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Solidworks毕业设计论文
毕业设计(论文)
题目:
计算机三维设计教学平台
学院:
机电工程学院
专业班级:
机械工程及自动化06级6班
指导教师:
王贯超职称:
教授
*******
学号:
***********
摘要
随着个人电脑和CAD技术的飞速发展,过去只有在工作站环境中,UNIX平台的三维设计软件,它是目前普通PC平台和Windows环境下使用,成为普通的设计师,工程师的设计工具。
作为机械设计软件SolidWorks的Windows环境下,已与Windows用户友好,其强大的设计功能,操作简单的特点,充分满足广大机械产品设计的需要。
作为SolidWorks的三维设计软件,一个全面的零部件和装配建模功能实体,并进行分析和处理模型,它可以自动生成工程图纸。
在研究具体操作,首先必须正确地安装软件到电脑,然后与SolidWorks用户界面,通过设置选项来建立一个合适的工作环境和。
目前,大规模的国内外生产企业,三维设计软件已广泛应用。
美国波音公司,如使用3D设计及相关软件,在两年半的时间里,实现了777无设计图纸。
根据传统的设计工作,整个过程至少需要4年。
该公司还工程中广泛使用的并行工程技术的实施与整体的产品虚拟组装,正确的设计错误数CAD环境,从而确保了短周期,高成果的设计过程优质的设计和制造过程中的流畅性。
在三维设计软件的广泛使用,可以分为高端和中端CAD系统,高端的三维CAD软件主要的I-DEAS软件,地下,Pro/Engineer的,CATIA的,中档三维CAD系统主要SolidWorks中,SolidEdges,联合化疗,发明等。
一般制造业企业,对SolidWorks的强大功能来完成一般的设计任务,这是它的易用性和效率也引起了越来越多用户的关注。
三维设计,从简单的几何模型生成工具软件的经验,技术,产品的模型变量控制,最终形成一个完整的企业数字化进程。
三维设计软件的应用大大提高了产品设计和开发效率。
相比二维设计(CAD)的三维设计功能最大的特点是造型技术的使用,整个设计过程的相关技术。
三维设计软件不仅是一个强大的建模功能,而且还提供了广泛的技术支持。
包括对设计意图,设计和系列化设计重用,例如,描述。
成三维零件设计,装配设计和工程图纸设计产生的三个阶段。
关系到整个设计过程,使修改后的设计会影响到设计阶段的其他结果的任何阶段,从而保持了在设计环境中的各种模型的一致性,从而提高设计效率。
关键词:
CAD、三维设计软件、用户界面、设计效率、Pro/Engineer
ABSTRACT
WiththePC,andtherapiddevelopmentofCADtechnology,inthepastonlyinworkstationenvironments,UNIXplatform3Ddesignsoftwareapplications,itisnowtheordinaryPCplatformandtheuseoftheWindowsenvironment,becomeordinarydesigners,engineersdesigntools.SolidWorksasaWindowsenvironmentofmechanicaldesignsoftware,hasfullywiththeWindowsuser-friendly,simpleoperationofthecharacteristicsofitspowerfuldesignfeaturestosatisfythevastmajorityofmechanicalproductdesignneeds.
SolidWorksasathree-dimensionaldesignsoftware,acomprehensivepartsandassemblymodelingcapabilitiesentities,andthemodelforanalysisandprocessing,whichautomaticallygenerateengineeringdrawings.Instudyingspecificoperations,itmustfirstbecorrectlyinstalledsoftwaretoacomputer,andthenworkwithSolidWorksuserinterface,andbysettingoptionstobuildasuitableworkingenvironment.
Atpresent,large-scalemanufacturingenterprisesathomeandabroad,the3-Ddesignsoftwarehasbeenwidelyused.AmericancompaniessuchasBoeinguse3Ddesignandrelatedsoftware,inthetwoandahalfyears,achievingthe777non-designdrawings.Accordingtothetraditionaldesignwork,thewholeprocessrequiresatleastfouryears.Thecompanyalsoworksintheimplementationofthewidelyusedparallelengineeringtechnology,intheCADenvironmentwiththeoverallproductvirtualassembly,thenumberofcorrectdesignerrors,thusensuringthatthedesignprocessoftheshortcycle,theoutcomeofthehigh-qualitydesignandmanufacturingprocessthefluency.
Theextensiveuseofthree-dimensionaldesignsoftwarecanbedividedintohigh-endandmid-rangeCADsystems,thehigh-end3DCADsoftwaremainlyI-DEAS,UG,Pro/ENgineeR,CATIA,mid-range3DCADsystemmainlySolidWorks,SolidEdges,MDT,Inventor,etc..Thegeneralmanufacturingenterprises,andthepowerfulfeaturesofSolidWorkstocompletethegeneraldesigntask,anditisitseaseofuseandefficiencyhasalsoarousedtheconcernofmoreandmoreusers.
