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2、UG:
Siemens PLM Software公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案,它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。針對用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求,提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。
3、PROE:
0 引言
能夠用來表示地質(zhì)現(xiàn)象及構(gòu)造特征的專題地圖即為地質(zhì)圖。地質(zhì)圖主要用來研究和分析必層層序和厚度、地質(zhì)構(gòu)造及地質(zhì)歷史等地質(zhì)特征,還能夠作為地下礦藏位置和儲(chǔ)量以及開鑿條件的預(yù)測依據(jù)。地質(zhì)圖除了有平面圖之外,柱狀和坡面圖也是常見的兩種形式,能夠?qū)⒌貙映绦?、巖性的水平或垂直變化以及彼此之間的接觸關(guān)系表現(xiàn)出來,從而更好的對地質(zhì)現(xiàn)象的空間展布有一個(gè)反映。通常,地質(zhì)圖可以分為地面地質(zhì)圖和地下地質(zhì)圖兩種類別。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展,計(jì)算機(jī)制圖技術(shù)也得到越來越成熟的應(yīng)用。
地下三維地質(zhì)制圖是通過對傳統(tǒng)地圖學(xué)在數(shù)據(jù)基礎(chǔ)理論、視覺變量與符號學(xué)理論、地圖標(biāo)示方法理論以及地圖綜合理論的擴(kuò)展,并引入計(jì)算機(jī)表達(dá)圖形學(xué)的理論和技術(shù),建立數(shù)字環(huán)境下地質(zhì)實(shí)體和現(xiàn)象三維屬性科學(xué)可視化的表達(dá)圖形學(xué)理論與技術(shù)。目前有關(guān)地下三維地質(zhì)制圖的研究有很多,并取得了很多成果,是一項(xiàng)具有廣泛的應(yīng)用前景的地質(zhì)制圖方式。本文就地下三維地質(zhì)制圖過程中存在的基本問題進(jìn)行了探討,希望對地下三維地質(zhì)制圖的進(jìn)一步發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。
1 地下三維地質(zhì)制圖面臨的問題
1.1 如何促進(jìn)人機(jī)交流
地下三維地質(zhì)制圖主要是通過計(jì)算機(jī)等機(jī)器進(jìn)行制圖,因此人機(jī)交流成為非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。地球空間多維信息表達(dá)的人機(jī)界面理論就是研究多維信息表達(dá)的最終軟件平臺(tái)及其同用戶之間的交互機(jī)制。一般,在二維地質(zhì)圖中,工作人員會(huì)借助一些參考工具,如比例尺、指北針、圖例等,作為了解信息的輔助措施。對于三維這種更需要人機(jī)交流的制圖方式,如何設(shè)計(jì)良好的人機(jī)界面,實(shí)現(xiàn)信息暢通無誤的交互,已經(jīng)成為高質(zhì)量可視化技術(shù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通常,一個(gè)良好的人機(jī)界面設(shè)計(jì)應(yīng)該包括用戶操作機(jī)制的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)信息反饋設(shè)計(jì)、導(dǎo)引圖設(shè)計(jì)、超媒體鏈接設(shè)計(jì)以及顏色、聲音等輔助信道的使用等等。
1.2 地下三維地質(zhì)制圖中三維信息表達(dá)的符號、圖標(biāo)以及表示方法體系
