淺析三維標(biāo)注技術(shù)在工程制圖課教學(xué)中的應(yīng)用論文
引言
三維標(biāo)注是指在零件或產(chǎn)品設(shè)計所得的三維模型上直接進行標(biāo)注。標(biāo)注的范圍主要包括尺寸、公差、注釋、文本以及相關(guān)符號。三維標(biāo)注的這個定義是相對于傳統(tǒng)的二維標(biāo)注而言的，在現(xiàn)行的傳統(tǒng)標(biāo)注中，往往是首先通過對三維模型投影生成二維制圖，再在二維制圖上進行標(biāo)注。在三維模型上直接標(biāo)注，以取代在二維圖紙上的標(biāo)注就成為受研究人員關(guān)注的一個研究課題�，F(xiàn)代制造業(yè)致力于無紙設(shè)計、制造，即在產(chǎn)品的設(shè)計和制造過程中全面應(yīng)用產(chǎn)品的數(shù)字建模技術(shù)。三維標(biāo)注技術(shù)所致力的目標(biāo)就是徹底摒棄二維工程圖，在產(chǎn)品的設(shè)計、分析和制造的整個流程中完全實現(xiàn)數(shù)字量傳遞。國外對三維標(biāo)注的學(xué)習(xí)、研究開展得較早，現(xiàn)在基本上已經(jīng)實現(xiàn)了生產(chǎn)應(yīng)用。我國在這方面的研究、應(yīng)用開展得較晚，在應(yīng)用上也遠遠落后于國際先進水平，企業(yè)依然主要使用二維標(biāo)注的方法，學(xué)校工程制圖課程也未開展相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。因此，加強在各類型高校或職業(yè)技術(shù)院校的工程制圖課程教學(xué)活動中，增加三維標(biāo)注方面的學(xué)習(xí)、研究勢在必行。
1三維標(biāo)注的優(yōu)越性
教學(xué)過程中，首先必須讓學(xué)生了解工程應(yīng)用中，三維標(biāo)注在現(xiàn)代制造業(yè)中重要意義，使學(xué)生建立良好的學(xué)習(xí)興趣，這樣有利于更好地開展本部分內(nèi)容的教學(xué)。
傳統(tǒng)的設(shè)計過程中，首先需建立三維模型的幾何定義，接著創(chuàng)建二維制圖，再進行標(biāo)注，最后使二維圖紙生效，它存在以下幾個不足:
�。�1）標(biāo)注和三維模型沒有聯(lián)系;
�。�2）尺寸公差重新定義、修改和轉(zhuǎn)換了很多次，成本高、易出錯;
�。�3）二維標(biāo)注中打印輸出的硬拷貝與原來的電子設(shè)計文檔脫離了聯(lián)系，設(shè)計、變更和管理成本很高。而三維標(biāo)注則有著如下的優(yōu)點:
1)直接標(biāo)注在三維模型上，清晰直 觀，無需嚴(yán)苛的訓(xùn)練，工程師、車間工人、管理人員都容易理 解;
2)在二維工程制圖中，為了詳細描述一個產(chǎn)品零件或者部件，要制作大量的截面圖、向視圖、局部放大圖，繪制這樣的圖樣，將耗費技術(shù)人員大量的有效工作時間，三維標(biāo)注則省去了這些麻煩;
3)三維標(biāo)注可以在整個產(chǎn)品生
命周期中使用和共享，產(chǎn)品生命周期的全過程使用數(shù)字量傳遞。基于三維標(biāo)注的優(yōu)越性，在零件的三維模型上直接進行標(biāo)注、取代二維標(biāo)注、實現(xiàn)在產(chǎn)品的全生命周期中完全山數(shù)字量傳遞已被視為一種不可阻擋的趨勢。
2三維標(biāo)注的原理及標(biāo)注平面
在學(xué)生建立學(xué)習(xí)三維標(biāo)注濃厚興趣的基礎(chǔ)上，進一步讓學(xué)生理解三維標(biāo)注的原理及標(biāo)注平面的建立，這將為學(xué)生學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容打下良好的基礎(chǔ)。
三維標(biāo)注從表現(xiàn)形式上看，只需要在三維模型空間中確定一個標(biāo)注平面，然后可以按照以往二維工程圖標(biāo)注方法來實現(xiàn)。所以三維標(biāo)注的實現(xiàn)方法就是:
�。�1）在三維模型空間中確定一個標(biāo)注平面;
