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利用形體特征表達(dá)式輔助機(jī)械制圖中的尺寸標(biāo)注分析論文
一張完整的圖紙不僅要準(zhǔn)確地表達(dá)立體的形狀和大小，而且必須在視圖中標(biāo)注正確尺寸。尺寸是圖樣中的一項重要內(nèi)容，尺寸標(biāo)注上出現(xiàn)的任何問題，都會使生產(chǎn)造成損失。因此標(biāo)注尺寸的要求很具體，既要嚴(yán)格遵守國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)尺寸注法的規(guī)定，還要所注尺寸必須完全確立立體的形狀和大小，不能有多余的尺寸，也不能遺漏尺寸。并且每個形體的尺寸都必須注在反映該形體形狀和位置最清晰的圖形上，以便于看圖。
標(biāo)注好尺寸的前提是對圖形的繪制和識讀能力。一個實體的形狀特征和大小都很復(fù)雜，而且形體是三維的，圖樣是二維的，造成空間結(jié)構(gòu)的表達(dá)與尺寸標(biāo)注困難，進(jìn)行圖形繪制和識讀時要在頭腦中反復(fù)進(jìn)行三維與二維的空間轉(zhuǎn)換，所以要耗費大量的腦力勞動。實際生產(chǎn)中，由于零件形狀復(fù)雜，因此標(biāo)注尺寸也比較復(fù)雜，很容易造成尺寸遺漏標(biāo)注或者重復(fù)標(biāo)注。 由于形體的結(jié)構(gòu)千差萬別，對于復(fù)雜形體而言，工程圖樣本身只適合繪制，卻難以用文字表達(dá)。一般情況下，分析形體時口頭表達(dá)會采取的代號法，形體1、形體2…來表達(dá)。但是復(fù)雜形體在紙上表達(dá)時就非常繁瑣，不便用于學(xué)習(xí)與工程設(shè)計時對形體結(jié)構(gòu)的分析與表達(dá)。這樣在標(biāo)注尺寸時，尺寸標(biāo)注的是否完整就不便進(jìn)行檢查。文獻(xiàn)提出了利用形體特征表達(dá)式輔助回執(zhí)和識讀機(jī)械圖的方法。在此基礎(chǔ)上，筆者試圖尋找利用形體特征表達(dá)式輔助尺寸標(biāo)注的方法，并以組合體的尺寸標(biāo)注來說明形體表達(dá)式的使用方法。
組合體的尺寸標(biāo)注一般以形體分析法為主，這就要求標(biāo)注尺寸前，務(wù)必要把組合體的構(gòu)形分析清楚。
1組合體的構(gòu)成
組合體是由基本幾何體(如棱柱、棱錐、圓柱、圓錐、圓球、圓環(huán)等)通過疊加和挖切兩種方式組成而成的立體。組合體具有比較復(fù)雜的形狀、大小特征。這就造成在標(biāo)注尺寸的時候容易漏標(biāo)、重復(fù)標(biāo)或者標(biāo)注得不合理不清晰。為了避免上述問題的出現(xiàn)，在標(biāo)注尺寸時采取把形狀復(fù)雜的立體分析成為由基本幾何體構(gòu)成的方法，即形體分析法。每一個基本體總具有一定的形狀和大小，并處于復(fù)雜形體中的某一具體位置。組合體的尺寸標(biāo)注主要就是標(biāo)注每一個基本體的定形尺寸和定位尺寸，以及總體尺寸。
2形體特征表達(dá)式
2.1簡單形體與形狀特征簡圖
簡單形體是復(fù)雜形體的組成單元，是可以用簡單的線條方便地描述其輪廓形狀的。簡單形體包括基本幾何體與簡單組合形體。
每個形體總具有一定的形狀。當(dāng)今的三維形體構(gòu)形的主要方法有:掃描表示法、邊界表示法、實體參數(shù)表示法與空間分割法、實體幾何構(gòu)造法等。雖然這些方法在計算機(jī)機(jī)內(nèi)表達(dá)和運(yùn)算較為方便和準(zhǔn)確，但由于不符合人們的書寫習(xí)慣，且復(fù)雜形體在紙上表達(dá)較為繁瑣，所以不便用于學(xué)習(xí)與工程設(shè)計時對形體結(jié)構(gòu)的分析與表達(dá)。引入CAD/CAM技術(shù)的特征造型的思想，形體的特征可分為形狀特征和位置特征。形狀特征是用于描述形體幾何形狀的特征，由一個或多個簡單特征組成。每一個形狀特征又同時具有層面輪廓特征和成型輪廓特征，它們分別表示構(gòu)成形體的層面輪廓形狀特征和層面累加的輪廓特征。描述簡單形體輪廓形狀的簡化圖形稱為形狀特征簡圖�；拘误w與簡單組合形體的特征。形狀特征簡圖由帶有上下標(biāo)的成型輪廓特征圖表示，其中下標(biāo)表示層面輪廓特征圖，上標(biāo)表示層面輪廓特征圖的投影方向。用V,H,W分別表示正面投影面、水平投影面和側(cè)面投影面。成型輪廓特征圖和層面輪廓特征圖是形體兩個特征視圖的簡化圖形。在表達(dá)時只畫出反映主要輪廓特征的線。
2. 2復(fù)雜形體與形體表達(dá)式
復(fù)雜形體是多個簡單形體通過不同的位置組合而成的。為此，要把實體的形狀特征和位置特征采取一定的方式表達(dá)出來，適合交流。形體特征表達(dá)式復(fù)雜形體的是用來描述復(fù)雜形體形狀結(jié)構(gòu)組成的式子。將帶有約束特征標(biāo)記的形狀特征簡圖通過正負(fù)號聯(lián)接就成為形體特征表達(dá)式。疊加就用“+”號表示，挖切就用“一”號表示。由于分析尺寸時一般直接分析各個簡單形體的定位尺寸，所以本文中暫不帶約束特征標(biāo)記。
如圖3所示的較為簡單的組合體，利用形體分析法可以看成是四棱柱的底板、加上四棱柱的立板、加上三棱柱的肋板，底板上挖去圓柱體的孔組成的。
2. 3尺寸標(biāo)注
標(biāo)注組合體的尺寸就是要標(biāo)注組成組合體的每個簡單形體的定形尺寸、定位尺寸及總體尺寸。形體的定形尺寸是用于描述形體幾何形狀特征的尺寸，如圓柱的直徑和高，長方體的長、寬和高等。定位尺寸是用于描述形體相對位置的特征。由于位置關(guān)系相對復(fù)雜，要先確定長、寬、高各方向上的基準(zhǔn)，然后再確定每個形體的位置。
3結(jié)論
盡管人們在形體分析時的思路不一，對同一個形體得出的形體特征表達(dá)式有可能不完全一樣，但這并不影響對形體整體結(jié)構(gòu)的理解，不會影響對尺寸的標(biāo)注。根據(jù)以上的分析知道，形體特征表達(dá)式不但可以用于教師進(jìn)行形體結(jié)構(gòu)分析，更有利于學(xué)生的制圖學(xué)習(xí)。因為形體特征表達(dá)式可以更為直觀地表達(dá)組合體的結(jié)構(gòu)特征，可以更條理清楚地分析尺寸，不會面對茫茫尺寸無從下手。不但可以用于教學(xué)，而且可以用于輔助機(jī)械設(shè)計的工作。應(yīng)用表明，該方法直觀而又簡明，方便而又實用。
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