機(jī)械制圖測(cè)繪的虛擬平臺(tái)教學(xué)研究

肖欽蘭 彭敏 侯惠蘭

摘 要：通過分析傳統(tǒng)的機(jī)械制圖測(cè)繪課程存在的問題，借用現(xiàn)代化技術(shù)搭建制圖測(cè)繪實(shí)踐的虛擬平臺(tái)，解決機(jī)械制圖測(cè)繪課程的相應(yīng)問題，完善課程建設(shè)內(nèi)容，進(jìn)一步鍛煉并提高學(xué)生的測(cè)繪能力。關(guān)鍵詞：測(cè)繪模型；虛擬平臺(tái)；裝配拆卸機(jī)械制圖測(cè)繪是在機(jī)械制圖課程之后的必修實(shí)踐環(huán)節(jié)，重在培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、測(cè)量能力和制圖能力。傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，學(xué)生以小組或個(gè)人為單位領(lǐng)取一套測(cè)繪模型，通過觀察和分析測(cè)繪模型的結(jié)構(gòu)組成、性能原理、各個(gè)零部件之間的裝配關(guān)系進(jìn)而完成相應(yīng)的零件圖和裝配圖，達(dá)到實(shí)踐測(cè)繪的目的。然而傳統(tǒng)的制圖測(cè)繪模型存在體積小、零件小、零件細(xì)節(jié)不完整，加工制造誤差較大導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確等問題，這些對(duì)制圖測(cè)繪的實(shí)踐鍛煉效果有一定影響。其次，傳統(tǒng)的制圖測(cè)繪模型最大的問題就是保存完整性較差，通常由于加工制造和學(xué)生操作不當(dāng)造成部分零部件丟失或損壞，進(jìn)而影響本屆以及下一屆學(xué)生的使用，甚至不得不重新采購新的測(cè)繪模型，在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)上造成一定的浪費(fèi)。最后，許多高校的實(shí)驗(yàn)條件有限，測(cè)繪場(chǎng)地不能容納足夠的學(xué)生、測(cè)繪模型種類和數(shù)量較少，不能實(shí)現(xiàn)每個(gè)學(xué)生獨(dú)立擁有一個(gè)測(cè)繪模型。因此，新的機(jī)械制圖測(cè)繪教學(xué)模式亟待開發(fā)。為了響應(yīng)一流本科教育宣言（成都宣言），需要對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械制圖測(cè)繪教學(xué)模式進(jìn)行革命，把傳統(tǒng)的以教師教學(xué)為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，機(jī)械零件測(cè)繪應(yīng)為學(xué)生提供一個(gè)可以自主探索自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)，老師作為引導(dǎo)者協(xié)助學(xué)生自主學(xué)習(xí)，學(xué)生在該平臺(tái)可以自行探索多樣化的零件種類、裝配種類、進(jìn)而研究學(xué)習(xí)零件的構(gòu)成關(guān)系、結(jié)構(gòu)關(guān)系、裝配關(guān)系、加工方法等知識(shí)環(huán)節(jié)，構(gòu)建自己的測(cè)繪實(shí)踐知識(shí)體系。一、機(jī)械制圖測(cè)繪的虛擬平臺(tái)實(shí)踐教學(xué)改革以進(jìn)一步培養(yǎng)測(cè)繪實(shí)踐能力與開拓創(chuàng)新思維能力為改革目的，通過虛擬測(cè)繪平臺(tái)的開發(fā)和應(yīng)用，豐富并優(yōu)化機(jī)械零件測(cè)繪內(nèi)容，將傳統(tǒng)的實(shí)物模型測(cè)繪轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M平臺(tái)測(cè)繪，學(xué)生通過虛擬測(cè)繪平臺(tái)自主選擇測(cè)繪模型的種類、測(cè)繪難度、測(cè)繪的拓展訓(xùn)練等。虛擬測(cè)繪平臺(tái)不僅包含傳統(tǒng)機(jī)械制圖的經(jīng)典教學(xué)模型，供學(xué)生鞏固和溫習(xí)機(jī)械制圖的基礎(chǔ)知識(shí)；還應(yīng)包含與時(shí)俱進(jìn)的、與當(dāng)下企業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)掛鉤的產(chǎn)品模型種類供學(xué)生測(cè)繪，讓學(xué)生及時(shí)了解行業(yè)新產(chǎn)品和新理念。二、機(jī)械制圖測(cè)繪虛擬平臺(tái)設(shè)計(jì)思路制圖測(cè)繪虛擬平臺(tái)的可作為制圖測(cè)繪實(shí)踐環(huán)節(jié)的主要測(cè)繪資源，根據(jù)機(jī)械類專業(yè)或近機(jī)類專業(yè)的培養(yǎng)方案不同，將符合專業(yè)要求的典型測(cè)繪模型進(jìn)行分類建模，并對(duì)模型進(jìn)行難易程度劃分。如簡(jiǎn)單類：盤蓋類零件、軸類零件、叉架類零件、箱體類零件等；中等類：溢流閥、節(jié)流閥、螺栓連接、齒輪油泵等；較難類：一級(jí)減速器、二級(jí)減速器、三級(jí)減速器等。