新工业产品设计中机械制图教学研究

刘梅令

（青岛市即墨区第一职业中等专业学校，山东 青岛 266000）

0 引言

随着机械制造企业进入新工业时期其对从业人员的技术要求也在不断提升，为此在机械制图方面要有教学入手提升毕业生的实际操作能力。

1 新工业机械产品MBD标准体系研究

1.1 二维设计标准分析

当前大量的制造企业已经全面使用MBD技术，因此教学体系当中首先需要添加二维设计标准分析方面的内容，我国在此方面已经颁布了具体的对照细则，下文将使用表格的形式对其相关国家标准进行研究，详情见下表1。

表1 二维设计国家标准表

在具体的行业标准当中不同的行业也根据自身的实际情况完成了对应的设计，因此在教学的过程当中需要由对其进行分类研究，以此保证毕业生能够适应对应的专业，适应在新工科学科发展[1]。

1.2 三维设计标准分析

在计算机及相关硬件的进化过程当中，计算机的处理能力也是逐渐强大，因此二维制图为基础之上所发展出的三维建模技术也正在被越来越多的制造企业所接受[2]。而为了配合这一需求，在未来的教学当中就需要消防大力展开配合“十一五”当中提出的科学教学计划，对学生进行三维CAD软件、机械生产通用准则及机械产品数字字样方面的教学，具体的标准内容详情见下表2。

表2 三维设计国家标准表

1.3 标准体系创建

由通俗的角度对MBD三维数字化技术进行理解，其最主要的应用则是建立三维实体模型，由此对产品的各方面信息进行展示，而在将其添加入教学内容的过程当中则是首先对其体系框架进行确认，其体系框架当中的定义标准应当符合我国颁布的《机械产品三维建模通用规则》。其通用规则的内容教学要有三维建模通用要求入手，完成零件建模及相关流程的分析，最终强化学生的工程图制作生成能力。且在学习内容的构建当中要参照《基于MBD的机械产品三维数字化设计系列管理标准》，对其中的尺寸标准基本规定及未定义形状基本规定进行传授[3]。

1.4 基本准则

在教学内容当中对上述准则内容进行添加时，也是需要遵守相应的准则。首先要对企业的情况进行把握，我国工业制造业中使用三维数字化技术是近年来才得到使用的，因此其在教学当中的发展必然需要遵循一定的流程。同时其发展应当兼顾计算机显示及图纸的发放，MBD三维技术能够帮助脱离二维设计的约束，但是这也是需要大量的终端计算机作为配套设施所成立的，但是毕业生进行工作的大部分单位无法满足这一要求，因此教学准则当中也要兼顾计算机及图纸。最后MBD技术是十分依靠计算机软件功能的，现有的软件都是由国外进行引进，因此软件在功能上会有一定的区别，这也使得教学工作要由技术情况出发来保证实用性及广泛性[4]。

2 三维关键制图技术研究

2.1 图样视图角度确认

在进行三维关键制图技术的教学研究过程当中首要需要传授的内容时图样视角角度的确认，由此可以使用对应的软件平台来对三维模型进行对应的标注，此外在教学中可以通过使用视图管理器的方式来完成传统二维工程图向三维主模型的转换，这样能够达到二维图纸向三维模型平滑过渡的目的，且在三维空间当中不需要进行重新的标注，将二维与三维之间的设计差距进一步缩小，且在进行后续饮用工作额定过程当中更加容易接受[5]。

2.2 指引线表达

在三维关键技术的教学当中更为常见的则是指引线及基准线，其中指引线存在的目的是为了对图形表达的附加内容进行阐述，而基准线则是用来与指引线相连的。在教学的过程当中首先要注重指引线与相应图线之间的角度，其应当形成固定的角度且不能与相邻的图线出现相邻的情况[6]。在指引线的终端绘制方面其可以由三种不同类型的终止符号组成，分别是实心箭头、点及无终止符号。最后在基准线的方向及长度上三维图样当中的基准线应当为细实线，且在每条基准线上能够添加一条辅助线，具体的表达形式详情见下图1。

图1 基准线表达示意图

2.3 尺寸注法确认

在尺寸注法确认方面的教学首先应当注重其标注方法正确，在三维图样当中所有的尺寸数值都必须具有对应的依据，且能够展现出机件的完工尺寸。同时在尺寸线及及尺寸界线的绘制上应当使用细实线对其进行绘制，尺寸线不能使用其他的图线进行替代，同时也不能与其他图线出现重合的情况。当其用在对线轮廓当中的各项坐标进行展示时，可以使用尺寸线向外延长的方式用作尺寸界线[7]。