3Ddesignsoftwareexperiencefromsimplegeometricmodelgenerationtoolstotechnologytovariablecontroloftheproductmodel,ultimatelyformingacompleteenterprisedigitalprocess.3Ddesignsoftwareapplicationsgreatlyenhancetheefficiencyofproductdesignanddevelopment.
Comparedto2Ddesign(CAD),thebiggestfeatureofthe3Ddesignfeatureistheuseofmodelingtechniquesandtheentiredesignprocessrelatedtechnologies.3Ddesignsoftwareisnotonlyapowerfulmodelingfunctions,butalsoprovidesawiderangeofengineeringsupport.Includingadescriptionofthedesignintent,designanddesignreuse,suchasserialization.
3Ddesignintopartdesign,assemblydesignandengineeringdrawingsgeneratedthreestages.Relatedtotheentiredesignprocess,makesanystagereviseddesignwillaffecttheotherresultsofthedesignstage,thusmaintainingthemodelinavarietyofconsistencyinthedesignenvironment,thusimprovingdesignefficiency.
KEYWORDS:
CAD、3Ddesignsoftwareapplications、userinterface、designefficiency、Pro/Engin
诚信申明……………………………………………………………65
第1章概述
1.1SolidWorks发展过程
SolidWorks公司成立于1993年,由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起,总部位于马萨诸塞州的康克尔郡(Concord,Massachusetts)内,当初所赋予的任务是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。
从1995年推出第一套SolidWorks三维机械设计软件至今,它已经拥有位于全球的办事处,并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。
SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统,由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势,SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。
良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新,公司也获得了很多荣誉。
该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名;从1995年至今,已经累计获得十七项国际大奖,其中仅从1999年起,美国权威的CAD专业杂志CADENCE连续4年授予SolidWorks最佳编辑奖,以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。
至此,SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明,使用它,设计师大大缩短了设计时间,产品快速、高效地投向了市场。
由于SolidWorks出色的技术和市场表现,不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星,也成为华尔街青睐的对象。
终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。
公司原来的风险投资商和股东,以一千三百万美元的风险投资,获得了高额的回报,创造了CAD行业的世界纪录。
并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作,成为CAD行业一家高素质的专业化公司,SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。
由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核(由剑桥提供)以及良好的与第三方软件的集成技术,SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。
资料显示,目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万,涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。
