Pro/E在立体表面交线求解中的应用

全 伟

（湖南农业大学 工学院，湖南 长沙 410128）

0 引言

立体表面的交线是零件结构的主要轮廓线，如果交线不完整，有缺漏现象，将直接影响零件的生产，出现不合格产品。然而在学习的初级阶段，由于缺乏专业知识和生产实践经验，三维空间想象能力差，难以图解典型的空间几何问题，往往在截交线、相贯线的求解过程中会出现漏线的问题。为了解决上述问题，工程图学教学工作者进行了大量的教学改革，制作了丰富多彩的多媒体教学课件，融入了大量的实体图片、动画和视频录像，在一定程度上提高了学生的空间想象能力和构思能力。然而现在的多媒体课件，其内容、图例和动画都已经事先设置好，物体形成无 “进程式” 过程，效果依然欠佳。利用Pro/E 三维仿真功能，学习者实际操作，观察交线的形成过程，彻底解决了截交线、相贯线求解过程中的漏线问题。

1 Pro/E 辅助截交线求解

截交线是平面与立体表面的交线，当一立体被几个不同位置的截平面截切，且产生的截交线中有一般位置直线时，情况就变得比较复杂，画图时往往会产生漏线问题。补画缺漏的图线是截交线求解的典型题型。

如图1 所示为被多个截平面截切的立体三视图，补画图中缺漏的图线。

图1 截切立体缺线视图Fig.1 The short line view of truncated three-dimensional

由所给条件分析可得： 该立体被切割之前为一长方体，被一个正垂面，两个侧垂面、三个侧平面、四个正平面截切，如果对照二维视图，不难想象由三个侧平面四个正平面切出的左前、左后以及右中的三个矩形块，但被一个正垂面，两个侧垂面截切出的两条一般位置直线就很难想象，通常就要漏掉。用Pro/E 的三维仿真建模功能，虚拟现实模型，问题就解决了。模型创建过程如下： ①打开Pro/E 5.0，进入零件模块；②用拉伸工具创建如图2（a） 所示的长方体；③用拉伸减材料方法将长方体切除如图2（b）所示的3 个矩形条；④用拉伸减材料方法切除一个包含正垂面的三棱柱，截切后的立体如图2（c）所示；⑤再用拉伸减材料方法切除两个分别包含侧垂面的三棱柱，这样，两个侧垂面和一个正垂面分别相交就产生了两条一般位置直线，结果如图2（d）所示，非常直观。有了这一过程，立体表面所有的截交线就非常清楚了，解题结果如图3 所示。

图2 截切立体三维模型创建过程Fig.2 The creation process of truncated stereoscopic 3d model

图3 截切立体正确视图Fig.3 The right view of truncated stereoscopic

2 Pro/E 辅助相贯线求解

相贯线是两个立体表面的交线，当两个立体相贯特征不很明显时，求解比较困难，常常会产生漏线问题，因此补画缺漏的图线也是相贯线求解的典型题型。

如图4 所示，补画图中缺漏的图线。对于这组视图，很多同学认为没有漏掉的线，也不认为有相贯线，就一个立体；也有些同学认为有漏掉的相贯线，但大多数的解题结果如图5 所示（错误结果）。其实这组视图表示了两个轴线垂直、直径相等的圆柱体内表面 （去除材料） 和圆柱体外表面相贯 （添加材料） 相贯的情况，其交线属特殊相贯线。仅凭图4 表示的三视图很难想象出物形状及交线形成过程。通过Pro/E 的三维仿真建模功能展示相贯线的形成过程 （如图6 所示），实物缺漏的线条就很清楚的展示出来，正确结果如图7 所示。

图4 相贯体缺线视图Fig.4 The short line view of intersecting body

图5 相贯体错误视图Fig.5 The wrong view of intersecting body

图6 相贯形成Fig.6 The formation of intersect

图7 相贯体正确视图Fig.7 The right view of intersecting body

3 结论

利用Pro/E 创建的三维模型，具有很好的操作性，可以进行动态显示，不仅能从多个视角观察物体的形状，还能进行剖切以观察物体的内部结构，正确表达物体内外结构形状，使立体表面交线的求解由困难变得容易，有效解决了截交线和相贯线求解中漏线的问题。

Pro/E 不仅能应用于立体交线求解中，而且在组合体结构设计，装配设计中都有较强的优势。Pro/E 不但能进行三维建模，而且能生成二维投影图，可以实现三维到二维图之间的转换，学习者可以不断的由图到物，由物到图，建立良好的空间概念，培养较好空间思维能力和创新设计能力。

[1] 张淑娟，全腊珍.画法几何与机械制图[M].中国农业出版社，2007.

[2] 全腊珍，张淑娟.画法几何与机械制图习题集[M].中国农业出版社，2007.

[3] 詹友刚.Pro ENGINEER 中文野火版5.0 高级应用教程[M].机械工业出版社，2010.

[4] 潘子健，朱玉祥.计算机三维建模在教学中的应用[J].吉林大学社会科学学报，2003（增刊）。

[5] 郭越.CATIA 三维建模在机械制图中的应用[J].延边大学农学学报，2005，3.

[6] 黄恺，李铁军，谷丽瑶.锥齿斜齿轮三维参数化实体建模[J].机械设计与制造，2008，10.

[7] 陈丽军.三维CAD 软件在《机械制图》教学中的应用[J].洛阳师范学院学报，2011，2.