何造型通用平臺和各種功能構(gòu)件也將提上議事日程，我們要及早做好準備。 四．智能化?設(shè)計是一個含有高度智能的人類創(chuàng)造性活動領(lǐng)域，智能CAD是CAD發(fā)展的必然方向。從人類認識和思維的模型來看，現(xiàn)有的人工智能技術(shù)對模擬人類的思維活動（包括形象思維、抽象思維和創(chuàng)造性思維等多種形式）往往是束手無策的。因此，智能CAD不僅僅是簡單地將現(xiàn)有的智能技術(shù)與CAD技術(shù)相結(jié)合，更要深入研究人類設(shè)計的思維模型，并用信息技術(shù)來表達和模擬它。這樣不僅會產(chǎn)生高效的CAD系統(tǒng)，而且必將為人工智能領(lǐng)域提供新的理論和方法。CAD的這個發(fā)展趨勢，

21、將對信息科學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。 4 三維CAD模型的幾種表達方法 ?? 隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多種三維模型的表達方法，其中常見的有以下幾種： 4．1 構(gòu)造型立體幾何表達法(constructive solid geometry，簡稱csg法) 　　它采用布爾運算法則(并、交、減)，將一些簡單的三維幾何基元(如立方體、圓柱體、環(huán)、錐體)加以組合、變化成復(fù)雜的三維模型實體，這種方法的優(yōu)點是，易于控制存儲的信息量，所得到的實體真實有效，并且能方便地修改它的形狀。此方法的缺點是、可用于產(chǎn)生和修改實體的算法有限，構(gòu)成圖形的計算量很大，比較費時。 4．2 邊界表達法(

22、boundary／representation) 　　它根據(jù)頂點、邊和面構(gòu)成的表面來精確地描述三維模型實體。這種方法的優(yōu)點是，能快速地繪制立體或線框模型。此方法的缺點是、它的數(shù)據(jù)是以表格形式出現(xiàn)的，空間占用量大，例如，要修改實心立方體上的一個簡單孔的尺勺，必須先用填實來刪除這個孔，然后才能繪制一個新孔；所得到的實體不一定總是真實有效，可能出現(xiàn)錯誤的孔洞和顛倒現(xiàn)象，描述缺乏唯一性。 4．3 參數(shù)表達法(parameter representation) 　　對于自由曲面，難于用傳統(tǒng)的幾何基元來進行描述，可用參數(shù)表達法。這些方法借助參數(shù)化樣條、貝塞爾b(ezier)曲線和 b樣條來描述自由

23、曲面，它的每一個 x、y、z坐標都呈參數(shù)化形式。各種參數(shù)表達格式的差別僅在于對曲線的控制水平，即局部修改曲線而不影響臨近部分的能力，以及建立幾何體模型的能力。其中較好的一種是非一致有理 b樣條法，它能表達復(fù)雜的自由曲面，允許局部修改曲率，能準確地描述幾何基元。 　　為了綜合以上方法的優(yōu)點，目前，許多cad系統(tǒng)常采用 csg、brep和參數(shù)表達法的組合表達法。 4．4 單元表達法(cell representation) 單元表達法起源于分析(如有限元分析)軟件，在這些軟件中，要求將表面離散成單元。典型的單元有三角形、正方形或多邊形，在快速成型技術(shù)中采用的三角形近似(將三維模型轉(zhuǎn)化成 s

24、tl格式文件)，就是一種單元表達法在三維面的應(yīng)用形式。? 5 三維CAD的幾大優(yōu)點 建立與實物完全相同的數(shù)字樣機 輔助復(fù)雜機構(gòu)與新產(chǎn)品的設(shè)計 參數(shù)化驅(qū)動（二維CAD是線條驅(qū)動尺寸，線條畫短了，尺寸就小了） 自動或者方便的檢測數(shù)字樣機的干涉與間隙 自動統(tǒng)計明細表與材料清單 自動生成圖紙 自動計算重量與重心 提高設(shè)計效率 立體圖提高制造效率，減少制造差錯 可以實現(xiàn)系列化、通用化、自動化設(shè)計 數(shù)字模型為CAM/CAE提供基礎(chǔ) 提升技術(shù)水平與形象，便于交流 正是由于如此，所以我們才在教學(xué)當(dāng)中引入了三維CAD這一概念！ 6 如何在制圖教