地下三維地質(zhì)制圖中的表達(dá)符號、圖表以及表示方法等是是地下三維地質(zhì)制圖的表達(dá)圖形學(xué)方法體系,是地下三維地質(zhì)制圖工作的核心內(nèi)容之一。地下地質(zhì)體三維信息的表達(dá)方法體系在第三維和時(shí)間維的引入下得到了很大的提升。計(jì)算機(jī)表達(dá)圖形學(xué)的三維圖形和動(dòng)畫技術(shù)設(shè)計(jì)的符號體系,能夠更加直觀、清晰、系統(tǒng)的對變化的點(diǎn)、線、面、體進(jìn)行表達(dá),設(shè)計(jì)的圖表能更好的用于地質(zhì)現(xiàn)象多維屬性的表述,設(shè)計(jì)的表示方法體系,能夠更清楚的通過各種符號和圖標(biāo)的組合表達(dá)地質(zhì)現(xiàn)象以及一些變化、分布等信息。可見,合理的表達(dá)圖形學(xué)方法體系是三維地質(zhì)圖表達(dá)清楚的關(guān)鍵。
1.3 地下三維地質(zhì)制圖視覺變量理論
地下三維地質(zhì)制圖的視覺變量理論是解決表達(dá)圖形學(xué)的視覺變量基礎(chǔ)。眾所周知,人們對圖形的認(rèn)知有大小、紋理、值、方位、顏色、層次以及形狀等七個(gè)視覺變量。通過這些變量的隨機(jī)組合就構(gòu)成了千變?nèi)f化的表現(xiàn)出來的圖形。地下三維地質(zhì)制圖是數(shù)字環(huán)境下的圖形表達(dá),一些圖形表達(dá)效果都是通過視覺變量進(jìn)行表達(dá)的。并且,由于引入了時(shí)間維,這些圖形還會(huì)有動(dòng)態(tài)的視覺效果,也就是動(dòng)態(tài)視覺變量。但是要想為這些多維信息表達(dá)的圖形學(xué)方法提供認(rèn)知和感受理論保證明,還需要更加系統(tǒng)的對這些擴(kuò)展視覺變量進(jìn)行研究。
1.4 地下三維地質(zhì)制圖信息表達(dá)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)
在傳統(tǒng)的地質(zhì)表達(dá)中,嚴(yán)格的地圖投影和地理坐標(biāo)是作圖基礎(chǔ)。傳統(tǒng)地質(zhì)圖的特點(diǎn)就是固定比例尺、固定分幅、靜態(tài)、平面等。而地下三維地質(zhì)制圖則是數(shù)字環(huán)境下的制圖,因此傳統(tǒng)地質(zhì)圖的特點(diǎn)已經(jīng)不再是地下三維地質(zhì)制圖的限制因素。在地下三維地質(zhì)制圖中,數(shù)學(xué)基礎(chǔ)尤為重要,包括多尺度、基于球面地理坐標(biāo)、精確的空間坐標(biāo)以及時(shí)態(tài)坐標(biāo)等等。
1.5 時(shí)空漫游中的地球空間多維信息集成表達(dá)的圖形學(xué)理論
對于地下三維地質(zhì)制圖而言,其最終發(fā)展目標(biāo)之一就是能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)空漫游,即達(dá)到能夠讓時(shí)空信息探索者無論在哪,在什么時(shí)間都能夠觀察到與其相適應(yīng)的可視化的表達(dá)結(jié)果。地球空間多維信息集成在時(shí)空漫游中表達(dá)的圖形學(xué)理論主要以時(shí)空漫游過程中由視點(diǎn)變化引起的信息表達(dá)的圖形學(xué)問題為研究內(nèi)容。在時(shí)空漫游圖形學(xué)理論中,關(guān)鍵的問題有很多,包括實(shí)時(shí)交互操縱、視點(diǎn)變化過程中的對象自身時(shí)態(tài)變化顯示、視點(diǎn)遠(yuǎn)近變化時(shí)信息的無縫切換等等。
2地下三維地質(zhì)制圖發(fā)展過程中的注意事項(xiàng)
首先,在當(dāng)前不宜單純的開發(fā)地下三維地質(zhì)制圖,應(yīng)該以開發(fā)二維為主,三維為輔的混合型地下地質(zhì)圖。當(dāng)前的二維地下地質(zhì)制圖技術(shù)在應(yīng)用上已經(jīng)比較成熟,能夠使大部分的要求得到滿足,而當(dāng)前對于三維的需求并不多。另外由于技術(shù)現(xiàn)狀,三維制圖過程中需要的大量數(shù)據(jù)的獲取和處理工作都非常困難,因此無法滿足商業(yè)應(yīng)用需求。并且三維耗資較高,如果在二維就能夠滿足需求的情況下,沒有必要浪費(fèi)資源。其次,在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面需要將邊界表達(dá)法作為主要的表達(dá)方法,在需要三維空間分析時(shí),進(jìn)行專門研究并將快速分析的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和空間分析算法進(jìn)行明確指出。最后,還需要加強(qiáng)地下三維地質(zhì)制圖在應(yīng)用性地質(zhì)圖中的使用,從提高其社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