2.4 精度特征表示

最后在完成关于精度特征表示方面的教学时，首先需要注重的教学要点首先是当标注极限出现偏差的情况下，其上下偏差在小数点上一定要处于对齐的情况，而当公差带与基本尺寸进行对应是，其上下偏差在绝对值也相同时，其偏差的数值只需要进行一次注写。而当上下的偏差值为零时，其需要使用阿拉伯数字0进行标注，同时在标注的过程当中下偏差或上偏差的小数点需要在个位数上对齐[8]。

3 三维辅助工具开发

3.1 软件平台确认

完成了具体的制图技术教学后，需要向学生传授的内容还有选择正确的软件平台。目前其设计软件种类繁多，而不同种类的产品也有着不同的优势。目前相对主流的设计软件分为UG、PRO/E、CATIA三种，其中UG十分适用于汽车、航空航天领域的制造业设计工作，其二次开发工具也是具有十分强大的功能。PRO/E软件的优势主要是体现在其全面性上，目前其也是集成度最高的软件产品，但是在三维坐标工程作图方面其起步较晚，在教学当中需要进行重点功能的具体讲解。最后CATIA软件是目前世界各大通用制造企业使用的主流软件，其由V4及V5两个版本组成，其应用教学应当集中在结构规范树方面。

3.2 主要功能模块

而在主要的功能模块方面教学房中的首要内容是教会学生使用尺寸公差标注功能，在该功能当中集成了GB轴中的孔公差带及其数值，而此方面的教学更多的内容是集中在实际操作方面。与其同样重要的实际操作内容包含表面粗糙度的标注功能及几何公差的标注功能，在表面粗糙度方面的教学当中教学的重点是模型图元的标注，而几何公差的标注方面指引线被测表面的标注内容。

3.3 二次开发接口及语言

最后三维辅助工具内容当中包含二次开发接口及语言方面的内容，在实际操作当中对二次开发接口及语言进行正确的选择是能否完成程序移植的关键环节。上文当中提及的三种类型软件其都具有不同的二次开发接口，因此教学当中都应设计。而在教学可行性上来看能够发现当使用API函数库完成教学时其功能最为全面，且在辅助标注工具方面都符合固定的要求，因此其是用于教学最好的选项，矩阵变化函数为：

4 标准辅助工具教学实例

4.1 典型产品案例介绍

工程制图技术服务于工业制造业，而工业制造业生产出的产品需要在现实当中发挥一定的作用，为此下文将通过典型产品案例的方式来完成三维标注辅助工具在教学当中的必要性论证。在汽车生产的过程当中会涉及到一个重要部件花键套叉，作为十字万向联轴器的一部分其在汽车制造领域需要大量生产。花键套叉传动功率大且结构十分的紧凑，发挥的主要作用是对动力的传送角度进行改变，同时完成动力及扭矩的传送。

在对其二维工程图进行分析后能够发现花键套叉的结构时一体化的，同时其能够分为叉头及华建两个部分，因此为了能够保证视图租后清晰在二维工程图当中需要使用主视角局部剖视、俯视、左视图半剖视的方式来完成其尺寸、公差、粗糙度方面的标注[9]。

4.2 三维标注实现

在经过上文的产品介绍后下文将对其具体的操作方法进行概述，首先花键套叉这一零件在三维图样当中仅仅需要轴测显示的主视图及全剖视图两种形式，此后再三维建模的过程当中首先完成NX环境的进入，此后对PMI进行勾选完成主视图的创建，进而完成剖视图的创建。而在尺寸及线性公差的标注方面可以使用PMI自带的功能来完成，且由于使用三维辅助工具进行标注是，其标准样式已经得到了采集，因此只需要完成首选项的设置即可。且为了较好的视觉小改其字符及箭头大小可以设置为3.5，在对基准及几何公差进行标注的过程当中需要考量的基准内容分别是花键套中心基准轴及中心孔轴线两项因素，具体的标注则是对产品信息进行选择，此后分别选择基准方位、类型及关联对象等[10]。

5 结论

通过本文的论述，对新工业产品设计中工程制图教学方面进行了具体的反洗研究，目前工程制图教学仍然是处于试验性质的教学改革，其教学经验也需要在未来不断进行总结，本文的内容希望能为日后的研究起到一定的参考作用，同时希望为其提供一定的理论依据。