工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)CAD技能競(jìng)賽訓(xùn)練方法探究

李志偉

摘 要： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（工業(yè)產(chǎn)品CAD）技能大賽是全國(guó)職業(yè)院校技能大賽之一的賽項(xiàng)，該賽項(xiàng)對(duì)于參賽學(xué)生的綜合能力要求很高。本文分別從Inventor工具軟件及制圖、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、自主創(chuàng)新等方面進(jìn)行介紹，隨后簡(jiǎn)要分析國(guó)內(nèi)CAD大賽與世界CAD大賽之間的聯(lián)系，對(duì)于工業(yè)產(chǎn)品CAD賽項(xiàng)的技能培訓(xùn)有一定的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 工業(yè)產(chǎn)品CAD 技能大賽 Inventor

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（工業(yè)產(chǎn)品CAD）賽項(xiàng)自舉辦已有6年時(shí)間。參加全國(guó)技能大賽的江蘇省代表隊(duì)，每年在這個(gè)項(xiàng)目中獲得的金牌數(shù)量首屈一指。談到這個(gè)項(xiàng)目，不得不提到一款軟件——Autodesk Inventor。這款軟件是由Autodesk公司開發(fā)的，一種基于自適應(yīng)技術(shù)的三維可視化實(shí)體模擬設(shè)計(jì)軟件。與其他同類產(chǎn)品相比，Inventor具有設(shè)計(jì)環(huán)境直觀、裝配顯示快速、裝配自適應(yīng)、輔助協(xié)作設(shè)計(jì)和易學(xué)易用的特點(diǎn)，目前已推出最新版本Autodesk Inventor Professional（AIP2016）。2016年該賽項(xiàng)國(guó)賽使用的即時(shí)Inventor2016版。

工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)（CAD）大賽具有涉及面廣、培訓(xùn)（集訓(xùn)）難度大、學(xué)習(xí)方式靈活、對(duì)參賽選手的要求高等特點(diǎn)。所以，教師在指導(dǎo)學(xué)生訓(xùn)練時(shí)，除了要考慮到軟件的使用操作、產(chǎn)品設(shè)計(jì)外，更重要的是懂得如何選拔學(xué)生及教師各方面綜合水平的提高。

1.軟件與制圖方面

正所謂磨刀不誤砍柴工，只有軟件使用熟練了，才能很好地掌握軟件的使用精髓，才能快速對(duì)圖紙進(jìn)行建模。一開始可以先從軟件本身入手，熟悉軟件的下載/安裝/激活/啟動(dòng)、軟件的工作界面、簡(jiǎn)單的功能運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。其次可以通過軟件中快速入門一欄里的視頻與教程進(jìn)行初步學(xué)習(xí)，對(duì)該軟件有一定基礎(chǔ)的學(xué)生可以去Autodesk Inventor官網(wǎng)查看2016版新特性或在Web中訪問幫助與資源，也可以借助網(wǎng)絡(luò)查找相關(guān)視頻或觀看配套書籍資料進(jìn)行軟件的學(xué)習(xí)。關(guān)于軟件的學(xué)習(xí)不是單方面的，根據(jù)CAD基礎(chǔ)圖紙要求，需要初步熟悉三維實(shí)體模型的基本技能，如：繪制草圖、平面創(chuàng)建、拉伸、旋轉(zhuǎn)、圓角、倒角、偏移、放樣、抽殼、打孔、凸雕、環(huán)形陣列、矩形陣列、鏡像、分割、貼圖、加強(qiáng)筋、螺旋掃掠、螺紋、拔模、加厚/偏移、刪除面等。在三維零件的建模中，要特別強(qiáng)調(diào)約束：重合約束、共線約束、同心約束、平行約束、垂直約束、豎直約束、相切、平滑、對(duì)稱、相等約束的使用。另外，了解投影幾何圖元與投影切割邊之間的區(qū)別在哪里，能夠很快速地創(chuàng)建多邊形、槽、圓弧、圓、橢圓、樣條曲線、直線。除了能夠創(chuàng)建二維草圖，三維草圖中建模也很重要，尤其是相交曲線、分模線投影到曲面、點(diǎn)、線、面的高層次使用。對(duì)軟件慢慢熟悉之后，就可以對(duì)高階的技能進(jìn)行學(xué)習(xí)，如：創(chuàng)建自由造型。曲面中縫合、嵌片、灌注、面轉(zhuǎn)換等。對(duì)于一些產(chǎn)品造型，可以通過增加?xùn)鸥窨?、凸柱、支撐臺(tái)、止口、卡扣式連接增強(qiáng)設(shè)計(jì)合理性。最后通過對(duì)技能的熟練，熟練完成零件造型、部件裝配、鈑金設(shè)計(jì)、工程及表達(dá)視圖、拆裝動(dòng)畫、三維仿真、配色渲染等。