[關(guān)鍵詞]三維制圖 煤田地質(zhì) 地層 煤層
[中圖分類號] P641.4+61 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-3-192-1
煤田大多都是盆地形態(tài),在同一個(gè)煤田中,有連續(xù)的煤系,也有在形變之后經(jīng)過一定時(shí)間的剝蝕而形成的不連續(xù)煤系。一般根據(jù)煤系不同的出露情況將煤田分為暴露式煤田、半暴露式煤田和隱伏煤田。我國大青山石拐子煤田的煤系出露良好,屬于暴露式煤田;開灤煤田僅出露下伏巖系,能圈出其部分邊界的煤田,屬于半暴露式煤田;而位于蘇北地區(qū)的部分煤田大部分煤系都被掩蓋了,無法確定煤田邊界,被稱為隱伏煤田。經(jīng)過地殼的長期運(yùn)動(dòng),許多煤層都發(fā)生了較大變化,極其復(fù)雜,各地區(qū)之間地質(zhì)煤層的情況差別都較大。傳統(tǒng)的二維地質(zhì)圖件已經(jīng)不能充分利用現(xiàn)有資料,準(zhǔn)確的反映地層及煤層的真實(shí)情況,而三維制圖卻能夠通過對整個(gè)地區(qū)進(jìn)行面、線、點(diǎn)細(xì)致入微的觀察和分析解決這些問題,保證了地層和煤層情況的準(zhǔn)確反映。本文將結(jié)合某地區(qū)煤田地質(zhì)工作中應(yīng)用三維制圖的情況,對三維制圖在煤田地質(zhì)工作中的實(shí)踐進(jìn)行分析。
1煤田地質(zhì)工作
1.1地層劃分
某地區(qū)地域面積十分遼闊,屬于多山地區(qū),早在侏羅紀(jì)時(shí)期開始就是其成煤時(shí)期,成煤之后經(jīng)歷過較多的造山運(yùn)動(dòng),造成煤層變化十分復(fù)雜,也因此地層發(fā)育非常齊全,出露較多。根據(jù)國家出臺(tái)的《全國巖石地層劃分》,該地區(qū)已經(jīng)被劃分出5個(gè)Ⅰ級區(qū),8個(gè)Ⅱ級區(qū),12個(gè)Ⅲ地區(qū),并且在此基礎(chǔ)上又進(jìn)行了詳細(xì)劃分,共有47個(gè)Ⅳ級區(qū)。
1.2主要內(nèi)容
煤田地質(zhì)工作可以分為兩大部分的主要內(nèi)容,一是采集野外的原始資料;二是整理和分析室內(nèi)資料,并做出文字報(bào)告。其中野外原始資料的采集主要包括填圖、槽探、鉆孔、剖面、巷道等。填圖的單元是面,要對地層進(jìn)行細(xì)致劃分,尋找出露,在一定條件下還能進(jìn)行產(chǎn)狀量取,最終將其表現(xiàn)為一個(gè)平面;槽探的單元是線,挖槽探的地點(diǎn)應(yīng)該在煤層及地層的露頭點(diǎn)或其附近,一般情況下槽探在垂直于地層的線上,最終將其表現(xiàn)為一條線,并根據(jù)槽探情況繪制素描圖;鉆孔的單元是點(diǎn),可以利用鉆孔資料推斷在一定深度條件下地層的變化情況,最終將其表現(xiàn)為一個(gè)點(diǎn);剖面是垂直于地層的一條線,許多特點(diǎn)都與槽探相似,但不同點(diǎn)在于剖面沒有縱深,僅出現(xiàn)在地表;巷道是根據(jù)煤層變化和開采需要而形成的具有縱深的立體的一條線。
1.3二維制圖已不能滿足煤田地質(zhì)工作的需要
二維圖件不能將所有的資料都集中在圖紙上,內(nèi)容較為單一。如果地質(zhì)圖僅顯示一個(gè)平面,就只能將地表資料顯示出來,而且柱狀圖也只能顯示一個(gè)縱深點(diǎn),剖面線僅能反映出一個(gè)橫切面,都無法將煤田地質(zhì)資料進(jìn)行全面的展示。例如剖面線的二維圖件只能顯示一條剖面線上的鉆孔(如圖1),無法利用相鄰鉆孔的資料進(jìn)行參考,不能表現(xiàn)出地層相關(guān)聯(lián)性。并且利用圖1計(jì)算儲(chǔ)量時(shí),計(jì)算方法的偏差也較大,不能保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。
