工程软件应用实践.doc

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《工程软件应用实践》课程设计
指 导 书

《工程软件应用实践》课程设计指导小组

2012-5-18

《工程软件应用实践》课程设计指导书

一、课程设计目的和要求
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《工程软件应用实践》课程设计
指 导 书

《工程软件应用实践》课程设计指导小组

2012-5-18

《工程软件应用实践》课程设计指导书

一、课程设计目的和要求
工程软件应用实践课程设计教学目的，是从产品装配测绘、计算机绘图、三维CAD建模、参数化设计等方面进一步加深和拓宽学生在工程制图、机械CAD技术等课程中所学基本知识，结合实际机械产品（模型）设计的具体问题，培养学生理论联系实际认识和解决问题的能力，为后续专业课程和相关实践环节的学习奠定基础。
1.任务与要求：选择虎钳、柱塞泵、减速器、车床尾尖座等产品模型为对象，每四位同学为一设计小组，对产品模型进行装配测绘、二维计算机绘图、三维CAD建模与装配、零件建模与产品装配、零件的参数化设计等。要求每位学生按照指导教师的总体要求、设计小组分配的产品零件设计任务，独立完成上述四个环节的学习，构成成绩考核的主要部分；工程中产品设计更是一个多人协同工作的过程，因而，本课程设计设计说明书要求将提交产品一套完整测绘草图、一套完整二维CAD工程零件图及完整装配图样、产品完整的三维CAD装配体及研究报告。
2.考核方式：每一设计小组成绩考核的内容：小组ppt现场答辩（要求制作PPT文档）40%、一套完整测绘的草图10%、产品完整的三维CAD装配体5%、完整装配图样5%、一套完整二维CAD工程零件图5%、参数化设计5%、设计说明书10%。组内评分20%。每位学生的最终成绩由个人考核和小组考核综合得出。
二、实验组织方式及测绘注意事项
  1、组织方式：     测绘教室每四人一组，并固定一套测绘仪器。机房每人一台计算机。
   2、测绘注意事项
    （1）测绘前，了解柱塞泵、减速器等工作原理，分析零件的结构特点。
    （2）对某些连接件、配合件的拆卸（击打）力度要均匀适度，以免损坏零件。
    （3）测绘中严禁打闹（开玩笑）防止器件伤人。
    （4）每次测绘完毕，要按装配要求复位，防止丢失零件，并将测绘工具装盒，摆放整齐
三、课程设计的内容
课程设计的内容包括零件手工测绘图样、全部二维零件图样、装配计算机绘图图样、三维CAD零件建模与产品装配、零件的参数化设计建模等，具体要求分为两阶段进行，安排如下：
第一阶段 测绘草图、二维计算机绘图（测绘教室、机房）
（l）设计准备 (两天)
认真阅读设计任务书，组成设计小组（确定组长负责第一、二阶段小组工作），明确设计要求、每人的任务和小组的任务、工作条件、内容和步骤，进行零部件的测绘。
（2）产品零件手工测绘 （两天）
（3）产品零件计算机绘图（分别绘制零件工程图及产品装配图）（两天）
第二阶段 三维CAD建模及装配 （机房）
（4）产品零件的三维CAD建模及装配 （两天）
（5）产品零件的参数化设计 （两天）
（6）按照规定的格式撰写课程设计说明书，将课程设计的有关内容和设计体会以文字形式编写成说明书。 （一天）
第三阶段 小组答辩 及评分（投影仪）（一天）

