基于Solidworks三維建模的制圖測繪教學改革探索*

張偉華，劉立平

(蘭州石化職業(yè)技術學院，蘭州 730050)

基于Solidworks三維建模的制圖測繪教學改革探索*

張偉華，劉立平

(蘭州石化職業(yè)技術學院，蘭州 730050)

針對高職院校機械類專業(yè)開設的制圖測繪實訓課程，分析了目前制圖測繪教學中出現的學生忽視測量準確性、零部件表達不準確、疲于完成圖紙繪制等問題，提出了將三維建模引入制圖測繪教學，利用三維模型與二維圖紙的轉換提升零部件表達的準確性，利用三維裝配來約束零件尺寸測量的準確性，同時由三維模型直接生成二維工程圖，大大提高了繪圖的速度和準確度，也符合現代設計理念。

制圖測繪;三維建模;教學改革;實施步驟

1 制圖測繪實踐教學現狀及存在問題

我校始建于20世紀50年代中期，建校初期就創(chuàng)辦了化工機械、數控、模具、焊接等經典的機械類專業(yè)，機械制圖和制圖測繪是這些專業(yè)的必開課程，根據高等職業(yè)院校的發(fā)展變化，我校的機械制圖和制圖測繪課程也在不斷改革，作為全國職業(yè)院校的一個縮影，以我校制圖測繪課程的改革發(fā)展談一下制圖測繪教學的現狀與問題。

1.1 傳統(tǒng)的制圖測繪教學

由于現在機械制圖課時不斷壓縮，學生機械制圖理論知識掌握不扎實，到了測繪環(huán)節(jié)，學生為完成作業(yè)而繪圖，只是模仿繪圖，不求零件設計表達、工藝結構、尺寸標注、技術要求注寫等的合理性。這一點從學生提交的圖紙中就可看到，比如圖線的規(guī)范性、尺寸的基本注法、螺紋和齒輪嚙合的規(guī)定畫法、零部件之間的裝配關系、配合制度等均為常出現的錯誤。在圖紙上繪圖，效率低，而且圖紙一旦出現錯誤，修改起來相當麻煩，要保持整個圖紙的干凈整潔也是一件很困難的事，龐大而復雜的繪圖工作量也會讓學生對制圖測繪課程失去興趣，教學效果不好。

教師在測繪中只是起到講解、引導的作用，一個班級50名學生只配備一名指導教師，每個學生的繪圖量大(8張左右零件草圖、零件圖，一張A2裝配圖，上百個尺寸標注、技術要求等)，對學生一一指導修改錯誤不可能做到。測繪的結果就是多數學生1周時間疲于趕圖，實際掌握測繪技能的同學寥寥無幾，與最初的制圖測繪實訓教學目標相去甚遠。

1.2 與二維計算機繪圖AutoCAD相結合的制圖測繪與CAD實訓

相比于單純以手工繪圖為主的制圖測繪，制圖測繪與CAD的測繪教學由于零件圖和裝配圖采用AutoCAD繪圖，通過教師演示用計算機快速、準確地繪制零件圖樣、標注尺寸、拼畫裝配圖，大大提高了學生對制圖測繪的興趣，學生繪圖負擔也有所減輕，而且學生感覺通過兩周的實訓掌握了計算機繪圖的技能，這些都是教學改革的一大進步。但是也應該清醒地認識到制圖測繪與CAD實訓中仍然存在的問題:

AutoCAD軟件僅僅是代替了原來制圖需要的圖版、丁字尺、圖紙、鉛筆、圓規(guī)等繪圖工具，僅僅是繪圖手段的更新換代，加快了繪圖速度，使得圖紙便于保存管理，并沒有從根本上提升學生對于機械制圖理論知識和零部件測繪技能的掌握，學生只是換了一種工具模仿繪圖，打印出來的圖紙依然存在零件設計表達、工藝結構、尺寸標注、技術要求注寫合理性等問題。運用AutoCAD軟件繪圖為那些一向懶于主動求學、應付學習的學生提供了更便捷的手段，等待其他同學圖紙繪制完成后，輕松拷貝一下即可。盡管老師們采用了嚴格的考核辦法，一經發(fā)現，必定取消成績，但這樣的現象在每一級學生中總有發(fā)生。AutoCAD軟件繪圖依然是二維繪制零部件圖樣，直觀性差，無法提升學生的空間想象能力和空間思維能力。學生對于零部件之間的裝配關系、配合制度等都不能理論聯系實際，測繪結果對錯、是否符合實際生產使用要求，均不能在圖紙中自我發(fā)現。

綜上所述，應用AutoCAD軟件的教學改革只是繪圖手段的改革，沒有從根本上提高學生的零部件測繪能力，制圖測繪教學，“零部件測繪能力的提高”才是教學改革的根本。

2 三維建模引入制圖測繪教學的必要性與可行性

通過對現有的制圖測繪教學模式的思考，看到了教學中的不足，由此可見，制圖測繪的教學改革要緊緊圍繞教學目標進行改革，做到有的放矢。讓學生了解裝配體的工作原理，了解零部件之間的裝配、連接關系，并能用裝配示意圖表達出正確的裝配關系。能夠應用所學的機械制圖知識，選擇恰當的表達方案表達零件內外結構，徒手繪制零件草圖，在三維立體和二維圖紙間進行空間思維轉換。訓練學生正確使用測繪工具測量零件尺寸并在圖紙中正確合理標注。增強學生有關機械結構方面知識的感性認識，能夠正確查閱參考資料、技術手冊、有關標準及規(guī)范確定尺寸公差、配合關系、表面結構、形位公差等技術要求。與先進的設計方法相接軌，能夠運用計算機軟件完成工作圖樣，發(fā)現問題并及時修改，做到合理設計。

