數字化制造技術的吊鉤造型研究

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摘要:隨著現代制造技術的飛速發展，如何對圖形信息做出快速反應，是圖學教育在教學內容、教學方法以及教學手段方面面臨的創新課題。針對如何快速對圖形所帶的信息進行分解，將復雜的信息簡單化，打破傳統二維圖形的作圖習慣，找到作圖的突破口，利用數字化制造技術由3D返求2D，將理念變為現實，對圖學教育的教改實踐具有一定的指導意義。

關鍵詞:圖學教育;吊鉤;造型;現代制造技術

現代工業的飛速發展，加快了產品的更新換代速度，新的制造技術應用而生，其中，數字化制造技術尤為典型。產品的數字模型作為貫穿制造過程的一條主線，如何表達其包含內容、建立方法、信息含量等尤為重要。傳統制造中，二維工程圖樣承擔了制造過程中的所有信息。然而，隨著計算機技術和信息技術的飛速發展，以及如UG、PROE、Solidworks等新型綜合軟件層出不窮，傳統的信息載體已越來越不適應現代制造技術的發展水平，如何快速對圖形所攜帶的信息進行分解，將復雜的信息簡單化，打破傳統二維圖形的作圖習慣，找到作圖的突破口，利用數字化制造技術由3D返求2D，將理念變為現實已迫在眉睫，這對圖學教育的教改實踐也具有一定的指導意義［1，2］。

1識圖和制圖

1．1識圖

圖1為吊鉤的平面圖。初看圖形，非常復雜，不知如何下手，仔細分析會發現，本例的3D模型主要是一線架如圖2所示，將一曲面覆蓋其上即可完成造型，如圖3所示，所以該例的突破口在于如何完成線架的造型。分析圖1，提取與兩條平面曲線相關的尺寸信息，得到如圖4所示的圖形信息。一副圖上的尺寸，既有確定形狀的定型尺寸，又有確定位置的定位尺寸，還有些尺寸二者兼而有之，將本例中的尺寸進行歸類，定型尺寸有Φ27．5，R14，R42．5，R55，R47．5，R6以及Φ42．5，定位尺寸95．7，65．2以及6．8。但要做R47．5的兩個圓弧，需要知道圓心位置，但尺寸95．7和65．2只能確定其圓心在這兩個尺寸確定的豎直直線上，而無法確定具體情形，所以還需要其他尺寸配合才能最終確定［3］。分析圖形可知，由65．2尺寸確定的半圓，和圓Φ42．5相外切，兩圓相外切，其兩圓心之間的距離等于半徑之和，兩圓相內切，其圓心之距等于兩半徑之差，這樣，尺寸Φ42．5，R55，R47．5又兼具定位尺寸。分析清楚圖形尺寸間的關系，作圖就能得心應手［4，5］。由于空間曲線依托平面曲線，所以完成兩條平面曲線后，分析空間截面線，如圖5所示。同樣空間曲線也是由定型尺寸和定位尺寸確定，其它截面空間曲線比較簡單，只要確定其位置后，做半圓即可，但需要注意其截面半圓起點和終點分別落在兩條平面曲線上。難點在于270度和315度線的截面曲線。

1．2制圖

以315度截面線為例，選用CAXA制造工程師設計軟件，繪制截面線。選擇曲線工具中的“直線”命令，在界面左側的立即菜單中選擇“角度線”，與x軸夾角－45°的截面圖，如圖6(a)所示，裁剪掉不需要的部分。選擇曲線生成工具欄上的圓心工具，在立即菜單中選擇作圓方式“兩點半徑”，然后按照提示單擊分別點取R47．5圓弧的切點和－45°線左側端點，半徑為25，然后右擊結束該圓的繪制，同樣的方法繪制截面半徑為6的圓，如圖6(b)所示［6］。圖6吊鉤截面圖繪制16度的切線，選擇曲線工具中的直線命令，在界面左側的立即菜單中選擇“角度線”，與直線夾角－16°，選取－45°線作為參照直線，R6圓弧的切點為直線的起始點，任意選取缺省點為終點，完成16度線的繪制，利用曲線過渡命令，對圓R25和16度直線進行半徑為6過渡連接，裁剪掉不需要的曲線，完成截面線的繪制，如圖7所示。圖7吊鉤截面圖綜上所述，線架的搭建步驟如圖9所示:首先搭建如圖8所示的平面曲線，在平面曲線的基礎上搭建空間截面線。圖8平面曲線圖9空間截面線

1．3生成曲面

曲面的生成方法有多種，選擇其中一種完成即可。本例采用網格面，注意網格面由U方向和V方向曲線構成，各個方向的曲線必須相交，構成封閉區。選擇曲面工具欄中的網格面工具，依次拾取U截面線共2條，右擊確認;再依次拾取V截面線共7條，右擊確認，稍等片刻后曲面生成，如圖10所示。最后完成其他曲面，得到需要的吊鉤立體圖形，如圖11所示。

2結語

識圖、制圖是從事機械、機電類或近機類從業人員必修的一門專業基礎課程，但因其對空間思維能力以及空間想象能力要求較高，學習的困難程度較大。然而，如何在復雜的圖形信息中，分解出各個簡單的信息，找到作圖的突破口，付諸其他三維軟件的強大造型功能，將復雜的事情簡單處理，不僅能提高設計效率，而且能激發人員的學習興趣，降低課程的抽象性，同時也提高了學生對相關軟件的熟悉程度及學習熱情。

參考文獻:

［1］孫寶福．基于現代制造技術的工程圖學課程改革之初探［J］．東華大學學報，2005，8(31):160－162．

［2］汪紅．《產品設計與制造實訓》教學探索與實踐［J］．蘭州石化職業技術學院學報，2014，14(3):59－61．

［3］高慧．畫法幾何與工程制圖課程的教改思考［J］．北京工業職業技術學院學報，2004，(03):47－49．

［4］林清夫．工程制圖課件數字化制作平臺的開發研究［J］．機械制造與自動化，2007，(03):53－55．

［5］李潤．基于Pro/E行為建模的可變截面懸臂梁優化［J］．蘭州石化職業技術學院學報，2014，14(3):21－23．

［6］李潤．變截面懸臂梁的Pro/Mechanica有限元法設計［J］．工業儀表與自動化裝置，2014，(12):205－106．

作者:李潤 單位:蘭州石化職業技術學院機械工程系