基于SolidWorks的机械制图虚拟模型库的建立

    《机械制图》作为机械类中职学校一门重要的专业技术基础课，无论是在课堂教学还是在课后作业，都需要大量使用教学模型和挂图，通过三维形体与二维图形间的相互转换，增强学生的感性认识，达到对其空间思维能力的培养，从而提高其识读机械图样的能力。但是，我校现有的教学模型及挂图数量少，缺损严重，而且不能修改，与逐年更新的多种版本教材完全不匹配；并且教师携带不便，导致教学难度增大，已远远不能满足正常教学的需要；最重要的是，初中班学生在缺乏实物教具的情况下，空间想象力差，学习效果不理想，不利于他们的能力培养及水平提高。

    因此，针对现用教材及中职学生的实际情况，建立与学生学习机械制图时各环节相关的虚拟模型库，具有很强的实用性，它将部分替代实物模型及挂图，对于解决学生因空间想象力差而导致的学习兴趣低、效果差等问题有很大帮助，从而达到提高学生机械制图水平的目的。同时该库也能帮助教师提高教学的有效性，拓展教学空间，从而实现计算机辅助教学（CAI）。

    1 虚拟模型库的设计流程、内容组成及分类

    虚拟模型库的核心在于三维实体模型及仿真动画的创建。相比AutoCAD由二维升级而得的三维功能，的三维建模、运动模拟仿真动画、工程图等功能要强大得多；而相比UG等加工功能强大但是难学，具有造型功能强大且界面亲和易学易用等优点。因此，本库选用软件来完成各种所需素材的创建工作。下面简单介绍建立机械制图虚拟模型库的设计流程、内容组成及分类。

    1.1 设计流程图

    虚拟模型库设计的流程如图1所示。

图1 虚拟模型库设计流程图

    1.2 虚拟模型库的组成及分类

    该库按教材章节内容进行分类管理。每一个章节由三个内容组成：教材所举实例、习题册作业及思维扩展练习。而每一个内容又由三个模块支撑：三维实体模型、二维视图表达、动画仿真视频（包括实体拆装过程的爆炸视频及运动仿真视频）。

    2 虚拟模型库的建立

    2.1 构建三维实体模型

    在中实体模型可以有多种不同的生成方法，采取何种方法更为合理、高效，这需要一个经验积累的过程。

    （1）普通三维实体建模。一般来说，普通零件应根据其形状特征来选择建模的方法，其过程如下：首先，在正确的基准面上进行草图绘制，草图应尽量简化，圆角、倒角等这类非关键特征无需绘制。接下来，可通过提供的基础特征创建（如拉伸、旋转、扫描、放样、边界及其对应切除等）工具来基础建模。其中，可利用适当的参考特征（如基准面、基准轴、坐标系等）辅助建模，还可利用一些特征操作方法（如线性阵列、圆周阵列、镜像、缩放、复制、移动等）来简化建模过程，减少工作量。最后，通过一些附加特征创建（如圆角、倒角、异型孔向导、筋、拔模、抽壳、包覆、圆顶等）工具来完善、整理模型。这些关于特征的常用方法在界面中可通过调用CommandManager得到，灵活使用它们，结合草图的几何约束及智能尺寸功能，可创建出任何形状复杂的三维实体，从而得到精确的模型。