1．课程设计的具体内容和要求
1.1测绘的目的
  （1）复习和巩固已学的机械工程图学等知识，并在测绘中得到综合应用。
（2）掌握测绘的基本方法和步骤，培养初步的部件或零件的测绘能力。
（3）为后续的课程设计和毕业设计奠定基础。
测绘就是对现有机器或部件进行实物测量，并绘出装配图和零件图的过程。在生产实践中，为了推广和学习先进技术、仿制和改造现有设备，常需进行装配体测绘（以下简称测绘）。因此，测绘是工程技术人员应该具备的基本技能。 对装配体测绘的基本要求是：了解装配体的工作原理，熟悉拆装顺序，绘制装配示意图、零件草图、装配图及零件图。
1.2测绘的任务
（1）拆卸、装配部件并绘制装配示意图。
（2）绘制部件的零件草图。
（3）绘制装配图。
1.3测绘前的准备工作
（1）由测绘指导教师进行动员、布置测绘任务。
（2）强调测绘过程中的设备、人身安全注意事项。
（3）领取部件、量具、工具等。
（4）准备绘图工具、图纸并做好测绘场地的清洁卫生。
1.4 测绘的步骤及方法
(1) 绘制装配示意图
    了解部件.仔细阅读有关资料，了解测绘对象的用途、性能、工作原理、结构特点以及装配关系等。
装配示意图是机器或部件拆卸过程中所画的记录图样，是绘制装配图和重新进行装配的依据。它所表达的内容主要是各零件之间相互位置、装配与连接关系以及传动路线等。装配示意图的画法没有严格的规定，通常用简单的线条画出零件的大致轮廓，有些零件可参考有关参考资料的机构运动简图符号画出。装配示意图是把装配体看作透明体画出的，既要画出外部轮廓，又要画出内部构造，对各零件的表达一般不受前后层次的限制，其顺序可从主要零件着手，依次按装配顺序把其它零件逐个画出。装配示意图一般只画一两个视图，而且两接触面之间要留有间隙，以便区分不同零件。
装配示意图上应按顺序编写零件序号，并在图样的适当位置上按序号注写出零件的名称及数量，也可直接将名称注写在指引线的水平线上。
为方便装配，应对拆下的每个（组）零件扎上标签，并在标签上注明与装配示意图一致的序号及名称。
(2) 绘制零件草图
   除标准件外，装配体中的每一个零件都应根据零件的内、外结构特点，选择合适的表达方案画出零件草图。由于测绘工作一般在机器所在现场进行，经常采用目测的方法徒手绘制零件草图，画草图的步骤与画零件图相同，不同之处在于目测零件各部分的比例关系，不用绘图仪器，徒手画出各视图。为了便于徒手绘图和提高工效，草图也可画在方格纸上。
(3) 量注尺寸
   选择尺寸基准，画出应标注的尺寸界线、尺寸线及箭头。最后测量零件尺寸，将其尺寸数字填入零件草图中，应特别注意尺寸的完整性及相关零件之间的配合尺寸或关联尺寸的协调一致。
量注尺寸时应注意以下三点：
①两零件的配合尺寸，一般只在一个零件上测量。例如有配合要求的孔与轴的直径及相互旋合的内、外螺纹的大径等。
②对一些重要尺寸，仅靠测量还不行，尚需通过计算来校验，如一对啮合齿轮的中心距等。有的尺寸取标准上规定的数值。对不重要的尺寸可取整数。
③零件上已标准化的结构尺寸，如倒角、圆角、键槽、退刀槽、中心孔等结构和螺纹的大径等尺寸，需要阅有关标准来确定。零件上与标准的零、部件（如挡圈、滚动轴承等）相配合的轴与孔的尺寸，可通过标准零部件的型号查表确定。
(4)确定并标注有关技术要求
①根据零件各表面的作用和加工情况用代号标注表面结构。
②根据设计要求和各尺寸的作用注写尺寸公差要求。
③形位公差由设计、制造及使用要求决定。
④其它技术要求用符号或文字说明。
（5）绘制装配图
根据装配示意图和零部件草图绘制装配图，这是测绘的主要任务。装配图不仅要求表达出装配体的工作原理和装配关系以及主要零件的结构形状，还要检查零件草图上的尺寸是否协调合理。在绘制装配图的过程中，若发现零件草图上的形状或尺寸有错，应及时更改后方可画图。装配图画好后必须注明该机器或部件的规格、性能及装配、检验、安装时的尺寸，还必须用文字说明或采用符号标注形式指明机器或部件在装配、调试、安装使用中必需的技术条件。最后应按规定要求填写零件序号和明细栏、标题栏的各项内容。
（6）绘制零件图
根据装配图和零件草图绘制零件图，注意每个零件的表达方法要合适，尺寸应正确、可靠。零件图技术要求采用类比法，也可按指导教师的规定标注。最后应按规定要求填写标题栏的各项内容。
完成以上测绘任务后，对图样进行全面检查、整理
1.5 常用的测绘工具、量具以及测量零件尺寸的方法
（1）部件测绘时常用的拆卸工具有：扳手、手锤、手钳、螺丝刀等。
（2）测量零件尺寸时常用的测量工具: 如图1所示几种常用量具。对精度要求不高的尺寸一般用钢直尺、外卡钳和内卡钳测量。测量较精确的尺寸，则用游标卡尺、千分尺或其他精密量具。

