利用形體特徵表達式輔助機械製圖中的尺寸標註分析論文

一張完整的圖紙不僅要準確地表達立體的形狀和大小，而且必須在視圖中標註正確尺寸。尺寸是圖樣中的一項重要內容，尺寸標註上出現的任何問題，都會使生產造成損失。因此標註尺寸的要求很具體，既要嚴格遵守國家標準中有關尺寸注法的規定，還要所注尺寸必須完全確立立體的形狀和大小，不能有多餘的尺寸，也不能遺漏尺寸。並且每個形體的尺寸都必須注在反映該形體形狀和位置最清晰的圖形上，以便於看圖。

標註好尺寸的前提是對圖形的繪製和識讀能力。一個實體的形狀特徵和大小都很複雜，而且形體是三維的，圖樣是二維的，造成空間結構的表達與尺寸標註困難，進行圖形繪製和識讀時要在頭腦中反覆進行三維與二維的空間轉換，所以要耗費大量的腦力勞動。實際生產中，由於零件形狀複雜，因此標註尺寸也比較複雜，很容易造成尺寸遺漏標註或者重複標註。 由於形體的結構千差萬別，對於複雜形體而言，工程圖樣本身只適合繪製，卻難以用文字表達。一般情況下，分析形體時口頭表達會採取的代號法，形體1、形體2…來表達。但是複雜形體在紙上表達時就非常繁瑣，不便用於學習與工程設計時對形體結構的分析與表達。這樣在標註尺寸時，尺寸標註的是否完整就不便進行檢查。文獻提出了利用形體特徵表達式輔助回執和識讀機械圖的方法。在此基礎上，筆者試圖尋找利用形體特徵表達式輔助尺寸標註的方法，並以組合體的尺寸標註來説明形體表達式的使用方法。

組合體的尺寸標註一般以形體分析法為主，這就要求標註尺寸前，務必要把組合體的構形分析清楚。

　　1組合體的構成

組合體是由基本幾何體(如稜柱、稜錐、圓柱、圓錐、圓球、圓環等)通過疊加和挖切兩種方式組成而成的立體。組合體具有比較複雜的形狀、大小特徵。這就造成在標註尺寸的時候容易漏標、重複標或者標註得不合理不清晰。為了避免上述問題的出現，在標註尺寸時採取把形狀複雜的立體分析成為由基本幾何體構成的方法，即形體分析法。每一個基本體總具有一定的形狀和大小，並處於複雜形體中的某一具體位置。組合體的尺寸標註主要就是標註每一個基本體的定形尺寸和定位尺寸，以及總體尺寸。

　　2形體特徵表達式

2.1簡單形體與形狀特徵簡圖

簡單形體是複雜形體的組成單元，是可以用簡單的線條方便地描述其輪廓形狀的。簡單形體包括基本幾何體與簡單組合形體。

每個形體總具有一定的形狀。當今的三維形體構形的主要方法有:掃描表示法、邊界表示法、實體參數表示法與空間分割法、實體幾何構造法等。雖然這些方法在計算機機內表達和運算較為方便和準確，但由於不符合人們的書寫習慣，且複雜形體在紙上表達較為繁瑣，所以不便用於學習與工程設計時對形體結構的分析與表達。引入CAD/CAM技術的特徵造型的思想，形體的特徵可分為形狀特徵和位置特徵。形狀特徵是用於描述形體幾何形狀的特徵，由一個或多個簡單特徵組成。每一個形狀特徵又同時具有層面輪廓特徵和成型輪廓特徵，它們分別表示構成形體的層面輪廓形狀特徵和層面累加的輪廓特徵。描述簡單形體輪廓形狀的簡化圖形稱為形狀特徵簡圖。基本形體與簡單組合形體的特徵。形狀特徵簡圖由帶有上下標的成型輪廓特徵圖表示，其中下標表示層面輪廓特徵圖，上標表示層面輪廓特徵圖的投影方向。用V,H,W分別表示正面投影面、水平投影面和側面投影面。成型輪廓特徵圖和層面輪廓特徵圖是形體兩個特徵視圖的簡化圖形。在表達時只畫出反映主要輪廓特徵的線。

2. 2複雜形體與形體表達式

複雜形體是多個簡單形體通過不同的位置組合而成的。為此，要把實體的形狀特徵和位置特徵採取一定的方式表達出來，適合交流。形體特徵表達式複雜形體的是用來描述複雜形體形狀結構組成的式子。將帶有約束特徵標記的形狀特徵簡圖通過正負號聯接就成為形體特徵表達式。疊加就用“+”號表示，挖切就用“一”號表示。由於分析尺寸時一般直接分析各個簡單形體的定位尺寸，所以本文中暫不帶約束特徵標記。

如圖3所示的較為簡單的組合體，利用形體分析法可以看成是四稜柱的底板、加上四稜柱的立板、加上三稜柱的`肋板，底板上挖去圓柱體的孔組成的。

2. 3尺寸標註

標註組合體的尺寸就是要標註組成組合體的每個簡單形體的定形尺寸、定位尺寸及總體尺寸。形體的定形尺寸是用於描述形體幾何形狀特徵的尺寸，如圓柱的直徑和高，長方體的長、寬和高等。定位尺寸是用於描述形體相對位置的特徵。由於位置關係相對複雜，要先確定長、寬、高各方向上的基準，然後再確定每個形體的位置。

　　3結論

儘管人們在形體分析時的思路不一，對同一個形體得出的形體特徵表達式有可能不完全一樣，但這並不影響對形體整體結構的理解，不會影響對尺寸的標註。根據以上的分析知道，形體特徵表達式不但可以用於教師進行形體結構分析，更有利於學生的製圖學習。因為形體特徵表達式可以更為直觀地表達組合體的結構特徵，可以更條理清楚地分析尺寸，不會面對茫茫尺寸無從下手。不但可以用於教學，而且可以用於輔助機械設計的工作。應用表明，該方法直觀而又簡明，方便而又實用。