利用形体特征表达式辅助机械制图中的尺寸标注分析论文

利用形体特征表达式辅助机械制图中的尺寸标注分析论文

　　一张完整的图纸不仅要准确地表达立体的形状和大小，而且必须在视图中标注正确尺寸。尺寸是图样中的一项重要内容，尺寸标注上出现的任何问题，都会使生产造成损失。因此标注尺寸的要求很具体，既要严格遵守国家标准中有关尺寸注法的规定，还要所注尺寸必须完全确立立体的形状和大小，不能有多余的尺寸，也不能遗漏尺寸。并且每个形体的尺寸都必须注在反映该形体形状和位置最清晰的图形上，以便于看图。

　　标注好尺寸的前提是对图形的绘制和识读能力。一个实体的形状特征和大小都很复杂，而且形体是三维的，图样是二维的，造成空间结构的表达与尺寸标注困难，进行图形绘制和识读时要在头脑中反复进行三维与二维的空间转换，所以要耗费大量的脑力劳动。实际生产中，由于零件形状复杂，因此标注尺寸也比较复杂，很容易造成尺寸遗漏标注或者重复标注。 由于形体的结构千差万别，对于复杂形体而言，工程图样本身只适合绘制，却难以用文字表达。一般情况下，分析形体时口头表达会采取的代号法，形体1、形体2…来表达。但是复杂形体在纸上表达时就非常繁琐，不便用于学习与工程设计时对形体结构的分析与表达。这样在标注尺寸时，尺寸标注的是否完整就不便进行检查。文献提出了利用形体特征表达式辅助回执和识读机械图的方法。在此基础上，笔者试图寻找利用形体特征表达式辅助尺寸标注的方法，并以组合体的尺寸标注来说明形体表达式的使用方法。

　　组合体的尺寸标注一般以形体分析法为主，这就要求标注尺寸前，务必要把组合体的构形分析清楚。

　　1组合体的构成

　　组合体是由基本几何体(如棱柱、棱锥、圆柱、圆锥、圆球、圆环等)通过叠加和挖切两种方式组成而成的立体。组合体具有比较复杂的形状、大小特征。这就造成在标注尺寸的时候容易漏标、重复标或者标注得不合理不清晰。为了避免上述问题的出现，在标注尺寸时采取把形状复杂的立体分析成为由基本几何体构成的方法，即形体分析法。每一个基本体总具有一定的形状和大小，并处于复杂形体中的某一具体位置。组合体的尺寸标注主要就是标注每一个基本体的定形尺寸和定位尺寸，以及总体尺寸。

　　2形体特征表达式

　　2.1简单形体与形状特征简图

　　简单形体是复杂形体的组成单元，是可以用简单的线条方便地描述其轮廓形状的。简单形体包括基本几何体与简单组合形体。

　　每个形体总具有一定的形状。当今的三维形体构形的主要方法有:扫描表示法、边界表示法、实体参数表示法与空间分割法、实体几何构造法等。虽然这些方法在计算机机内表达和运算较为方便和准确，但由于不符合人们的书写习惯，且复杂形体在纸上表达较为繁琐，所以不便用于学习与工程设计时对形体结构的分析与表达。引入CAD/CAM技术的特征造型的思想，形体的特征可分为形状特征和位置特征。形状特征是用于描述形体几何形状的特征，由一个或多个简单特征组成。每一个形状特征又同时具有层面轮廓特征和成型轮廓特征，它们分别表示构成形体的层面轮廓形状特征和层面累加的轮廓特征。描述简单形体轮廓形状的简化图形称为形状特征简图。基本形体与简单组合形体的特征。形状特征简图由带有上下标的成型轮廓特征图表示，其中下标表示层面轮廓特征图，上标表示层面轮廓特征图的投影方向。用V,H,W分别表示正面投影面、水平投影面和侧面投影面。成型轮廓特征图和层面轮廓特征图是形体两个特征视图的简化图形。在表达时只画出反映主要轮廓特征的线。

　　2. 2复杂形体与形体表达式

　　复杂形体是多个简单形体通过不同的位置组合而成的。为此，要把实体的形状特征和位置特征采取一定的方式表达出来，适合交流。形体特征表达式复杂形体的是用来描述复杂形体形状结构组成的式子。将带有约束特征标记的形状特征简图通过正负号联接就成为形体特征表达式。叠加就用“+”号表示，挖切就用“一”号表示。由于分析尺寸时一般直接分析各个简单形体的定位尺寸，所以本文中暂不带约束特征标记。

　　如图3所示的较为简单的组合体，利用形体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，底板上挖去圆柱体的孔组成的。

　　2. 3尺寸标注

　　标注组合体的尺寸就是要标注组成组合体的每个简单形体的定形尺寸、定位尺寸及总体尺寸。形体的定形尺寸是用于描述形体几何形状特征的尺寸，如圆柱的直径和高，长方体的长、宽和高等。定位尺寸是用于描述形体相对位置的特征。由于位置关系相对复杂，要先确定长、宽、高各方向上的基准，然后再确定每个形体的位置。

　　3结论

　　尽管人们在形体分析时的思路不一，对同一个形体得出的形体特征表达式有可能不完全一样，但这并不影响对形体整体结构的理解，不会影响对尺寸的标注。根据以上的分析知道，形体特征表达式不但可以用于教师进行形体结构分析，更有利于学生的制图学习。因为形体特征表达式可以更为直观地表达组合体的结构特征，可以更条理清楚地分析尺寸，不会面对茫茫尺寸无从下手。不但可以用于教学，而且可以用于辅助机械设计的工作。应用表明，该方法直观而又简明，方便而又实用。

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