基于UG的機械制圖虛擬模型設計

尚珍　靜恩鶴

摘 要：針對目前機械制圖課程中實物模型的缺陷，文章利用UG軟件中二維工程圖、三維模型、爆炸圖及AVI格式動畫制作等功能和Flash動畫制作功能。并通過實例說明虛擬模型制作方法。這種方法大大提高教學靈活性、教學質量、減輕教師工作量、減少教學成本。

關鍵詞：機械制圖；虛擬模型；UG

1 概述

機械制圖作為一門專業基礎課，在教學過程中需要使用大量的教學模型輔助學生完成二維平面和三維立體的轉換，以增加學生的感性認識，提高學生的空間思維能力。而傳統的實物模型由于其體積大、不便攜帶、易損壞、不變動態演示、數量有限等缺陷，造成使用的極大不便，同時達不到預期的使用效果。隨著計算機的快速發展，應用計算機軟件結合多媒體技術建立。這樣，不僅可以讓學生輕松的掌握由三維到二維的投影轉換原理和過程，培養學生空間想象力，還可以極大的提高學生學習的趣味性與教學效率。

2 虛擬模型及動畫的建立

文章選擇UG軟件進行虛擬模型庫的建立。UG是面向制造行業的CAD/CAE/CAM軟件， 該軟件能夠準確描述任意的幾何形狀，可以快速簡單地設計所要建立的三維實體，并利用二維工程圖模塊建立與三維實體相關的二維工程圖。UG軟件能夠完成概念設計、詳細設計、裝配、生成工程圖、結構與運動分析的全過程，使CAD、CAE和CAM有機集成，使產品的設計、分析和制造一次完成。

2.1二維工程圖的建立

工程圖是零件加工和制造的依據，在UG中，三維圖形和二維視圖具有相關性，任何一個利用實體模型創建的三維模型，都可以用不同的投影方法、不同的圖樣尺寸和不同的比例建立多張二維工程圖。并且，該工程圖與實體模型是完全關聯的，當實體模型改變時，工程圖也會同步自動更新。同時，UG的工程圖模塊提供了各種視圖的管理功能，利用這些功能，可以方便的管理工程圖中所包涵的各類視圖，并可修改各視圖之間的縮放比例、角度等參數。

2.2三維模型的建立

利用UG軟件的建模模塊能夠方便、快捷地創建任何復雜形狀的三維實體模型。建模模塊作為新一代產品造型模塊，提供實體建模、特征建模、自由曲面建模等先進的造型和輔助功能。實體工具可以使用各種特征視圖、線框架構等功能。自由曲面工具是架構在融合了實體建模及曲面建模技術基礎之上的超級設計工具，能設計出如工業造型設計產品的復雜曲面外形。

2.3動畫的建立

動畫是一種手段，是連續播放的一系列畫面，其應用范圍廣泛，原理與電影、電視一樣，都是視覺原理。在UGNX中，可以利用裝配模塊，得到需要的裝配體。然后對這些裝配體建立爆炸視圖，把各零部件拆分，詳細顯示裝配體的裝配構成關系。同時，利用該模塊的功能，也可創建動畫模擬零件的拆卸過程，最后得到AVI格式的動畫文件。對于復雜一點的動畫，利用Flash軟件制作，Flash是美國的MACROMEDIA公司于1999年6月推出的優秀網頁動畫設計軟件。它是一種交互式動畫設計工具，用它可以將音樂、聲效、動畫以及富有新意的界面融合在一起，制作出高品質的網頁動態效果。

3實例

文章以某型號千斤頂為例，建立二維和三維視圖，以及動畫模擬。

首先采用UG建模模塊建立千斤頂的裝配圖，如圖1。接著利用UG中三維視圖與工程圖間的關聯性，可建立千斤頂的二維圖（左視圖），如圖2。最后利用UG中裝配模塊，導出AVI動畫文件，截圖如圖3。

4結束語

（1）在教學中采用三維虛擬模型，使教學過程更加形象直觀，極大的提高學生的學習興趣，能夠更好的培養學生的觀察能力、空間想象能力和工程意識，大大提高教學質量。（2）實物模型的種類與數量是制造廠家設計好的，且數量上都是有限的，在教學中可隨時借助虛擬模型將《機械制圖》課程中截交線、相貫線、組合體、剖視圖、零件圖及裝配圖等的重點、難點內容清晰、生動、形象地展示在學生面前。計算機輔助設計和輔助教學的結合，深化了教育教學方法的改革，運用三維虛擬模型，極大地改善了傳統教學的模式。大大提高教學的靈活性。（3）在教學中，采用三維虛擬模型代替傳統的實物模型，加深了學生對理論知識的理解及新技術的認知，降低了教學成本，減輕了教師的相關工作量。

參考文獻

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