淺談ＣＡＤ軟件教學與機械制圖教學的結合

摘要：《機械制圖》是機械專業的主干基礎課程。技校學生對于枯燥的專業課程往往難以接受。三維CAD軟件具有高效率、高質量、直觀性強、生動形象的特點。“Solid2000”軟件與《機械制圖》教學相結合可以取得較好的教學效果。

關鍵詞：機械制圖；教學；CAD

《機械制圖》是探討繪制機械圖樣理論、方法和技術的一門技術基礎課，是機械專業的主干基礎課程，主要培養學生的空間想象能力以及繪制和閱讀機械工程圖樣等能力。本課程也為專業課程如機械制造、金工實習、機械設計、課程設計等提供了必要的基礎知識。《機械制圖》對技工學校學生的專業學習，對我國機械方面技術人才的培養均有著極其重要的作用和意義。

技校學生大多數都是在中學就出現了厭學心理，他們是學習成績不理想，對學習無興趣的所謂“差生”。他們的文化底子薄，在學習方面也缺少恒心和毅力，一旦在學習過程中遇到困難，很容易“破罐子破摔”，放棄整門課程的學習。特別是對于枯燥的專業基礎課程，他們更是難以接受，學習只是為了應付考試，不是死記硬背條條框框的定理，就是生搬硬套書本的例題。因此，如何上好《機械制圖》課程，讓學生對這門重要的專業性很強的課程產生學習興趣，進而掌握良好的學習方法，能夠學得進、學得好，是職業技術學校專業課教師所要面對的課題。

CAD是Computer Aided Design的縮寫，意思為計算機輔助設計。加上Auto，指它可以應用于幾乎所有與繪圖有關的行業，比如建筑、機械、電子、天文、物理、化工等。隨著時代的發展，科學技術的不斷進步，計算機繪圖的知識和技術應用也越來越廣泛。計算機繪圖相對于手工繪圖具有高效率、高質量的優點。另外一些三維繪圖軟件還具有直觀性強、生動形象的特點。現在許多中職學校、技工學校都逐漸開設了計算機繪圖課程。然而，有的學校CAD軟件教學是由計算機教師授課，而不是機電專業教師授課。這樣，計算機輔助設計軟件的優點往往不能與《機械制圖》教學很好地結合，對學生今后運用計算機繪制機械工程圖紙的能力培養和今后高素質機械專業人才的培養來說相對是一個缺憾。

筆者在近幾年的教學過程中接觸到了“Solid2000”三維CAD軟件，發現學生對此軟件比較感興趣。而該軟件也比較容易上手操作，并且能較好地與《機械制圖》教學相結合。

新洲三維（Solid2000）是具有我國自主版權，獲科技部創新基金的CAD軟件，它將計算機作為繪圖與設計的工具，在相應的章節中循序漸進地介紹利用計算機進行草圖繪制、零件設計（三維實體造型）、裝配設計和自動生成所需工程圖紙的方法和技巧。學生在學習過程中對三維設計和CAD軟件的功能有一個較全面的了解，在今后遇到其他CAD軟件時，也能夠很快觸類旁通，迅速掌握。

在這個軟件中，創建繪制零件模型的思路是：用戶應首先根據零件的大致形狀繪制草圖，可以將零件的大致形狀看作主視圖方向的投影輪廓；然后通過特征造型的方法創建零件的基本形狀，這個特征就是零件的基本特征。特征造型的命令有拉伸、旋轉、掃描、放樣等，如軟件中的“凸臺/拉伸”命令，是將一個草圖根據指定的尺寸做拉伸操作，用以生成一個增加材料的特征。創建零件模型的基本步驟為：建立或選擇一個工作平面；繪制符合設計意圖的草圖；創建基本特征（如圖1所示）。

下面，以繪制如圖2所示“軸承座零件模型的三視圖”為例，說明繪制綜合類組合體三視圖的教學步驟。

第一步，讓學生觀看教師繪圖過程。教師在電教室用新洲三維CAD軟件畫出如上圖所示軸承座零件的三維模型，帶領學生對它進行形體分析：該軸承座是由底板、圓桶、支撐板和肋板等幾部分疊加而成，底板由圓孔和圓角等結構切割而成，底板和肋板之間的組合形式為相貼，支撐板左右兩側和圓桶相切，肋板和圓桶相交。

