基于提高機(jī)械識(shí)圖能力的研究

楊義慧

(貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550001）

機(jī)械圖樣是交流技術(shù)的媒介和工具，是工程界通用的技術(shù)語(yǔ)言[1]。在生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械圖樣和圖樣的技術(shù)要求進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備、加工制造及檢驗(yàn)。因此，它是指導(dǎo)零件生產(chǎn)的重要技術(shù)文件。在制造領(lǐng)域各崗位中，工作人員能否看懂圖樣及技術(shù)要求，其意義重大。從搜集市場(chǎng)信息的銷售環(huán)節(jié)開始，如果銷售能夠領(lǐng)會(huì)客戶需求，并能將其轉(zhuǎn)化為草圖，那么在后續(xù)環(huán)節(jié)其與財(cái)務(wù)、設(shè)計(jì)的溝通將會(huì)很順利，否則溝通必然受阻，或者增加溝通成本。待設(shè)計(jì)人員確定零件圖紙后，將圖紙傳遞到機(jī)加環(huán)節(jié)，如果機(jī)加的工人讀不懂圖紙，那么加工也就無(wú)從談起。加工人員加工完零件后，該零件是否加工正確，這還需要負(fù)責(zé)質(zhì)量環(huán)節(jié)的檢驗(yàn)人員進(jìn)行控制，質(zhì)量檢驗(yàn)人員檢驗(yàn)的依據(jù)還是來(lái)源于圖紙，所以，在這個(gè)環(huán)節(jié)，依然還是需要相關(guān)人員具備讀懂圖紙的能力。

1 讀懂圖紙需要解決的問(wèn)題

1.1 看懂三視圖

對(duì)于機(jī)械行業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，《機(jī)械制圖》是一門必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過(guò)查閱多所高校的制圖考卷可知，一般來(lái)說(shuō)，制圖考試主要考查的有點(diǎn)、線、面的投影、相貫線的繪制，補(bǔ)充三視圖，特殊結(jié)構(gòu)的表達(dá)等。三視圖在其中相當(dāng)于一道綜合性題目，在完整的一張圖紙中，三視圖是最基本的信息，所以要求能看懂圖紙，最基本的是要能夠看懂三視圖。讀不懂三視圖，意味著可能還不能夠完全理解各線框間的投影關(guān)系，理不清相貫線是如何產(chǎn)生的，弄不明白全剖、半剖是什么含義，不知道圖紙表達(dá)的零件結(jié)構(gòu)是什么樣。

1.2 讀懂標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求

完整的圖紙不僅包括三視圖基本信息，還包括按照?qǐng)D紙加工零部件所需要的其他技術(shù)要求，譬如材料、粗糙度、后處理等，而這些信息就涉及到各種標(biāo)準(zhǔn)，例如制圖標(biāo)準(zhǔn)、特殊結(jié)構(gòu)表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)、熱處理標(biāo)準(zhǔn)、鍍覆標(biāo)準(zhǔn)等。對(duì)于已工作人員來(lái)說(shuō)，典型的是機(jī)加崗位，若是不知道標(biāo)準(zhǔn)，那么加工就無(wú)從談起。例如，加工某零件上的沉孔，該沉孔標(biāo)注方法用旁注法標(biāo)注時(shí)，如圖1，如果不懂標(biāo)準(zhǔn)，那么極有可能看不懂沉孔形狀及孔深，引發(fā)整批零件加工錯(cuò)誤，造成質(zhì)量事故。

2 讀懂圖紙的三種方法

為避免讀不懂零件圖樣及標(biāo)準(zhǔn)而引發(fā)的各種不良影響，文章從以下三個(gè)方面闡述了如何加強(qiáng)培養(yǎng)讀圖能力，以達(dá)到快速讀懂圖紙、觸類旁通的效果。

2.1 加強(qiáng)學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)，尤其是制圖標(biāo)準(zhǔn)

