举例说明利用Solid Edge开发工程图学CAI积件的思想以及方法 - 工程制图类

Abstract:Aiming at the current insufficiency of the contents can’t be modified and the badusage in the vivid and more that existed in the CAI software developing for engineering graphics,this paper advanced a new idea and method that using‘Solid Edge’to develop and apply the CAIintegrated ware of engineering graphics,and developed the CAI integrated ware in the part of solidof engineering graphics course content.The CAI integrated ware apply modern 3D solid moldingtechnology into Classroom teaching of engineering graphics,the 3D molding and 2D projection ofsolid is show and change at the same time,and it can elaborate affect sufficiently both of computerand teacher,make the teaching and studying combine dynamically,and so,we have acquired thebetter teaching effect with optimizing the Integrated ware developed in classroom teaching ofengineering graphics. Key words:engineering graphics;integrated ware;Solid Edge software; classroom teaching 摘要：针对当前工程图学CAI课件开发与使用中存在的内容不可修改、使用灵活性差等诸多不足，提出了利用Solid Edge开发工程图学CAI积件的<A href="http://www.51lunwen.org/civilengineering/2011/1208/lw201112080756281016.html" target=_blank>工程学论文网</A>思想与方法。并已在截交线、相贯线、组合体、机件表达方法、零件图、装配图等课堂内容方面进行了积件开发。积件将现代三维造型方法引入了工程图学课堂教学，立体三维造型与二维投影同时显现、协同变化，充分发挥了计算机与教师的双重作用，使教与学动态结合起来，取得了较好的教学效果。 关键词：工程图学；积件；Solid Edge软件；课堂教学 近几年有关工程图学的CAI软件开发较多，其内容也较广泛，功能也各有不同。不但有教学型软件，也有不少试题库型、学生自学型等，为帮助教师授课及学生自学起到了很好的作用，其制作水平也在逐渐提升，基本上能充分利用好目前流行的计算机多媒体技术。 问题在于工程图学要表达的是三维空间的点、线、面、体等几何元素，空间概念极为丰富，它的投影原理并不复杂。但只有脑子里对立体有了正确的空间概念才能在二维投影图上反映出来，实例演示、亲手操作等应是工程图学课堂教学的主要手段。而目前的工程图学CAI课件大多只是利用二维或三维图形、图像及简单动画等进行着演示，虽也能利用诸如Flash，3DS Max等制作一些的三维立体图形及动画。但它们也只是镶嵌在某个CAI课件内，这类课件的最大毛病是其内容在制作好后一般很难再修改，明显欠缺灵活性。虽然它能取到传授知识、引导学生学习的助学作用，但实际上它只是部分代替了教师进行课堂讲授，课堂上它不能充分发挥教师的主观能动作用，不能随学生掌握知识的实际程度而调节学习内容与学习进度，学生的学习是被动的，教与学不能动态地结合起来。工程图学课堂教学实践表明，目前的CAI编写与制作的”课件”模式有待改进。 针对目前工程图学课堂教学CAI软件开发中存在的诸多问题，有学者提出了用积件模式代替课件模式开发工程图学辅助授课型CAI教学软件的思路，这种思路值得认可。 1工程图学CAI的积件模式 据作者定义，所谓积件[1][2]，是指一种思想，其内核就是运用和变化。对于积件，一个很重要的特征就是以不变的积件适应千变万化的教学实践，其知识点可无限组合。积件能最大限度地发挥计算机与教师的双重作用，使课堂教学质量大大提高。结合工程图学教与学过程的特点，用积件模式代替课件模式进行工程图学课堂教学很有必要。 积件由积件库和积件组合平台构成，积件库包含有各种教学资料。而积件组合平台则是开发与使用积件库的一种软件环境。在工程图学的立体教学部分，随着Solid Edge，SolidWorks，UG，Pro/E等现代三维造型与加工系统在制造业的逐步应用，工程图学CAI积件也能找到合适的开发平台。 2 Solid Edge与工程图学CAI积件开发 要开发与使用工程图学CAI积件，首先就要求授课者必须了解并能熟练使用积件开发平台。结合工程图学的课程的教学特点，在立体的空间三维造型与课堂使用的直观性、方便性等多方面进行比较，使用Solid Edge进行工程图学CAI积件的开发与应用比使用UG，Pro/E，Solid Works等更容易些。 Solid Edge是新一代三维立体造型CAD软件，特征功能强大，包括建立曲面、相关零件族（放样、扫描、旋转、螺旋）、除料、填料、圆角、孔特征、薄壳和阵列等。设计时可先通过绘制轮廓或草图然后将其进行投影、扫描、放样、及旋转等而形成三维实体，其强大的参数化特征造型技术可以在完全的三维参数实体几何造型环境内完成对任何零件的造型，操作步骤连贯、自然，易于理解和执行，与设计者的设计意图相当吻合，在课堂上使用时，其易操作性可使设计操作进程与授课进程同步。 Solid Edge与Solid Works，Pro/E，UG等软件相比的一个最大不同点是，Solid Edge可以在同一个造型界面内设计出多个满足不同要求的造型，这一点在课堂教学中特别有用。作者可以把讲课内容先按顺序做成一个个的造型，然后使用Solid Edge里的特征路径查找器将一个个的造型进行“抑制”（即不可见）。随着讲课进程可分别对某个特征进行“取消抑制”操作以显示出相应的课程内容，“抑制”与“取消抑制”操作可反复进行，保证了讲课内容的可交互性。还可使用特征路径查找器中的“回放”功能将造型步骤一步一步地播放出来，这样讲课内容清晰、连贯，对学生理解课堂内容也大有帮助。 近年来，笔者尝试着用Solid Edge制作了许多积件，在工程图学的课堂教学中应用取得了很好的教学效果。在工程图学CAI积件的实际开发过程中，主要在工程图学的立体教学部分如平面立体、曲面立体、截交线与相贯线、组合体及机件的表达方法等内容方面使用SolidEdge的零件造型设计模块及工程图模块进行开发。并根据不同专业的教学要求相应地使用其装配图模块和钣金模块功能。 3利用Solid Edge开发与应用工程图学CAI积件实例 图1为圆柱圆锥相贯部分的立体三维造型图，按圆柱圆锥相贯线类型的不同，分别作出了不同的造型。图中立体1表达了圆锥面上开一圆孔时的三维立体造型，亦可表达出立体2圆柱圆锥相贯时相贯线的实际空间形状；图中立体2为典型圆柱圆锥相贯的情形；立体3给出了求作相贯线时辅助平面的作法及辅助平面与圆柱面、圆锥面相交的截交线情况等，其中截交线可用草图方式作出；立体4为圆锥面与圆柱面轴线相交且两表面公切于一球面时相贯线的特殊情况；立体5表达了立体4相贯线为平面椭圆曲线的情形。在相贯线这一部分，Solid Edge的参数化特征设计技术可以得到充分的发挥，如改变辅助平面的位置高度尺寸就可以看出相贯点位置的明显变化，改变圆柱的直径大小则可演示出相贯线的变化规律，造型时就标注好各部分的尺寸，使用时在某个特征上右击弹出即时菜单，选择“改变尺寸”项后再选中要改变的尺寸并输入新的尺寸数字即可。改变视图显示方向可分别看出立体或相贯线的主视图、右视图及俯视图等。 <IMG src="http://guanli.51lunwen.org//static.51lunwenwang.com/2011/1215/201112151444723718.jpg"> 图2为组合体课堂教学实例。积件要求学生根据已给出的主视图和俯视图设计出立体的