本文探討了Solidworks系列零件功能建立教學模型的相關(guān)方法。

　　0引言

　　在工程制圖的教學中，相貫體、截切體是工程形體常見的結(jié)構(gòu)，這些工程形體對于剛接觸專業(yè)的學生來講非常難于理解，為讓學生能夠直觀地了解這些結(jié)構(gòu)，在教學模具缺少的情況下可以利用工程設(shè)計軟件建立三維模具庫，利用線架圖與視圖的關(guān)系動態(tài)模擬，將立體及幾個方向的視圖展示出來。在幫助教學的同時，還可提高學生對將來使用的設(shè)計軟件的認識程度。

　　Solidworks是一套基于Windows桌面下的參數(shù)實體建模自動化設(shè)計軟件，有全面的實體建模功能.還具有建立零件庫及庫特征等工具;該軟件已廣泛地運用于產(chǎn)品、模具和仿真設(shè)計中。設(shè)計人員常利用該軟件的系列零件設(shè)計功能建立標準件庫、系列零件庫等。此外，還可以利用此功能建立教學所需的立體模型，例如顯示相貫、截切等形體構(gòu)成過程，同時高效地生成二維圖形，給教學及學生的理解帶來方。由于Solidwork，已廣泛運用于企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計，因此，學生在學習工程制圖的同時還可了解工具軟件，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。

　　1 Solidworks特性

　　Solidworks軟件命令基本與Windows命令相同，圖形菜單設(shè)計簡單明了，高度形象化，實體建模和裝配完全符合自然的三維世界，對實體放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等操作均為透明命令，學生在實體建模中就能看懂立體的形成過程，軟件的掌握也較簡單。

　　1. 1三維草圖功能

　　Solidworks是一個基于草圖設(shè)計的三維設(shè)計軟件，除可以創(chuàng)建復雜的外形草圖，還可將草圖當作實體處理，可以對創(chuàng)立的草圖進行鏡像、陣列、復制等操作。Solidworks還提供了完善的尺寸標注工具，可以對所有類型的尺寸進行標注。

　　1.2庫特征工具

　　庫特征工具可以重復使用已有的特征和模型，庫特征由添加到基本特征的特征組成，可將當前零件添加庫特征后，使當前零件具有庫特征的特點。

　　1. 3系列零件設(shè)計功能

　　Solidworks的拉伸、旋轉(zhuǎn)、倒角、抽殼和倒圓等基于特征的三維實體造型工具，能夠方便、快捷地創(chuàng)建任何復雜形狀的實體，而具有參數(shù)化特征的實體能夠通過對尺寸的改變來進行編輯，通過在嵌人或插人的Microsoft Excel工作表中指定參數(shù)的系列零件設(shè)計表(Design Table)中簡單地改變它們的尺寸配置，就可以同時完成對一個零件多個尺寸值的修改，從而實現(xiàn)系列零件尺寸驅(qū)動設(shè)計和編輯。還可以通過使用代數(shù)表達式來定義參數(shù)間或尺寸變量間的數(shù)學關(guān)系。

　　2三維參數(shù)模型庫的建庫流程和模型庫的建立

　　2.1建庫流程

　　考慮到設(shè)計中常常需要用到大量標準件，而利用Solidworks的系列零件設(shè)計功能建立三維模型庫，設(shè)計人員便可利用該庫功能，將結(jié)構(gòu)大體相同而尺寸不同的零件建立為一個基本形體零件，之后通過建立系列零件設(shè)計表而生成結(jié)構(gòu)相同的系列零件，由此，在Solidworks環(huán)境下建立了教學常用的模型庫。在工程制圖的教學中，當相貫體的兩相貫尺寸或位置發(fā)生變化時，相貫體的形式將發(fā)生變化;截切平面位置發(fā)生變化時，截切體也發(fā)生變化，此時便可運用系列零件設(shè)計的方法，給出相貫或截切的系列零件表來改變其幾何形體。Solidworks環(huán)境下的三維模型庫系統(tǒng)建庫流程如圖1所示。通過Solidwork，建立某種立體的默認圖形，將模型的對應(yīng)參數(shù)幾何尺寸數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Excel文件，使Excel文件作為"源"文件輸人到已建模型的系列零件設(shè)計表中，再將所建立的各類模型按一定的目錄分門別類地儲存在硬盤某路徑下，將該路徑添加到Solidworks系統(tǒng)選項中添加特征模板瀏覽器的參考路徑中，即可以于模型庫中查詢和調(diào)用各類模型。