�。�2）選擇標(biāo)注對象，并將標(biāo)注對象投影到標(biāo)注平面上;3)按照二維工程圖標(biāo)注方法完成標(biāo)注。標(biāo)注平面是用來管理三維標(biāo)注的，主要作用為:
1)定位在平行于標(biāo)注平面的平面上;
2)所做的標(biāo)注位于或附著在這個平面上。標(biāo)注平面可以通過平面或平面型曲面或兒何體的平面型表面來創(chuàng)建。
3CATIA平臺下支架類零件的三維標(biāo)注
在三維軟件平臺下，讓學(xué)生做些具有典型性和代表性的習(xí)題很有必要，這些練習(xí)題要能夠比較全面地覆蓋制圖標(biāo)注中涉及到的方方面面。同時，為了增強學(xué)生解難題的適應(yīng)能力，必須適當(dāng)?shù)卦黾泳毩?xí)點相對集中、綜合難度較大的題目，從而使學(xué)生不斷提高三維標(biāo)注的能力。以下內(nèi)容擬在CATIA平臺下，通過對一航空支架零件的標(biāo)注過程的練習(xí)、講解，使學(xué)生全面、系統(tǒng)地明確零件三維模型的三維標(biāo)注。
3.1CATIA平臺三維標(biāo)注工具的介紹
語義公差顧問(Toleraneing Advisor):在CATIA中，其絕大部分工作主要在Funelional Toleraneing &Annolalion CFTA)工作臺下完成。Toleraneing Advisor·是用來在產(chǎn)品或零件上指定三維標(biāo)注的工具。作為一個智能向?qū)В梢詭椭褂谜吒鶕?jù)選中的兒何元素或已經(jīng)存在的標(biāo)注來創(chuàng)建允許的標(biāo)注。Toleraneing Advisor可以根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)注標(biāo)準(zhǔn)完成文本、注解、基準(zhǔn)、基準(zhǔn)目標(biāo)、尺寸、兒何圖形公差和粗糙度創(chuàng)建與標(biāo)注。
標(biāo)注視圖管理:三維標(biāo)注所有的標(biāo)注都須標(biāo)注在標(biāo)注平面上，使用這些平面，可以創(chuàng)建不同的視圖平面，任何創(chuàng)建的標(biāo)注都會落于這些平面中的一個之上。視圖標(biāo)注平面在三維模型中以一個虛線勾勒的平面框架顯不，這個框架中包括原點和坐標(biāo)軸，這個框架可以自動地變大或變小以適應(yīng)和容納新的標(biāo)注。當(dāng)在一個特定的標(biāo)注平面上添加新的標(biāo)注時，必須先“激活”該標(biāo)注平面，以將該平面作為優(yōu)先平面來接納新的標(biāo)注。在FTA中，標(biāo)注視圖平面主要分為3類:1)正視圖標(biāo)注平面;2)剖視圖標(biāo)注平面;3)剖切標(biāo)注平面。在CATIA中不僅可以建立這3種標(biāo)注平面，還可以建立偏移量剖視圖/剖切和聯(lián)合剖視圖/音切。
捕獲(CapLure)有時候三維模型上面有過多的標(biāo)注，不利于觀察，而且旋轉(zhuǎn)模型也會用去大量時間。CATIA允許設(shè)計者在完成標(biāo)注后創(chuàng)建一個“捕獲”，將標(biāo)注過的尺寸擺成一個最佳視角，在這個捕獲視圖里，可以選擇部分標(biāo)注被顯不，多個捕獲則可以完整地表達三維模型的全部信息。捕獲是CATIA中對視圖和標(biāo)注進行管理的重要命令。
4結(jié)語
文中對高校工程制圖課程中引入三維標(biāo)注內(nèi)容的教學(xué)做了初步的探討，主要結(jié)論如下:D教學(xué)過程中要要使學(xué)生在明確三維標(biāo)注意義的基礎(chǔ)上，重點講明其基本原理及其相較于傳統(tǒng)二維標(biāo)注的優(yōu)越性。2J以某支架類零件在CATIA平臺下進行三維標(biāo)注為例，講明在三維軟件平臺下進行三維標(biāo)注的基本操作，使學(xué)生能有更直觀的認識，也便于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)本部分的內(nèi)容，同時對于三維標(biāo)注中的難點問題，也給出了一些解決的思路和方法供學(xué)生課后思考、實踐。
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