Pro/E在立體表面交線求解中的應用

全 偉

（湖南農業(yè)大學 工學院，湖南 長沙 410128）

0 引言

立體表面的交線是零件結構的主要輪廓線，如果交線不完整，有缺漏現象，將直接影響零件的生產，出現不合格產品。然而在學習的初級階段，由于缺乏專業(yè)知識和生產實踐經驗，三維空間想象能力差，難以圖解典型的空間幾何問題，往往在截交線、相貫線的求解過程中會出現漏線的問題。為了解決上述問題，工程圖學教學工作者進行了大量的教學改革，制作了豐富多彩的多媒體教學課件，融入了大量的實體圖片、動畫和視頻錄像，在一定程度上提高了學生的空間想象能力和構思能力。然而現在的多媒體課件，其內容、圖例和動畫都已經事先設置好，物體形成無 “進程式” 過程，效果依然欠佳。利用Pro/E 三維仿真功能，學習者實際操作，觀察交線的形成過程，徹底解決了截交線、相貫線求解過程中的漏線問題。

1 Pro/E 輔助截交線求解

截交線是平面與立體表面的交線，當一立體被幾個不同位置的截平面截切，且產生的截交線中有一般位置直線時，情況就變得比較復雜，畫圖時往往會產生漏線問題。補畫缺漏的圖線是截交線求解的典型題型。

如圖1 所示為被多個截平面截切的立體三視圖，補畫圖中缺漏的圖線。

圖1 截切立體缺線視圖Fig.1 The short line view of truncated three-dimensional

由所給條件分析可得： 該立體被切割之前為一長方體，被一個正垂面，兩個側垂面、三個側平面、四個正平面截切，如果對照二維視圖，不難想象由三個側平面四個正平面切出的左前、左后以及右中的三個矩形塊，但被一個正垂面，兩個側垂面截切出的兩條一般位置直線就很難想象，通常就要漏掉。用Pro/E 的三維仿真建模功能，虛擬現實模型，問題就解決了。模型創(chuàng)建過程如下： ①打開Pro/E 5.0，進入零件模塊；②用拉伸工具創(chuàng)建如圖2（a） 所示的長方體；③用拉伸減材料方法將長方體切除如圖2（b）所示的3 個矩形條；④用拉伸減材料方法切除一個包含正垂面的三棱柱，截切后的立體如圖2（c）所示；⑤再用拉伸減材料方法切除兩個分別包含側垂面的三棱柱，這樣，兩個側垂面和一個正垂面分別相交就產生了兩條一般位置直線，結果如圖2（d）所示，非常直觀。有了這一過程，立體表面所有的截交線就非常清楚了，解題結果如圖3 所示。

圖2 截切立體三維模型創(chuàng)建過程Fig.2 The creation process of truncated stereoscopic 3d model

圖3 截切立體正確視圖Fig.3 The right view of truncated stereoscopic

2 Pro/E 輔助相貫線求解

相貫線是兩個立體表面的交線，當兩個立體相貫特征不很明顯時，求解比較困難，常常會產生漏線問題，因此補畫缺漏的圖線也是相貫線求解的典型題型。

如圖4 所示，補畫圖中缺漏的圖線。對于這組視圖，很多同學認為沒有漏掉的線，也不認為有相貫線，就一個立體；也有些同學認為有漏掉的相貫線，但大多數的解題結果如圖5 所示（錯誤結果）。其實這組視圖表示了兩個軸線垂直、直徑相等的圓柱體內表面 （去除材料） 和圓柱體外表面相貫 （添加材料） 相貫的情況，其交線屬特殊相貫線。僅憑圖4 表示的三視圖很難想象出物形狀及交線形成過程。通過Pro/E 的三維仿真建模功能展示相貫線的形成過程 （如圖6 所示），實物缺漏的線條就很清楚的展示出來，正確結果如圖7 所示。

圖4 相貫體缺線視圖Fig.4 The short line view of intersecting body

圖5 相貫體錯誤視圖Fig.5 The wrong view of intersecting body

圖6 相貫形成Fig.6 The formation of intersect

圖7 相貫體正確視圖Fig.7 The right view of intersecting body

3 結論

利用Pro/E 創(chuàng)建的三維模型，具有很好的操作性，可以進行動態(tài)顯示，不僅能從多個視角觀察物體的形狀，還能進行剖切以觀察物體的內部結構，正確表達物體內外結構形狀，使立體表面交線的求解由困難變得容易，有效解決了截交線和相貫線求解中漏線的問題。

Pro/E 不僅能應用于立體交線求解中，而且在組合體結構設計，裝配設計中都有較強的優(yōu)勢。Pro/E 不但能進行三維建模，而且能生成二維投影圖，可以實現三維到二維圖之間的轉換，學習者可以不斷的由圖到物，由物到圖，建立良好的空間概念，培養(yǎng)較好空間思維能力和創(chuàng)新設計能力。

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