圖1 沉孔標(biāo)注方法

對(duì)于剛接觸圖紙的學(xué)生或工作人員來(lái)說(shuō)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)制圖標(biāo)準(zhǔn)是必需的。尤其是現(xiàn)行采用的機(jī)械制圖、圖樣畫法、圖線標(biāo)準(zhǔn)，GB/T4457.4—2002，通過(guò)學(xué)習(xí)該標(biāo)準(zhǔn)，明確知道不同圖紙幅面、比例、字體、圖線代表的不同含義及正確的使用方法。例如，在進(jìn)行標(biāo)注過(guò)程中，繪制的尺寸線、指引線、剖面線等均應(yīng)用細(xì)實(shí)線來(lái)表示。在繪制螺紋時(shí)，其螺紋牙底線也應(yīng)用細(xì)實(shí)線，而牙頂線應(yīng)用粗實(shí)線。可見輪廓線、相貫線、螺紋長(zhǎng)度終止線等應(yīng)用粗實(shí)線表示。新增的粗虛線，表示允許進(jìn)行表面處理；粗點(diǎn)劃線，表示限定范圍的表示線等。只有學(xué)習(xí)掌握了該標(biāo)準(zhǔn)，在看圖紙時(shí)才能明白各種線條所表示的含義。完整的一張零件圖紙不僅是線條的堆積，更重要的是運(yùn)用各種標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)準(zhǔn)確表達(dá)零件的結(jié)構(gòu)及其他技術(shù)要求，因此除了學(xué)習(xí)上述標(biāo)準(zhǔn)外，還應(yīng)學(xué)習(xí)其他特殊結(jié)構(gòu)的表達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，如齒輪表示法、彈簧表示法、花鍵表示法。同時(shí)，也只有學(xué)習(xí)了解了各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，才能根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)讀懂別人設(shè)計(jì)意圖，表達(dá)自己的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)與同行的順利溝通。

2.2 加強(qiáng)觀察各種常見線框模型，做到舉一反三

提高看圖能力的關(guān)鍵是培養(yǎng)個(gè)人的空間想象能力。按照心理學(xué)的觀點(diǎn)，空間想象能力是人對(duì)頭腦中已有的表象進(jìn)行加工、綜合、重現(xiàn)，創(chuàng)造出一個(gè)整體形象的空間想象力和思維的能力[2]。首先，從簡(jiǎn)單的三視圖入手運(yùn)用線面分析法，遵循“三等”規(guī)律，長(zhǎng)對(duì)正，寬相等，高平齊，把握對(duì)應(yīng)視圖間的方位關(guān)系，以代表形體表面的封閉線框?yàn)閱挝贿M(jìn)行分析投影關(guān)系。其次，以形體分析法逐步完成讀圖過(guò)程。第三，還可以從零件結(jié)構(gòu)功能著手，零件結(jié)構(gòu)不是憑空想象設(shè)計(jì)的，分析該部分結(jié)構(gòu)是用于固定還是連接，亦或是支撐加強(qiáng)作用，以此推斷該部分應(yīng)該是怎樣的結(jié)構(gòu)。

