淺談ＣＡＤ軟件教學(xué)與機(jī)械制圖教學(xué)的結(jié)合

摘要：《機(jī)械制圖》是機(jī)械專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程。技校學(xué)生對(duì)于枯燥的專業(yè)課程往往難以接受。三維CAD軟件具有高效率、高質(zhì)量、直觀性強(qiáng)、生動(dòng)形象的特點(diǎn)。“Solid2000”軟件與《機(jī)械制圖》教學(xué)相結(jié)合可以取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；教學(xué)；CAD

《機(jī)械制圖》是探討繪制機(jī)械圖樣理論、方法和技術(shù)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，是機(jī)械專業(yè)的主干基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力以及繪制和閱讀機(jī)械工程圖樣等能力。本課程也為專業(yè)課程如機(jī)械制造、金工實(shí)習(xí)、機(jī)械設(shè)計(jì)、課程設(shè)計(jì)等提供了必要的基礎(chǔ)知識(shí)?！稒C(jī)械制圖》對(duì)技工學(xué)校學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)，對(duì)我國(guó)機(jī)械方面技術(shù)人才的培養(yǎng)均有著極其重要的作用和意義。

技校學(xué)生大多數(shù)都是在中學(xué)就出現(xiàn)了厭學(xué)心理，他們是學(xué)習(xí)成績(jī)不理想，對(duì)學(xué)習(xí)無(wú)興趣的所謂“差生”。他們的文化底子薄，在學(xué)習(xí)方面也缺少恒心和毅力，一旦在學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到困難，很容易“破罐子破摔”，放棄整門課程的學(xué)習(xí)。特別是對(duì)于枯燥的專業(yè)基礎(chǔ)課程，他們更是難以接受，學(xué)習(xí)只是為了應(yīng)付考試，不是死記硬背條條框框的定理，就是生搬硬套書本的例題。因此，如何上好《機(jī)械制圖》課程，讓學(xué)生對(duì)這門重要的專業(yè)性很強(qiáng)的課程產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而掌握良好的學(xué)習(xí)方法，能夠?qū)W得進(jìn)、學(xué)得好，是職業(yè)技術(shù)學(xué)校專業(yè)課教師所要面對(duì)的課題。

CAD是Computer Aided Design的縮寫，意思為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。加上Auto，指它可以應(yīng)用于幾乎所有與繪圖有關(guān)的行業(yè)，比如建筑、機(jī)械、電子、天文、物理、化工等。隨著時(shí)代的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)繪圖的知識(shí)和技術(shù)應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。計(jì)算機(jī)繪圖相對(duì)于手工繪圖具有高效率、高質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)。另外一些三維繪圖軟件還具有直觀性強(qiáng)、生動(dòng)形象的特點(diǎn)。現(xiàn)在許多中職學(xué)校、技工學(xué)校都逐漸開(kāi)設(shè)了計(jì)算機(jī)繪圖課程。然而，有的學(xué)校CAD軟件教學(xué)是由計(jì)算機(jī)教師授課，而不是機(jī)電專業(yè)教師授課。這樣，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)點(diǎn)往往不能與《機(jī)械制圖》教學(xué)很好地結(jié)合，對(duì)學(xué)生今后運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪制機(jī)械工程圖紙的能力培養(yǎng)和今后高素質(zhì)機(jī)械專業(yè)人才的培養(yǎng)來(lái)說(shuō)相對(duì)是一個(gè)缺憾。

筆者在近幾年的教學(xué)過(guò)程中接觸到了“Solid2000”三維CAD軟件，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)此軟件比較感興趣。而該軟件也比較容易上手操作，并且能較好地與《機(jī)械制圖》教學(xué)相結(jié)合。