25、學(xué)中引入三維CAD ????CAD技術(shù)已經(jīng)使工程技術(shù)人員從繁重的手工制圖中解脫出來，目前大多數(shù)企業(yè)在甩掉圖板后，都有不同程度的三維CAD需求。計算機技術(shù)和先進制造技術(shù)的發(fā)展促使工程圖二維與三維并重，甚至以三維為主，因為要實現(xiàn)設(shè)計制造領(lǐng)域的信息化，應(yīng)用三維CAD是必不可少的手段。大多學(xué)校的制圖課程在沿用傳統(tǒng)的教學(xué)方式的基礎(chǔ)上補充了二維CAD的教學(xué)內(nèi)容。理論知識的學(xué)習(xí)不是職業(yè)學(xué)生的長項，加之理論課時的減少，學(xué)生學(xué)習(xí)制圖感到非常吃力。為了解決這個問題，各種層次的學(xué)校都在探索制圖課程的改革。隨著三維CAD的普及應(yīng)用，各學(xué)校逐漸達成共識：制圖課必須納入三維CAD造型設(shè)計內(nèi)容，利用這種先進技術(shù)來革新

26、我們的教學(xué)模式，能大大提高了學(xué)生的空間想象能力、識圖能力，還能增加學(xué)生對制圖課的興趣。 6．1 三維CAD軟件的選擇 三維CAD系統(tǒng)，由最初的曲面造型系統(tǒng)，經(jīng)由實體造型技術(shù)、參數(shù)化造型技術(shù)，發(fā)展到如今的變量化技術(shù)。參數(shù)化造型技術(shù)的CAD軟件主要有PRO/E、UG、SolidEdge、SolidWorks、CAXA三維電子圖板XP等，變量化造型技術(shù)的CAD軟件主要有I-DEAS。由于受長期的作圖習(xí)慣和傳統(tǒng)的圖紙思維習(xí)慣的原因，使得參數(shù)化造型技術(shù)得到了普及。因此在制圖課中應(yīng)該采用參數(shù)化造型技術(shù)的CAD軟件。 6.2 從二維到三維，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象和構(gòu)思能力 ????特征造型技術(shù)作為

27、零件設(shè)計的基礎(chǔ)，大部分三維CAD軟件提供了拉伸、回轉(zhuǎn)、掃掠、放樣、打孔、除料等的形體生成方法以及倒角、抽殼、陣列、鏡象等功能。在教學(xué)過程中我們給出零件圖紙，以討論的方式和學(xué)生一起分析零件結(jié)構(gòu)特征，并讓學(xué)生想象零件的空間結(jié)構(gòu)，最后學(xué)生利用軟件強大的特征造型功能建立出該零件的三維模型。在建立模型過程中，每個零件的生成采用什么方法要根據(jù)零件的特征決定，例如軸可以采用拉伸、回轉(zhuǎn)，箱體零件則采用拉伸抽殼方式。學(xué)生對零件的每一個部分的空間結(jié)構(gòu)都必須非常清楚，造型之后可利用軟件提供的三維旋轉(zhuǎn)功能從各個角度觀察零件，就如同看到真實零件一樣，其效果要比制圖多媒體課件好得多。實踐教學(xué)證明：學(xué)生對三維造型非常感興趣

28、，即使是我們認為的“差生”也能很快的完成三維造型。這樣從二維零件圖紙到三維的零件造型，大大加強了學(xué)生的識圖能力和空間想象能力。 6.3 從三維到二維，提高學(xué)生的繪圖和識圖能力 ????三維CAD系統(tǒng)中的工程圖設(shè)計與一般的二維設(shè)計系統(tǒng)不完全相同，三維模型中包括了產(chǎn)品完整的幾何結(jié)構(gòu)，可以從三維模型直接投影生成各種視圖，從而保證各個視圖的正確性，使用者只需要對視圖中的個別線條進行調(diào)整，并標注工程符號，即可滿足工程圖紙的要求。在二維工程圖設(shè)計教學(xué)過程中，學(xué)生的練習(xí)采用兩種方式。一種方式是讓學(xué)生將前面零件設(shè)計練習(xí)中的三維模型利用CAD軟件自動生成該零件的基本視圖，另外加上軸測圖。學(xué)生對生成的二維視