制圖測(cè)繪虛擬平臺(tái)的所有虛擬模型都可以三維軟件平臺(tái)進(jìn)行零部件和裝配體的建模，如通過Solidworks搭建一系列零部件和裝配體模型，利用軟件的裝配功能對(duì)裝配體進(jìn)行裝配動(dòng)畫和拆卸動(dòng)畫的制作。制圖測(cè)繪虛擬平臺(tái)的創(chuàng)建需要完成測(cè)繪對(duì)象數(shù)據(jù)庫的搭建以及測(cè)繪模型室的搭建。其中數(shù)據(jù)庫包含所有的測(cè)繪對(duì)象，而測(cè)繪模型室除了需要調(diào)用測(cè)繪的零件或裝配體以外，還需要測(cè)繪工具如長(zhǎng)度測(cè)量工具、深度測(cè)量工具、圓弧測(cè)量工具等。在模型數(shù)據(jù)庫搭建的過程中需要注意零部件和裝配體的建模一定要確保和實(shí)物模型的結(jié)構(gòu)、比例、色彩、材質(zhì)等特點(diǎn)保持一致，這樣有助于學(xué)生在接觸到真正的產(chǎn)品時(shí)不會(huì)有生疏的感覺。三、機(jī)械制圖測(cè)繪虛擬平臺(tái)的開發(fā)內(nèi)容對(duì)實(shí)踐教學(xué)模型數(shù)據(jù)庫模型建立好的基礎(chǔ)上，通過相關(guān)虛擬軟件搭建機(jī)械制圖測(cè)繪的虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過虛擬現(xiàn)實(shí)的建模語言VRML、Solidworks、CAD、Pro E等軟件建立好的模型數(shù)據(jù)庫，學(xué)生可以在虛擬平臺(tái)上反復(fù)學(xué)習(xí)和鞏固相關(guān)知識(shí)。測(cè)繪模型數(shù)據(jù)庫的模型拆卸、測(cè)量、裝配等步驟可以通過VRML進(jìn)行瀏覽和操作，提高學(xué)生與測(cè)繪對(duì)象的交互能力、充分發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手和空間思維能力，從而達(dá)到虛擬測(cè)繪的動(dòng)態(tài)模擬目的。四、結(jié)語傳統(tǒng)實(shí)踐測(cè)繪教學(xué)學(xué)生普遍存在拆卸了產(chǎn)品忘記相應(yīng)零部件在裝配體中所處的位置和作用，甚至重新裝回去又重新拆，導(dǎo)致時(shí)間的浪費(fèi)。測(cè)繪虛擬平臺(tái)可以隨時(shí)切換零件或裝配體的不同狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析，減少分析和思考的時(shí)間，直觀便捷地進(jìn)行對(duì)比分析。此外，由于傳統(tǒng)教學(xué)的測(cè)繪模型數(shù)量有限，大多以小組為單位完成測(cè)繪，造成學(xué)生分工不合理，個(gè)人完成測(cè)繪的一部分內(nèi)容甚至偷懶測(cè)繪，實(shí)際上沒有完成相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，實(shí)踐測(cè)繪能力沒有得到充分的鍛煉。而虛擬平臺(tái)的應(yīng)用可以很好的讓每個(gè)獨(dú)立完成每個(gè)測(cè)繪步驟及任務(wù)。機(jī)械制圖測(cè)繪虛擬平臺(tái)實(shí)驗(yàn)室可以作為學(xué)校的精品課程內(nèi)容放置在學(xué)校教學(xué)資源上。學(xué)生或其他訪問者可以通過網(wǎng)頁鏈接進(jìn)行遠(yuǎn)程瀏覽及相應(yīng)的虛擬實(shí)踐操作。解決了傳統(tǒng)教學(xué)的不足如實(shí)踐場(chǎng)地有限、實(shí)踐模型損耗、測(cè)繪模型種類少等。此外可以反復(fù)利用和優(yōu)化制圖測(cè)繪虛擬平臺(tái)；利用互聯(lián)網(wǎng)和專業(yè)軟件搭建虛擬測(cè)繪平臺(tái)有利于對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)械制圖和制圖測(cè)繪教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化整合，實(shí)踐過程直觀便捷，較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、貫徹以學(xué)生為中心的探討式、自主式教學(xué)的發(fā)展理念。參考文獻(xiàn)[1] 原彬，于彥，孫昂.機(jī)械制圖課程中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用[J].高教學(xué)刊，2018（01）：73-75.[2] 馮桂珍，池建斌等.減速器虛擬拆裝實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2011（1）：89-93.[3] 黃艷，尹君馳，潘江如.制圖測(cè)繪教學(xué)環(huán)節(jié)中虛擬三維模型庫的開發(fā)[J].大學(xué)教育，2016（10）：157-158.基金項(xiàng)目：六盤水師范學(xué)院科研計(jì)劃項(xiàng)目（編號(hào)：LPSSY201407）。作者簡(jiǎn)介：肖欽蘭（1989- ），女，漢族，貴州人，六盤水師范學(xué)院，講師，碩士研究生，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、數(shù)字化設(shè)計(jì)。