機械制圖的現代化教學改革與研究

崔秀梅 張靖 胡安平

摘 要:本文通過對現代工程設計和制造發展趨勢的分析,提出了將三維設計理論引入到機械制圖教學的思想,提出了利用CAD技術,加強三維設計,改革機械制圖教學的具體思路。

關鍵詞:三維設計機械制圖教學改革

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(a)-0175-01

所有的設計都要畫圖,圖樣是工程設計的最終體現形式,隨著計算機技術的迅猛發展和廣泛應用,工程設計也隨之發生了革命性的變革,三維CAD理念逐漸滲透到設計、制造等工程設計的方方面面,二維投影圖已不能滿足現代工程的需要,三維設計、制造等的重大變革對機械制圖的教學提出了新的挑戰。因此如何在機械制圖教學中融入三維CAD技術已成為我國圖學界研究的熱點問題。

1 三維機械制圖教學的必要性和緊迫性

1.1 三維機械制圖教學的必要性

機械制圖是高等工科院校的一門技術基礎課,其目的在于培養學員的空間想象力,對學員掌握科學的思維方法和工程創新能力起著重要的作用。

機械制圖的根本任務在于要實現三維實體和二維圖樣的相互轉換。設計者把設計思想、設計意圖以二維的形式體現出來,這就是畫圖;相反的,制造者通過圖樣來了解圖樣內容,最終將其加工制造出來,這實際上又是讀圖。縱覽工程設計的全過程,雖然構思的原始沖動是三維概念,設計實施的最終結果也是三維概念,但是在畫圖和讀圖兩者之間傳遞的信息卻都是二維的,機械制圖在這種三維二維的相互轉換中起著橋梁性的作用,但由于二維手段有限,設計過程的信息表達是不完整的,二維圖形還經常出現二意性和理解錯誤,這對于整個設計都是致命的。將三維思想融入整個工程設計是科學技術發展的必然[1]。我國機械制圖的基本框架源于20世紀50年代,傳統的模式和觀念的束縛根深蒂固,將三維CAD理念融入機械制圖的整個教學過程,也必將成為機械制圖教學發展的必然趨勢。

1.2 三維機械制圖教學的緊迫性

傳統的機械設計及制造都是基于二維圖樣的。這種方法就是人們利用共同約定的正投影規則,用幾個相互聯系的二維投影圖表達三維設計,這種信息表達顯然是不完整的,而且,不論畫圖還是讀圖都必須要經過嚴格的專業訓練才能實現。假如工程設計能直接從三維開始設計,這樣的三維模型就能表達出設計構思所需的全部幾何參數[2]。只有從三維開始設計,三維CAD才能擴展和貫穿到產品設計和開發全過程。從長遠看,從二維到三維是CAD一個不可逆轉的趨勢。

享有“技術語言”的機械制圖教學中,機械制圖課程的現狀與新時期的現代設計理念差距很大,如何適應三維CAD的新形勢,適應新時期人才培養的新要求,深化機械制圖教學改革已迫在眉睫。

2 加強三維機械制圖教學,改革機械制圖課程體系

實現真正的三維設計是機械制圖課程的最終落腳點,因此,機械制圖的課程體系也要順應課程的發展需要,打破固定模式,科學調整教學內容,以三維設計為主線,以創造性能力培養為目的,將三維CAD理念融入傳統的機械制圖教學,構造一個以計算機三維設計為目標的機械制圖綜合教學體系。

2.1 將經典內容與高新技術相結合,深入拓寬與整體優化相結合

精減舊內容,增加新知識,實現三維CAD與舊知識的有機交融,將傳統知識與現代高新技術科學的整合、提煉,充分體現教學內容的現代性和先進性。

當前,工程設計正處于三維設計與傳統二維設計相并存的時期,而且這種局面還將在相當長時間內存在。現代三維設計中,由于計算機生成的三維幾何模型可直接應用于生產和制造,因此二維投影圖已不再是工程設計的必需的技術資料。基于此,可以適當減弱傳統的《畫法幾何》內容,例如,點、線、面的投影等都可以適當減少,將機械制圖的傳統教學的重點放在機械制圖國家標準和作圖規則的貫徹上。同時,加強對三維形體的想象、表達和構形,引入相關的三維設計軟件如Solidworks,使學員能直觀的感受三維,提高學員的學習積極性,更重要的,能使學員初步樹立三維設計的思想,提高利用現代設計技術進行工程設計與表達的能力。

2.2 強化實踐教學環節,注重實際能力的培養

在教學中強化三維CAD的設計思路和軟件應用,引入簡單機械械結構,引導學員自主選題、自擬方案,自行設計,為其提供個性化的創造空間,強化專業技術知識,培養崗位任職技能。

實踐是知識轉換能力的必經之路,更是培養學員綜合能力的有效方式。機械制圖課是一門實踐性很強的課程,在教學過程中應著力加強學員對零件構型、加工等方面的感性認識,除此之外,在新的課程體系中,還應將三維教學與實踐環節結合起來,可以讓學員測繪實體零件,利用三維軟件建立三維模型,然后生成二維工程圖,這樣既可以加深學員對所學知識的理解和掌握,又可以強化學員的三維設計意識,培養學員的動手能力[3]。另外,還可以結合學院的每年的機械創新設計大賽,開展形式多樣的三維設計競賽活動,這樣既可以給學員提供廣闊的思考空間,還可以使學員與實踐接軌,充分發揮其想象力和創造力。

在課程實踐環節中,通過課內與課外相結合,課堂教學與創新實踐相結合的方式,使學員在三維設計思想的指導下,能抓住關鍵環節,學會解決工程問題,增強實際操作能力。

2.3 占領教育技術制高點,實現現代技術與傳統教學方式的最佳融合

倡導在計算機環境下的直觀教學模式,主張采用三維CAD軟件,實現參數化設計的全數字化過程,兼顧傳統教學方式的優勢,建立體現時代特色,符合新型人才培養的教學模式。

徒手繪圖也是繪制圖樣的一種方法,在三維CAD的教學思想指導下,我們強化了徒手繪圖教學,弱化了精確的尺規繪圖訓練。徒手繪圖速度快,有助于形體分析,在三維設計的方案選擇及創意設計等方面作用很大,徒手繪圖已成為現代設計不可或缺的技能,精確的制圖完全可以在計算機上進行,這樣既可以提高速度,又便于設計方案修改和完善。

在機械制圖新課程體系中,相關章節都安排了三維設計的原理和方法,通過三維設計軟件的引入,能使學員初步掌握三維造型設計方法,培養其創新思維方法和掌握現代三維設計工具的能力。

3 總結

三維設計是現代工程設計的必然趨勢,將三維CAD理念引入機械制圖教學,是適應現代工程設計發展變化的需要,既能增強學員的空間想象力,培養學員的三維形體表達,又能增強其利用現代技術設計的能力,為日后走向工作崗位奠定堅實的技術基礎。

參考文獻

[1] 葉軍.三維建模引入制圖課程的改革研究[J].工程圖學學報,2008(2):169.

[2] 宋春明.基于三維CAD技術的工程制圖課程內容體系改革[J].科技資訊,2007(3):69.

[3] 韓麗艷.基于三維CAD技術的工程制圖課程內容體系改革[J].機械管理與開發,2007(4):36.