CATIA三维建模在机械制图中的应用

CATIA三维建模在机械制图中的应用

郭󰀁越

(延边大学工学院,吉林延吉133002)

摘要:CATIA是由法国达梭(DassaultSystem)公司开发的CAD/CAM一体化的软件,它具有强大的三维造型功能,使复杂的建模与工程制图工作变得简单、明了.因此,将它应用到󰀂机械制图 教学中,非常有利于学生对空间形体的分析,逐步培养学生的空间想象能力、空间分析能力以及对多种图样的绘制和阅读能力.

关键词:CATIA;建模;空间想象能力;空间分析能力;绘制能力;阅读能力

中图分类号:S220.2󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁文章编号:1004󰀁7999(2005)03󰀁0208󰀁04

󰀂机械制图 是专业技术基础课,对于刚步入大学校门的学生而言,是1门全新的课程.他们空间概念薄弱,又缺乏必要的生产实践经验.因此,利用CATIA三维实体建模功能,在计算机上虚拟建立立体模型并附以颜色,以动态显示,把截交线的形成、相贯线的产生以及立体图内部的复杂情形表现得淋漓尽致.不但激发了学生的学习兴趣,调动了学生学习的积极性和主动性,而且可以强化教师和学生的计算机应用能力,扩展和培养学生的空间构思能力.

1󰀁CATIA建模的教学应用举例与讨论

1.1󰀁求正六棱柱的截交线

如图1所示,正六棱柱被水平面P和正垂面Q截切后产生缺口[1].水平面在水平投影反映实形,正面投影和侧面投影积聚为1条直线,正垂面正面投影积聚为1条线,另外的投影面是倾斜的平面,它的投影是类似的缩小图形.

求解过程如下:

1)在二维草图上调用!Profile∀命令,画出正六边形;2)在三维模式下,调用!Pad∀命令拉伸成正六棱柱;

3)利用Insert窗口,插入!Body∀,再在历史树!Body2∀上单击鼠标右键,选!DefineInWorkObject∀;

4)选取正六棱柱欲要挖切的平面,在二维草图上调用!Profile∀命令,画出一个三角形;5)在三维模式下,调用!Pad∀命令拉伸成三棱柱(图1);

6)调用!BooleanOperations∀(布尔运算)中的!Remove∀(差集)命令,选取正三棱柱,完成

收稿日期:2005-06-05

作者简介:郭越(1973#),女,吉林舒兰人,延边大学工学院机械系讲师.

󰀁第3期郭越:CATIA三维建模在机械制图中的应用

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带缺口的正六棱柱(图2).

图1󰀁拉伸成的六棱柱和三棱柱

󰀁󰀁󰀁󰀁Fig.1󰀁Thecuttdehexagonalprismand

triangularprism

图2󰀁被挖切的六棱柱

Fig.2󰀁Theprotrudedhexagonalprism

动态观察带缺口的正六棱柱,使学生初步了解立体截切后的形状及各平面与投影面之间的位置关系.

CATIA能把三维建模图形自动生成6个基本视图和1个轴测图,可根据需要筛选.如图3所示,只选用最常用的基本三视图.它还可以把同一类型题,如求截交线问题,可求不同物体的截交线,只需要在历史树上加以修改,即只需要在!Sketch1∀、!Sketch2∀草图上画不同的图形,自动生成不同的截交体及截交线.

图3󰀁投影三视图

Fig.3󰀁Thethreeviewsofprojection

传统的教学手段是利用模型、挂图、板书等进行讲解,但由于模型、挂图的数量及种类的限制,远远满足不了课堂教学的实际需要.在机械制图教学中,学生对截交线的形状和它的投影关系模糊不清,由此利用CATIA三维建模来帮助学生弄清投影图中各图线与立体图表面交线的对应关系,进行平面与立体之间的双向思维[2],逐步培养学生的空间想象能力.对于结构较复杂的、内部结构从外观上看不太清楚的实体,需要进行以下分析.1.2󰀁复杂组合体的建模及剖析

如图4所示,以轴承架为例,在建模之前先对组合体进行结构分析.