新洲三維（Solid2000）是具有我國(guó)自主版權(quán)，獲科技部創(chuàng)新基金的CAD軟件，它將計(jì)算機(jī)作為繪圖與設(shè)計(jì)的工具，在相應(yīng)的章節(jié)中循序漸進(jìn)地介紹利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行草圖繪制、零件設(shè)計(jì)（三維實(shí)體造型）、裝配設(shè)計(jì)和自動(dòng)生成所需工程圖紙的方法和技巧。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中對(duì)三維設(shè)計(jì)和CAD軟件的功能有一個(gè)較全面的了解，在今后遇到其他CAD軟件時(shí)，也能夠很快觸類旁通，迅速掌握。

在這個(gè)軟件中，創(chuàng)建繪制零件模型的思路是：用戶應(yīng)首先根據(jù)零件的大致形狀繪制草圖，可以將零件的大致形狀看作主視圖方向的投影輪廓；然后通過(guò)特征造型的方法創(chuàng)建零件的基本形狀，這個(gè)特征就是零件的基本特征。特征造型的命令有拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣等，如軟件中的“凸臺(tái)/拉伸”命令，是將一個(gè)草圖根據(jù)指定的尺寸做拉伸操作，用以生成一個(gè)增加材料的特征。創(chuàng)建零件模型的基本步驟為：建立或選擇一個(gè)工作平面；繪制符合設(shè)計(jì)意圖的草圖；創(chuàng)建基本特征（如圖1所示）。

下面，以繪制如圖2所示“軸承座零件模型的三視圖”為例，說(shuō)明繪制綜合類組合體三視圖的教學(xué)步驟。

第一步，讓學(xué)生觀看教師繪圖過(guò)程。教師在電教室用新洲三維CAD軟件畫出如上圖所示軸承座零件的三維模型，帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)它進(jìn)行形體分析：該軸承座是由底板、圓桶、支撐板和肋板等幾部分疊加而成，底板由圓孔和圓角等結(jié)構(gòu)切割而成，底板和肋板之間的組合形式為相貼，支撐板左右兩側(cè)和圓桶相切，肋板和圓桶相交。

第二步，選擇主視圖的投影方向。在分析完組合體的組成后，確定主視圖的投影方向。這時(shí)候可以選擇軟件中的顯示變換工具條，顯示方式選擇正視投影、左視投影和俯視投影，相當(dāng)于機(jī)械制圖中的主視圖、左視圖和俯視圖。用軟件給學(xué)生演示軸承座各個(gè)方向的視圖后，分析各個(gè)顯示方向的優(yōu)缺點(diǎn)，確定主視圖的投影方向。一般原則是，要求主視圖能較多地表達(dá)物體的形體特征，即盡量把組成部分的形狀和相互關(guān)系在主視圖上顯示出來(lái)，并使主要平面平行于投影面，以便表達(dá)投影實(shí)際形狀。br>

第三步，指導(dǎo)學(xué)生作圖，包括以下六個(gè)步驟。

布置視圖，畫對(duì)稱中心線，確定視圖位置，畫骨架。注意視圖間“長(zhǎng)對(duì)正、高平齊，寬相等”的三個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，并注意兩個(gè)視圖之間留的空檔要均勻。

畫底板，定圓的中心，畫圓孔，從俯視圖開(kāi)始，三個(gè)視圖同時(shí)畫出。在新洲CAD軟件中演示，根據(jù)底板的大致形狀繪制草圖，也就是先畫出底板的俯視圖，標(biāo)注上尺寸后再進(jìn)行拉伸操作，給它一個(gè)厚度，輸入要拉伸的具體數(shù)值，圖形就立刻從二維工程圖變成三維實(shí)體模型。拉伸過(guò)程直觀性強(qiáng)，效果類似動(dòng)畫過(guò)程，對(duì)學(xué)生是一個(gè)視覺(jué)上的觸動(dòng)，能加強(qiáng)學(xué)生三維空間的想象能力，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。再拉伸底板上兩邊的支腳，完成底板繪制。

