基于Solidworks的電子掛圖在機械類工程制圖課教學中的應用

黃華　王偉

摘要 文章介紹了Solidworks軟件制作電子掛圖的應用，電子掛圖將三維和二維密切結合起來，增強學生的空間想象力、樹立三維思想，以達到培養學生的機械制圖的綜合目的。

關鍵詞 工程制圖 Solidworks 電子掛圖 eDrawings

中圖分類號：G642文獻標識碼：A

0 引言

工程制圖是一門理論和實踐相結合的基礎課，它主要培養學生的視圖和繪圖的能力，培養學生的空間想象力和樹立三維思想。模型能增強感性認識，幫著學生較快的建立空間想象力和樹立三維思想。但是模型在實際的教學中由于攜帶不方便、投入的經費高，所以在常規教學中運用的并不是很多。而更多的就是利用多媒體聲音、圖片、動畫，在教學中占據重要的地位。運用電子掛圖對實行多媒體教學、緩解教學經費有重要的意義，而且在教學中也有高質量的保證。

在當代的社會中，計算機輔助設計（CAD）和計算機圖形設計軟件已廣泛用于社會生產生活。其中Solidworks是近代比較流行的一款三維軟件，主要因為其使用簡單和便捷，Solidworks軟件是美國Solidworks公司開發原創的，它是基于Windows和三維軟件CAD而建立的。它既有CAD軟件的優點，又有自己獨有的創新，使得Solidworks擁有人性化的圖形界面、簡單易用、性能優異、技術創新等特點聞名，用戶可以在很短時間里掌握其使用方法，并且可以較便捷的用于工作。

1 電子掛圖的建立

按照機械類專業所選用的教科書及配套的習題集制作模型，所有的模型集中起來就是模型庫。如圖1所示：

1.1 利用Solidworks的特征進行所需的模型的電子掛圖建立模型庫

SolidWorks采用基于特征的參數化三維實體建模，能方便快捷地創建復雜實體模型，提供了拉伸、切除、掃描、放樣、圓角、倒角、陣列、鏡向等十余種特征。首先確定模型的基本草圖，然后繪制其基本草圖。

草圖由圖形單元（由幾何元素的點、直線、圓、圓弧、曲線構成）、尺寸、幾何約束組成，繪制步驟如下：

（1）選擇一個基準面，其中基準面的選擇由模型的特征而確定。可以選擇Solidworks中默認的三個基準面，也可以選擇并創建其它的基準面，其選擇的原則應簡化模型的特征生成。

（2）在選擇的基準面上繪制草圖，草圖繪制工具包括草圖實體繪制工具和草圖實體編輯工具。巧妙利用草圖繪制命令和草圖編輯命令相結合繪制草圖。

（3）標注尺寸，約束草圖。采用智能尺寸命令進行標注、進行草圖的約束，在標注尺寸的同時可以添加一定的幾何關系（例如豎直、水平、垂直、平行、相切、同心等）完成的草圖的完全定義。

（4）草圖完成后進行一系列的特征操作，得到需要實體例題模型，其中特征命令包括拉伸、旋轉、放樣、圓角等命令。其中模型中的基本體、街交體、相貫體都可以利用特征模型生成。

（5）對于一部分標準件（例如齒輪、鏈輪、凸輪、軸承、螺栓、螺母、螺釘、銷釘、鉆套、調速皮帶輪等）可以利用Tolbox成標準件庫，一種標準件的結構基本相同、只是尺寸的差異。在定義標準件的一些變化尺寸時，可用尺寸驅動法定義每個標準件。然后在建立標準件模型庫時可以改變驅動尺寸的數值然后得到一系列的標準件，從而建立標準件模型庫。

1.2 建立裝配體模型庫

利用Solidworks三維模型的可以對模型進行虛擬拆裝。SolidWorks以自下而上的理念為主。先由課本中所涉及到的模型建立成為零件，然后根據模型的零件之間的配合關系組裝成裝配體。在裝配體模型庫中為了反映裝配流程，展示整個裝配位置和裝配關系，方便他人理解和查看，模型庫中可以建立一個或多個爆炸視圖，還可利用物理模擬功能設計或錄制裝配體中零件的運動情況。在這些功能的作用下就形成了一個裝配體模型庫。

