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1、求实 进取 创业 报国浅谈solidworks对储运专业工程制图学习的辅助作用作者：吴志遥【摘要】：画法几何与工程制图是油气储运的基础学科之一，在于培养学生的识图制图能力，对油气储运工程的规划、勘查设计有重要作用。而在传统的教学模式中，通过书本、黑板和静态投影实现的教学方式，对培养同学们的识图能力有很大的局限性。本文通过对三维制图软件solidworks的部分功能进行介绍，来阐释三维制图软件在制图学习中对实体的认知、各种视图绘制起到的辅助作用，以培养同学们的空间想象能力，提高学习效果。【关键字】：工程制图 Solidworks 三维 实体 视图随着计算机图形学、计算机硬件和软件系统的飞速发展，
2、计算机辅助绘图技术在相关的行业里得到了日益广泛的应用，在我国的工程设计领域计算机绘图技术的应用已得到普及，油气实在科研院所、现代化企业中，计算机辅助绘图已经取代了传统的手工绘图。计算机绘图技术的普及，使广大的工程设计人员从繁重的手工绘图中解放出来，把更多的时间和精力投入到产品开发中区。利用计算机绘图软件进行工程设计可以显著地缩短企业产品设计周期，节省人力、物力、财力，提高设计质量以及工作效率。在机械设计中，常用的二维制图软件主要是Autocad，三维制图软件主要有UG、Pro/E、Solidworks等。在此我们选择容易上手的Solidworks进行部分功能论述。一、 Solidworks软件
3、简介Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是Solidworks 的三大特点，使得Solidworks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。Solidworks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。Solidworks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用Solidworks 来搞设计了。Solidworks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。Solidworks资源管理器是同Windows资源管
4、理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用Solidworks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。在目前市场上所见到的三维CAD解决方案中，Solidworks是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech所评论：“在基于Windows平台的三维CAD软件中，Solidworks是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。” 在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖放、点击、剪切、粘贴）协同下，使用Solidworks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的
5、。二、 对画法几何与工程制图的教学分析工程图学是研究各类工程图共同的基础理论及其应用的学科。机械制图师工程图学的分支，是研究如何绘制和阅读机械图的学科。储运专业使用的教材是机械制图（第五版），教学内容为: 制图的基本规定和几何作图、 三视图、 组合体、 轴测图、 零件图、 装配图等等。其中三视图这一方面在本课程的学习中属于重点难点，对同学们的空间想象能力有较高要求，对于培养其画图、识图的能力起决定性作用。在传统教学中，老师采用的方法有两种：（1）借助实体模型，让同学们进行自主观察和频繁练习。（2）借助ppt投影教学，将各种特征的画法进行讲解。以上两种方法都有一定的缺点。使用实体模型，其存在的主
6、要缺点是, 模型体积大, 数量多, 要保证课堂上人手一个模型是很不方便的事情。而且对于大多数实体，同学们只能观察到外部结构，但对于实体内部的相贯线等特征无法观察，因而这种方法强调了同学们要多利用课余时间去模型室观察模型，还对同学们的空间想象能力有一定要求。对于使用ppt投影，虽然快捷方便，不占空间，但制作过程需要花费一些时间，对教师带来不便。而且，使用ppt投影出来的大多是二维平面图，在对实体三维形状的描绘方面就存在局限性，不能像实体模型一样任意调整角度观察。所以，我们设想一种新的方法，既能有ppt投影那种方便直观的效果，又能达到仿佛实体在手的自由观察效果。于是，solidworks软件的辅助
7、作用就可以在此体现。使用Solidworks辅助制图学习的前提是你能大致读懂二维视图，当然不需要你对每一个细节都能清晰的描绘出来，然后通过大致的特征来想象实体。对于同学们的空间想象能力，我在本专业09级的同学中抽了50人进行调查。调查的内容就是通过对二维视图的认知，来想象三维实体的特征。调查选项有：A、看到二维视图很难想象出三维实体；B、看到二维视图可以想象出三维实体，但要花些时间，且对部分细节遗漏、不清晰；C、看到二维视图，可以很快想象出三维实体，只对少数细节产生遗漏或错误。调查结果如图1所示。图1 通过二维视图想象三维实体的能力调查结果由上图我们可以看出有24%的同学在空间想象能力上存在不
