钟爱生
徐州机电技师学院 江苏省徐州市 221131
【摘要】零部件测绘是《机械制图》这门课重要的组成部分，通过测绘可以根据实际零部件绘制图形、测量并标注尺寸、确定技术要求、填写标题栏等绘制成零件图或装配图。零部件测绘在机器仿制、设备维修、技术交流和革新等方面都有重要作用。本文阐述了在零部件测绘中采用计算机绘图软件的优点和必要性,提出了零部件测绘和计算机三维建模相结合的新模式,并运用中望3D绘图软件介绍了在齿轮泵这一典型零部件中的测绘实践。
【关键词】零件测绘 三维建模 应用 探究
零部件测绘是《机械制图》这门课重要的组成部分，是根据已有的机器、部件或零件进行分析、拆卸、测量、并绘制出装配图和零件图的全过程。零部件测绘对学生的读图能力、绘图能力、测量能力和查阅标准、技术手册等方面的一次综合性训练，是工程技术人员必备的一项基本专业技能。
在现阶段的教学中，结合教材要求学生使用简单的测绘工具如钢板尺、游标卡尺、卡钳、螺距规等对某些模型进行测量，手工画出零件图并标注尺寸，但是传统的手工测绘实践方式已经落后于时代，手工测绘工作量大，重复劳动较多，修改复制不方便，学生普遍兴趣不高。笔者通过教学实践发现学生对于计算机绘图比较感兴趣，且计算机绘图已从二维平面图发展到三维立体图，机械计算机辅助设计也从二维设计发展到三维设计。当前不少CAD应用系统已经将设计、绘图、分析、仿真、加工等一系列功能集成于一体，并在国内外得到广泛应用。因此在零部件测绘教学中融合了计算机绘图技术，采用"项目引领、任务驱动”的方式，以典型零件为测绘为例，让学生了解和掌握零部件测绘的基本思路、方法、步骤和技巧，从而培养了计算机绘图技能，提高零部件测绘的教学实效。
1齿轮泵典型零件的三维建模及工程图
齿轮泵由泵体、泵盖、齿轮、传动轴、键、销及螺纹连接件等零件组成，是工程上具有典型性和代表性的部件，也是零部件测绘普遍采用的测绘对象。本文以CB-B4Y型齿轮泵的典型零件为例展开说明零部件测绘的关键步骤。
1.1轴类零件的建模及工程图绘制
1）任务导入: 本次任务是简单轴类零件的测绘与建模设计。
每组分发一个齿轮油泵练习件，游标卡尺，千分尺、A4图纸，学生自己准备绘图工具、机械设计手册或制图标准。
2）向学生布置课题：以小组为单位。教师向学生布置任务，强调指出整个测绘的步骤和关键点，即需要掌握的知识和注意事项。
3）轴类零件的表达方案：教师引导学生分析传动轴的视图表达方案，传动轴一般由若干个不等直径的同轴圆柱体组成，轴向尺寸大于径向尺寸，轴上有轴肩、键槽、倒角、退刀槽等结构，每一部分的特征都要符合制图标准，合理、清晰的表达。例如：一般需要断面图表达键槽结构。
4）任务实施步骤：
（a）测量及建模：测量尺寸是测绘零件过程中的重要环节，熟练地掌握常用测量工具及测量方法是顺利进行测绘和满足测绘精度的重要保证。可以使用游标卡尺测出各轴段的轴向尺寸以及径向尺寸，同时使用中望3D三维建模中草图编辑、拉伸命令绘制出主动轴的三维图形。
（b）形成2D工程图，选择合理的视图表达方法，由3D转成2D工程图。
（c）完善零件图，参阅技术手册进行标注尺寸公差、形位公差、粗糙度，填写技术要求、标题栏等。
（d）模拟打印，出图
（e）抄画图形，完成草图的绘制。
1.2 泵体的三维建模及工程图的绘制
泵体是齿轮泵的主要零件之一，主要用来支承和固定其他零件。如图3所示，结构有一定复杂性，在三维建模前，首先进行形体分析，找准泵体的关键几何特征，可以应用中望3D进行三维实体建模，通过草图绘图和编辑操作产生二维图形，通过二维图形拉伸、组合、打孔、修孔以及三维编辑等操作来实现三维实体建模。同时，中望3D的实体建模为基于特征的参数化建模，采用树状结构来记录设计历程中的每一步特征，可以对特征的状态和创建顺序进行修改、回溯到某一特征然后继续进行造型、并支持创建特征库，可以将一些常用特征存在特征库中，以后再使用时只需定位和输入某些尺寸数值即可完成特征的创建。
1.3齿轮的三维建模
齿轮是广泛使用的标准件，泵体中一对相互啮合的齿轮，通过测绘齿顶圆直径和齿数可以计算查表得出齿轮的重要参数--模数m，采用软件的方程式管理器输入对应的表达式列表，再通过草图、拉伸、阵列等命令绘制完成，即直齿圆柱齿轮的建模。同时，齿轮通过参数化完成，后续如果有不同尺寸的同一类型齿轮可以通过更改参数即可。如更改模数、齿数。
2 齿轮泵的装配
该齿轮泵的三维装配比较复杂，关键在装配时要明确各个零部件间的位置约束关系，如对齐、重合、平行、相切、同轴等，并注意装配的前后顺序，可将其分为主动轴系零件:主动轴、齿轮、轴端挡圈、键等;从动轴系零件:主动轴、齿轮及键等;泵盖及其他标准件。中望3D装配较为灵活，采用树形方式表达装配体中的层次和约束关系，在动态拖动零部件的同时，可自动捕捉适当的配合关系，进行装配，在进行零件间三维装配的同时，可进行零部件之间的干涉检查。
3 齿轮泵的工程图
从三维模型可直接投影产生各种工程图，包括标准三视图、轴测图、向视图、各种剖视图、局部视图等及相关的尺寸与标注。中望CAD机械版中有标准件库、图幅、粗糙度、尺寸公差及形位公差等丰富便捷的图形编辑功能，能够更好的加强、巩固、深化、扩展机械制图及测绘实训课程的课堂教学。
结束语 学生以独立或小组合作的形式，通过教师指导或借助机械手册等资料，学习完本章内容后能正确地识读零部件图，能选择合理的表达方案，按国家标准，掌握常用件和标准件的规定画法及标记，使用三维建模软件绘制零件的二维视图及三维建模，进行技术交流，将进一步提高零部件测绘的教学实效。
参考文献：?
[1] 孙保福，唐爱华.基于现代制造技术的工程图学课程改革之初探[J].上海：东华大学学报，2005，(4).?
[2] 荣涵锐，荣毅虹.AUTOCAD三维图形在机械设计中的应用[M].哈尔滨工业大学出版社，1999.?
[3] 果连成，王槐德 机械制图 .北京：人力资源与社会保障出版社，2011.