中職《機械制圖》教學與CAXA實體設計的整合實踐

慈溪職業高級中學 潘榮榮

《機械制圖》是中職機械及機械相關專業開設的一門基礎課。這門課程既有講述繪制工程圖樣，讀工程圖樣方法的理論知識，同時又有需要學生自己畫圖的實踐環節，是理論緊密聯系實踐的一門課程，是后續學習機加工工藝，數控編程等機械專業課的基礎課。

中職機械及機械相關專業培養的畢業生，很多人將來都會從事數控加工的工作。因此，學好《機械制圖》對中職生來說至關重要，對中職畢業生自身的持續發展也極其有利。

一、傳統《機械制圖》的教授方法

由于剛從初中畢業，中職學生沒有任何專業背景，缺乏空間想象能力。因此，在學習機械制圖時，學生普遍反映該課程難學難懂，對《機械制圖》有恐懼感，很多人在學習中感覺枯燥乏味，知難而退。所以，為幫助學生克服畏難情緒，樹立信心，盡快建立起空間想象力，有必要研究新的教學手段、教學方法。

在《機械制圖》教學中，引入CAXA實體設計軟件，運用三維實體造型進行輔助教學，有助于幫助學生更好地理解空間形體，使枯燥的教學過程趨于靈活化，形象化、生動化和過程化；有助于學生空間想象能力的形成和深化，活躍課堂氣氛，大大提高課堂教學效率，實現啟發式教學。

二、CAXA實體設計軟件

CAXA實體設計是北航海爾公司研制開發的國產繪圖軟件，全漢化環境，集二維草繪、三維實體造型等于一體，將設計全生產過程集成到一起，讓用戶能夠同時進行同一產品的設計，制造等工作，受到眾多用戶的廣泛認可。

CAXA實體設計具有以下優點：

1.易學、易用、界面友好、操作過程直觀簡單、功能強大。

圖1 開槽圓球的截交線 圖2 圓柱與圓柱、半圓柱的相貫線

2.具有強大的實體造型功能，可快速設計出三維實體零件。

3.可使用造型的實體零件進行仿真裝配，動態觀察可運動零部件的運動情況。

三、CAXA實體設計與中職《機械制圖》教學的整合

（一）截交線和相貫線

截交線和相貫線是機械制圖教學中的難點。學生在剛剛接觸制圖不久就開始學習截交線、相貫線的內容，若只靠數量不多的模型和平面掛圖，讓他們去想象基本體的截切、相貫，畫出截交線的形狀，往往是不容易實現的。

在講截交線時，可以利用CAXA實體設計，先建出基本體模型，然后在三維操作界面中直觀地演示各種切割方法及各種切割位置下截交線的變化。通過演示，使學生深刻理解截交線的實質：截交線既在截平面上，又在立體表面上，截交線是截平面和立體表面的共有線。教師嘗試讓學生自己總結截交線的求法：求截平面與立體表面的共有點。在CAXA建模時，被截切立體的形狀遵循從簡單到復雜，從易到難的原則，循序漸進地展示，不斷地培養學生的空間想象和思維能力。如圖1所示開槽圓球的截交線。

在講解相貫線時，可先用CAXA實體設計建立兩個相交體的模型，引導學生觀察交線的形狀并判斷出相貫線的性質：相貫線是立體表面共有點的集合。教師趁熱打鐵總結出相貫線的求法：表面取點法和輔助平面法。在觀察模型的過程中，可不斷轉換各個角度讓學生觀察，慢慢激發學生的形象思維能力和邏輯判斷能力。如圖2為圓柱與圓柱、半圓柱的相貫線。

圖3 切割型組合體三視圖

（二）組合體

組合體的組合形式有疊加型和切割型兩種。學生一般能分析并正確補畫疊加型組合體的三視圖；但對于切割型組合體，學生往往不知如何下手。可以采用CAXA實體設計三維模型進行授課，如圖3所示的切割型組合體可以看成是由一個四棱柱體經3次切割而成的。先用CAXA實體設計做出四棱柱（如圖4所示），然后依次用不同的截平面去切割它，得到所求的立體。講課時，可先讓CAXA的模型回溯到完整的四棱柱狀態，再動態依次演示整個切割過程，提高學生的學習興趣。

（三）剖視圖

在講述剖視圖時，傳統教學往往是采用掛圖直接講解，一旦題型發生改變，學生就不能合理選擇剖切方法及剖切平面。

利用CAXA實體造型后，可以采用“剖面視圖”工具對不同立體位置進行剖切，引導學生仔細觀察，先由學生來選擇最合理的剖視圖，發現最合理的剖切方法，分析出不同的剖切位置對剖視圖的影響，教師進行歸納總結，使學生學會選擇合適的剖切方法。圖5所示為表達機件內部結構的全剖視圖。當機件內部結構呈對稱形狀時，又可采用半剖。當大部分形體已表達清楚，只需表達局部結構時，又可采用局部視圖。不同的情況都可在CAXA實體設計中快速、方便的表達出來，并采用合理的剖切方法。

圖4 切割型組合體的模型及切割過程

圖5 表達機件內部結構的全剖視圖

（四）裝配圖

由于缺乏實踐經驗，學生難以理解裝配體的工作原理，零件裝配、聯接關系，更不能對裝配體進行獨立分析。

CAXA三維實體設計中，可動態仿真產品的裝配關系。CAXA還可以旋轉、剖切、模擬拆分零件，對學生理解裝配圖中各零件之間的裝配位置關系極為有利。

四、結語

CAXA軟件操作方法簡單易學，在教學中可利用CAXA軟件將圖形的分析和想象過程形象地表達出來，針對不同的教學對象、教學要求，可隨時隨地調整現有模型或建立新的模型。

CAXA實體設計與中職《機械制圖》教學的有效整合，可使傳統的以教師為中心的教學模式，轉變為以學生為認知過程主體，學生主動參與雙邊活動的新型教學模式。同時，也可以改變傳統教學中粉筆加黑板的單一、呆板的表現形式，將抽象、生澀的知識直觀化、形象化，激發學生學習興趣，取得良好的教學效果。

[1]北京數碼大方科技有限公司.CAXA實體設計2011用戶手冊[S].

[2]張正輝.中職機械制圖課程改革的探索與實踐[J].中等職業教育,2008.

[3]潘美祥主編.浙江省課改教材.機械識圖[M].高等教育出版社,2009,7.