基于三維實體建模的機械零部件測繪教學(xué)研究與實踐

郭鳳 曹喜承 杜秀華 李靜 王妍

［摘要］機械零部件測繪是現(xiàn)代工程圖學(xué)重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)該適應(yīng)現(xiàn)代工程圖學(xué)新的教學(xué)體系的要求，將三維實體建模與傳統(tǒng)測繪相結(jié)合。本文分析了傳統(tǒng)測繪模式存在的問題，介紹了三維建模與傳統(tǒng)測繪相結(jié)合的教學(xué)體系。

［關(guān)鍵詞］零部件測繪三維建模教學(xué)體系

［中圖分類號］G642.0［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2013）08-0109-02

現(xiàn)代工程圖學(xué)是研究繪制和閱讀工程圖樣理論、方法和技術(shù)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，是工科院校必開課程。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及社會對高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的需求，工程圖學(xué)的教育思想和教學(xué)理念也發(fā)生了深刻變革，以三維實體建模為主線，傳統(tǒng)工程制圖與現(xiàn)代設(shè)計手段相結(jié)合，形成了現(xiàn)代工程圖學(xué)新的教學(xué)體系。機械零部件測繪是現(xiàn)代工程圖學(xué)重要的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，應(yīng)該適應(yīng)現(xiàn)代工程圖學(xué)新的教學(xué)體系的要求，將三維實體建模與傳統(tǒng)測繪相結(jié)合，這對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、實踐能力、創(chuàng)新能力及綜合所學(xué)知識解決實際問題的能力將起到非常重要的作用。

一、傳統(tǒng)測繪模式及存在的問題

零部件測繪一般是安排在工程圖學(xué)課程結(jié)束后兩周內(nèi)進行。內(nèi)容安排為結(jié)構(gòu)不是很復(fù)雜的泵類、減速器、閥類等部件，如一級圓柱齒輪減速器或齒輪油泵等。這些部件包括了四類典型零件中的三類：軸類、盤蓋類和箱體類，還有標準件和常用件，涉及的范圍較廣，需要用到的知識點也比較全面，能夠綜合訓(xùn)練和考查學(xué)生能力情況。任務(wù)要求是繪制所有零件的零件草圖及工作圖，裝配草圖及工作圖。測繪過程為：了解部件→繪制裝配示意圖→拆卸零件→繪制零件草圖→繪制工作圖→繪制裝配草圖→繪制裝配工作圖→裝訂。

存在的問題有如下幾方面。

（一）徒手繪制草圖訓(xùn)練少，要求標準低

傳統(tǒng)測繪中，草圖是在坐標紙上繪制的，只作為工作量的要求，不作為成績評定的內(nèi)容，所以，學(xué)生為繪制工作圖方便起見，常用尺規(guī)繪制草圖，失去了繪制草圖的意義，浪費了時間，學(xué)生的徒手繪制草圖的能力沒能得到提高。

（二）尺規(guī)繪圖工作量偏大

傳統(tǒng)測繪中，學(xué)生的測繪成績主要是根據(jù)尺規(guī)工作圖確定的。繪制尺規(guī)圖耗時多，效率低。一張規(guī)范的尺規(guī)圖，從布圖到繪制視圖，從繪制底圖到加深，標注尺寸，填寫技術(shù)要求，每一步都需要精心考慮，認真操作，一但要修改，圖面質(zhì)量就會受到影響。尺規(guī)繪圖在培養(yǎng)學(xué)生一絲不茍、嚴謹細致的工作作風(fēng)等方面起著非常重要的作用，但由于測繪中尺規(guī)圖量大，學(xué)生往往為了趕時間，照抄照搬現(xiàn)象明顯，收獲不大。

（三）內(nèi)容不夠充實

傳統(tǒng)測繪中，只是對現(xiàn)有的實物模型進行測繪，由于實物模型一般是由教學(xué)工具生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的，其材料選擇、加工制造過程、精度等與實際生產(chǎn)情況區(qū)別較大，再有實物模型重復(fù)使用造成磨損和損壞，對學(xué)生理解零件加工工藝、公差與配合、表面粗糙度等產(chǎn)生影響。而且，零件結(jié)構(gòu)和尺寸的變化對裝配的影響不能直觀地反映出來。

