摘要:居家地毯当前我国制造业规模正持续扩大,常规机械制造手段逐渐被现代化方式所替代,其原因在于如仍沿用老旧的加工制造技术,则很难符合行业规范标准。在科学技术的支持下,机械加工制造已融入3D机械制图技术,该项技术有着极高的数据精准度,在3D技术的实际应用中,机械3D与机械制图结合必须以构建空间为基础,在制图中明确各类参数信息,从而避免出现数据错误的情况。基于此,本文章对基于3D打印技术的高校机械制图课程教学进行探讨,以供相关从业人员参考。 圆钢矫直机关键词:3D打印技术;高校机械制图;教学
引言
机械制图课程是研究机械图样的绘制和识读规律与方法的一门学科,旨在使学生具备从事机械设计与制造、冶金设备维护、机电设备、数控技术工作所必需的基本知识和基本技能。将3D打印技术应用于高校机械制图课程教学中,可突破传统机械制图课程教学存在的不足,完成2DCAD时代无法实现的协同工作,提高学生的学习效率,为教育教学提供新思路。
直接染料一、3D打印技术概述
(一)定义
3D打印技术,即快速成型技术的一种,又称增材制造,它是一种以三维模型文件为基础的打印技术,基于传统的平面印刷技术,利用喷头的三维运动,逐层通过二维打印的叠加实现模型打印,通过增加层级材料来生成三维实体,是一种增材过程,这种方式被称为熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM,是3D打印技术中比较成熟的一种技术。与传统技术相较而言,3D打印技术具有打印过程更快、更便宜、更安全等典型特点。
(二)原理
基于3D打印技术的产品打印生成原理是通过三维设计进行物品切片处理,然后通过3D打印机打印生成产品。首先,在三维设计阶段,通过计算机软件进行建模,并把三维模型分区为逐层截面,以此把截面数据传输于打印机,从而实现逐层打印;其次,在切片处理阶段,3D打印机通过获取文件内包含的横截面信息,以粉状、片状或者液体状材料逐层打印横截面,然后把截面逐层堆积,以此生成三维实体;最后,在打印完成阶段,基于打印机打印出完整产品后,稍微进行表层打磨与加工,便可获取表面顺滑的高分辨率实体。
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二、机械制图概述钛阳极氧化
机械制图基础功能与传统制图方法基本一致,但操作更加便捷,其能够结合加工需求进行手工绘制图纸,其中各项参数均需要为后续加工提供参考依据,因此要求在实际绘制过程中的准确度,可结合实际需求对相关的技术指标加以标注,借助绘图工具进行标注与完善,目的是将所需加工的部件复现,保障后续工作的顺利进行,也可以将其理解为生产加工的详细说明。同时制图中的数据精确度极高,因此需要根据技术人员思路进行设计,并通过清楚体现设备构造,其对机械设备生产制造存在一定价值。
三、基于3D打印技术的高校机械制图课程教学的策略
(一)物理制图和软件建模
3D打印机是基于数字模型文件的打印工具,学生首先要做的是用机械设计软件设计一个制图模型。对于学习能力较弱的学生,其只需要设计在数字模型中看到的实物即可,对于学习能力较强的学生,教师可要求其掌握机械运动和机械设计的原理,根据不同的形式设计物理模型。对学生来说,设计模型和模型动画对于激发学习动机、掌握设计软件的技术非常重要。
(二)明确机械制图流程
手工绘图需要借助各类传统工具,而机械3D打印技术则需要借助计算机完成相关操作,虽然绘图中不需要尺、笔、圆规等传统工具,但在计算机绘制中仍然需要对此类工具合理应用,可见二者的制图原理虽然一致,但在操作上有着本质差别,因此在技术实际应用中必须严格遵循机械制图基本理论,明确各项操作流程。技术人员需要对所需加工部件进行多方位和多角度观察,可通过三维结构二维展示手段,绘制所需加工件的结构图,随后要求在图纸中明确标注各项参数内容与构件间联系情况,维持设计及生产可行。
(三)打印3D模型
学生将自己绘制的数字模型文件直接插入3D打印机即可进行3D数字模型文件打印。所有的3D数字模型文件都是学生自己绘制完成的,因此,精度不高,或没有实现标准化,而格式化的转换错误会直接导致3D数字模型文件数据不准确,如产生反转制图方向、矩形缝隙,增加壁厚,几何空间冗余,重复打印补片等情况。而这些情况是提高学生绘画技术水平的良好学习机会,教师可分析、整理印刷制作过程中出现的制图问题,让学生深入理解各种制图基础知识的具体应用意义。
(四)设立开放实训室
教师在机械制图与计算机绘图课程授课过程中,一般为了提高学生空间立体感,会运用挂图、模型和三维软件绘制的数字化模型配合讲解,使二维图纸和三维实体间建立对应的关系,将抽象、复杂的教学内容形象化、直观化。但这依然存在教师主讲、学生被动学习的问题,受到实际条件的限制,学习效果提升不明显。如以教学过程中用到的齿轮油泵模型为例,在授课过程中将齿轮油泵实物展示给学生,但由于零件本身的形状较为复杂,且实物较重,同时受限于教学时间和模型的数量限制,学生在课堂上只能停留在观察零件阶段,没有时间去拆卸和组装,故在较短的时间内记住齿轮油泵的复杂形状和理解其工作原理较为困难。通过设立开放实训室,让学生自由利用课外时间进行拆卸和组装。通过这样的方式,使学生充分地观察并认识到零件的局部细微结构,并理解具体结构对于零件组装的用处和工作原理,之后再进行齿轮油泵测绘实训,让学生进一步加深对复杂零件的理解,并抓住“图”与“物”之间相互转化的规律。同时,让学生亲自动手能进一步激发学生的学习热情,变被动式学习为主动式学习,实现“做中学”,从而提高学习效率。
(五)加强对应用模块的有效应用
虽然大部分机械制造企业都认识到了3D打印技术应用的重要性,但是相关人员在具体的操作中并没有加强对机械制图原理和绘图方法的有效应用,并且制图技巧也没有有机结合。这就需要加强对应用模块的有效应用,在此基础上建立标准化机械制图机制。然而,在此机械制图设计中,还需要促进两者之间的协调发展,积极发挥这两种模块的作用,保证机械制图和机械3D内容之间的一致性。同时,企业中的相关工作人员还要认识到机械制图的特点,通过对机械3D技术应用范围的有效控制,促进机械3D和机械制图之间的有机结合,及时解决模块应用中的问题。
结束语
总之,3D打印技术与机械制图之间的相互融合,能够提升教育教学效率,将所学习的知识内容相互融合起来,形成系统化的知识体系。3D打印技术技术的发展不仅仅是计算机图像类知识学习的基础,是机械制造现代化的一种体现,也是一种思维的开发工具,它能够提升各类的设计效率,缩短工作周期,从而制造出更加实用的技术。在教育教学中还要不断探索3D打印技术与机械制图之间的融合的策略,以此提升教学效果。
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