29、圖參照前面已經(jīng)給出的零件圖紙進行個別調(diào)整和工程標注，形成標準零件圖紙及軸測圖。第二種方式是教師提供做好的三維模型文件，學(xué)生根據(jù)需要生成二維圖紙。這種方式難度較第一種方式大，因為學(xué)生首先要看清零件結(jié)構(gòu)，然后分析確定要表達該零件的主視方向以及都需要哪些基本視圖、輔助視圖、剖視圖、工程標注等。通過兩種方式的練習(xí)，學(xué)生不僅復(fù)習(xí)鞏固了工程制圖中零件表達的相關(guān)知識，還大大提高了繪圖能力和識圖能力。 6.4 從實物到二維圖紙的生成，培養(yǎng)學(xué)生工程制圖綜合能力 A、學(xué)生分組后，每組發(fā)一個機械零件實物及測量工具一套。 B、組內(nèi)同學(xué)討論分析零件的特點，確定表達該零件的主視方向、所需視圖及尺寸等。 C、測量

30、零件的尺寸，并繪制草圖。 D、利用三維CAD軟件根據(jù)草圖建立三維模型。 E、對所建立三維模型與實物比較，并修改。 F、生成零件視圖，并進行相應(yīng)調(diào)整、標注技術(shù)要求等，最終生成標準零件圖紙。 7 本人完成的工作 一．我所做的工作： 機械制圖練習(xí)冊：第5章：圖5-1-1 至 圖5-2-1 第6章：圖6-1-1 至 圖6-4-1 第7章：圖7-1-1 至 圖7-1-3 共計28副三維實體造型圖和28副由三維實體造型圖生成的三視圖。 二．三維實體造型的過程 首先有制圖練習(xí)冊上的三視圖或者立體圖，在計算機上用AUTOC

31、AD 2004做出三維造型圖，如圖（A）所示。 圖（A） 下面以一個簡單的例子來說明我所做的工作及過程： （1）.打開AUTOCAD2004，選中實體編輯（圖1）、實體（圖2）、USCⅡ（圖3）、、三維動態(tài)觀察器選項（圖4），激活工具窗口。 圖1 圖2 圖3 圖4 (2).選擇視圖→三維視圖→西南等軸側(cè)，進入西南等軸側(cè)模式，如圖5 圖5 （3）.點擊實體→長方體， 指定長方體的角點或 [中心點(CE)] <0,0,0>:回車 指定角點或 [立方體(C)/長度(L)]: 再輸入L 指定長度: 輸入21 指定寬度: 輸入16 指定高度:

32、 輸入5 做成立方體底座，如圖6 圖6 （4）.按照上述方法再做出2個立方體 （5）.單擊實體編輯工具欄上的并集，同時選中已經(jīng)畫好的3個立方體，使其合并為一體，其三維線框效果如圖7 圖7 （6）.單擊實體→圓柱體，以4MM為半徑，18MM為高做一個圓柱體 （7）.移動圓柱體到上面所做立方體的中心位置，在點擊實體編輯工具欄上 的差集，得到一個新的圖形，如圖8 圖8 到這里簡單的三維實體造型就完成了，下面我們開做由三維實體造型生成三視圖的準備工作。 三.由三維實體造型生成三視圖的過程 首先我們先來看一下由三維實體造型生成三視圖的整體效果的

33、圖片 下面我們先了解一些有關(guān)AUTOCAD視圖的相關(guān)知識，這些在下面的工作中將會用到。 模型空間與平鋪視區(qū)： 1、模型空間的概念： 　　缺省狀態(tài)下的繪圖空間即為模型空間，它是一個三維空間，可以造型。 2、平鋪視區(qū)： 　　模型空間的視區(qū)稱為平鋪視區(qū)。在不同的視區(qū)可以設(shè)置不同的視點、顯示比例和用戶坐標系。激活視區(qū)稱為當(dāng)前視區(qū)。 3、模型空間平鋪視區(qū)的開辟和合并 在模型空間下，利用View下拉菜單的Viewports子菜單進行模型空間平鋪視區(qū)的開辟和合并。 圖紙空間與浮動視區(qū) 1、圖紙空間的概念： 　　單擊一個Layout標簽即進入圖紙空間，它是一個二維空間

34、，用于布局視圖。 2、浮動視區(qū) 　　圖紙空間的視區(qū)稱為浮動視區(qū)，又稱為視圖?？梢杂肕ove、Copy、Erase等命令對視圖進行操作。 3、圖紙空間中浮動視區(qū)的創(chuàng)建 　　在圖紙空間下，利用View下拉菜單的Viewports子菜單可以建立多個浮動視區(qū)。 浮動模型空間 1、浮動模型空間的概念： 　　浮動模型空間是布局圖環(huán)境下的模型空間，它將布局圖各視區(qū)直接轉(zhuǎn)換為模型空間，為調(diào)整布局圖中各視圖的方向、修改模型和為視圖標注尺寸等提供了靈活的操作環(huán)境。 　　在圖紙空間下單擊狀態(tài)欄的PAPER按鈕，使它變?yōu)镸ODEL，即進入浮動模型空間；再單擊此按鈕，使它變?yōu)镻APER，即返回圖紙空間。