二、三維建模與傳統(tǒng)零部件測繪相結(jié)合的教學(xué)體系

（一）主導(dǎo)思想

1.強化徒手繪制草圖。對現(xiàn)有零部件進行測繪，由于受場地限制，需要首先徒手繪制草圖，草圖的繪制質(zhì)量直接關(guān)系到工程圖和建模正確性，所以，徒手繪制草圖是非常重要的，在測繪中應(yīng)強化徒手繪制草圖。在徒手繪制草圖中，一是強化徒手繪圖基本功的訓(xùn)練，包括執(zhí)筆、運筆方法，圖線、線段的繪制方法等。二是強化草圖內(nèi)容的訓(xùn)練。草圖與工作圖的區(qū)別只是繪制方法的不同，草圖是徒手繪制，工作圖是借助繪圖工具繪制，草圖與工作圖的內(nèi)容應(yīng)該是完全相同。

2.尺規(guī)繪圖是工程設(shè)計人員的一項基本素質(zhì)，在測繪中也要進行繪圖基本功的訓(xùn)練，但時間和內(nèi)容都比傳統(tǒng)測繪中的要少。

3.將尺規(guī)繪圖中節(jié)省下來的時間用于三維建模，豐富測繪內(nèi)容。在現(xiàn)代工程圖學(xué)課程中，學(xué)習(xí)了零件建模、裝配體、爆炸圖、工程圖等知識，但系統(tǒng)地、綜合性地將一套較復(fù)雜的零部件建模、裝配、出工程圖，這還是第一次。讓學(xué)生在零件建模中進一步學(xué)習(xí)零件結(jié)構(gòu)、加工工藝等方面的知識，在裝配體建模中進一步學(xué)習(xí)零部件的工作原理、零件間的相對位置、連接關(guān)系等方面的知識、進一步理解公差、表面結(jié)構(gòu)質(zhì)量等對配合的影響，通過改變零件結(jié)構(gòu)和尺寸，動態(tài)觀察裝配體發(fā)生的變化，從而對測繪零件的構(gòu)型有更深刻的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識及能力。

（二）教學(xué)體系

本著充分利用測繪時間，使學(xué)生得到全方位的綜合訓(xùn)練，實現(xiàn)有效教學(xué)最大化的思想，建立三維建模與傳統(tǒng)零部件測繪相結(jié)合的機械零部件測繪課程的教學(xué)體系，其內(nèi)容安排及流程如圖1所示。

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圖1教學(xué)內(nèi)容及流程

時間安排如下：第一、二天了解部件、繪制裝配示意圖、拆卸零件、繪制零件草圖，第三天繪制裝配草圖，第四、五、六天零件建模、裝配體建模、生成爆炸圖、生成部分零件的工程圖，第七、八、九天繪制零件圖，第十、十一天繪制裝配圖，第十二天整理、裝訂，完成測繪任務(wù)。

三、教學(xué)效果

按著三維建模與傳統(tǒng)零部件測繪相結(jié)合的教學(xué)體系進行測繪實踐教學(xué)，學(xué)生不僅在讀圖、繪圖、測繪和查閱技術(shù)文獻等方面得到全方位的綜合訓(xùn)練，提高了綜合運用所學(xué)知識分析和解決實際問題的能力，而且三維建模能力和水平也有了大幅提高，如圖2為學(xué)生三維建模中的部分作品。

四、結(jié)論

三維建模與傳統(tǒng)零部件測繪相結(jié)合是行之有效的教學(xué)模式，學(xué)生在有限的兩周測繪實踐中，學(xué)到了更多的知識，得到了更全面的訓(xùn)練，使有效教學(xué)最大化。在當今二維設(shè)計與三維設(shè)計并行時期，三維建模融入現(xiàn)代工程圖學(xué)課程，三維建模與傳統(tǒng)零部件測繪相結(jié)合是非常必要的。

［參考文獻］

［1］王春華，郭鳳，關(guān)麗杰，等.現(xiàn)代工程圖學(xué)［M］.北京：中國化工出版社，2012，（9）.

［2］許良元，劉微，江慶，等.三維建模與機械制圖課程測繪改革探索［J］.機械管理開發(fā)，2011.

［責(zé)任編輯：左蕓］