新工業產品設計中機械制圖教學研究

劉梅令

（青島市即墨區第一職業中等專業學校，山東 青島 266000）

0 引言

隨著機械制造企業進入新工業時期其對從業人員的技術要求也在不斷提升，為此在機械制圖方面要有教學入手提升畢業生的實際操作能力。

1 新工業機械產品MBD標準體系研究

1.1 二維設計標準分析

當前大量的制造企業已經全面使用MBD技術，因此教學體系當中首先需要添加二維設計標準分析方面的內容，我國在此方面已經頒布了具體的對照細則，下文將使用表格的形式對其相關國家標準進行研究，詳情見下表1。

表1 二維設計國家標準表

在具體的行業標準當中不同的行業也根據自身的實際情況完成了對應的設計，因此在教學的過程當中需要由對其進行分類研究，以此保證畢業生能夠適應對應的專業，適應在新工科學科發展[1]。

1.2 三維設計標準分析

在計算機及相關硬件的進化過程當中，計算機的處理能力也是逐漸強大，因此二維制圖為基礎之上所發展出的三維建模技術也正在被越來越多的制造企業所接受[2]。而為了配合這一需求，在未來的教學當中就需要消防大力展開配合“十一五”當中提出的科學教學計劃，對學生進行三維CAD軟件、機械生產通用準則及機械產品數字字樣方面的教學，具體的標準內容詳情見下表2。

表2 三維設計國家標準表

1.3 標準體系創建

由通俗的角度對MBD三維數字化技術進行理解，其最主要的應用則是建立三維實體模型，由此對產品的各方面信息進行展示，而在將其添加入教學內容的過程當中則是首先對其體系框架進行確認，其體系框架當中的定義標準應當符合我國頒布的《機械產品三維建模通用規則》。其通用規則的內容教學要有三維建模通用要求入手，完成零件建模及相關流程的分析，最終強化學生的工程圖制作生成能力。且在學習內容的構建當中要參照《基于MBD的機械產品三維數字化設計系列管理標準》，對其中的尺寸標準基本規定及未定義形狀基本規定進行傳授[3]。

1.4 基本準則

在教學內容當中對上述準則內容進行添加時，也是需要遵守相應的準則。首先要對企業的情況進行把握，我國工業制造業中使用三維數字化技術是近年來才得到使用的，因此其在教學當中的發展必然需要遵循一定的流程。同時其發展應當兼顧計算機顯示及圖紙的發放，MBD三維技術能夠幫助脫離二維設計的約束，但是這也是需要大量的終端計算機作為配套設施所成立的，但是畢業生進行工作的大部分單位無法滿足這一要求，因此教學準則當中也要兼顧計算機及圖紙。最后MBD技術是十分依靠計算機軟件功能的，現有的軟件都是由國外進行引進，因此軟件在功能上會有一定的區別，這也使得教學工作要由技術情況出發來保證實用性及廣泛性[4]。

2 三維關鍵制圖技術研究

2.1 圖樣視圖角度確認

在進行三維關鍵制圖技術的教學研究過程當中首要需要傳授的內容時圖樣視角角度的確認，由此可以使用對應的軟件平臺來對三維模型進行對應的標注，此外在教學中可以通過使用視圖管理器的方式來完成傳統二維工程圖向三維主模型的轉換，這樣能夠達到二維圖紙向三維模型平滑過渡的目的，且在三維空間當中不需要進行重新的標注，將二維與三維之間的設計差距進一步縮小，且在進行后續飲用工作額定過程當中更加容易接受[5]。

2.2 指引線表達

在三維關鍵技術的教學當中更為常見的則是指引線及基準線，其中指引線存在的目的是為了對圖形表達的附加內容進行闡述，而基準線則是用來與指引線相連的。在教學的過程當中首先要注重指引線與相應圖線之間的角度，其應當形成固定的角度且不能與相鄰的圖線出現相鄰的情況[6]。在指引線的終端繪制方面其可以由三種不同類型的終止符號組成，分別是實心箭頭、點及無終止符號。最后在基準線的方向及長度上三維圖樣當中的基準線應當為細實線，且在每條基準線上能夠添加一條輔助線，具體的表達形式詳情見下圖1。

圖1 基準線表達示意圖

2.3 尺寸注法確認

在尺寸注法確認方面的教學首先應當注重其標注方法正確，在三維圖樣當中所有的尺寸數值都必須具有對應的依據，且能夠展現出機件的完工尺寸。同時在尺寸線及及尺寸界線的繪制上應當使用細實線對其進行繪制，尺寸線不能使用其他的圖線進行替代，同時也不能與其他圖線出現重合的情況。當其用在對線輪廓當中的各項坐標進行展示時，可以使用尺寸線向外延長的方式用作尺寸界線[7]。