2.3 三維軟件重構(gòu)法

當(dāng)遇到線框較多的零件圖紙時(shí)，完全憑借空間想象力及讀圖規(guī)則來(lái)讀圖會(huì)變得困難，尤其對(duì)于很多空間想象力比較弱的人來(lái)說(shuō)，難度很大，且讀圖準(zhǔn)確性也不高。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，大自然中的物體大多能夠歸納為圓柱體、球體、正方體的組合[3]。類似模型在三維軟件很容易獲得，因此，我們可以借助三維軟件結(jié)合平面的投影特性來(lái)高效讀圖。首先，從最能反應(yīng)零件特征的一個(gè)視圖著手，分析該視圖中各線框在其他兩個(gè)視圖的投影，即先讀出部分零件結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用三維軟件構(gòu)造出已知的零件結(jié)構(gòu)模型；其次，對(duì)照已有模型，結(jié)合視圖，再分析其他線框的投影，并在模型中完善。最后，結(jié)合所給視圖在模型中一一驗(yàn)證所有線框是否都已表達(dá)完整，直至完全讀出零件圖紙包含的所有線框。這個(gè)過(guò)程類似于從圖紙到實(shí)物，再?gòu)膶?shí)物到圖紙的過(guò)程，通過(guò)模型代替實(shí)物，主要幫助讀圖人建立從抽象線框轉(zhuǎn)化為具體模型的形象過(guò)程，降低了對(duì)空間想象能力的要求，有效提高讀圖能力。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 形體分析法的應(yīng)用

以形體分析法逐步完成讀圖過(guò)程，如圖2，以構(gòu)成零件的簡(jiǎn)單幾何形體為單位進(jìn)行投影分析，從該零件模型視圖可看到，構(gòu)成該零件初始模型的基本幾何體應(yīng)為長(zhǎng)方體，即將其還原為一個(gè)長(zhǎng)方體，然后再用一個(gè)三角形截面從左前方截掉一部分，得到最終模型。

3.2 三維重構(gòu)法的應(yīng)用

圖2 主視圖及左視圖

如圖3，觀察三視圖，首先，可以讀出該圖樣大致是80×55×55的長(zhǎng)方體，那么可以在三維軟件中構(gòu)建一個(gè)對(duì)應(yīng)尺寸的長(zhǎng)方體，如圖4；其次，根據(jù)平面投影特性，從主視圖開始著手，可以讀出線框1/2/3在俯視圖中的投影為曲線圈出來(lái)的粗實(shí)線1，根據(jù)該信息可以在模型中構(gòu)建新讀出的線框，如圖5；第三，根據(jù)已有模型比對(duì)三視圖查找剩余未表達(dá)線框，發(fā)現(xiàn)俯視中線框4/5/6在模型中還未體現(xiàn)，同時(shí)線框4/5/6在主視圖中的投影為粗實(shí)線2，那么在模型中完善線框4/5/6的結(jié)構(gòu)，如圖6，檢查視圖中所線框有在模型中都有體現(xiàn)，至此，讀圖完畢。此方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確。完整的零件圖紙包括基本的視圖信息，生產(chǎn)該零件還需其他技術(shù)要求，因此，讀圖過(guò)程中需要讀懂基本視圖及涉及到的標(biāo)準(zhǔn)。

識(shí)讀基本視圖可以從基本的投影特性關(guān)系來(lái)加強(qiáng)練習(xí)，不斷反復(fù)訓(xùn)練，充分理解點(diǎn)、線、面的投影關(guān)系，這能解決簡(jiǎn)單視圖的識(shí)讀問(wèn)題。在面臨比較復(fù)雜零件圖時(shí)，本文中的三維軟件重構(gòu)法將有效降低識(shí)讀難度，提高視圖準(zhǔn)確性。同時(shí)，為了能更進(jìn)一步讀懂圖紙，實(shí)現(xiàn)與同行的順利溝通，文章認(rèn)為還必須加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)及正確應(yīng)用。

[1]宋曉英. 巧用AutoCAD軟件提高學(xué)生的識(shí)圖能力[J]. 農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2010，(4)：119～121.

[2]管巧娟. “捏泥構(gòu)形法”提升高職學(xué)生工程識(shí)圖能力的研究與實(shí)踐[J]. 工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2008，(1)：137～141.

[3]白柳. 三維構(gòu)形與工程制圖相融合的研究與實(shí)踐[J]. 圖學(xué)學(xué)報(bào)，2015，(1)：117～122.

圖3 三視圖

圖4 基礎(chǔ)模型

圖5 加入已讀線框信息后的模型1

圖6 加入已讀線框信息后的模型2