在教育市场上,每年来自全球4,300所教育机构的近145,000名学生通过SolidWorks的培训课程。
据世界上著名的人才网站检索,与其它3DCAD系统相比,与SolidWorks
相关的招聘广告比其它软件的总合还要多,这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks,越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。
据统计,全世界用户每年使用SolidWorks的时间已达5500万小时。
在美国,包括麻省理工学院(MIT)、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课,国内的一些大学(教育机构)如清华大学、北京航空航天大学、北京理工大学、上海教育局等也在应用SolidWorks进行教学。
相信在未来的5~8年内,SolidWorks将会成为与当今AutoCAD一样,成为3D普及型主流软件乃至于CAD的行业标准。
主要竞争对手有:
西门子公司的UGNX,PTC公司的PRO/E,AutoDesk公司的Inventor。
1.2课题的提出和研究意义
1.2.1课题提出的背景
计算机三维设计是将计算机技术与工程设计结合起来的新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础,是培育创新型人才的重要手段。
目前,我国企业广泛、深入应用三维设计技术,从根本上改变了传统的设计、生产、组织模式,大大提高了设计质量和缩短设计工程周期。
为了适应这一发展,高等院校加大三维创新设计方面的教育,已是大势所趋。
基于这一考虑,我校于2008-2009学年第一学期面向06级机械工程及自动化专业六个班开展了32学时的《SolidWorks机械设计》课程,经过两届学生的学习,取得了良好的教学效果。
目前,此课程更名为《计算机三维建模与分析》,学时数增加为40学时,面向机械工程及自动化、工业设计、材料成型及工业工程等四个专业12个班,教学面广、班级和学生多。
为了适应这一新教学形势的需要,必须改进现在的教学方法和手段。
本项目的目标是通过教学方法和手段的改革,探索出一条能充分调动学生学习的积极性、培养和提高学生创新意识、创新能力和综合素质的路子。
主要工作包括:
(1)改革教学大纲
在原有教学大纲的基础上,增加标准件、常用件设计,仿真设计及实验环节等三个方面教学内容。
重点在于增加学生动手能力的训练和提高学生解决实际工程设计问题的能力。
(2)制作多媒体教材
在三维设计教学中,会涉及大量的零件图、三维实体图和装配图等图形,并且还会涉及到各种计算机设计软件的操作界面,优秀的多媒体教学手段不仅可以大大提高教学的效率,而且还会有效的促进教学质量的提高。
另外,在制作多媒体教材时,要突出加强有关视频辅导内容方面的链接,力争使得所制作多媒体教材更有利于学生的课下自学。
(3)制作视频辅导教材
为了能有效的提高学生的学习兴趣,增加学生动手能力的训练,针对典型设计教学问题制作视频辅导教材,利用计算机平台,通过图文声貌的方式,对学生的学习进行视频辅导,极大的方便了学生的课下学习及各章节作用的辅助。
(4)编写习题集
通过下厂学习和调研,广泛的收集各类零部件的设计资料,汇编《三维设计习题集》,以供机械类及相近专业学生的学习。
通过以上各教学环节的改革措施,确保本项目的整体性与可行性,使学生在对本课程的学习过程中,得到全方位的指导、督促和资源的有力支持及保障,利于学生更好的学好本课程。
另外,通过本项目的教学实施后,可进一步围绕全国性的大学生3D大赛做一些准备工作,以此宗旨作为可持续协调发展的研究。
1.2.2课题的研究意义
制图是以工程图样为研究对象,培养学生从二维工程图样想象三维形体(读图)、从三维形体绘制二维工程图样(绘图)的能力,是工科院校学生接触的第一门实践性和理论性都很强且必须修完的专业基础课,它对培养学生严密的逻辑思维、严谨的治学作风起着非常重要的作用,可为后续课程的学习甚至学生将来的工程能力的积累打下坚实的基础。
近年来,随着各课程教改的推进等原因,机械制图课时越来越少,教师上课用多媒体授课的越来越多,学生普遍反映该课程“一听就懂,一做就错”,学习难度大。
这对机械制图传统的教学模式提出了前所未有的
挑战。
任务驱动教学法基于探究性和协作性学习,是建构主义学习理论在课堂教学中的具体表现模式,指在整个教学过程中,以若干个具体任务为主题,在完成各个任务的过程中介绍和学习基本知识和技能,最后用展示任务成果的形式来体现教和学的成就。
任务驱动教学法强调能力本位,教师在教学过程中不断地给学生布置任务,让学生有明确的学习目标,这样能较好地激发学生学习的兴趣,让学生自主学习,积极、主动地用所学知识去解决完成任务时所遇到的问题,同时在解决问题的过程中又学习到新的知识和技能,而任务中产生的成果会让学生很有成就感和满足感,激发他再次学习的愿望,如此良性循环,逐步提高学生的各项能力。
该教学法打破了传统的提出概念→解释概念→举例说明→学生练习循序渐进的教学模式,较为符合当前高等教育的发展趋势。
SolidWorks是美国SolidWorks公司于1995年推出的中档层次的三维实体建模软件,该软件完全采用微软Windows图形界面,极易学易用,它基于特征造型,将产品设计置于3D空间环境中进行,“全动感”操作,所见即所得,在图形上可以给人很强的感性认识和空间概念,对制图初学者是个很好的助手。
因此,将任务驱动教学法与SolidWorks软件相结合,应用于机械制图课程教学,对解决当前机械制图教学中存在的问题有着积极的意义。