2三維制圖在煤田地質(zhì)工作中的實(shí)踐
2.1三維制圖的特點(diǎn)
三維制圖軟件可以對一個(gè)物體進(jìn)行全方位編輯。在制作煤田地質(zhì)剖面圖時(shí),可以充分利用周邊剖面及鉆孔資料,甚至考慮到周邊環(huán)境對煤田地質(zhì)工作的影響,用三維制圖制作一張完整的圖件,然后在三維圖中切下一個(gè)剖面,更加真實(shí)的反映出地層和煤層的情況。并且,也可以在進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算時(shí)考慮到周邊鉆孔對其造成的影響,在充分了解地層構(gòu)造的條件下利用煤層的平均厚度及相應(yīng)的地質(zhì)模型,根據(jù)平面圖計(jì)算儲(chǔ)量。三維制圖的最大特點(diǎn)是可以將所有的地質(zhì)數(shù)據(jù)都集中到一張整圖上,對地層及煤層變化情況做整體研究分析工作并直接排除干擾因子。例如,可以將填圖、槽探、鉆孔、剖面、巷道等數(shù)據(jù)都集中到三維圖件上,限定干擾因素的影響范圍,然后進(jìn)行儲(chǔ)量計(jì)算。
2.2三維制圖軟件
目前被廣泛應(yīng)用于煤田地質(zhì)工作中的三維制圖軟件是Petrel TM軟件,該軟件是基于Windows平臺(tái)上的三維可視化建模軟件,具有高精度、確定性、隨機(jī)性、先進(jìn)性、科學(xué)性等特點(diǎn),在國際上占據(jù)主導(dǎo)地位。Petrel TM軟件擁有多種先進(jìn)技術(shù),例如三維網(wǎng)格化技術(shù)、構(gòu)造建模技術(shù)、沉積相模型建立技術(shù)、三維計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)、三維計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、巖石物理建模技術(shù)等。另外,同樣被媒體地質(zhì)工作廣泛應(yīng)用的還有GeoSec 3D地質(zhì)解釋軟件,是一個(gè)集三維地質(zhì)可視化、模型、平衡和恢復(fù)于一體的完整系統(tǒng),能利用地表地質(zhì)、鉆井、地震等資料形成三維地質(zhì)解釋成果,并利用其恢復(fù)技術(shù)對各項(xiàng)資料進(jìn)行分析和檢驗(yàn)。其主要功能有:可以根據(jù)三維制圖建立出可視化模型,根據(jù)模型快速輸出地質(zhì)剖面圖、平切面圖、鉆孔柱狀圖等二維地質(zhì)圖;具有全功能地質(zhì)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),可涵蓋地質(zhì)、勘探、試驗(yàn)等資料;能快速實(shí)現(xiàn)任意二維工作面并形成獨(dú)立工作界面,隨時(shí)進(jìn)行切換、定位、復(fù)制、粘貼,在對圖形進(jìn)行修改時(shí),結(jié)果能自動(dòng)反映在三維圖件中;精準(zhǔn)計(jì)算地質(zhì)面積、體積,分析統(tǒng)計(jì)地質(zhì)體之間的空間位置關(guān)系等。
三維制圖是一項(xiàng)非常實(shí)用簡便的技術(shù),只要對野外地質(zhì)資料進(jìn)行采集之后,根據(jù)各地區(qū)不同的情況利用建模軟件建立相對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,然后計(jì)算機(jī)就能按照數(shù)學(xué)曲線進(jìn)行繪圖工作,通過渲染技術(shù)形成立體圖形。
3結(jié)束語
綜上所述,二維制圖在煤田地質(zhì)工作中存在一些問題,如展現(xiàn)內(nèi)容較為單一、儲(chǔ)量計(jì)算不夠準(zhǔn)確等,這些問題嚴(yán)重制約著煤田地質(zhì)工作的順利開展,必須要利用更加先進(jìn)的技術(shù)手段,才能提高煤田地質(zhì)工作的質(zhì)量。三維制圖在煤田地質(zhì)工作中的實(shí)踐表明,我國現(xiàn)有技術(shù)也能將復(fù)雜地區(qū)的煤炭資源賦存情況做到較為全面的了解,統(tǒng)計(jì)出我國煤田資源量的變化情況,具有直觀、宏觀、精準(zhǔn)、快速等特點(diǎn)。因此,三維制圖在煤田地質(zhì)工作中具有較好的應(yīng)用前景。
