數(shù)字化制造技術(shù)的吊鉤造型研究

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摘要:隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的飛速發(fā)展，如何對(duì)圖形信息做出快速反應(yīng)，是圖學(xué)教育在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及教學(xué)手段方面面臨的創(chuàng)新課題。針對(duì)如何快速對(duì)圖形所帶的信息進(jìn)行分解，將復(fù)雜的信息簡(jiǎn)單化，打破傳統(tǒng)二維圖形的作圖習(xí)慣，找到作圖的突破口，利用數(shù)字化制造技術(shù)由3D返求2D，將理念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，對(duì)圖學(xué)教育的教改實(shí)踐具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:圖學(xué)教育;吊鉤;造型;現(xiàn)代制造技術(shù)

現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，加快了產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度，新的制造技術(shù)應(yīng)用而生，其中，數(shù)字化制造技術(shù)尤為典型。產(chǎn)品的數(shù)字模型作為貫穿制造過(guò)程的一條主線，如何表達(dá)其包含內(nèi)容、建立方法、信息含量等尤為重要。傳統(tǒng)制造中，二維工程圖樣承擔(dān)了制造過(guò)程中的所有信息。然而，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，以及如UG、PROE、Solidworks等新型綜合軟件層出不窮，傳統(tǒng)的信息載體已越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展水平，如何快速對(duì)圖形所攜帶的信息進(jìn)行分解，將復(fù)雜的信息簡(jiǎn)單化，打破傳統(tǒng)二維圖形的作圖習(xí)慣，找到作圖的突破口，利用數(shù)字化制造技術(shù)由3D返求2D，將理念變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)已迫在眉睫，這對(duì)圖學(xué)教育的教改實(shí)踐也具有一定的指導(dǎo)意義［1，2］。

1識(shí)圖和制圖

1．1識(shí)圖

圖1為吊鉤的平面圖。初看圖形，非常復(fù)雜，不知如何下手，仔細(xì)分析會(huì)發(fā)現(xiàn)，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(guān)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(jìn)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(gè)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(gè)尺寸確定的豎直直線上，而無(wú)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(nèi)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(guān)系，作圖就能得心應(yīng)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(jiǎn)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(diǎn)和終點(diǎn)分別落在兩條平面曲線上。難點(diǎn)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(shè)計(jì)軟件，繪制截面線。選擇曲線工具中的“直線”命令，在界面左側(cè)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(diǎn)半徑”，然后按照提示單擊分別點(diǎn)取R47．5圓弧的切點(diǎn)和－45°線左側(cè)端點(diǎn)，半徑為25，然后右擊結(jié)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(cè)的立即菜單中選擇“角度線”，與直線夾角－16°，選?。?5°線作為參照直線，R6圓弧的切點(diǎn)為直線的起始點(diǎn)，任意選取缺省點(diǎn)為終點(diǎn)，完成16度線的繪制，利用曲線過(guò)渡命令，對(duì)圓R25和16度直線進(jìn)行半徑為6過(guò)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(chǔ)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(wǎng)格面，注意網(wǎng)格面由U方向和V方向曲線構(gòu)成，各個(gè)方向的曲線必須相交，構(gòu)成封閉區(qū)。選擇曲面工具欄中的網(wǎng)格面工具，依次拾取U截面線共2條，右擊確認(rèn);再依次拾取V截面線共7條，右擊確認(rèn)，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(jié)語(yǔ)

識(shí)圖、制圖是從事機(jī)械、機(jī)電類或近機(jī)類從業(yè)人員必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，但因其對(duì)空間思維能力以及空間想象能力要求較高，學(xué)習(xí)的困難程度較大。然而，如何在復(fù)雜的圖形信息中，分解出各個(gè)簡(jiǎn)單的信息，找到作圖的突破口，付諸其他三維軟件的強(qiáng)大造型功能，將復(fù)雜的事情簡(jiǎn)單處理，不僅能提高設(shè)計(jì)效率，而且能激發(fā)人員的學(xué)習(xí)興趣，降低課程的抽象性，同時(shí)也提高了學(xué)生對(duì)相關(guān)軟件的熟悉程度及學(xué)習(xí)熱情。

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［6］李潤(rùn)．變截面懸臂梁的Pro/Mechanica有限元法設(shè)計(jì)［J］．工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2014，(12):205－106．

作者:李潤(rùn) 單位:蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系