浅析三维标注技术在工程制图课教学中的应用论文
引言
三维标注是指在零件或产品设计所得的三维模型上直接进行标注。标注的范围主要包括尺寸、公差、注释、文本以及相关符号。三维标注的这个定义是相对于传统的二维标注而言的，在现行的传统标注中，往往是首先通过对三维模型投影生成二维制图，再在二维制图上进行标注。在三维模型上直接标注，以取代在二维图纸上的标注就成为受研究人员关注的一个研究课题。现代制造业致力于无纸设计、制造，即在产品的设计和制造过程中全面应用产品的数字建模技术。三维标注技术所致力的目标就是彻底摒弃二维工程图，在产品的设计、分析和制造的整个流程中完全实现数字量传递。国外对三维标注的学习、研究开展得较早，现在基本上已经实现了生产应用。我国在这方面的研究、应用开展得较晚，在应用上也远远落后于国际先进水平，企业依然主要使用二维标注的方法，学校工程制图课程也未开展相关内容的学习。因此，加强在各类型高校或职业技术院校的工程制图课程教学活动中，增加三维标注方面的学习、研究势在必行。
1三维标注的优越性
教学过程中，首先必须让学生了解工程应用中，三维标注在现代制造业中重要意义，使学生建立良好的学习兴趣，这样有利于更好地开展本部分内容的教学。
传统的设计过程中，首先需建立三维模型的几何定义，接着创建二维制图，再进行标注，最后使二维图纸生效，它存在以下几个不足:
（1）标注和三维模型没有联系;
（2）尺寸公差重新定义、修改和转换了很多次，成本高、易出错;
（3）二维标注中打印输出的硬拷贝与原来的电子设计文档脱离了联系，设计、变更和管理成本很高。而三维标注则有着如下的优点:
1)直接标注在三维模型上，清晰直 观，无需严苛的训练，工程师、车间工人、管理人员都容易理 解;
2)在二维工程制图中，为了详细描述一个产品零件或者部件，要制作大量的截面图、向视图、局部放大图，绘制这样的图样，将耗费技术人员大量的有效工作时间，三维标注则省去了这些麻烦;
3)三维标注可以在整个产品生
命周期中使用和共享，产品生命周期的全过程使用数字量传递。基于三维标注的优越性，在零件的三维模型上直接进行标注、取代二维标注、实现在产品的全生命周期中完全山数字量传递已被视为一种不可阻挡的趋势。
2三维标注的原理及标注平面
在学生建立学习三维标注浓厚兴趣的基础上，进一步让学生理解三维标注的原理及标注平面的建立，这将为学生学习该部分内容打下良好的基础。
三维标注从表现形式上看，只需要在三维模型空间中确定一个标注平面，然后可以按照以往二维工程图标注方法来实现。所以三维标注的实现方法就是:
（1）在三维模型空间中确定一个标注平面;
（2）选择标注对象，并将标注对象投影到标注平面上;3)按照二维工程图标注方法完成标注。标注平面是用来管理三维标注的，主要作用为:
1)定位在平行于标注平面的平面上;
2)所做的标注位于或附着在这个平面上。标注平面可以通过平面或平面型曲面或儿何体的平面型表面来创建。
3CATIA平台下支架类零件的三维标注
在三维软件平台下，让学生做些具有典型性和代表性的习题很有必要，这些练习题要能够比较全面地覆盖制图标注中涉及到的方方面面。同时，为了增强学生解难题的适应能力，必须适当地增加练习点相对集中、综合难度较大的题目，从而使学生不断提高三维标注的能力。以下内容拟在CATIA平台下，通过对一航空支架零件的标注过程的'练习、讲解，使学生全面、系统地明确零件三维模型的三维标注。
3.1CATIA平台三维标注工具的介绍
语义公差顾问(Toleraneing Advisor):在CATIA中，其绝大部分工作主要在Funelional Toleraneing &Annolalion CFTA)工作台下完成。Toleraneing Advisor·是用来在产品或零件上指定三维标注的工具。作为一个智能向导，它可以帮助使用者根据选中的儿何元素或已经存在的标注来创建允许的标注。Toleraneing Advisor可以根据相应的标注标准完成文本、注解、基准、基准目标、尺寸、儿何图形公差和粗糙度创建与标注。
