Inventor軟件在工程制圖教學中的應用

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

趙耀虹王吉昌來源:萬方數據

Autodesk Inventor軟件在工程制圖教學中得到了廣泛應用,應用Autodesk Inventor軟件系統可為工程制圖教學課件提供高質量的素材。

工程制圖課程主要是培養學生的動手能力、形象思維能力和創新能力。工程制圖課程教學內容并不多,但制圖和構形設計始終貫穿在整個課程中,并且與實際緊密相連。傳統的設計制造過程是基于二維圖樣平臺,設計者頭腦中的產品構思是三維物體,但受限于產品建模和表達的手段,設計產品只能采用投影的方式,表達在二維圖紙上。看圖者面對圖紙平面,根據若干二維圖樣,理解它們的含義,再在頭腦中想象出所表達的三維設計產品,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,限制了產品設計和制造信息的表達和交流,限制了設計者的創新思維。隨著對CAD技術的要求越來越高,傳統的CAD軟件已經不能滿足設計上的需要,對三維CAD軟件的大量需求也成為必然。Inventor就是在AutoCAD軟件的基礎上發展起來的。

    1 Inventor促進工程制圖教學的發展

Autodesk Inventor軟件能發揮其強大的參數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展。

    1.1開拓工程制圖的創新性

現代產品設計的基礎是基于特征的三維模型,面向整個設計和生產的全過程,二維設計繪圖將逐漸讓位。教學內容在改革中增加了構型設計的主導思想,構型設計的直觀體現就是用功能強大的設計軟件把學生的創新性思維展現在豐富多彩的三維圖形中。

    1.2提高教學質量和培養形象思維能力

在工程制圖的教學中,一些稍微復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、開發其能力的過程,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。現在的多媒體教學正好使Autodesk Inventor軟件在工程制圖教學中發揮巨大的作用,它在學生面前展現出一個生動的實體模型,根據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,在互動中培養學生的思維能力。同時也可以將課堂演示的內容作為多媒體課件的素材,這樣既豐富了教學內容,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計水平

隨著計算機性能的提高,CAD軟件在機械設計中的應用更加廣泛。現在主流的設計過程是將所構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字加工中心制造。Autodesk Inventor軟件正是體現了計算機輔助設計的特點,在實體建模的同時就是一個設計和制造的過程。設計支持系統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包括:一套交互式零件構造輔導程序和一套設計診斷程序。利用該系統可以識別用戶當前所處的設計階段,并清楚地指導用戶如何執行需要完成的特定設計任務,并以動畫方式描述各種功能的使用;設計過程中,還可以智能地處理設計中的錯誤并提供解決的方法。

本文介紹了應用Autodesk Inventor軟件系統進行工程制圖教學就是將其強大參數化建模及演示功能用來演示課程內容,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用

    2.1零件設計

Autodesk Inventor軟件是新一代的產品造型系統,是一個參數化、基于特征的實體造型系統,它的各個功能模塊與它無縫集成,并且具有單一數據庫功能。

    2.2裝配設計

Autodesk Inventor軟件的裝配和現實中的裝配相通,通過添加不同的裝配約束來模擬現實中的裝配。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,就可以通過尺寸驅動來實現簡單動態仿真。

    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。二維工程圖與對應的零件模型或裝配體模型具有全相關性,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應用實例

Autodesk Inventor軟件三維設計具有參數化的功能,用尺寸驅動三維實體模型,可從三維的裝配設計人手修改,修改的結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驗比較少,有的學生能夠描繪出立體外部產生的相貫線,但對于立體空腔內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驗,極大地制約了空間想象能力的發展,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生的相貫線(見圖1),而且利用它的二維工程圖,泵體內部孔與孔之間的相貫線也一覽無余。更優秀的是它的參數化功能,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:相貫線的形狀和數量與相貫兩立體的形狀、大小和相對位置有關。學生從不同角度觀察立體,極大地增強了空間想象力。

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    3.2裝配體

裝配圖是工程制圖教學的最后一個環節,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構和功能比較了解。學生人數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-創建動畫功能,利用該功能可以動態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,可以脫離本運行環境使用。

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