试论虚拟模型在装配图教学中的应用

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1、试论虚拟模型在装配图教学中的应用　　摘要：装配图是生产中重要的技术文件，本文采用UGNX软件，以千斤顶为例详细说明实体建模、装配图模型建立以及动画模拟的制作过程。采用UGNX软件可以提高教学效率，增加学生的学习兴趣和学习积极性，并为后续CAD相关课程提供基础。　　关键词：UG；NX；装配图；动画模拟；千斤顶　　中图分类号：G718.5文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）01-0202-02　　一、引言　　装配图的作用是显示机器或者零部件的形状、结构、之间的装配关系原理以及对技术的要求，它不仅是生产过程中的重要技术文件，

2、还是安装、调试、操作、检修机器和部件的重要依据。　　UG是由美国Siemens公司推出的一套集CAD/CAM/CAE于一体的软件系统，是当今世界上最先进的计算机辅助设计、分析和制造软件之一，UG覆盖了从概念设计到产品生产的整个过程，并且广泛地运用在汽车、航天、模具加工及设计和医疗器械行业等方面。在UGNX8.5装配模块中可以模拟真实的装配操作，并可创建装配工程图，通过装配图来了解机器的工作原理和构造[1，2]。　　本文以装配图教学中的典型例子千斤顶为例[3，4]，详细说明采用UGNX软件建立虚拟模型，以及虚拟模型在装配图教学中的应用。4

3、　　二、千斤顶的实体建模　　由千斤顶的装配示意图（图1），可知千斤顶是由7个零件组成的，其中2个标准件。当转动直杆3时，螺杆6随之转动，由于螺纹作用，因螺套5与底座7固定在一起，故螺杆6上下移动，通过顶帽1将重物顶起或落下。紧定螺钉2将螺母与螺杆连接在一起。紧定螺钉4将螺套与底座连接在一起。　　首先应用UGNX的建模模块，建立5个零件图。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。建模模块是新的产品造型模块，它能够提供实体建模等先进的造型以及辅助功能。实体工具可以利用各种特征视图、线框架构等功能。自由曲面工具是

4、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。　　三、千斤顶的虚拟装配　　UGNX装配建模模块提供自顶而下和自底而上的产品的开发方法，对零件的链接映像是由生成的零件装配数据来显示，可对装配模型进行间隙分析、质量管理等操作，保证装配模型和零件设计完全关联。并改进了软件操作性能，减少了对存储空间的需求。此外为查看装配体中各部件之间的装配关系，可建立爆炸视图，并将爆炸试图引入装配工程图中。同时，在装配工程图中可自动产生装配明细表，并能对轴测图进行局部剖切。4　　通过UG软件的装配模块，使用

5、自底而上的方式，装配部分零部件，得到所需装配体。对于标准件，这里应用UG中的重用库，使用重用库导航器以访问可重用对象，并将其插入模型中。其中，重用库导航器是一个NX资源工具，类似于装配导航器或部件导航器，以分层树结构显示可重用对象。我们可以从可重用库导航器中访问NX机械零件库部件。这里的机械零件库包含大量高质量的最新行业标准部件，可支持所有主要标准-ANSI英制、ANSI公制、DIN、UNI、JIS、GB和GOST。这些部件均为知识型部件族和模板。建成的装配图如图2所示。　　四、千斤顶的动画模拟仿真　　利用UG的装配模块，对千斤顶装配体

6、建立爆炸视图，拆分各组成零部件，详细显示装配体的装配构成关系。通过模块模拟创建动画形式的零件的拆卸过程以及零件的安装过程，得到最后的模拟仿真，以使得整个过程形象化和感官化。其中完成的千斤顶装配动画如图3所示。　　五、虚拟模型在装配图教学中的应用　　将虚拟模型应用到装配图的教学中，使传统教学得到了一定程度上的改善。　　1.在传统的装配图教学中，通常使用的都是静态图形，学生难以想象实物，运用UG软件，通过UG对三维图绘制的强大的图形处理能力和高级的智能化、直观形象的交互界面，从而对三维虚拟模型进行直接的动态观察，建立空间形体的整体概念。　　

7、2.在传统的装配图教学中，不管是由零件图画装配图，还是装配图拆画零件图，对学生的识图都有较高的要求，利用动画模拟，让学生直观清晰的了解装配体的结构特征，配合上动画形式，以让学生加深整体装配印象，而且，也会将零部件的装配简单化。4　　3.在传统的装配图教学中，由于学生在零部件识读上的限制，会极大地影响学生学习的积极性。而应用虚拟模型后，提高了学生的空间想象能力，使零部件的识读变得简单，学习变得轻松，增加了学生的学习积极性和学习兴趣。同时，对虚拟模型的建立产生相当大的兴趣，增加学习软件操作的欲望和兴趣，后续CAD相关的课程打下一定的基础。　

8、　六、总结　　1.在装配图教学中采用UGNX软件，提高了学生的空间想象力，解决了教学中的重点和难点问题，提高了授课效率。　　2.模型的建立可以更好地培养学生的观察能力、空间想象能力、空间思维能力以及工程意识