标注视图管理:三维标注所有的标注都须标注在标注平面上，使用这些平面，可以创建不同的视图平面，任何创建的标注都会落于这些平面中的一个之上。视图标注平面在三维模型中以一个虚线勾勒的平面框架显不，这个框架中包括原点和坐标轴，这个框架可以自动地变大或变小以适应和容纳新的标注。当在一个特定的标注平面上添加新的标注时，必须先“激活”该标注平面，以将该平面作为优先平面来接纳新的标注。在FTA中，标注视图平面主要分为3类:1)正视图标注平面;2)剖视图标注平面;3)剖切标注平面。在CATIA中不仅可以建立这3种标注平面，还可以建立偏移量剖视图/剖切和联合剖视图/音切。
捕获(CapLure)有时候三维模型上面有过多的标注，不利于观察，而且旋转模型也会用去大量时间。CATIA允许设计者在完成标注后创建一个“捕获”，将标注过的尺寸摆成一个最佳视角，在这个捕获视图里，可以选择部分标注被显不，多个捕获则可以完整地表达三维模型的全部信息。捕获是CATIA中对视图和标注进行管理的重要命令。
4结语
文中对高校工程制图课程中引入三维标注内容的教学做了初步的探讨，主要结论如下:D教学过程中要要使学生在明确三维标注意义的基础上，重点讲明其基本原理及其相较于传统二维标注的优越性。2J以某支架类零件在CATIA平台下进行三维标注为例，讲明在三维软件平台下进行三维标注的基本操作，使学生能有更直观的认识，也便于学生更好地学习本部分的内容，同时对于三维标注中的难点问题，也给出了一些解决的思路和方法供学生课后思考、实践。
cad学习心得
这学期我们学习了AUTO CAD 课程，我真切地体会到了这种绘图系统的实用性。同时也感觉到，绘图作为机械设计过程中设计思想的载体，具备良好的绘图能力是每一个设计人员最基本的素质。虽然现在考试已经结束，但我觉得自己的学习过程还没结束，还有很多地方可以提高。
说到它的使用性，相信许多同学都有同感。以前我们画工程制图是手工画，画一张完整的A3也得两个小时，还记得最后的测绘用了二十多个小时，令大家倍感疲惫。而且要注意图纸的整洁，线条的宽度，字体的美观，绘制过程花费很多时间。现在用AUTO CAD就完全没有这方面的问题，粗细线条全用“特性”来规范，一目了然。尺寸也相当准确，在命令提示行里输入多少就是多少，也不用拿着丁字尺在图纸上比来比去，到头来还是达不到十分准确。画线线连结的时候CAD尺寸方面的优势就更加明显，比如画圆与直线相切的时候，手工绘图只能凭感觉觉得差不多就画上去，每一条画得都不一样，怎么看都不对称。用CAD画，打开对象捕捉就能把切点给抓进来，又快又准！尺寸标注更是快捷，两个点一拉，左键一点就完成一个标注，不用画箭头，不用标文字，只要自己设计好标注格式，计算机就能按要求标出来。插入文字也很方便，在多行文本编辑器里输入文字内容就能出来绝对标准的国标字，比起我们手写的字就美观漂亮的多！粗糙度、基准符号、标题栏等做成块就可以随意插入，用不着一个一个地画了，用起来确实很快！
以上说的都是画二维图AUTO CAD的优越性。不仅二维图形方便快捷，AUTO CAD作为世界上功能最强大的绘图工具，在绘制三维图形方面同样卓越！打开“等轴测”，F5键切换绘图方向，就可以绘制等轴测图形。同时，它的实体功能可将平面图形拉伸为立体图形，可在立体图上倒角。所以，先画平面图，经过等功能转为立体后进行组合，再进行交、差、并等实体编辑计算，就能得到准确美观的三维图形。不仅如此，将模型空间转为图纸空间时，还可以把三维图形的俯、主等视图表达出来，这样就和以前绘制的工程制图统一起来了，不同的是手工画总共要画三个视图，这里一个也不用，只需改变三维图形的投影方向就完成了。
总之，如果要我用三个字来表达我对AUTO CAD的感觉，就是快、准、美！结合我自身的情况，我将继续练习使用AUTOCAD，做到能够把它运用得得心应手、挥洒自如，使它成为我今后学习和工作的助手。同时，也要培养良好的绘图习惯，保持严谨的态度，运用科学的学习方法，这样才能游刃有余！
CAD经验
1、基础很重要