图1测量工具
（3）一般测量方法
①测量长度及内、外径一般使用钢直尺、内卡钳、外卡钳或游标卡尺、千分尺等，如图2、图3、图4所示。

图2 图3

②测量壁厚（图5）深度时，也常用钢尺、内、外卡钳及游标卡尺、千分尺等。

图4 图5

③测量孔的中心距或孔的定位尺寸的方法。如图6、图7所示。

图6 图7 图8
④曲线轮廓和曲面轮廓的确定，可用坐标法（图8）、铅丝法（图9）和拓印法（图10），要求比较准确时，就须用专用的测量仪器量（三坐标仪等）。

图9 图10 图11
⑤测量时也常用一些专用量具，如圆角规、量角规和螺经纬度规等（图7-46）
1. 6 以柱塞泵的测绘为例
  （1）了解测绘对象
    了解测绘对象的途径主要是测绘现场的实物中去仔细观察和分析,从而了解柱塞泵的工作原理、装配结构和运动路线等情况。如下图所示，可以了解柱塞泵由13个零件组成，其中标准件有3种，即螺柱（序号1）、螺母（序号2）和垫圈（序号3）。工作时，由外部动力带动柱塞泵作往复运动，当柱塞往左运动时，下活瓣（序号14）由阀体内的负压吸引上移，从而将流体经管接头（序号9）下端吸入阀体，而上活瓣（序号13）却因为负压的作用紧贴管接头上端面，吸入的流体不能进入管接头上腔；当柱塞向右运动时，柱塞将腔内的流体推动上活瓣经管接头上腔积压出。此时，下活瓣则紧贴管接头下腔端面，流体不能进入下腔，以此往复达到输送流体的目的。

图12 柱塞泵爆炸图
（2）绘制装配示意图
  画装配示意图的方法是用较简单的图线和图示标准规定的简略符号和图形在最短的时间内，快速绘制出机器或部件的装配形式，有利于人们从简单的示意图中了解该机器的工作原理、装配关系、运动路线等情况。下图即为柱塞泵的装配示意图

1 螺柱      2螺母     3垫圈     4泵体     5柱塞
6压盖       7填料     8衬套     9管接头   10垫片
11垫片    12螺塞   13上活瓣   14下活瓣
图13 柱塞泵示意图
（3）拆卸零件、画零件草图
    首先拆下序号1、2、3中的螺纹连接件，分别取出压盖（6）、柱塞（5）、密封圈（7）、衬套（8）。 再旋出管接头（9）、取出垫片（10）、旋出螺塞（11）和垫片（12）、然后倒出上活瓣（13）、下活瓣（14）。将拆下的零件整齐摆好，认真观察其结构，从而了解该部件的组装关系，调整方法，密封原理，从使用性能和手感觉了解零件的配合松紧程度及表面粗糙度的大小等。
   画零件草图：绘制柱塞泵中各零件的草图（标准件除外），并按零件图内容的要求，标注某些重要参数，如螺纹代号、公称直径、基本尺寸，配合种类、表面粗糙度等。

