三維軟件在《工程制圖》教學中的應(yīng)用

邵偉

【摘 要】 《工程制圖》是理工科專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，主要是培養(yǎng)學生的三維空間想象能力及工業(yè)設(shè)計的創(chuàng)造能力。傳統(tǒng)的機械制圖教學，以投影動畫為主，輔以黑板演示、掛圖、模型等教學手段，皆以二維平面圖展示教學內(nèi)容，不容易理解空間問題，教學效果較差。為此，進行了課程教學思路的改變，將工程制圖教學與三維軟件結(jié)合起來，用三維繪圖軟件輔助制圖教學，降低了教學和學習的難度，豐富課堂內(nèi)容，使學習變得更加容易，教學效果較好。

【中圖分類號】 TB3-4 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2018）07-0-01

引言：

《工程制圖》是培養(yǎng)工程專業(yè)人才的重要技術(shù)基礎(chǔ)課。傳統(tǒng)的教學方式，在教學內(nèi)容、方式、方法上都直接借用了工科類機械制圖的教學方式、方法，重點培養(yǎng)學生的繪圖和識圖能力，提升學生的空間想象能力和實際操作能力。但是非機械專業(yè)學時較少，給教學及學習帶來諸多的困難和矛盾，所以必須進行改革，在教學方法上創(chuàng)造一種適合于工業(yè)設(shè)計專業(yè)的教學模式，以滿足工業(yè)設(shè)計專業(yè)的工程技術(shù)基礎(chǔ)的教學需求，將三維實體的專業(yè)設(shè)計軟件應(yīng)用到機械制圖的教學實踐中去，形成新的多媒體教學，形成圖、文、聲、像、動畫、視頻的有機結(jié)合，表現(xiàn)一般教學手段不易表達的內(nèi)容，展示現(xiàn)場觀察不清楚的細節(jié)，將抽象的概念轉(zhuǎn)化為生動活潑的畫面，使課堂教學直觀易懂，易于接受和理解。

1 三維設(shè)計軟件SolidWorks的優(yōu)勢及應(yīng)用

目前，三維軟件有很多如：Pro/E，UG，Autocad，Solidwords等等，SolidWorks是基于Windows開發(fā)的三維CAD系統(tǒng)，界面友好，操作方便。與其他的參數(shù)化CAD系統(tǒng)相比，它有許多優(yōu)點：SolidWorks的特征樹可以為工程師們提供一個輕松的設(shè)計環(huán)境，在建立模型庫時，所有的零件都可以通過特征樹了解其詳細特性；然后是參數(shù)化建模功能。參數(shù)化用于描述幾何尺寸變化后幾何形狀隨尺寸變化的能力。這對于構(gòu)建相同類型的零件，特別是標準零件尤為有效；再次該軟件有高效實體建模功能，SolidWorks建立了虛擬三維實體模型，可以提供密度和質(zhì)量，給學生真實的感覺；最后該軟件的高度集成化，與三維零件建模、裝配、板料成形和三維造型等模型都能直接轉(zhuǎn)工程圖紙，并有高級渲染功能。拖放實體建模結(jié)合智能捕捉和三維定位技術(shù)，可大大提高設(shè)計效率和速度?；谝陨蟽?yōu)點，扎實工作，把它作為輔助教學工具軟件。

2 Solidworks軟件在《工程制圖》教學中的應(yīng)用

2.1運用SolidWorks建立教學模型

《工程制圖》教學中基礎(chǔ)內(nèi)容主要有：投影法，三視圖，單元體投影，組合體投影，零件，裝配圖等。傳統(tǒng)教學中，為了更加形象的讓學生理解二維與三維之間的轉(zhuǎn)換，教師利用各種實物模型展示，但這些模型大多數(shù)是木頭制作的，體積都很小，很多同學看的不清楚，如果模型做的太大，重量就會很大，攜帶很不方便，所帶模型的種類不多不夠豐富，制作實物模型的價格相對很昂貴，更新?lián)Q代慢，在課堂上不能隨意的變化和更改形狀，所以傳統(tǒng)的實物模型不能滿足科技時代進步的要求。

應(yīng)用SolidWorks可以有效地方便地結(jié)合課本及習題集建立所需要的三維模型。一堂課可以承載大量的教學模式，給學生更多更形象的示范。我們可以根據(jù)課堂需求改變現(xiàn)有課堂的特點，快速地將二維轉(zhuǎn)化為三維，比較這兩部分之間的聯(lián)系，給學生留下深刻的印象。同時，根據(jù)課堂的需要，可以立即在課堂上建立一個三維模型，讓學生看見三維模型的制作過程，讓他們對三維模型更加的了解，使教與學變得更加容易。