　　2. 2模型庫的建立

　　在建立某種形體庫時，首先建立該形體的基本的實體形狀，之后建立系列零件的參數(shù)表，庫中的每個模型由三維參數(shù)化模型和系列零件設(shè)計表組成。三維參數(shù)化模型是利用特征造型技術(shù)建立的，建立的實體模型便是該庫中存儲的默認實體模型，而各類由系列模型的設(shè)計則是由零件系列表的尺寸驅(qū)動。

　　2. 2.1默認模型的建立

　　Solidworks的草圖功能繪制出所需實體的草圖，并利用智能尺寸標注出相關(guān)尺寸。利用Solidwork:特征工具，經(jīng)過實體拉伸、拉伸切除等功能完成基本形體的造型。

　　2. 2. 2建立系列零件參數(shù)裹

　　系列零件參數(shù)表可自動生成，也可以來自源文件，此處通過建立Excel文件，將所需參數(shù)編輯在Excel文件中，將此文件作為"源"文件插入到Solidwork。環(huán)境中的系列文件中形成系列文件參數(shù)表。參數(shù)表的建立過程如下:

　　1)模型零件的尺寸變量名:尺寸變量名由字母、數(shù)字和特征名組成，在草圖繪制過程中零件的尺寸變量名稱在整個使用過程中應(yīng)前后保持一致。

　　2)基本尺寸之間的參數(shù)關(guān)系:將尺寸參數(shù)(變量)與實體之間對應(yīng)生成一個相關(guān)聯(lián)的關(guān)系，這就確定了系列零件設(shè)計表的基本尺寸參數(shù)關(guān)系。

　　3)打開Excel文件:在Solidworks中各種尺寸約束可表示為變量、方程式和數(shù)字三種形式，模型的各尺寸變量名格式為尺寸名@特征名(或草圖名)(如D1@草圖1等)，系統(tǒng)默認的尺寸名是按建模順序來命名的，為便于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，應(yīng)在模型的尺寸屬性對話框中將各基本尺寸名對應(yīng)起來?？衫脧椭频姆椒▽?yīng)名稱代號輸人Excel文件(圖2)，此時將不同尺寸數(shù)值輸人到對應(yīng)的尺寸屬性全名對應(yīng)的列表中，即完成了參數(shù)表的建立。

　　2.2.3系列零件庫的生成

　　完成了基本實體造型和參數(shù)表的建立后，再次回到Solidworks系統(tǒng)下，選擇系列零件設(shè)計功能，將已經(jīng)完成的Excel參數(shù)表添加到系列零件設(shè)計表中，此時模型就具備了所有的幾何數(shù)據(jù)，并將這些特性通過參數(shù)文件的形式傳遞給三維默認形體模型。當改變系列零件設(shè)計表文件中有關(guān)尺寸變量的取值時，即改變尺寸配置和誦討尺寸驅(qū)動處理即可生成一系列大小形狀各異的立體模型。也就是說每一類模型只需建模一次就可以得到完整的模型系列。

　　3模型建模方法例舉

　　相貫立體模型建模如下(圓柱與圓柱相交):

　　1)建立基本實體模型

　　利用Solidworks提供的強大的基于特征的參數(shù)化實體造型功能生成模型庫。首先，生成主特征的二維草圖(sketch)如(圖3)，由草圖經(jīng)過凸臺拉伸(或旋轉(zhuǎn)、或掃描等功能)生成基本實體(圖4)，在與基本實體相垂直的位置再作一次相同的造型，即生成所需的相貫立體的模型造型如(圖5)。深色部分即與主體相交的另一個圓柱體。