畫圓桶，從投影為圓的視圖（主視圖）開(kāi)始，三個(gè)視圖同時(shí)畫出。先選擇支撐板的正面，畫出圓桶的正面投影，再執(zhí)行拉伸操作，輸入拉伸的數(shù)值，生成實(shí)體。

畫支撐板，在主視圖中自底板頂面的左右兩端點(diǎn)做圓桶處圓的切線，截取支撐板厚度后，畫左、俯視圖時(shí)，注意切點(diǎn)位置。

畫肋板，從主視圖畫起，注意左、俯視圖相交處有交線。

教師指導(dǎo)學(xué)生按上述五個(gè)步驟畫完以后，可以把新洲三維CAD軟件中的顯示方式由實(shí)體顯示調(diào)整成陰影線顯示的形式，給學(xué)生展示繪制基本完成后的大致輪廓形狀，讓學(xué)生與自己所繪制的視圖進(jìn)行對(duì)比。

畫細(xì)部，檢查修改。先加粗圓和圓弧，后加粗直線，使圖線達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。然后演示，可以利用軟件中工程圖的功能，打開(kāi)一張工程圖紙，調(diào)入繪制好的軸承座零件。軟件有自動(dòng)生成工程圖的功能，調(diào)整生成軸承座三視圖，并標(biāo)注好中心線。讓學(xué)生與自己所畫圖形對(duì)比，找出錯(cuò)誤和不足。這時(shí)，教師也可以針對(duì)圖形中的細(xì)節(jié)，如相切、相交進(jìn)行著重講解：面面相切處是光滑過(guò)渡，沒(méi)有線條；而相交處則是有線條的。最后完成該零件圖的繪制。

《機(jī)械制圖》教學(xué)是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。傳統(tǒng)的《機(jī)械制圖》課題由于直觀性差，抽象而又難學(xué)。教師平時(shí)上課時(shí)，又是模型，又是掛圖，又是畫立體圖，是一種灌輸式的教學(xué)。學(xué)生在課堂上處于被動(dòng)接受地位，不能積極主動(dòng)思考。盡管教師講得很賣力，學(xué)生的掌握情況與教師的期望值仍存在很大差距。利用CAD軟件進(jìn)行可視化教學(xué)，互動(dòng)性強(qiáng)，能很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)黑板、粉筆、掛圖教學(xué)的缺陷。但是如果過(guò)多地應(yīng)用CAD軟件，往往又會(huì)導(dǎo)致學(xué)生手工繪圖能力降低并對(duì)機(jī)械制圖中的畫法規(guī)定掌握得不夠牢固；此外，CAD軟件中圖形的顯示方式和畫法規(guī)定也會(huì)有沖突的現(xiàn)象，如相切處在新洲三維（Solid2000）中是有線的，有的地方必須手工去除。這些問(wèn)題還需要在進(jìn)一步的教學(xué)實(shí)踐中摸索探討。

CAD軟件教學(xué)是近幾年才逐步開(kāi)展起來(lái)的，對(duì)于CAD軟件教學(xué)與《機(jī)械制圖》教學(xué)的結(jié)合還應(yīng)該在實(shí)際教學(xué)中不斷嘗試。機(jī)電專業(yè)教師不僅要掌握牢固的專業(yè)知識(shí)，還要加強(qiáng)對(duì)新興軟件操作技能的學(xué)習(xí)，不斷拓寬對(duì)軟件發(fā)展的認(rèn)識(shí)，時(shí)刻關(guān)注其在工程實(shí)踐應(yīng)用上的進(jìn)展并隨時(shí)對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行拓展與更新。只有這樣，才能切實(shí)搞好制圖課的教學(xué)，從而實(shí)現(xiàn)符合現(xiàn)代化技工教育需求的教學(xué)目標(biāo)。

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作者簡(jiǎn)介：

李彥輝（1981—），男，福建邵武人，福建省南平市閩北高級(jí)技工學(xué)校助理講師。（本文責(zé)任編輯：洪雁）