2.2應(yīng)用SolidWorks講解教學難點

在工程制圖教學中有一些知識點是難以理解的。學生對這些知識點理解很困難，尤其是對空間想象力薄弱、學習能力差的學生。運用三維建模軟件SolidWorks能夠容易解決這些難點。

2.2.1教學中應(yīng)用二維和三維變換

在傳統(tǒng)的二維設(shè)計模式下，工程制圖教學的重點是二維平面，零件圖、裝配圖基本上是由三視圖來體現(xiàn)。通過三視圖反映立體三維特征，對于初次接觸三視圖的學生來說比較困難，而現(xiàn)代制作業(yè)的理念逐漸由二維向三維過度，現(xiàn)在可以有3D打印機直接使用三維圖來進行加工。因此，在教學中也要順應(yīng)時代的發(fā)展，在感官上給學生呈現(xiàn)二維與三維之間的轉(zhuǎn)換，使學生更加容易理解二維與三維之間的聯(lián)系。這樣使學生能夠更好地理解多個視圖和實體之間的關(guān)系，增強學生的空間想象和設(shè)計思維表達能力。

2.2.2相貫線和剖視圖教學中的應(yīng)用

相貫線和剖視圖是工程制圖教學中的重點和難點，在傳統(tǒng)的組合體教學中，單純的通過特殊點三視圖投影畫相貫線，特別是圓柱體與圓柱體相貫，學生很難想象出相貫線的形狀。通過solidworks三維軟件制作出三維立體圖形，將二維與三維結(jié)合畫圖，這樣學生更加容易理解。

在傳統(tǒng)的剖視圖教學中，對于初學者學來說很難想象假想平面剖切圖形，使用SolidWorks切割功能，它可以在任何位置的任何位置切割，動態(tài)修改的部分的截面位置參數(shù)，比較部分繪制在不同切割部位，引導學生學會如何選擇切割位置，引導學生觀察不同形狀的輪廓和形式不同的形狀，減少了剖面圖應(yīng)用的難度。

2.2.3干擾檢測和運動零件之間的裝配關(guān)系。

對于機械設(shè)備，除了零件的圖紙精度外，每個零件都要裝配成一個整體，每一個旋轉(zhuǎn)部件都要轉(zhuǎn)動，不受干擾。在傳統(tǒng)的二維設(shè)計中，要檢查是否干擾。它需要大量的計算和大量的對比驗證，工作量巨大。利用SolidWorks強大的匯編功能，首先讓學生觀看裝配程序，讓學生對裝配有一個整體的理解，然后用SolidWorks軟件打開視圖爆炸裝配，讓學生知道零件在裝配中的位置。大會掌握得很詳細。最后，允許學生親自組裝虛擬裝配。了解動力傳遞和各部件在裝配中的作用，掌握裝配圖中的各種知識點。

3 總結(jié)

實踐證明，三維設(shè)計軟件SolidWorks在工程制圖的引入可以取得良好的教學效果。其特點如下：

1）降低教學難度：減少傳統(tǒng)教學中的教學難點的難度，使教師很容易說，使學生學習更加容易。

2）豐富的教學模式：我們可以為教師創(chuàng)造攜帶大量各種結(jié)構(gòu)形狀模型。這些模型可以提供渲染、放大和旋轉(zhuǎn)，有利于學生觀察，提高學生的創(chuàng)造性思維。

3）豐富課堂內(nèi)容：與傳統(tǒng)教學相比節(jié)省時間，并在同一課時時間內(nèi)講解的內(nèi)容更多。并用動畫模擬增加了趣味性。

4）活躍課堂氣氛：SolidWorks動畫使用演示，生動有趣的形象，可以使學生更容易理解和掌握的運動和運動的復雜原理，它也可以制作成課件，背景音樂，使教學輕松。在愉快的氣氛中，改變傳統(tǒng)的枯燥死板的教學形式可以大大提高學生學習的積極性。

參考文獻：

[1]王福娟.Solidworks在《機械制圖》教學中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)機化學報，2013（2）228～229；

[2]徐秀娟，運用SolidWorks軟件進行《機械制圖》教學方法改革的實踐[J].陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報，2006（2）27～28；

[3]王軍，現(xiàn)代《工程制圖》教學新思路_[J].吉林特產(chǎn)高等?？茖W校學報，2004（4）61～64；