　　2)利用Microsoft Excel文件編寫系列零件參數(shù)表

　　打開Microsoft Excel并生成工作表。在工作表的第I列(行標題單元格A2,A3等)中，輸人想要生成的配置名稱。本例以相貫體代號配置名，保存在工作表的第1行中，輸人要控制的形體的基本尺寸變量名，將各種形式的相貫體的尺寸輸人到對應(yīng)的表格中，按目錄分類儲存在相應(yīng)的文件下，即可得到模型庫的Key. x1，文件(見圖6)。

　　3)在Solidworks系統(tǒng)下建立系列零件設(shè)計

　　回到Solidworks系統(tǒng)下，選擇系列零件設(shè)計表，出現(xiàn)零件設(shè)計表窗口，打開已完成的Key: xls文件，將其插人到模型零件的基本實體中，已完成的相貫實體便出現(xiàn)了包括默認配置在內(nèi)的五種配置形式。教學過程中需要某種形式的模型時，只需打開配置管理器雙擊所需配置，就可顯示出不同配置實體模型。圖7為雙擊基本配置、"相貫3"、"相貫4"等自動生成的不同形式的相貫結(jié)構(gòu)。

　　4典型結(jié)構(gòu)形體模型例舉

　　1)圓柱與圓錐體相貫圖形

　　圓柱與圓錐體相貫時，當圓柱體尺寸改變時的相貫圖形如圖8所示。

　　2)圓柱體被平面截切圖形

　　圓柱體被平面截切時，當截切立體的平面位置發(fā)生變化時的圖形如圖9所示。

　　5利用Solidworks建立教學模型的優(yōu)點

　　以往在教學中多數(shù)是用二維軟件畫出所需要的圖形，利用Powerpoint來進行課件演示，為了加強立體效果，教師在制作課件時需要大量的時間和精力。而利用Solidworks提供的基于特征的參數(shù)化實體造型功能，教師可以在課堂上用很短的時間即可進行立體的建模，建模過程只需進行草圖繪制、特征造型即完成了簡單形體的立體實體造型。在進行三維演示時只需用鼠標拖動實體零件，即可全方位顯示立體的形狀，還可以選擇不同的視圖方向，展示立體的投影效果。因此利用Solidworks建立教學模型具有簡單、高效、形象化等特點，大大提高了工作效率和課件的立體效果。

　　Solidworks可以簡單地生成二維圖紙，只需將已完成的形體拖曳到工程圖紙，便自動生成二維圖紙。其本身又具有支持多種數(shù)據(jù)格式的功能，支持IGES/DXF/DWG等二進制格式，可成功地與AutoCAD之間進行轉(zhuǎn)換，因此除可生成本身的工程圖外，還可生成普及運用的CAD圖形。

　　對剛接觸工程制圖的學生來講，Solidworks由于有形象真實的立體模型，可以激發(fā)學生的學習興趣，幫助學生培養(yǎng)三維形狀與相關(guān)位置的空間邏輯思維能力和形象想象思維能力，同時也在教學過程中讓學生對將來使用的設(shè)計軟件有所了解。

　　6結(jié)論

　　將設(shè)計用軟件運用于教學中，即將軟件高效快捷的功能與教學工作結(jié)合在一起，可大大提高教學課件制作的工作效率，避免重復性勞動。用這種方法建立的形體模型庫，其生成的三維模型和二維圖形之間是相互關(guān)聯(lián)的，學生較容易理解三維到二維圖形的轉(zhuǎn)換，還可利用隱藏線可見命令顯示相貫線等輪廓線性。該建庫方法不需運用編程二次開發(fā)的方法，建庫周期短，易于掌握。

　　基于Solidworks本身具有的特點，其已被越來越多的企業(yè)運用。其實，可以根據(jù)教學的需要，將相關(guān)軟件的運用技術(shù)融合在今后的教學工作中，以提高學生的實踐工作能力。然而教學的改進對教學條件和師資水平提出了更高要求，因此作為教師來講，應(yīng)該不斷完善自我，不斷總結(jié)教學經(jīng)驗，尋找出全新高效的教學途徑和教學方法，為培養(yǎng)出高素質(zhì)的應(yīng)用型人才作出貢獻。