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延󰀁边󰀁大󰀁学󰀁农󰀁学󰀁学󰀁报第27卷󰀁

1.2.1󰀁组合体结构分析

1个组合体无论多么复杂,都可以看成是由基本几何体经过切割挖切、叠加靠齐、相交和相切等方式组合而成.轴承架可看成是由带有半圆孔和矩形槽的长方体底座、与底座后侧面靠齐的支撑板、圆柱筒和肋板等基本几何体组合而成.实际上,在复杂零件中,只把这个实体当成1个大块的几何体,即在CATIA上进行实体建模时,应充分利用其编辑命令对基本几何体进行再加工,以加速其建模工作.1.2.2󰀁实体建模造型

1)在二维草图上调用!Profile∀、!Circle∀命令,在相应的位置画出长方形和圆形,再在三维状态下调用!Pad∀命令,拉伸带半圆孔的长方体;2)以长方体的侧面为基准,调用!Rectangle∀命令画矩形,再在三维状态下调用!Pocket∀命令挖切槽;3)以轴承架的后侧面为基准,调用!Pro󰀁file∀命令画支撑板的轮廓线,再在三维状态下调用!Pad∀命令,拉伸成支撑板;4)在二维草图上调用!Circle∀命令画两个圆,再在三维状态下调用!Pad∀命令拉伸成圆柱筒;5)在二维草图状态下画肋板的形状,再在三维状态下调用!Stiffener∀命令即可,如图4所示.

为看清楚实体的内部结构,下面的剖视图以通过实体的对称面为剖切面,采用全剖视的方式进行剖切.

图4󰀁轴测图、三视图及A-A剖视图

Fig.4󰀁Thepictorialview,threeviewsandcut󰀁openview

CATIA三维造型软件不但能生成三维模型,而且还可以生成二维投影图

[3]

,通过三维

与二维图形之间的相互交替,使学生对复杂的图形或者空间很难想象出来的部分立即恍然大悟,甚至对模型内部结构不清楚的地方,还可以采用不同的剖切方式,从不同角度采用动态观察器进行动态观察,把零件的内部表达得淋漓尽致.这样,可以实现教师与学生的教学现场交流,培养学生边学习、边思考、边提出问题的参与式学习方法,避免!满堂灌式∀教学造

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成的学生对老师的过分依赖,使学生养成独立思考的良好习惯,逐步提高学生的空间想象能力和空间分析能力,大大提高教与学的效率.

2󰀁结论

随着计算机绘图技术的普及与应用,各行各业为了提高效益会逐渐放弃传统的手工仪器绘图,而采用计算机绘图.计算机技术辅助绘图速度快、精度高,而且绘图质量大大高于手工绘图.因此,改造传统的机械制图课程势在必行.通过近1年的实践教学表明,CATIA三维造型在󰀂机械制图 课中的应用,把传统教学手段和现代教学手段有机地融合起来,激发了学生主动学习的兴趣,调动了他们学习的积极性,激发了他们的创新意识,从而使高校毕业生的综合素质得到进一步提高,使他们能更加适应社会的需要.参考文献:

[1]󰀁何铭新,钱可强.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2004.

[2]󰀁潘子健,朱玉祥.计算机三维建模在教学中的应用[J].吉林大学社会科学学报,2003,增刊,210-213.[3]󰀁尤春风.CATIAV5机械设计[M].北京:清华大学出版社,2003.

CATIA3Dmoldingappliedinmechanicaldrawing

GUOYue

(MechanicalEngineeringDepartment,EngineeringCollegeofYanbianUniversity,YanjiJilin133002,China)

Abstract:CATIAisaCAD/CAMincorporatesoftwarewhichwasdevelopedbyDassaultCompanyofFrance.Ithaspowerful3Dmold-makingfunction,whichcanmakethecomplexmoldingandengi󰀁neeringdrawingsimpleandclear.Thusapplyingittothemechanicaldrawingwillbeinfavorofstu󰀁dents∃analysistodimensionalfigure,andgraduallytrainingtheirdimensionalimaginationability,di󰀁mensionalanalysisabilityandtheabilitiesofreadinganddrawingabilities.

Keywords:CATIA;mold;dimensionalability;dimensionalanalysisability;readingability;drawingability