基于UG的机械制图虚拟模型设计

尚珍　静恩鹤

摘 要：针对目前机械制图课程中实物模型的缺陷，文章利用UG软件中二维工程图、三维模型、爆炸图及AVI格式动画制作等功能和Flash动画制作功能。并通过实例说明虚拟模型制作方法。这种方法大大提高教学灵活性、教学质量、减轻教师工作量、减少教学成本。

关键词：机械制图；虚拟模型；UG

1 概述

机械制图作为一门专业基础课，在教学过程中需要使用大量的教学模型辅助学生完成二维平面和三维立体的转换，以增加学生的感性认识，提高学生的空间思维能力。而传统的实物模型由于其体积大、不便携带、易损坏、不变动态演示、数量有限等缺陷，造成使用的极大不便，同时达不到预期的使用效果。随着计算机的快速发展，应用计算机软件结合多媒体技术建立。这样，不仅可以让学生轻松的掌握由三维到二维的投影转换原理和过程，培养学生空间想象力，还可以极大的提高学生学习的趣味性与教学效率。

2 虚拟模型及动画的建立

文章选择UG软件进行虚拟模型库的建立。UG是面向制造行业的CAD/CAE/CAM软件， 该软件能够准确描述任意的几何形状，可以快速简单地设计所要建立的三维实体，并利用二维工程图模块建立与三维实体相关的二维工程图。UG软件能够完成概念设计、详细设计、装配、生成工程图、结构与运动分析的全过程，使CAD、CAE和CAM有机集成，使产品的设计、分析和制造一次完成。

2.1二维工程图的建立

工程图是零件加工和制造的依据，在UG中，三维图形和二维视图具有相关性，任何一个利用实体模型创建的三维模型，都可以用不同的投影方法、不同的图样尺寸和不同的比例建立多张二维工程图。并且，该工程图与实体模型是完全关联的，当实体模型改变时，工程图也会同步自动更新。同时，UG的工程图模块提供了各种视图的管理功能，利用这些功能，可以方便的管理工程图中所包涵的各类视图，并可修改各视图之间的缩放比例、角度等参数。

2.2三维模型的建立

利用UG软件的建模模块能够方便、快捷地创建任何复杂形状的三维实体模型。建模模块作为新一代产品造型模块，提供实体建模、特征建模、自由曲面建模等先进的造型和辅助功能。实体工具可以使用各种特征视图、线框架构等功能。自由曲面工具是架构在融合了实体建模及曲面建模技术基础之上的超级设计工具，能设计出如工业造型设计产品的复杂曲面外形。

2.3动画的建立

动画是一种手段，是连续播放的一系列画面，其应用范围广泛，原理与电影、电视一样，都是视觉原理。在UGNX中，可以利用装配模块，得到需要的装配体。然后对这些装配体建立爆炸视图，把各零部件拆分，详细显示装配体的装配构成关系。同时，利用该模块的功能，也可创建动画模拟零件的拆卸过程，最后得到AVI格式的动画文件。对于复杂一点的动画，利用Flash软件制作，Flash是美国的MACROMEDIA公司于1999年6月推出的优秀网页动画设计软件。它是一种交互式动画设计工具，用它可以将音乐、声效、动画以及富有新意的界面融合在一起，制作出高品质的网页动态效果。

3实例

文章以某型号千斤顶为例，建立二维和三维视图，以及动画模拟。

首先采用UG建模模块建立千斤顶的装配图，如图1。接着利用UG中三维视图与工程图间的关联性，可建立千斤顶的二维图（左视图），如圖2。最后利用UG中装配模块，导出AVI动画文件，截图如图3。

4结束语

（1）在教学中采用三维虚拟模型，使教学过程更加形象直观，极大的提高学生的学习兴趣，能够更好的培养学生的观察能力、空间想象能力和工程意识，大大提高教学质量。（2）实物模型的种类与数量是制造厂家设计好的，且数量上都是有限的，在教学中可随时借助虚拟模型将《机械制图》课程中截交线、相贯线、组合体、剖视图、零件图及装配图等的重点、难点内容清晰、生动、形象地展示在学生面前。计算机辅助设计和辅助教学的结合，深化了教育教学方法的改革，运用三维虚拟模型，极大地改善了传统教学的模式。大大提高教学的灵活性。（3）在教学中，采用三维虚拟模型代替传统的实物模型，加深了学生对理论知识的理解及新技术的认知，降低了教学成本，减轻了教师的相关工作量。

参考文献

[1]张孟玫.利用三维造型技术进行复杂形体的读图[J].机械设计与制造，2006（11）.

[2]王成刚，赵奇平，游险峰.对虚拟模型尺寸测量方法的探索[J].图学学报，2014（35）：290-295.

[3]钟睦，李红术，陈志民.UGNX8.5课堂实录[M].北京：清华大学出版社，2014.

[4]钱克强.机械制图[M].北京：高等教育出版社，2014.