2.產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面

好的設(shè)計(jì)不是模仿出來的，而是將相關(guān)的知識(shí)與技能掌握到一定程度，通過靈感點(diǎn)燃后創(chuàng)造的。對(duì)于初學(xué)者來講，首先要對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)；其次學(xué)習(xí)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，如獲得德國(guó)設(shè)計(jì)紅點(diǎn)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)的產(chǎn)品，獲得中國(guó)紅星設(shè)計(jì)獎(jiǎng)的產(chǎn)品，日本g-mark設(shè)計(jì)獎(jiǎng)、金點(diǎn)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)、IF設(shè)計(jì)獎(jiǎng)、CAD中國(guó)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)等的產(chǎn)品。對(duì)這些優(yōu)秀作品的建模進(jìn)行構(gòu)思，然后通過軟件進(jìn)行模仿建模，也就是所謂的仿形。一開始可能花費(fèi)的時(shí)間很長(zhǎng)或建模的質(zhì)量較差，這都是正常的。練習(xí)得多了，速度和質(zhì)量自然就上去了。對(duì)于一些常見的“標(biāo)準(zhǔn)件”，如：游戲把手、吸塵器把手、吹風(fēng)機(jī)魚形嘴、電源開關(guān)/按鈕等要多加練習(xí)。還有一些產(chǎn)品之間可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如：車載空氣凈化器跟無線路由器，兒童溫度掃描槍或手握式二維碼掃描槍、電子體溫計(jì)與錄音筆等。

產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面除了要遵循人機(jī)工程美學(xué)及產(chǎn)品功能結(jié)構(gòu)合理性外，還要遵循實(shí)用性原則、創(chuàng)新性原則、美觀性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、合理性原則、環(huán)保性原則，這些原則是精神功能和物質(zhì)功能的完美結(jié)合。

3.自主創(chuàng)新與國(guó)際接軌

隨著工業(yè)4.0的到來，我國(guó)制造業(yè)面臨升級(jí)轉(zhuǎn)型。由原來的完全依靠人工設(shè)計(jì)圖紙、控制機(jī)床生產(chǎn)，到用可編邏輯控制器（PLC）控制所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)，將生產(chǎn)線自動(dòng)化。在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”和“中國(guó)制造2025”的政策下，我國(guó)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊跟世界步伐，國(guó)內(nèi)CAD大賽逐步與世界技能大賽接軌。引入世界CAD大賽中機(jī)械設(shè)計(jì)技能標(biāo)準(zhǔn)，制定計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD技師鑒定標(biāo)準(zhǔn)，開展CAD競(jìng)賽，這對(duì)于江蘇省乃至全國(guó)各類院校、企業(yè)CAD從業(yè)人員的機(jī)械CAD教育起到了導(dǎo)向和示范作用。通過大賽提高江蘇省CAD水平，培養(yǎng)與世界技能大賽接軌的CAD高技能復(fù)合型創(chuàng)新人才隊(duì)伍，提高我省企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。

以產(chǎn)品設(shè)計(jì)為核心的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)，其發(fā)展方向應(yīng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造的整體發(fā)展趨勢(shì)保持一致，創(chuàng)新性突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）創(chuàng)新的機(jī)會(huì)總是存在，科技進(jìn)步總是為創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供新機(jī)會(huì)。充分利用各種新興技術(shù)、新式能源、新型材料及新科技成果，結(jié)合市場(chǎng)需求，發(fā)揮設(shè)計(jì)師潛能，實(shí)現(xiàn)標(biāo)新立異的設(shè)計(jì)創(chuàng)新。

（2）一方面，富有創(chuàng)意的作品不僅有用，而且能夠帶來美感；滿足功能、心理學(xué)和美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的有用性。另一方面，產(chǎn)品的美學(xué)特點(diǎn)與其有用性是統(tǒng)一的整體。創(chuàng)意設(shè)計(jì)并不會(huì)改變產(chǎn)品自有的創(chuàng)新性、力量和價(jià)值，因此永遠(yuǎn)也不會(huì)看上去過時(shí)。

（3）所謂好的設(shè)計(jì)，不僅要關(guān)注每一個(gè)細(xì)節(jié)，體現(xiàn)出設(shè)計(jì)過程對(duì)產(chǎn)品的用心設(shè)計(jì)及消費(fèi)者的尊重，而且要考慮產(chǎn)品盡量簡(jiǎn)單不要繁瑣。簡(jiǎn)單就是要體現(xiàn)在更少、更好，專注于核心方面，沒有非核心因素帶來的負(fù)擔(dān)，也就是讓產(chǎn)品體現(xiàn)出純粹和簡(jiǎn)單。

4.結(jié)語(yǔ)

本文主要對(duì)工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)CAD技能大賽中Autodesk Inventor軟件學(xué)習(xí)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及自主創(chuàng)新三個(gè)方面進(jìn)行了探討，詳細(xì)介紹了軟件的初步學(xué)習(xí)、進(jìn)階學(xué)習(xí)及熟練運(yùn)用方法。通過熟練掌握三模模型創(chuàng)建及優(yōu)秀獲獎(jiǎng)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的仿真建模，能夠設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)單的產(chǎn)品。最后針對(duì)設(shè)計(jì)創(chuàng)新及國(guó)內(nèi)、世界CAD技能大賽進(jìn)行比對(duì)，為社會(huì)選拔CAD技能人才作出貢獻(xiàn)。