实践证明，“手工图板”绘图能力是计算机绘图能力的基础，学习《AutoCAD》，需要一定的画法几何的知识和能力，需要一定的识图能力，尤其是几何作图能力，一般来说，我所在的班级中，《工程制图》水平好的学员，学起来较容易些，效果较好！
2、循序渐进
整个学习过程应采用循序渐进的方式，先了解计算机绘图的基本知识，如相对直角坐标和相对极坐标等，使自己能由浅入深，由简到繁地掌握AutoCAD 2000的使用技术。
3、学以致用
在学习AutoCAD 2000命令时始终要与实际应用相结合，不要把主要精力花费在各个命令孤立地学习上；要把学以致用的原则贯穿整个学习过程，以使自己对绘图命令有深刻和形象的理解，有利于培养自己应用AutoCAD 2000独立完成绘图的能力。
4、熟能生巧
配套的《计算机绘图习题集》作为上机实验书，它能使我们更加深入地理解、熟练AutoCAD 2000的命令。要强迫自己做几个综合实例，分别详细地进行图形的绘制，使自己可以从全局的角度掌握整个绘图过程，力争使自己学习完AutoCAD 2000课之后就可以投身到实际的工作中去。
掌握技巧
1、常见问题要弄懂
（1）同样画一张图，有的同学画的大小适中，有的同学画的图形就很小，甚至看不见，这是为什么？
这是因为绘图区域界限的设定操作没有做，或虽用LIMITS命令进行了设定，但忘记了用ZOOM命令中的ALL选项对绘图区重新进行规整。绘图区域的设定是根据实际的绘图需要来进行的。
（2）有同学用线型名称为“HIDDEN”的线型画线段，但发现画出的线段看上去像是实线，这是什么原因引起的？
这是“线型比例”不合适引起的，也就是说“线型比例”太大，也可能是太小。解决问题的办法是将线型管理器对话框打开，修改其“全局比例因子”至合适的数值即可。
（3）在进行尺寸标注以后，有时发现不能看到所标注的尺寸文本，这是什么原因引起的？
这是因为尺寸标注的整体比例因子设置得太小，将尺寸标注方式对话框打开，修改其数值变大即可。
以上三个问题仅仅是我的同学们上机过程中遇到的最典型的三个问题和困难。实际问题不胜枚举，作为学员彻底弄懂这些问题，很有必要，对提高绘图质量和效率很有帮助。
2、有比较，才有鉴别
容易混淆的命令，要注意使自己弄清它们之间的区别。如ZOOM和SCALE，PAN和MOVE，DIVIDE和MEASURE等等。
3、层次要分明
图层就像是透明的覆盖图，运用它可以很好地组织不同类型的图形信息。学习过程中，我的同学图省事，直接从对象特性工具栏的下拉列表框中选取颜色，线型和线宽等实体信息，这很不好，使得处理图形中的信息不那么容易，要特别注意纠正自己的这一不好习惯。严格做到层次分明，规范作图。我的体会是：养成良好的习惯，受益匪浅。
4、粗细要清楚
能够显示实体的线宽是AutoCAD 2000的新功能。使用线宽，可以用粗线和细线清楚地展现出部件的截面，标高的深度，尺寸线以及不同的对象厚度。作为学员，一定要通过图层指定线宽，显示线宽。提高自己的图纸质量和表达水平。
5、内外有别
利用AutoCAD 2000的“块”以及属性功能，可以大大提高绘图效率。“块”有内部图块与外部图块之分。
内部图块是在一个文件内定义的图块，可以在该文件内部自由作用，内部图块一旦被定义，它就和文件同时被存储和打开。
外部图块将“块”的主文件的形式写入磁盘，其他图形文件也可以使用它，要注意这是外部图块和内部图块的一个重要区别。
6、滴水不漏
图案填充要特别注意的地方是构成阴影区域边界的实体必须在它们的端点处相交，也就是说要封闭，要做到“滴水不漏”；否则会产生错误的填充。作为学员最好还要学会如何查找“漏洞”，修复错误。
7、写文字要规范
文字是工程图中不可缺少的一部分，比如：尺寸标注文字、图纸说明，注释、标题等，文字和图形一起表达完整的设计思想。尽管AutoCAD 2000提供了很强的文字处理功能，但符合工程制图规范的文字，并没有直接提供。因此要学会设置“长仿宋体”这一规范文字。具体操作的简要步骤是，打开“文字样式”对话框，新建一个样式，可取名为“长仿宋体”，对话框中字体名改为选用“仿宋体GB-2312”，宽度比例也要改为0.67。尺寸标注的文字可改为“italic.shx”代替“仿宋体GB-2312”。