1.3 利用三維模型生成二維工程圖

當零件/實體和裝配體的三維模型庫建立后。可以采用SolidWorks快速生成工程圖的方法。生成轉配體等一些復雜的零件的工程圖，達到快速標注方便快捷。利用SolidWorks的生成工程圖的功能（RapidDraft），選擇好視圖投影方向就能將三維模型自動轉換生成相關的SLDDRW格式的二維工程圖。工程圖根據需要可以是基本視圖、斜視圖、剖視圖、軸測圖等。尺寸標注既可自動生成，也允許二維工程圖暫時與三維模型脫離關系，在沒有三維模型的狀態下添加。例如圖2的三維模型，可以生成圖3的工程圖。三維模型和工程圖使用相同文件名、不同后綴進行管理，方便調用與查詢。對于習慣采用AutoCAD的人來說，SolidWorks還可保存為與AutoCAD相關聯的DWG格式，然后再在AutoCAD中對其進行修改。同時，也可以將CAD圖轉到SolidWorks做三維處理。例如習題模型庫中有些環節就可這樣處理。

2 采用eDrawings軟件對模型庫進行后期處理

零件建模和工程圖完成后保存它們時，可有不同的文件格式。一般的情況是采用SolidWorks默認文件格式，但必須SolidWorks軟件才能打開瀏覽、修改。還可以保存為GIF和JPEG的圖片格式，制作成電子掛圖形式，但是圖片層次感差，給人理解比較困難。我們為增強立體感，除了用SolidWorks默認文件格式保存文件之外，也利用插件eDrawings把SolidWorks的零件、裝配體和工程圖轉換存儲為電子文檔。

eDrawings是一個圖形溝通工具，是用于共享和存檔2D和3D產品設計數據的免費查看和發布的應用程序，從網上可免費下載這個插件，SolidWorks也附帶了這個插件。我們建立模型庫保存時，將零件、裝配體、工程圖文件另存為eDrawings格式，后綴分別為*.eprt、*.easm、 *.edrw類型。另存時激活選項“確定可測量此eDrawings文件（O）”，以便能在eDrawings瀏覽器中測量幾何體。這樣，我們就可在任何一臺裝有Windows系統的PC機上自由地瀏覽、圈紅、精確測量，無需附加CAD軟件，見圖3。如果通過eDrawing把文件保存為*.exe格式，文檔內已包含瀏覽工具，不需eDrawing瀏覽器支持就能查看，但與前者比較增大了存儲容量，故我們用eDrawings格式保存。查看圖形時可用動畫方式展現模型的各個細節，二維工程圖可以實現三維看，見圖5。

3 運用

經上述處理后制作課件，就能方便地使用模型庫，在PowerPoint文件中嵌入eDrawings文件，講授時可以輕松地實現模型旋轉、放大、平移、播放三維動畫效果、二維圖樣三維看，還可在圖樣上添加注釋和圖形，而不改變原來的圖樣。這就使得看圖過程變得生動、有趣，大大增加了學生的學習興趣及促進他們空間想象力的形成，幫助了學生很快地樹立三維思想提高學習效果。

4 結束語

利用SolidWorks開發模型庫，可以取代實物模型，存儲方便，大大減低了教學成本。教師根據課程學習內容、教學要求重點不同，可以靈活調用、適時增減和修改模型庫中的相關內容，這樣就可以很好的達到教學電子模型庫的需要。模型庫中的文件采用eDrawing格式保存。輕松實現脫離CAD環境二維圖樣三維看，還可便于上傳校園網，供師生隨時查閱，既方便老師備課，又便于學生自學，大大提高了教學質量。

校級科研課題，編號（2010JY01）；校級科研課題，編號（2011XS14）

參考文獻

[1] 常明.畫法幾何及機械制圖[M].武漢：華中科技大學出版社，2004.

[2] 邢啟恩，李偉編.SolidWorks實用技術精粹[M].北京：清華大學出版社，2004.

[3] 立雅科技.SolidWorks 2005入門與實例詳解[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[4] 田東主.SolidWorks 2005三維機械設計[M].北京：機械工業出版社，2006.

[5]曾德惠.SolidWorks#，，eDrawings在工程制圖教學中的應用.