關(guān)鍵詞:SolidWorks三維制圖軟件 技巧應(yīng)用 設(shè)計(jì)意圖 文檔屬性 尺寸標(biāo)注
中圖分類號:TB237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1007-9416(2012)12-0210-01
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)迅猛發(fā)展,三維制圖軟件以其直觀性、可進(jìn)行有限元分析等優(yōu)點(diǎn),在各行各業(yè)逐漸推廣。我公司也開始培訓(xùn)及推廣SolidWorks軟件。在應(yīng)用SolidWorks軟件建立三維標(biāo)準(zhǔn)件庫時(shí),獲得了一些小技巧和經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)在與大家一起分享一下。
1、設(shè)計(jì)意圖的體現(xiàn)
因?yàn)槿S標(biāo)準(zhǔn)件建模時(shí),與普通的三維造型不同,每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件都是包含有一系列的尺寸和參數(shù)的變化,建模前必須考慮好用何種方法建模能更好地體現(xiàn)出設(shè)計(jì)的意圖及更好地表現(xiàn)可以變化的參數(shù)。
以“Q55-1平頂法蘭盤”為例,見圖1。
圖中法蘭盤的整個(gè)高度為H。如果建模時(shí),先拉伸一個(gè)直徑為74mm(D)、高度為9mm(H-L)的圓柱體,在其基礎(chǔ)上再拉伸一個(gè)直徑為47mm(d)、高度為5mm(L)的圓柱體。這樣形成的模型自動(dòng)尺寸標(biāo)注時(shí)高度方向只有H-L和L兩個(gè)尺寸,這樣在系列參數(shù)列表時(shí)無法選上H,按圖一中表格對其進(jìn)行參數(shù)化,還得通過換算來實(shí)現(xiàn)。如建模時(shí)換一種思路,先拉伸一個(gè)直徑為74mm(D)、高度為15mm(H)的圓柱體,再采用拉伸切除法,將[反側(cè)切除]選項(xiàng)選上,就會(huì)獲得一個(gè)直徑為47mm(d)、高度為5mm(L)的圓柱體。
又如“Q1Q57-5方蓋”通常建模用一個(gè)L×B的矩形拉伸成一個(gè)H高的長方體,在其一面拉抻切除一個(gè)厚度為H-S的矩形。但這樣建模的結(jié)果函數(shù)S在圖中就自動(dòng)標(biāo)注不出來,不能進(jìn)行下一步系列化列表。這時(shí)就需要換一種建模思路,拉伸完L×B×H長方體 后,在距前視基準(zhǔn)面S位置建一個(gè)基準(zhǔn)面,在此基準(zhǔn)面上畫一矩形,再向外拉伸切除,這樣S建模尺寸就可以在模型上體現(xiàn)出來了,下一步就可以選取這個(gè)函數(shù)進(jìn)行系列化列表了。
2、文件屬性的靈活運(yùn)用
在制作“Q1Q91-1數(shù)字和字母代號標(biāo)牌”三維模型時(shí),此標(biāo)牌是大小尺寸相同的一個(gè)牌體,不同規(guī)格上標(biāo)注不同的字母和數(shù)字。我的想法是做成一個(gè)零件,通過不同的配置來改變標(biāo)牌上的字母。但在SolidWorks軟件中沒有文字函數(shù),不能對其賦予不同的值。在一個(gè)配置中繪制了一個(gè)文字,它就會(huì)在其它配置中體現(xiàn)出來,除非壓縮掉。如果每個(gè)配置都繪制一種字母,再在其它配置中都壓縮掉,幾十個(gè)配置下來,會(huì)非常繁瑣,還容易出錯(cuò)。這時(shí)巧妙運(yùn)用[文件屬性]就可以很好地解決這個(gè)問題。點(diǎn)開[文件屬性]對話框,在配置特定中建立一個(gè)“備注”的屬性名稱,在數(shù)值/文字表達(dá)中賦予字母名稱。點(diǎn)擊“確定”關(guān)閉對話框。在[插入]菜單中選擇[表格]/[設(shè)計(jì)表],在彈出的對話框中選擇“空白”,生成系列零件列表,將屬性中的“備注”用“$屬性@備注”表達(dá)式填加到系列零件列表中,并按不同的配置賦予不同的字母及數(shù)字。退出系列零件列表,點(diǎn)擊不同的配置,這時(shí)可以看見隨著配置名稱的不同,標(biāo)牌上的文字也不同。