在我院的一些專業(yè)教學中，機械制圖測繪、AutoCAD繪圖、三維建模是三門獨立的教學課程，或者制圖測繪和AutoCAD繪圖相結合，三維建模仍然獨立學習。而在實際生產中，無論是AutoCAD繪圖還是三維建模都是為產品設計、制圖測繪服務的，把制圖測繪與AutoCAD繪圖和三維軟件有機結合起來，才能真正讓學生對所學知識融會貫通、學以致用。

3 三維建模引入制圖測繪的實施步驟

將三維建模引入制圖測繪的具體實施過程仍然是圍繞前面所述制圖測繪需要把握的要點展開的，具體過程可以用如圖1所示的流程圖來表述。流程圖中展示了測繪一臺裝配體從準備測繪模型和工具開始到最后完成全套二維、三維工程圖的詳細過程，每一步驟的具體學習目標如表1詳細表述。

圖1 三維建模引入制圖測繪教學具體實施過程

表1 三維建模引入制圖測繪教學對學生能力的培養(yǎng)

序號測繪過程學習目標8Solidworks生成二維裝配圖(三維裝配——二維裝配圖轉換)學生掌握運用Solidworks生產二維裝配圖，表達方案確定、對圖形進行編輯、尺寸標注、技術要求確定、零部件序號、標題欄明細欄填寫等。9生成裝配體爆炸視圖、裝配動畫學生掌握運用Solidworks生成裝配爆炸視圖、裝配動畫，這一擴展功能的學習便于學生進一步模擬實際裝配過程，完善制圖測繪過程。10填寫實訓報告、提交二維、三維工程圖樣讓學生做好測繪成果的整理工作，總結實訓過程。

實踐證明，通過將三維建模引入制圖測繪進行改革，不但嚴格遵循了原有的測繪目的，完成了測繪任務，而且制圖測繪中需要培養(yǎng)的徒手繪圖能力、測量工具使用和測繪方法應用能力、空間思維能力、查閱標準和手冊能力等得到了訓練，同時訓練了學生的計算機繪圖能力、三維造型設計能力、二維與三維之間的空間轉換能力，更讓學生體會到了制圖測繪實訓不僅僅是“畫圖”的實訓，確切來說應該是一個“設計過程”。隨著計算機技術的發(fā)展，實訓學習應該緊跟企業(yè)工程設計的先進方法和手段，做到真正的學以致用，提升學生的動手能力，最終提升學生走上生產崗位的競爭能力。

4 結論

計算機技術的發(fā)展深刻影響著現代設計與制造行業(yè)的方式和步伐，作為與現代設計與制造緊密相關的基礎教學環(huán)節(jié)——制圖測繪，教學改革也應緊跟當今設計與制造技術的發(fā)展，將計算機三維建模技術引入制圖測繪教學就是重要的一步教學改革，通過實踐，取得了預期的效果。當然也還存在一些實際的問題，比如要求老師和學生有較高的計算機能力、造型設計基礎、機械設計與制造基礎知識等。這些實際問題既是現在的困難，又是以后完善制圖測繪改革的目標。將計算機三維建模技術引入制圖測繪教學將是對工程圖學的教學發(fā)展，對高職機械類人才培養(yǎng)邁出的重要一步。

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Exploration on Teaching Reform for Drawing Mapping Based on Solidworks 3D Modeling

ZHANG Wei-hua，LIU Li-ping
(Lanzhou University of Technology，Gansu Lanzhou 730050，China)

According to the practical courses of drawing mapping for the students majored in mechanics in higher vocational colleges and universities，this paper analyzes the problems neglected by the students in drawing mapping teaching such as the measurement precision，inaccurate expression for spare parts，tiredness of finishing drawing and so on，proposes to introduce 3D modeling into drawing mapping teaching，to raise the precision for the expression of spare parts by taking the advantage of the conversion between 3D model and 2D drawing，to use 3D assembly to constrain the precision of spare parts size measurement，and to generate 2D engineering drawing directly from 3D model，which greatly boosts the speed and accuracy of the drawing and which befits modern design idea.

TH126.2

A

1672－058X(2015)01－0069－04

10.16055/j.issn.1672－058X.2015.0001.17

責任編輯:李翠薇

2014－04－24;

2014－05－20.

甘肅省教育科學“十二五”規(guī)劃課題:高職油氣儲運技術專業(yè)制圖能力培養(yǎng)的研究與實踐(GS［2013］GHB1072);蘭州石化職業(yè)技術學院科技教育基金(JY2013－16).

張偉華(1980－)，女，山西晉中人，講師，碩士研究生，從事工程圖學研究.

Abstract:drawing mapping;3D modeling;teaching reform;implementation step