现从单门课程的角度出发,提出了符合机械制图知识体系的任务驱动制图教学法。
(1)SolidWorks对机械制图教学的改革
用SolidWorks对机械制图教学进行改革的必要性:
目前各高校在机械制图教学中基本上都增加了多媒体课件,CAI课件集文字、图象、图形、动画、声音于一体,教法生动、形象、直观,课堂信息量大,这弥补了传统教学用模型、挂图等讲解形体结构关系的不足,教师上课不再是黑板加粉笔,很大程度上提高了课堂效率,但用多媒体课件教学有个致命的弱点,就是课件平台通常是封闭的,课件内容不能根据教学对象、教学内容、教学地点、教学风格等随意改变。
用SolidWorks进行机械制图教学,这些问题都将不存在。
SolidWorks在机械制图教学中的应用:
SolidWorks有强大的建模功能,这能够帮助学生快速有效地建立起空间概念,并且在建模过程中人机图形交互,完全满足教学中各个因素的变化。
在基本体中的应用:
利用SolidWorks的拉伸、旋转等特征可快速地进行基本体的建模,如棱柱、棱锥、圆柱、球等,建模完成后利用“标准视图”命令使学生理解点、线、面的投影,同时还可以演示三视图、轴测图的形成过程,以及由立体画三视图,特别在讲解相贯线、截交线画法时,只要使基本体与基本体或平面在不同位置相交,无论是实体内部的还是外部的相贯线或截交线,都会自动产生,直观性强,教师可以轻易教会学生找到两实体相贯线或截交线上的特殊点,并讲解作图步骤。
在组合体中的应用:
机械制图中讲,组合体是由基本体通过叠加、切割或二者综合形成的,其表达方法有视图、剖视图、断面图等。
SolidWorks中,利用回溯棒功能可了解组合体的形成,利用“参考某一面去切割(仅显示)”图标按钮可查看物体内部的详细情况[3];利用“投影视图”、“辅助视图”、“局部视图”图标按钮可建立组合体的基本视图、向视图、斜视图、局部视图;利用“剖面视图”、“旋转剖视图”、“断开的剖视图”图标按钮可建立组合体的各种剖视图、断面图。
在标准件和常用件中的应用:
标准件和常用件是机械制图中较为重要的内容,国家标准对该部分的规定也最多。
SolidWorks配有Toolbox库,其中包含了BSI,CISC,ISO等标准的标准件和常用件,讲课时教师可直接从库中调用相应零件,让学生了解标准件和常用件的形成和结构,同时教师还可根据国标动态修改被调用的标准件和常用件的参数,让学生对标准件和常用件中各基本要素有最直观的感性认识,帮助其对相应要素含义、计算、标注方法的记忆。
在零件图、装配图中的应用:
SolidWorks有Anima2tor插件,可方便地演示装配体的装配过程;利用“爆炸视图”命令可以展示整个装配体中各个零件的位置关系和装配关系,帮助学生提高阅读装配图的能力,在零件测绘、由装配图拆画零件图时都可帮助学生理解。
(2)制图教学法整体设计
现代的职业岗位除要求从业者具有必要的岗位职业知识和技能外,还要求从业者具有很好的工程素质能力,劳动部对此特别规定了职业岗位八种核心能力,包括与人交流、与人合作、信息处理、数字应用、外语应用、解决问题、创新革新和自我提高能力,高等教育特别是高职教育都应围绕该目的来展开教学。
工程图样抽象又空洞,需要绘图人很强的空间想象力和逻辑思维能力,但初学者往往不具备这样的能力,将教学环境置于SolidWorks中进行,二维平面和三维立体交叉切换,在二维平面中讲授图样的绘制,在三维立体中讲授图样的识读,需要时可二者组合进行,用三维立体帮助学生逻辑思维,理解图形,建立空间概念,最终使学生能正确进行工程图样的识读和绘制。
教学时将学生分组,每组完成不同的但包含相同知识点的、非常具体的任务,不强制要求任务完成的方式与方法,而任学生自由发挥,让学生在掌握必要的知识和技术技能的同时,自身综合能力有所提高。
1.3主要研究内容
本课题通过对Solidworks绘图平面图、三维图以及工程图的讲解,将Solidworks绘图的各种功能与技巧系统的展现出来。
此外,通过与Pro/E、UG、autoCAD等绘图软件功能的比较更进一步的说明Solidworks所具有的灵活性和实用性。
以Solidworks总体功能为研究对象,主要从以下几方面对Solidworks进行了深入研究:
(1)介绍Solidworks的基本知识,主要是Solidworks的功能及应用领域、工作界面、基本操作方法以及有关Solidworks软件的专业术语等内容。
(2)介绍草图绘制的相关内容,主要针对草图绘制、草图编辑、草图标注以及草图的几何约束等一系列工具的功能和使用方法做详细的介绍。
(3)介绍基础特征和基准特征创建的相关知识,具体内容包括基准特征的创建方法和设计过程,以及创建拉伸旋转、扫描和放样等实体特征的方法和技巧。
(4)介绍设计特征、细节特征和编辑特征的创建方法,主要介绍孔、筋、圆顶、圆角、抽壳、拔模、镜像、阵列和复制等特征的功能及创建方法。
(5)介绍曲面的基础,通过绘制曲线,由曲线构面,并结合延展、延伸、缝合以及剪裁等编辑操作,使学生能够快速掌握曲面造型的操作方法。
(6)通过实例全面介绍组件装配设计的基本原理和方法,从而使装配体模型具有清晰的层次性、结构性等特点。
(7)详细介绍设计钣金件的一般方法,以及其他转换成钣金零件和钣金关联设计的操作方法。
(8)介绍与工程图相关的知识,主要包括设置工程图环境、创建标准视图和派生视图、调整视图以及为工程图标注尺寸、添加注解的操作方法。
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