3、尺寸標(biāo)注的技巧
當(dāng)零件包含不同配置并具有壓 縮特征時(shí),尺寸的標(biāo)注也是有一定技巧的,需要正確處理好父子關(guān)系。以Q1Q91-8B皮帶基本尺寸標(biāo)牌為例。當(dāng)標(biāo)牌材質(zhì)是鋁合金時(shí),標(biāo)牌上的邊框及圖案是凹進(jìn)去的,并涂黑漆;當(dāng)標(biāo)牌材質(zhì)是銅時(shí),標(biāo)牌上的邊框及圖案是凸出來的,標(biāo)牌背景涂黑漆。我最開始的做法是,首先通過拉伸長方形、倒圓角、切除把合孔,制作成一個(gè)標(biāo)牌的基體。然后繪制邊 框切除,繪制皮帶及三角形草圖再切除。賦予材質(zhì)1060合金。此時(shí),鋁合金標(biāo)牌已完成。再新建一個(gè)配置,選定材質(zhì)為黃銅。將切除-邊框、切除-皮帶、切除-三角特征壓縮掉。選擇邊框草圖拉伸,再選擇皮帶草圖拉伸。此時(shí)就發(fā)生問題了,皮帶草圖已被壓縮,不允許選取。為什么邊框的草圖可以選擇,皮帶的卻被壓縮掉了?仔細(xì)尋找原因,原來皮帶草圖繪制時(shí),標(biāo)注距牌體邊上13mm時(shí),因是先繪制的邊框,系統(tǒng)默認(rèn)為此尺寸是距離邊框的尺寸,將皮帶草圖變成了切除-邊框的子特征。當(dāng)父特征切除-邊框被壓縮后,子特征也被一同壓縮了。所以就選不到皮帶的草圖了。解決辦法是解除父子關(guān)系。皮帶草圖在標(biāo)注尺寸前,先把特征切除-邊框壓縮掉,這樣標(biāo)注出的尺寸,是以標(biāo)牌基體為基準(zhǔn)的,不與邊框發(fā)生關(guān)系,當(dāng)切除-邊框壓縮后皮帶草圖也不會(huì)受影響。
關(guān)鍵詞:三維建模技術(shù);機(jī)械制圖;組合體;剖視圖
機(jī)械制圖是機(jī)電類各專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,該課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生繪制和識(shí)讀機(jī)械圖樣的能力,培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和空間思維能力。但由于機(jī)械制圖課程具有抽象、難懂的特點(diǎn),很多學(xué)生學(xué)習(xí)起來很困難,因此教師就應(yīng)該探索較好的教學(xué)方法及教學(xué)手段,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,引導(dǎo)學(xué)生輕松學(xué)習(xí)。
一、傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)中存在的問題
在傳統(tǒng)教學(xué)中,為了逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和空間構(gòu)思能力,提高教學(xué)效果,教師會(huì)利用一些木質(zhì)的模型來增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),以便提高學(xué)生對實(shí)物、圖形相應(yīng)面線關(guān)系的理解能力。但是由于購買的模型大都比較簡單,而且也不夠全面,因此有些老師就會(huì)自制教具,以彌補(bǔ)教學(xué)模型的不足。但復(fù)雜的模型,特別是一些具有復(fù)雜相貫線和截交線的模型難以制造,且費(fèi)時(shí)費(fèi)力,成本較高。為了解決制圖教學(xué)中存在的種種問題,現(xiàn)在很多教材都配備了多媒體課件,但是這些多媒體課件在形式上都是平面的,即使是一些軸測圖或者是立體圖也不能實(shí)時(shí)從不同的方向觀察幾何體的形狀、內(nèi)部結(jié)構(gòu),仍然不能解決教學(xué)中向?qū)W生講解清楚空間幾何體的形體這一難題。因此,就要求教師在教學(xué)中不斷開拓,大膽創(chuàng)新,探求新的教學(xué)手段,滿足新形勢下的教學(xué)需要。于是我想到了將三維建模技術(shù)應(yīng)用在制圖教學(xué)中,結(jié)合其他的教學(xué)方法使上述問題得以解決。
