Inventor软件在工程制图教学中的应用

2013-05-23 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

赵耀虹王吉昌来源:万方数据

Autodesk Inventor软件在工程制图教学中得到了广泛应用,应用Autodesk Inventor软件系统可为工程制图教学课件提供高质量的素材。

工程制图课程主要是培养学生的动手能力、形象思维能力和创新能力。工程制图课程教学内容并不多,但制图和构形设计始终贯穿在整个课程中,并且与实际紧密相连。传统的设计制造过程是基于二维图样平台,设计者头脑中的产品构思是三维物体,但受限于产品建模和表达的手段,设计产品只能采用投影的方式,表达在二维图纸上。看图者面对图纸平面,根据若干二维图样,理解它们的含义,再在头脑中想象出所表达的三维设计产品,这种三维物体到二维图样的画图过程和二维图样到三维物体的看图过程是围绕实的图纸和虚的物体展开的,其方式是间接的、不直观的,限制了产品设计和制造信息的表达和交流,限制了设计者的创新思维。随着对CAD技术的要求越来越高,传统的CAD软件已经不能满足设计上的需要,对三维CAD软件的大量需求也成为必然。Inventor就是在AutoCAD软件的基础上发展起来的。

    1 Inventor促进工程制图教学的发展

Autodesk Inventor软件能发挥其强大的参数化几何建模功能及实时、逼真的三维显示的功能,再加上其人性化的操作界面和简单易学的特点,促进了工程制图教学的发展。

    1.1开拓工程制图的创新性

现代产品设计的基础是基于特征的三维模型,面向整个设计和生产的全过程,二维设计绘图将逐渐让位。教学内容在改革中增加了构型设计的主导思想,构型设计的直观体现就是用功能强大的设计软件把学生的创新性思维展现在丰富多彩的三维图形中。

    1.2提高教学质量和培养形象思维能力

在工程制图的教学中,一些稍微复杂的立体投影及立体间的相贯,由于没有很多比较直观逼真的实体模型,学生在理解上比较困难。特别到装配图的学习中,对于空间想象能力的差的学生,他们就无法正确理解装配的作用、表达及读装配图。在教学中,由于学生空间想象能力不同,这就需要一个不断引导、开发其能力的过程,该过程和教师的教学是一个互动的过程。在传统的教学中主要依赖教学模型,由于条件所限,不能满足所有学生的需要。现在的多媒体教学正好使Autodesk Inventor软件在工程制图教学中发挥巨大的作用,它在学生面前展现出一个生动的实体模型,根据不同要求可以变换各种位置,做各个方向的投影和轴测图,学生理解起来特别轻松,在互动中培养学生的思维能力。同时也可以将课堂演示的内容作为多媒体课件的素材,这样既丰富了教学内容,又可大大减少教学模型的投人。

    1.3提高学生的动手能力和计算机辅助设计水平

随着计算机性能的提高,CAD软件在机械设计中的应用更加广泛。现在主流的设计过程是将所构想二维实体直接用软件建模并细化,在由CAE软件分析后,将所建的实体模型加上制造信息由数字加工中心制造。Autodesk Inventor软件正是体现了计算机辅助设计的特点,在实体建模的同时就是一个设计和制造的过程。设计支持系统能够随时随地为用户提供所需的帮助,这种基于浏览器的帮助系统包括:一套交互式零件构造辅导程序和一套设计诊断程序。利用该系统可以识别用户当前所处的设计阶段,并清楚地指导用户如何执行需要完成的特定设计任务,并以动画方式描述各种功能的使用;设计过程中,还可以智能地处理设计中的错误并提供解决的方法。

本文介绍了应用Autodesk Inventor软件系统进行工程制图教学就是将其强大参数化建模及演示功能用来演示课程内容,特别是对立体和装配图部分的学习有很大的帮助。

    2 Autodesk Inventor软件在工程制图教学中应用

    2.1零件设计

Autodesk Inventor软件是新一代的产品造型系统,是一个参数化、基于特征的实体造型系统,它的各个功能模块与它无缝集成,并且具有单一数据库功能。

    2.2装配设计

Autodesk Inventor软件的装配和现实中的装配相通,通过添加不同的装配约束来模拟现实中的装配。装配约束提供装配、运动和过渡三类约束,在装配约束里有配合、对准角度、相切和插入等来约束平面或轴之间的装配关系。有了装配约束,装配体就具有了运动功能,就可以通过尺寸驱动来实现简单动态仿真。

    2.3分解图

分解图在Autodesk Inventor软件里其实就是装配体的分解表达,它演示了整个装配的过程及装配体的具体组成,整个分解过程可以录制并保存动画。这样,可使学生很好地理解装配体的安装及拆解过程,更好地读懂装配体。

    2.4二维工程图

Autodesk Inventor软件中二维工程图是由三维实体模型直接生成的,包括基准视图、轴测图、剖视图、辅助视图、投影视图和局部放大视图等。二维工程图与对应的零件模型或装配体模型具有全相关性,其二维工程图可以保存为其他格式,便于和其他软件交流。

    3应用实例

Autodesk Inventor软件三维设计具有参数化的功能,用尺寸驱动三维实体模型,可从三维的装配设计人手修改,修改的结果自动影响三维的零件模型,而三维实体的修改,也会直接引起二维工程图的改变。

    3.1立体

工程制图教学中,立体部分和组合体部分都是教学的重点也是难点,尤其是两立体相交产生相贯线时,更使学生感到无从下手,直接的原因就是生活中的实践经验比较少,有的学生能够描绘出立体外部产生的相贯线,但对于立体空腔内部的相贯线却束手无策,学生缺乏直接触摸真实形体的感性经验,极大地制约了空间想象能力的发展,Autodesk Inventor软件尽善尽美地解决了这个大难题。Autodesk Inventor软件不仅清楚地介绍了泵体外部相互接触的立体产生的相贯线(见图1),而且利用它的二维工程图,泵体内部孔与孔之间的相贯线也一览无余。更优秀的是它的参数化功能,教师改变形体尺寸,非常生动轻松地就讲解了一个制图理论:相贯线的形状和数量与相贯两立体的形状、大小和相对位置有关。学生从不同角度观察立体,极大地增强了空间想象力。

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    3.2装配体

装配图是工程制图教学的最后一个环节,是学生前期学习的大综合。学生完成装配图的前提是必需对装配体本身的结构和功能比较了解。学生人数的多和实验器材的少是面临的矛盾,教师必须既要克服困难又要高质量的讲解知识。实践证明Autodesk Inventor非常胜任此项工作。

手压阀装配体的爆炸视图(见图2),它能够以动态的方式为学生演示手压阀详细的组装过程以及装配位置,可以更好地表达工程师的设计意图。在Inventor的表达式图中,还提供了一个非常有用的功能-创建动画功能,利用该功能可以动态的模拟装配体的装配过程,更加形象逼真。记录保存的动画文件格式,可以脱离本运行环境使用。

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