基于SolidWorks的機械制圖模型信息庫的建立

馬靜++趙潤良

摘 要：本文基于Solidworks軟件在機械制圖教學中的實踐，借助該軟件的特征建模優勢，提出了機械制圖模型信息庫的創建思想及建模技術、內容，建立了基于Solidworks軟件的機械制圖模型信息庫。

關鍵詞：Solidworks 機械制圖 模型信息庫

中圖分類號：TH126 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（a）-0023-02

機械制圖是職業院校機械類專業一門重要的專業基礎課，它是用圖樣確切表示機械產品的結構形狀、尺寸大小、工作原理和技術要求的學科。然而，大多數職業院校學生由于自身背景知識及個人素質的事實，空間想象力較差，讀圖能力差，普遍情況是學生學的痛苦，老師教的辛苦[1]。另外，在機械制圖教學和信息交流中需要大量的教具模型，教具模型作為教學手段的重要組成部分，在幫助學生形象地理解教學內容的過程中發揮著非常重要的作用，但是實體模型不僅模型種類與數量有限而且有制造較難、需要大量資金、上課不易攜帶、受損后修復較難甚至不可修復等缺點。如何改變上述情況，是機械制圖課堂教學面臨的問題。目前，三維軟件Solidwork以它完善的功能、簡單的操作、良好的二次開發接口在機械制圖的教學中得到了普遍的應用。本文基于Solidworks軟件在機械制圖教學中的實踐，提出了機械制圖模型信息庫的創建思想及建模技術、內容，建立了機械制圖教學模型信息庫，增加了課堂信息量，提高了教學質量，使師生從繁重的傳統機械制圖教學模式中解放出來，達到了課堂教學改革的目的。

1 模型庫總體內容

基于SolidWorks的機械制圖模型信息庫的建立采用模塊化的建模方法，按照教學內容進行歸納、分類，所選模型的建立既考慮到模型的典型性，方便教學，又兼顧模型之間的相互聯系以及模型復雜程度的遞進性，開發出滿足實際教學需要的模型其主要結構如圖1所示。

根據機械制圖課程體系和授課內容，機械制圖模型庫的主要內容包括：基本體、組合體、切割體、剖視、典型零件、標準件、裝配體、國標模板，并通過模板的調用形成滿足國標的二維圖庫、三維模型庫、動畫等[2]。對于裝配體，可以制作虛擬樣機、工作原理和爆炸圖、零部件的二維視圖和三維模型等。

2 SolidWorks軟件在教學中的實踐

2.1 三維模型庫的建立

模型的建模是利用計算機軟件及多媒體技術，對實物模型進行計算機虛擬化處理，制作形象逼真的虛擬實體模型，取代傳統實物模型的創作、管理、使用[3]。機械制圖網絡模型庫的建立包括基本體、切割體、相貫體、組合體、典型零件、裝配體等三維模型庫、二維視圖庫、模型動態仿真庫、裝配體虛擬裝配等虛擬樣機的建立。

Solidworks軟件強大的基于特征的實體建模功能符合學生的認知過程，它首先采用繪制二維草圖，再通過拉伸、旋轉、薄壁特征、高級抽殼、特征陣列以及打孔等操作來實現三維零件模型，再由零件模型生成裝配體和工程圖，整個過程與實際生產中零件的設計、制造過程很相似。Solidworks中的特征主要有：基體特征（拉伸、旋轉、掃描等），設計特征（抽殼、筋、孔、倒角和倒圓等），鏡像特征（陣列、鏡像等）。通過草圖中的幾何約束及智能尺寸功能創建出3D草圖，若草圖中尺寸修改，相應模型大小也會實時修改。通過模型庫的建立讓學生認識大量的立體模型，在潛移默化中培養學生的空間想象力，為提高學生的識圖能力打下堅實的基礎。

2.2 國標圖庫的建立

在現實生產中二維工程圖紙是用來直接指導生產，它是設計工作的最終體現。利用SolidWorks中三維模型和二維視圖的關聯性，可由三維模型自動生成二維工程圖樣，包括基本視圖、斜視圖、剖視圖等并在二維視圖中顯示尺寸和技術要求，在設計過程中若更改三維模型或其二維視圖的尺寸，三維模型和對應的二維視圖會自動關聯更新[4]。但SolidWorks自身提供的工程圖和材料明細表是不符合我國國家標準的，教師需要在教學過程中始終貫徹國標并要求學生在學習的過程中嚴格執行，一張符合國標標準的工程圖紙，不僅包含有圖形元素，而且還應該有標準的圖框、標題欄、零件編號和明細表元素，在機械制圖教學中，利用SolidWorks工程圖模塊具有的幅面設置、圖框設置、標題欄設置、零件序號設置和明細表設置等功能邊演示，邊講解，可強化學生的標準意識。在SolidWorks模塊中，可以利用已有的三維模型自動生成工程圖紙，而且在工程圖紙的BOM表中，零件的編號和明細表可以自動生成，并能根據實際情況來任意調整，當裝配圖中的零件數目發生變化時，明細表可與之聯系自動增減。我們可以根據國標或企標要求自定義二者的標準模板并保存起來在需要使用時直接調用即可，圖2就是自定義的符合企標的標題欄。通過三維模型及工程圖的組合反復學習，讓學生牢固掌握相關標準的貫徹，在整個過程中積累更多讀圖、繪圖的經驗，提高分析形體的能力以及空間思維力。

2.3 動畫庫的創建

利用Solidworks的Animator插件，可以模擬和捕獲Solidworks裝配體的運動，生成基于Windows的.avi動畫文件，直觀地展示模型多角度觀察效果、裝配體的工作原理、裝配體中零部件的裝配關系，還可通過錄像功能錄制操作過程。同時，還可以在零件文件中為零件模型添加點光源、聚光源、材質和紋理等其他效果，來制作出生動、逼真的動畫效果。我們可以將建好的模型信息，比如組合體、切割體相應的制作過程錄制下來以及裝配體的爆炸圖建成動畫庫，方便學生學習，幫助學生更好的建立三維空間思維。值得注意的是，在模型的輸出格式上一般圖片文件應存為.tif格式，動畫文件存為.avi格式保存，這樣在所有基于Windows操作系統的計算機上都可以播放。

3 結語

機械制圖的教學強調培養學生實際繪圖和讀圖能力，在教學過程中充分發揮Solidworks三維軟件直觀性強、使用靈活的優點，提高學生學習的積極性和主動性。機械制圖模型信息庫的建立，取代了傳統的實物模型，大大減輕了教師的工作量，促進了機械制圖課程教學手段的現代化，加深了學生對理論知識的理解和新技術的認識，同時也能激發學生學習三維軟件的興趣，提高教學質量、為促進教學改革和技術交流提供了技術支持。

參考文獻

[1] 張穎，徐少華.《機械制圖》教改新思路[J].2012（29）.

[2] 崔麗艷.SolidWorks在工程圖學教學中的應用[J].科技教育創新，2008.

[3] 張信群.SolidWorks在機械制圖教學中的應用于探討[J].滁州職業技術學院，2011（2）：27-28.

[4] 黃陽.基于SolidWorks的機械制圖規范的模板化定制[Z].endprint