35、 2、用Vplayer命令可以凍結(jié)或解凍單個視區(qū)中的圖層。 好了，現(xiàn)在我們就開始進行由三維實體造型生成三視圖的工作吧！ （1）.用AUTO CAD 2004打開第一步我們已經(jīng)做好的三維實體造型圖，完成實體造型在0層，調(diào)整UCS使XY平面平行于俯視圖投影面。 （2）.提取三視圖 選擇工具欄上的視圖→著色→二維線框，使三維實體造型圖以二維線框的形式顯示。 （3）.再點擊視圖窗口左下方的布局1按紐，彈出如圖10的對話框 圖10 單擊布局設(shè)置，在圖紙尺寸的下拉框中選擇：ISO A4（210.00X297.00毫米）這一選項，之后單擊確定。 （4）.選中中

36、間已經(jīng)顯示的三維實體造型圖以二維線框的視口，刪除。 （5）.選擇視圖→視口→新建視口，彈出一個對話框，如圖11 圖11 在標準視口中選擇： 四個：相等 視口間距：5 設(shè)置：三維 預(yù)覽中的設(shè)置按照按國標三視圖位置配置，如圖11 點擊確定 （6）.最下方對話框的提示：指定第一個角點或 [布滿(F)] <布滿>: 按回車鍵，出現(xiàn)如圖12的四個視口。 在這里，我們用AUTOCAD 2004 的內(nèi)置指令：MVSETUP對新視口進行縮放 鍵入：MVSETUP 系統(tǒng)提示： 輸入選項 [對齊(A)/創(chuàng)建(C)/縮放視口(S)/選項(O)/標題欄(T)/放棄

37、(U)]: 圖12 在這里我們輸入S，起用縮放視口功能 系統(tǒng)提示：選擇對象 將四個視口全部選中，確定 系統(tǒng)提示：設(shè)置視口縮放比例因子。 交互(I)/<統(tǒng)一(U)>: 我們用統(tǒng)一選項，直接回車，開始設(shè)置圖紙空間單位與模型空間單位的比例 系統(tǒng)提示：輸入圖紙空間單位的數(shù)目 <1.0>: 我們是為了縮小圖紙，所以這里鍵入2，回車 系統(tǒng)提示：輸入模型空間單位的數(shù)目 <1.0>: 這里我們就用默認值1.0，直接輸入回車 確定 這時，四個視口內(nèi)的圖形全部縮小為我們想要的大小了，如圖13 圖17 （7）.提取三面投影圖 在圖層設(shè)置中對于0圖層加載虛線線型(Hi

38、dden)。 單擊，進入空間 激活主視圖，鍵入Solprof命令， 選擇對象: 選擇主視圖中的圖形， 是否在單獨的圖層中顯示隱藏的輪廓線？[是(Y)/否(N)] <是>: 是否將輪廓線投影到平面？[是(Y)/否(N)] <是>: 是否刪除相切的邊? [是(Y)/否(N)] <是>: 以上全部選擇默認是，鍵入回車 打開圖層特性編輯器： 彈出圖層特性管理器對話框，如圖18 圖18 將圖層PH-A0、PV-A0，重命名為PH－FRONT，PV－FRONT。 重復(fù)Solprof命令，提取俯視圖、左視圖、軸測圖平面投影圖，并將其各自的圖層名稱修改為圖層PH－TOP，PV－

39、TOP，PH－LEFT，PV－LEFT，PH－ISO，PV－ISO。 效果如圖19顯示 圖19 （8）.凍結(jié)0層和PH－ISO層 新建圖層，命名為哦bkx，顏色設(shè)置為綠色。 單擊，進入空間 鍵入Properties指令，彈出一個屬性對話框（如圖20），選中四個視口，將所在圖層其修改為bkx圖層。 圖20 在圖層管理器中將所有PH圖層顏色改為洋紅，凍結(jié)0層、PH－ISO層。 全部視口顯示出現(xiàn)了一些變化，如下面兩幅圖，可以做下比較 凍結(jié)0層、PH－ISO層前 凍結(jié)0層、PH－ISO層前后 （9）.設(shè)置中心線層和尺寸線層 在圖層管理器添加以下