8、足，大部分同学的空间想象能力还是可以的，所以可以通过solidworks进行辅助来提升学习水平。三、 Solidworks的使用思路在三视图的学习中，三视图之间应当保持下列关系：主视图与俯视图长相等且左右对正，主视图与左视图高相等且上下对齐，俯视图与左视图宽相等。这三条概况为“长对正、高平齐、宽相等”九个字。我们在绘制三视图时，通常是根据一到两个视图来绘制第三视图。很多同学都可以画出大部分轮廓，但在细节上出问题。Solidworks的用处在于通过已知平面特征转换为立体特征，再将立体特征转换成平面特征，效果显著。Solidworks使用的主要思路是：分析视图建模回归视图（一）、分析视图 任意一个
9、组合体都是由两种基本方式形成的。第一种是叠加，即组合体是由基本体叠加形成的；第二种是切挖，即组合体由基本体经切挖和截切而形成。在利用Solidworks建模之前，就要先对二维图纸进行分析，来确认其实体可以拆分成多少中基本形体，进而选用相应的方法进行建模。（二）、建模 建模分为4个步骤：1、确定基准面和基准点。Solidworks软件中会默认存在前视基准面、上视基准面、右视基准面以及原点。根据二维视图先确定某种特征所处的位置，进行草图绘制。2、在基准面上绘制草图。主要绘制的图形有直线、曲线、圆即圆弧、矩形、多边形等，绘制草图的同时可以选取任意的点或线条来添加相应的几何关系。如果要求严格的尺寸关系
10、，也可以通过“智能尺寸”按钮对点与点、点与线、线与线之间的距离进行设置。3、对草图进行特征描述。对于辅助学习中，常用的特征指令有 “拉伸凸台/基体”和“拉伸切除”按钮。绘制完草图后，选择相应的特征来形成实体（基本体）。实体的具体参数如拉伸高度、拉伸方向、倾斜角度等。可以在PropertyManager选项卡里做出自由设定。4、选取已建好的实体上的某个面做基准面，进行下一个草图绘制，并添加需要的特征。这一步就是将简单基本体拼接成组合体。（三）回归视图实体模型做好后，我们可以直接从不同的角度对模型进行观察，也可以通过“从零件装配体制作工程图”按钮将实体的三视图反映在一个模板上。这样做到从三维到二维
11、的转换，以达到根据两个视图生成第三视图的目的。四、将Solidworks运用到制图学习中在工程制图的学习中，通过两个视图来想像第三视图的大体轮廓并不难，难点就在于如何明确细节，接下来用三个例子来阐述Solidworks在工程制图学习中带来的便利之处。实例一：借助建模来观察细节题目的要求是根据图2画出左视图 （一） 分析：从俯视图上我们可以看出这是一个五A面棱柱，再通过主视图和俯视图上的虚线知道五棱柱中间被一个三角形的孔贯穿。该题的难点在于分析左视图中切孔在A面形成的截交线特征。采用Solidworks进行建模分析。实体如图3所示。做好模型后，我们可以单击图2鼠标右键，通过选择“旋转视图”、“平
12、移”、“翻转视图”等指令来对模型进行全方位的观察。（二）由实体转换为二维视图：点击“从零件装配体制作工程图”按钮，选择“模型视图”，在方向栏选取“左视图”后在模板上进行投影。结果如图4。图4从图中我们可以观察出左视图左侧三角形切口特征。图3图4实例二：借助建模来观察实体内部情况在能明确实体的特征，但对实体内部的相贯线画法不明确的情况下，我们可以通过改变模型的显示样式来达到对实体内部构造的认知，来辅助绘制相贯线。在图5中，我们主要关注的问题是在圆柱体侧面切除的孔与圆柱体的交线画法，以及圆柱体顶部的圆孔与侧面切除孔之间的相贯线画法。很显然，如果拿实物模型观察，我们是无法明确孔与孔之间相贯线的具体画
13、法的。通过Solidworks做出模型后，在视图定向中选择“前图5视”，可以将模型的正面面向我们，然后在软件菜单中选择“视图显示隐藏线可见”，便可以将图5中的截交线和相贯线画法呈现出来。效果如图6所示。从图中我们可以看出顶部圆孔与侧孔形成的相贯线是“V字型”，截交线也在该视图中反映。图6 对截交线和相贯线的描述实例三：借助建模来辅助绘制剖视图在传统三视图中，都用细虚线表达实体内部的结构。但是，当实体的内部形状较复杂时，在视图上就会出现很多细虚线，既不便于看图，也不利于标注尺寸和其他要求。为了解决这个问题，使原来不可见的部分转化为课件的，国家标准中规定了剖视的方法。所谓剖视图，就是假象用一个剖切
14、平面，通过实体的前后对称平面将实体剖开，移去观察者和剖切平面之间的部分，而将其余部分向投影面投射所得的图形。在日常学习中，剖视图的难点在于如何将剖与不剖的部分区分出来，并绘在同一个视图上。在此，Solidworks也能用来辅助生成剖视图。剖视图有很多种，全剖视、半剖视还算简单的，较复杂的是旋转剖视和阶梯剖视。例如要对图7的零件进行旋转剖视，来表达零件中孔的分布情况。我们先做出该零件的实体，然后通过“从零件装配体制作工程图”指令把零件的某一视图（此图是俯视图）映射在图纸上，然后进行剖切线的绘制。图7对于生成旋转剖视图，我们有两种方法：（一） 在工程图的面板中有现成的旋转剖视图指令（图8.），我们
15、可以直接用该指令绘制剖切线，然后移动鼠标 把剖视图呈现出来，效果如图8 工程图相关指令面板图9。但是，我们也要审视一下软件自身存在的缺陷。图9中的剖视图在长度上明显比零件俯视图的长度长，而在旋转剖视图中，剖视图的尺存是和原视图一样的。所以，在用本软件提供的“旋转剖视图”指令时，我们只能参考其生成的剖视图特征，不能参考部分尺寸。（二） 用草图标签中的“中心线”来画剖切线，其位置和图9中的剖切线一样，只是在画线前不用选“视图布局”标签中的指令。画好两条剖切线后，用ctrl键选中两条线后，点击：“剖面视图”指令，然后生成出剖面视图。这种方法生成的旋转剖视图在尺寸上是和三视图一样的。效果如图10。 五、结束语 Solidworks软件的功能有很多种，在此我们只运用了建模和视图生成的功能。在作图时，我们的目的主要是表现实体特征，所以不必强调建模时的具体尺寸，也忽略了实体在真实情况下加工的可能性，但要注意的是相关线条的关系不能错。Solidworks的辅助学习，对于不同图9 “旋转剖视图”指令画法图10 “中心线”旋转剖视画法水平的人，起着不同的作用。在工程制图学习中存在不足的同学，Solidworks给予他们更多观察实体的机会；对于水平较高的同学，Solidworks