2.4 精度特征表示

最后在完成關于精度特征表示方面的教學時，首先需要注重的教學要點首先是當標注極限出現偏差的情況下，其上下偏差在小數點上一定要處于對齊的情況，而當公差帶與基本尺寸進行對應是，其上下偏差在絕對值也相同時，其偏差的數值只需要進行一次注寫。而當上下的偏差值為零時，其需要使用阿拉伯數字0進行標注，同時在標注的過程當中下偏差或上偏差的小數點需要在個位數上對齊[8]。

3 三維輔助工具開發

3.1 軟件平臺確認

完成了具體的制圖技術教學后，需要向學生傳授的內容還有選擇正確的軟件平臺。目前其設計軟件種類繁多，而不同種類的產品也有著不同的優勢。目前相對主流的設計軟件分為UG、PRO/E、CATIA三種，其中UG十分適用于汽車、航空航天領域的制造業設計工作，其二次開發工具也是具有十分強大的功能。PRO/E軟件的優勢主要是體現在其全面性上，目前其也是集成度最高的軟件產品，但是在三維坐標工程作圖方面其起步較晚，在教學當中需要進行重點功能的具體講解。最后CATIA軟件是目前世界各大通用制造企業使用的主流軟件，其由V4及V5兩個版本組成，其應用教學應當集中在結構規范樹方面。

3.2 主要功能模塊

而在主要的功能模塊方面教學房中的首要內容是教會學生使用尺寸公差標注功能，在該功能當中集成了GB軸中的孔公差帶及其數值，而此方面的教學更多的內容是集中在實際操作方面。與其同樣重要的實際操作內容包含表面粗糙度的標注功能及幾何公差的標注功能，在表面粗糙度方面的教學當中教學的重點是模型圖元的標注，而幾何公差的標注方面指引線被測表面的標注內容。

3.3 二次開發接口及語言

最后三維輔助工具內容當中包含二次開發接口及語言方面的內容，在實際操作當中對二次開發接口及語言進行正確的選擇是能否完成程序移植的關鍵環節。上文當中提及的三種類型軟件其都具有不同的二次開發接口，因此教學當中都應設計。而在教學可行性上來看能夠發現當使用API函數庫完成教學時其功能最為全面，且在輔助標注工具方面都符合固定的要求，因此其是用于教學最好的選項，矩陣變化函數為：

4 標準輔助工具教學實例

4.1 典型產品案例介紹

工程制圖技術服務于工業制造業，而工業制造業生產出的產品需要在現實當中發揮一定的作用，為此下文將通過典型產品案例的方式來完成三維標注輔助工具在教學當中的必要性論證。在汽車生產的過程當中會涉及到一個重要部件花鍵套叉，作為十字萬向聯軸器的一部分其在汽車制造領域需要大量生產。花鍵套叉傳動功率大且結構十分的緊湊，發揮的主要作用是對動力的傳送角度進行改變，同時完成動力及扭矩的傳送。

在對其二維工程圖進行分析后能夠發現花鍵套叉的結構時一體化的，同時其能夠分為叉頭及華建兩個部分，因此為了能夠保證視圖租后清晰在二維工程圖當中需要使用主視角局部剖視、俯視、左視圖半剖視的方式來完成其尺寸、公差、粗糙度方面的標注[9]。

4.2 三維標注實現

在經過上文的產品介紹后下文將對其具體的操作方法進行概述，首先花鍵套叉這一零件在三維圖樣當中僅僅需要軸測顯示的主視圖及全剖視圖兩種形式，此后再三維建模的過程當中首先完成NX環境的進入，此后對PMI進行勾選完成主視圖的創建，進而完成剖視圖的創建。而在尺寸及線性公差的標注方面可以使用PMI自帶的功能來完成，且由于使用三維輔助工具進行標注是，其標準樣式已經得到了采集，因此只需要完成首選項的設置即可。且為了較好的視覺小改其字符及箭頭大小可以設置為3.5，在對基準及幾何公差進行標注的過程當中需要考量的基準內容分別是花鍵套中心基準軸及中心孔軸線兩項因素，具體的標注則是對產品信息進行選擇，此后分別選擇基準方位、類型及關聯對象等[10]。

5 結論

通過本文的論述，對新工業產品設計中工程制圖教學方面進行了具體的反洗研究，目前工程制圖教學仍然是處于試驗性質的教學改革，其教學經驗也需要在未來不斷進行總結，本文的內容希望能為日后的研究起到一定的參考作用，同時希望為其提供一定的理論依據。