Inventor軟件在工程制圖教學中的應(yīng)用

2013-05-23 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

趙耀虹王吉昌來源:萬方數(shù)據(jù)

Autodesk Inventor軟件在工程制圖教學中得到了廣泛應(yīng)用,應(yīng)用Autodesk Inventor軟件系統(tǒng)可為工程制圖教學課件提供高質(zhì)量的素材。

工程制圖課程主要是培養(yǎng)學生的動手能力、形象思維能力和創(chuàng)新能力。工程制圖課程教學內(nèi)容并不多,但制圖和構(gòu)形設(shè)計始終貫穿在整個課程中,并且與實際緊密相連。傳統(tǒng)的設(shè)計制造過程是基于二維圖樣平臺,設(shè)計者頭腦中的產(chǎn)品構(gòu)思是三維物體,但受限于產(chǎn)品建模和表達的手段,設(shè)計產(chǎn)品只能采用投影的方式,表達在二維圖紙上?？磮D者面對圖紙平面,根據(jù)若干二維圖樣,理解它們的含義,再在頭腦中想象出所表達的三維設(shè)計產(chǎn)品,這種三維物體到二維圖樣的畫圖過程和二維圖樣到三維物體的看圖過程是圍繞實的圖紙和虛的物體展開的,其方式是間接的、不直觀的,限制了產(chǎn)品設(shè)計和制造信息的表達和交流,限制了設(shè)計者的創(chuàng)新思維。隨著對CAD技術(shù)的要求越來越高,傳統(tǒng)的CAD軟件已經(jīng)不能滿足設(shè)計上的需要,對三維CAD軟件的大量需求也成為必然。Inventor就是在AutoCAD軟件的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

    1 Inventor促進工程制圖教學的發(fā)展

Autodesk Inventor軟件能發(fā)揮其強大的參數(shù)化幾何建模功能及實時、逼真的三維顯示的功能,再加上其人性化的操作界面和簡單易學的特點,促進了工程制圖教學的發(fā)展。

    1.1開拓工程制圖的創(chuàng)新性

現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計的基礎(chǔ)是基于特征的三維模型,面向整個設(shè)計和生產(chǎn)的全過程,二維設(shè)計繪圖將逐漸讓位。教學內(nèi)容在改革中增加了構(gòu)型設(shè)計的主導(dǎo)思想,構(gòu)型設(shè)計的直觀體現(xiàn)就是用功能強大的設(shè)計軟件把學生的創(chuàng)新性思維展現(xiàn)在豐富多彩的三維圖形中。

    1.2提高教學質(zhì)量和培養(yǎng)形象思維能力

在工程制圖的教學中,一些稍微復(fù)雜的立體投影及立體間的相貫,由于沒有很多比較直觀逼真的實體模型,學生在理解上比較困難。特別到裝配圖的學習中,對于空間想象能力的差的學生,他們就無法正確理解裝配的作用、表達及讀裝配圖。在教學中,由于學生空間想象能力不同,這就需要一個不斷引導(dǎo)、開發(fā)其能力的過程,該過程和教師的教學是一個互動的過程。在傳統(tǒng)的教學中主要依賴教學模型,由于條件所限,不能滿足所有學生的需要?，F(xiàn)在的多媒體教學正好使Autodesk Inventor軟件在工程制圖教學中發(fā)揮巨大的作用,它在學生面前展現(xiàn)出一個生動的實體模型,根據(jù)不同要求可以變換各種位置,做各個方向的投影和軸測圖,學生理解起來特別輕松,在互動中培養(yǎng)學生的思維能力。同時也可以將課堂演示的內(nèi)容作為多媒體課件的素材,這樣既豐富了教學內(nèi)容,又可大大減少教學模型的投人。

    1.3提高學生的動手能力和計算機輔助設(shè)計水平

隨著計算機性能的提高,CAD軟件在機械設(shè)計中的應(yīng)用更加廣泛?，F(xiàn)在主流的設(shè)計過程是將所構(gòu)想二維實體直接用軟件建模并細化,在由CAE軟件分析后,將所建的實體模型加上制造信息由數(shù)字加工中心制造。Autodesk Inventor軟件正是體現(xiàn)了計算機輔助設(shè)計的特點,在實體建模的同時就是一個設(shè)計和制造的過程。設(shè)計支持系統(tǒng)能夠隨時隨地為用戶提供所需的幫助,這種基于瀏覽器的幫助系統(tǒng)包括:一套交互式零件構(gòu)造輔導(dǎo)程序和一套設(shè)計診斷程序。利用該系統(tǒng)可以識別用戶當前所處的設(shè)計階段,并清楚地指導(dǎo)用戶如何執(zhí)行需要完成的特定設(shè)計任務(wù),并以動畫方式描述各種功能的使用;設(shè)計過程中,還可以智能地處理設(shè)計中的錯誤并提供解決的方法。