另一种作用规范文字更简单的方法是，直接使用AutoCAD 2000样板文件提供的“工程字”样式；注意，使用前要用“使用模板”方式启动AutoCAD 2000，选择国标标题（如：GBA3）进入绘图状态。再将“工程字”样式置为当前工作样式。这种方法，大多数教科书中没有提及，作为学员要注意补充一下这一训练。
8、特殊字符，特殊处理
实际绘图中，常需要输入一些特殊字符，如角度标志，直径符号等。这些中利用AutoCAD提供的控制码来输入，较易掌握。
另一些特殊字符，如“τ”、“α”、“δ”等等希腊字母的输入，掌握起来就不那么容易了。它要用到MTEXT命令的“其他…”选项，拷贝特殊字体的希腊字母，再粘贴到书写区等操作。尤其要注意字体的转换等编辑。
还有一些特殊文本，如“φ”在机械制图中应用较多，叫做带上、下偏差的尺寸公差标注，也可用MTEXT命令的“堆叠”功能来实现。这样做远比在尺寸标注对话框中调节相应功能数值方便得多。我个人的体会是：特别方便！
9、不依规矩，不成方圆
工程标注是零件制造、工程施工和零部件装配时的重要依据。在任何时候一幅工程图中，工程标注是不可少的重要部分。在某些情况下，工程标注甚至比图形更重要。
我的许多同学不怕绘图，怕标注；原因之一是尺寸标注方式对话框里选项太多，自己又理解不清，更不知道这些选项之间如何配合，所以往往很难达到理想的标注效果。
为此，除应弄清对话框里各选取项的含义及常用值外，还应督促自己学习时应遵守如下五个规程：
1、为尺寸标注创建一个独立的层，使之与图形的其他信息分开，便于进行各种操作。
2、为尺寸文本建立专门的文字样式（如前述“长仿宋体”）和大小。
3、将尺寸单位设置为所希望的计量单位，并将精度取到所希望的最小单位。
4、利用尺寸方式对话框，将整体比例因子设置为绘制图形时的比例因子。
5、充分利用目标捕捉方式，以便快捷拾取寻找点。
10、两个空间、两个作用，两个练习
在AutoCAD 2000环境中有两种空间：模型空间和图纸空间，其作用是不同的。一般来说，模型空间是一个三维空间，主要用来设计零件和图形的几何形状，设计者一般在模型空间完成其主要的设计构思；而图纸空间是用来将几何模型表达到工程图之上用的，专门用来进行出图的；图纸空间有时又称为“布局”，是一种图纸空间环境，它模拟图纸页面，提供直观的打印设置。目前的设计方向是进入三维的零件建模和设计，那么零件设计好之后需要表达到工程图上时，需要对其进行各个角度的投影，标注尺寸，加入标题栏和图框等等操作，此时在模型空间已经不能方便地进行这些操作了，在图纸空间则非常方便。在图纸空间中可能创建并放置视口对象，还可以添加标题栏或其他几何图形。可以在图形中创建多个布局以显示不同视图，每个布局可以包含不同的打印比例和图纸尺寸。布局显示的图形与图纸页面上打印出来的图形完全一样。
为了使自己深刻理解“图纸空间”的作用，学习时，要根据老师要求求至少做两个这方面的实际例子，巩固“图纸空间”的概念。不得偷懒！
11、九九归一
计算机绘图的目标就是要使设计的结果在生产实践中发挥作用。目前的设计结果基本上以纸基图纸的方式进入到生产中，同时，在设计单位，纸基的图纸也是图纸档案管理的主要对象。虽然计算机辅助设计的发展方向是达到设计、生产的无纸化，但除了极少数巨型的制造企业外，绝大多数普通的设计生产单位还是以纸基图作为组织设计生产的依据。因此，怎样将AutoCAD 2000设计产生的电子格式的图纸转换成描绘在规定幅面上的纸基格式的图纸，是一个与生产实际结合得非常紧密的问题，在某种意义上来说，这一步与图形的修改、编辑等绘图过程同等重要。
因此，“打印”的学习，除了弄清楚对话框的使用外，还应积极参加老师组织的一次演示课，使自己真实感受一下“计算机绘图”的这一最后环节。
综上所述，学然后知不足。AutoCAD还有许多实用的功能，尤其是一些三维功能。学无止境，只要大家在学习中善于总结和归纳，一定能找到最佳学习方法。
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