第二步，選擇主視圖的投影方向。在分析完組合體的組成后，確定主視圖的投影方向。這時候可以選擇軟件中的顯示變換工具條，顯示方式選擇正視投影、左視投影和俯視投影，相當于機械制圖中的主視圖、左視圖和俯視圖。用軟件給學生演示軸承座各個方向的視圖后，分析各個顯示方向的優缺點，確定主視圖的投影方向。一般原則是，要求主視圖能較多地表達物體的形體特征，即盡量把組成部分的形狀和相互關系在主視圖上顯示出來，并使主要平面平行于投影面，以便表達投影實際形狀。br>

第三步，指導學生作圖，包括以下六個步驟。

布置視圖，畫對稱中心線，確定視圖位置，畫骨架。注意視圖間“長對正、高平齊，寬相等”的三個對應關系，并注意兩個視圖之間留的空檔要均勻。

畫底板，定圓的中心，畫圓孔，從俯視圖開始，三個視圖同時畫出。在新洲CAD軟件中演示，根據底板的大致形狀繪制草圖，也就是先畫出底板的俯視圖，標注上尺寸后再進行拉伸操作，給它一個厚度，輸入要拉伸的具體數值，圖形就立刻從二維工程圖變成三維實體模型。拉伸過程直觀性強，效果類似動畫過程，對學生是一個視覺上的觸動，能加強學生三維空間的想象能力，同時培養學生的學習興趣。再拉伸底板上兩邊的支腳，完成底板繪制。

畫圓桶，從投影為圓的視圖（主視圖）開始，三個視圖同時畫出。先選擇支撐板的正面，畫出圓桶的正面投影，再執行拉伸操作，輸入拉伸的數值，生成實體。

畫支撐板，在主視圖中自底板頂面的左右兩端點做圓桶處圓的切線，截取支撐板厚度后，畫左、俯視圖時，注意切點位置。

畫肋板，從主視圖畫起，注意左、俯視圖相交處有交線。

教師指導學生按上述五個步驟畫完以后，可以把新洲三維CAD軟件中的顯示方式由實體顯示調整成陰影線顯示的形式，給學生展示繪制基本完成后的大致輪廓形狀，讓學生與自己所繪制的視圖進行對比。

畫細部，檢查修改。先加粗圓和圓弧，后加粗直線，使圖線達到標準。然后演示，可以利用軟件中工程圖的功能，打開一張工程圖紙，調入繪制好的軸承座零件。軟件有自動生成工程圖的功能，調整生成軸承座三視圖，并標注好中心線。讓學生與自己所畫圖形對比，找出錯誤和不足。這時，教師也可以針對圖形中的細節，如相切、相交進行著重講解：面面相切處是光滑過渡，沒有線條；而相交處則是有線條的。最后完成該零件圖的繪制。

《機械制圖》教學是一門實踐性較強的課程。傳統的《機械制圖》課題由于直觀性差，抽象而又難學。教師平時上課時，又是模型，又是掛圖，又是畫立體圖，是一種灌輸式的教學。學生在課堂上處于被動接受地位，不能積極主動思考。盡管教師講得很賣力，學生的掌握情況與教師的期望值仍存在很大差距。利用CAD軟件進行可視化教學，互動性強，能很好地彌補傳統黑板、粉筆、掛圖教學的缺陷。但是如果過多地應用CAD軟件，往往又會導致學生手工繪圖能力降低并對機械制圖中的畫法規定掌握得不夠牢固；此外，CAD軟件中圖形的顯示方式和畫法規定也會有沖突的現象，如相切處在新洲三維（Solid2000）中是有線的，有的地方必須手工去除。這些問題還需要在進一步的教學實踐中摸索探討。

CAD軟件教學是近幾年才逐步開展起來的，對于CAD軟件教學與《機械制圖》教學的結合還應該在實際教學中不斷嘗試。機電專業教師不僅要掌握牢固的專業知識，還要加強對新興軟件操作技能的學習，不斷拓寬對軟件發展的認識，時刻關注其在工程實踐應用上的進展并隨時對教學內容進行拓展與更新。只有這樣，才能切實搞好制圖課的教學，從而實現符合現代化技工教育需求的教學目標。

參考文獻：

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[2]華中理工大學等院校.畫法幾何及機械制圖[M].北京:高等教育出版社,1989.

[3]郭建尊.機械制圖及計算機繪圖[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2005.

作者簡介：

李彥輝（1981—），男，福建邵武人，福建省南平市閩北高級技工學校助理講師。（本文責任編輯：洪雁）