（4）画装配图草图
   画装配图时，通常要按以下步骤进行
   ①选择主视图，确定合适的表达方案
   ②根据所画对象的大小和绘图比例选择图幅和布图
  ③可将零件图分别以块的形式进行组装（组装时，注意线条的处理，如相邻零件表面的接触关系和相互遮挡等问题）。
   ④仔细检查和修改补充
（5）拆画零件草图用AutoCAD软件绘制成正规零件图。
（5）实验报告上交的文档
    1、柱塞泵装配示意图(每人一份)
    2、全部零件草图（每组一套填写绘制者姓名）
    3、计算机绘制的零件图每组一套，每人一张A4（管接头）A3（泵体），装配总图一张（A3每组一套）。
（要求独自完成防止雷同）

1.7 产品零件的三维CAD建模、参数化设计
（1）三维CAD建模及装配
除柱塞泵壳体的部分结构以外，要求至少用两种方法进行零件的三维CAD建模，并结合产品的实际加工过程，运用所学的工艺知识，对各种方法的优缺点进行分析。例如图1所示的套筒类零件，根据零件的特点，可以通过SWEEP（拉伸、旋转）以及CSG（Constructive Solid Geometry）多种方法完成三维建模等。

要求每人完成一个组件的三维CAD装配，每组同学确定一套参数，生成全部零件的三维CAD模型， 图14　套筒类零件示意图
并进行装配，获得产品的三维CAD装配体。

（2）产品零件的参数化设计
对测绘的典型零件进行分析，提取其参数，设计并调试通过OPEN/GRIP程序，完成零件的三维CAD参数化建模。程序中要求有人机交互语句以及容错处理语句，能输入至少两组数据生成正确的三维零件模型，以验证程序设计的正确性和运行性能。以图1为例，可提取出三个参数孔径d,外径D和高度h，要求以人机交互的形式输入参数，且要求d＜D，h>0等，否则重新输入参数。
（3）按照规定的格式撰写课程设计说明书
将课程设计的有关内容和设计体会以文字形式编写成说明书。
四、考核方法和内容
设计过程中，老师按时间安排分阶段检查学生的进度，课程设计完成时先进行小组检查或答辩，给出小组成绩。小组成绩分为A、B、C、D四等，对应的考核成绩系数为1.2、1.0、0.8、0.6，个人考核部分以百分制计算成绩，个人总成绩为个人考核成绩X小组成绩系数。
考核按照本方案要求的上述内容和学生的出勤情况、主动意识、协作表现、创新精神等综合进行。

五、思考题
①柱塞泵的衬套（8）如果难以拆卸，用什么方法解决？该结构应如何改进？请画出草图示意。
②请你写出几种曲面测绘的方法？
③柱塞泵的螺塞（11）为什么中间要有个孔？不要行不行？孔与上活瓣（13）能否用配合尺寸？为什么？
④如图1所示的套筒，请思考，采用不同的方式进行三维建模，对零件的后续加工有何影响？
⑤零件进行装配时，为保证准确的定位，根据不同零件类型，试分析需要几对装配配合？
⑥采用OPEN/GRIP语言进行零件参数化设计时，可以采用哪些语句来使得程序简洁、正确，且更便于用户使用？

设计报告每组一份
内容：目录
1. 目的要求
2.任务分工
3.图纸 （1） 装配示意图
（2） 全部的零件测绘草图
（3）装配图CAD
（4）全部的零件图CAD
(5) 部分立体建模图
(6)装配立体图
4.主要的参数尺寸：需要附带摘录查的表格，计算的步骤
5.主要的技术要求的依据：表面结构的选择，公差配合的选择，形位公差的选择，正确的标注。
6.参数化设计
7.个人总结
8.成绩单 小组定等级 小组答辩评分
设计报告评分
个人最后得分 组内成员互评分
测绘现场评分
建模出勤评分

《工程软件应用实践》课程设计指导小组
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《工程软件应用实践》课程设计
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《工程软件应用实践》课程设计指导小组

2012-5-18

《工程软件应用实践》课程设计指导书

一、课程设计目的和要求
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