40、圖層： Dim-front層：顏色：Green，線型：Continuous（主視圖標注圖層） Dim-top層：顏色：Green，線型：Continuous （俯視圖標注圖層） Dim-left層：顏色：Green，線型：Continuous （左視圖標注圖層） Cen-front層：顏色：Red，線型：Center （主視圖中心線圖層） Cen-top層：顏色：Red，線型：Center （俯視圖中心線圖層） Cen-left層：顏色：Red，線型：Center （左視圖中心線圖層） （10）.繪制中心線和標注尺寸 先按按紐，切換

41、到浮動模型空間， 激活主視圖，調(diào)整UCS（圖21），使XY平面平行于投影面。 圖21 在圖層管理菜單中設(shè)置當(dāng)前層為Cen-front，在主視圖區(qū)域繪制主視圖中心線。 在圖層管理菜單中設(shè)置當(dāng)前層為Dim-front，在主視圖區(qū)域標注主視圖尺寸。 鍵入Vplayer指令將圖層Cen-front和Dim-front在其它視區(qū)凍結(jié)，具體操作方法入下： 命令: vplayer 系統(tǒng)提示： 輸入選項 [?/凍結(jié)(F)/解凍(T)/重置(R)/新建凍結(jié)(N)/視口默認可見性(V)]: 、 操作：鍵入F，選擇凍結(jié)選項 系統(tǒng)提示：輸入要凍結(jié)的圖層名或 <選擇對象>: 操作：鍵入你所

42、要凍結(jié)圖層的名稱，在這我們輸入dim-front,cen-front 系統(tǒng)提示：輸入選項 [全部(A)/選擇(S)/當(dāng)前(C)] <當(dāng)前>: 操作：鍵入S 系統(tǒng)提示：切換到圖紙空間。 選擇對象: 操作：選擇要凍結(jié)的視口 系統(tǒng)提示：切換到模型空間。 輸入選項 [?/凍結(jié)(F)/解凍(T)/重置(R)/新建凍結(jié)(N)/視口默認可見性(V)]: 操作：鍵入回車，選擇默認的選項。 以上簡單介紹了如何繪制中心線、標注尺寸和凍結(jié)圖層，再用上面介紹的方法依次的標注俯、左視圖尺寸，繪制俯、左視圖中心線，這樣由三維實體造型生成三視圖的工作就基本完成了,整體的效果圖如下：

43、 下面附上我所做的部分由三維實體造型生成三視圖的圖紙供大家參考！ 8 結(jié) 論 我認為機械制圖與CAD技術(shù)的結(jié)合雖然是一種趨勢，但是我們應(yīng)注意以下幾個問題：在這種情況下，在“手工”與“交互”繪圖兩者之間的關(guān)系中，手工繪圖是基礎(chǔ)，交互繪圖是應(yīng)用。只有在學(xué)生具備了一定的手工訓(xùn)練之后，計算機繪圖的應(yīng)用才能達到較高水平，否則軟件操作無論多么熟練也畫不出符合機械技術(shù)要求的圖紙。手工繪圖訓(xùn)練的潛在功能以及對學(xué)生空間思維的培養(yǎng)是計算機所無法替代的。 ???總之，三維CAD代表了先進設(shè)計技術(shù)，將它應(yīng)用到課堂是一種趨勢。相信通過這這樣的一種聯(lián)

44、系，會大大提高學(xué)生的計算機應(yīng)用能力、機械制圖能力、CAD軟件應(yīng)用能力。 致 謝 在整個畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中我們的的確確的遇到了不少的麻煩，首先是電腦的問題，我們大家基本上都沒有自己的電腦，是我們的指導(dǎo)老師趙軍經(jīng)過多方聯(lián)系，給我們找到了電腦，我們才能順利的把畢業(yè)設(shè)計做完，另外，在三維實體造型生成三視圖的技術(shù)方面也是趙軍老師給我們找了大量的資料，在我們看資料不明白的情況下，他耐心的給我們講解相關(guān)的操作，可以說，沒有趙軍老師，我們的畢業(yè)設(shè)計不能完成的這么好，所以，在這里我們特別要感謝趙軍老師！ 還要感謝數(shù)控機房的李秀副老師和董偉偉老師，在他們的幫助下我們才完成了這次畢業(yè)設(shè)計。 參考文獻 [1]李世國等譯.三維造型[M]. 機械工業(yè)出版社, 2003 [2]李富根.AutoCAD 2004基礎(chǔ)與實例教程[M].北京希望電子出版社, 2005 [3]學(xué)院內(nèi)部參考資料等