本文介紹了應(yīng)用Autodesk Inventor軟件系統(tǒng)進行工程制圖教學就是將其強大參數(shù)化建模及演示功能用來演示課程內(nèi)容,特別是對立體和裝配圖部分的學習有很大的幫助。

    2 Autodesk Inventor軟件在工程制圖教學中應(yīng)用

    2.1零件設(shè)計

Autodesk Inventor軟件是新一代的產(chǎn)品造型系統(tǒng),是一個參數(shù)化、基于特征的實體造型系統(tǒng),它的各個功能模塊與它無縫集成,并且具有單一數(shù)據(jù)庫功能。

    2.2裝配設(shè)計

Autodesk Inventor軟件的裝配和現(xiàn)實中的裝配相通,通過添加不同的裝配約束來模擬現(xiàn)實中的裝配。裝配約束提供裝配、運動和過渡三類約束,在裝配約束里有配合、對準角度、相切和插入等來約束平面或軸之間的裝配關(guān)系。有了裝配約束,裝配體就具有了運動功能,就可以通過尺寸驅(qū)動來實現(xiàn)簡單動態(tài)仿真。

    2.3分解圖

分解圖在Autodesk Inventor軟件里其實就是裝配體的分解表達,它演示了整個裝配的過程及裝配體的具體組成,整個分解過程可以錄制并保存動畫。這樣,可使學生很好地理解裝配體的安裝及拆解過程,更好地讀懂裝配體。

    2.4二維工程圖

Autodesk Inventor軟件中二維工程圖是由三維實體模型直接生成的,包括基準視圖、軸測圖、剖視圖、輔助視圖、投影視圖和局部放大視圖等。二維工程圖與對應(yīng)的零件模型或裝配體模型具有全相關(guān)性,其二維工程圖可以保存為其他格式,便于和其他軟件交流。

    3應(yīng)用實例

Autodesk Inventor軟件三維設(shè)計具有參數(shù)化的功能,用尺寸驅(qū)動三維實體模型,可從三維的裝配設(shè)計人手修改,修改的結(jié)果自動影響三維的零件模型,而三維實體的修改,也會直接引起二維工程圖的改變。

    3.1立體

工程制圖教學中,立體部分和組合體部分都是教學的重點也是難點,尤其是兩立體相交產(chǎn)生相貫線時,更使學生感到無從下手,直接的原因就是生活中的實踐經(jīng)驗比較少,有的學生能夠描繪出立體外部產(chǎn)生的相貫線,但對于立體空腔內(nèi)部的相貫線卻束手無策,學生缺乏直接觸摸真實形體的感性經(jīng)驗,極大地制約了空間想象能力的發(fā)展,Autodesk Inventor軟件盡善盡美地解決了這個大難題。Autodesk Inventor軟件不僅清楚地介紹了泵體外部相互接觸的立體產(chǎn)生的相貫線(見圖1),而且利用它的二維工程圖,泵體內(nèi)部孔與孔之間的相貫線也一覽無余。更優(yōu)秀的是它的參數(shù)化功能,教師改變形體尺寸,非常生動輕松地就講解了一個制圖理論:相貫線的形狀和數(shù)量與相貫兩立體的形狀、大小和相對位置有關(guān)。學生從不同角度觀察立體,極大地增強了空間想象力。

Inventor軟件在工程制圖教學中的應(yīng)用+應(yīng)用技術(shù)圖片圖片1

    3.2裝配體

裝配圖是工程制圖教學的最后一個環(huán)節(jié),是學生前期學習的大綜合。學生完成裝配圖的前提是必需對裝配體本身的結(jié)構(gòu)和功能比較了解。學生人數(shù)的多和實驗器材的少是面臨的矛盾,教師必須既要克服困難又要高質(zhì)量的講解知識。實踐證明Autodesk Inventor非常勝任此項工作。

手壓閥裝配體的爆炸視圖(見圖2),它能夠以動態(tài)的方式為學生演示手壓閥詳細的組裝過程以及裝配位置,可以更好地表達工程師的設(shè)計意圖。在Inventor的表達式圖中,還提供了一個非常有用的功能-創(chuàng)建動畫功能,利用該功能可以動態(tài)的模擬裝配體的裝配過程,更加形象逼真。記錄保存的動畫文件格式,可以脫離本運行環(huán)境使用。

Inventor軟件在工程制圖教學中的應(yīng)用+應(yīng)用技術(shù)圖片圖片2

4結(jié)束語

Autodesk Inventor軟件是工程制圖教學中的一種有效手段,學生不但可以直觀、形象的學習工程制圖的基本知識,而且在學習基礎(chǔ)知識的同時提高了自身的計算機應(yīng)用能力,并且可以初步了解一些設(shè)計和制造的知識,為后續(xù)的專業(yè)課程做好鋪墊。

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