二、三維建模技術(shù)的特點(diǎn)
三維建模技術(shù)是采用參數(shù)化和特征造型技術(shù)由二維草圖創(chuàng)建任意復(fù)雜的實(shí)體,靈活地生成工程圖,快捷地組成裝配體,并可以進(jìn)行裝配體干涉檢查,生成爆炸圖,而且還可以針對實(shí)體進(jìn)行后續(xù)的數(shù)控加工仿真及編程等工作。隨著三維建模技術(shù)的大力
發(fā)展和廣泛應(yīng)用,其相應(yīng)的軟件種類也增多,如UG、Pro/Engineer、
Solid Works等等,在機(jī)械、電子、建筑、汽車等各個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用。
三、三維建模技術(shù)在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用
1.建立三維立體模型
在組合體視圖畫法的教學(xué)中,題型多為補(bǔ)畫第三視圖和補(bǔ)缺線,要求學(xué)生由三視圖想象出空間三維實(shí)體的形狀,學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中常常因想象困難而導(dǎo)致不愿想、想不清,不能完成視圖補(bǔ)畫及線條補(bǔ)畫,而老師講解起來也很困難,其結(jié)果就是學(xué)生很難畫出正確的三視圖。現(xiàn)在我們可以借助三維建模軟件,方便快捷地建立物體的三維模型,逐步向?qū)W生演示組合體的形成過程,使他們建立起二維視圖和實(shí)物模型之間的對應(yīng)關(guān)系,逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。
在講解截交線、相貫線時(shí),可以直觀地將立體表面的交線修改成其他的顏色,著重表示或者從立體上提取出來,加強(qiáng)學(xué)生對其形狀的了解;也可利用三維建模軟件的參數(shù)化功能,修改立體的尺寸或相對位置,觀察截交線、相貫線的變化。
2.直觀展示各種剖視圖
剖視圖是表達(dá)機(jī)件內(nèi)部形狀和結(jié)構(gòu)的常用方法,學(xué)生在學(xué)習(xí)中往往不知道如何合理選擇剖切方法及剖切平面的剖切位置,在作圖時(shí)搞不清哪些部分被剖切平面剖切,哪些地方要畫剖面線。于是我們可以先對幾何體造型,然后在不同位置對幾何體進(jìn)行剖切,并生成工程圖,引導(dǎo)學(xué)生分析剖切位置對剖視圖畫法的影響,由學(xué)生發(fā)現(xiàn)最合理的方法,教師進(jìn)行歸納總結(jié),從而加深對剖視圖畫法的理解。
3.直觀展示裝配圖中零件間的裝配關(guān)系
識(shí)讀裝配圖是學(xué)生在學(xué)習(xí)中很難掌握的一部分內(nèi)容,對此也可以借助三維建模軟件分別建立各零件的模型,并可根據(jù)不同的位置和裝配約束關(guān)系組裝成部件。使學(xué)生深入了解各零件間的裝配關(guān)系,還可以將裝配好的部件進(jìn)行爆炸式分解,進(jìn)一步展示各零件的相對位置和裝配關(guān)系。同時(shí)可利用三維建模軟件的動(dòng)畫功能生成動(dòng)畫,使學(xué)生更好地了解部件的工作原理、裝拆順序,提高學(xué)生畫圖與讀圖的能力。
綜上所述,利用三維模型的直觀性、形象性、易修改等特點(diǎn),將三維建模技術(shù)與機(jī)械制圖的教學(xué)結(jié)合起來,可以使學(xué)生的空間想象能力、空間分析能力得到提高,可在使學(xué)生掌握知識(shí)的同時(shí),實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的良好互動(dòng),提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和積極性,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,從而使學(xué)生的綜合素質(zhì)得到進(jìn)一步提高,使他們能更好地適應(yīng)社會(huì)需要。
參考文獻(xiàn):
[1]張海霞.利用CAD三維技術(shù)提高工程制圖教學(xué).中國水運(yùn),2004-04.