基于CATIA軟件的機械制圖課程教學探索

佟立杰

機械制圖課程是西安航空職業技術學院飛機制造技術專業的一門專業基礎課，其畢業生將來的就業崗位是航空制造企業的制造崗位和裝配崗位，這決定了本課程教學內容應比傳統的機械類制圖課程更側重于航空零件和裝配知識的講授。機械制圖課程目標是要使學生在掌握基本機械零件讀圖和畫圖的基礎上，熟練識讀航空零件圖。現在國內外的大部分航空制造企業實現數字化制造過程都少不了CATIA軟件，所以我們把該軟件引入機械制圖課堂，以期幫助學生順利開展學習。

CATIA軟件簡介

CATIA是法國達索公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，它能為數字化企業建立一個針對產品整個開發過程的工作環境。產品整個開發過程包括概念設計、詳細設計、工程分析、成品定義和制造，乃至成品在整個生命周期中的使用和維護。CATIA系列產品已經在汽車、航空航天、船舶制造、廠房設計、電力與電子、消費品和通用機械制造這七大領域里成為首要的3D設計和模擬解決方案。國內外航空制造企業和較大的汽車研發和制造單位都在使用CATIA軟件，可以說CATIA已成為當今先進制造企業的主流工具軟件。

教學中使用CATIA軟件構建三維實體

我校機械制圖課程授課的教師在教授過程中普遍感受到的問題是學生的空間想象力較弱，空間構型能力不強。空間觀念是發展空間想象力的基礎，是教學中的一項主要任務。而在現實的學習活動中，學生往往缺乏的就是想象力，復雜幾何體，特別是切割幾何體的三面投影的學習成為他們學習中最薄弱的環節。以往的教學活動中，在教師講解的基礎上，使用掛圖和實物教具等手段幫助學生思考和理解起到很好的輔助作用。但是掛圖和教具有制作周期，在新產品日新月異的現代，這種實物的手段存在嚴重滯后性，已經不能完全滿足現代教學的需求。

為了打破時間和空間的限制，教師可以利用CATIA軟件構建幾何體的建模，結合多媒體課件進行課堂教學。引導學生在充分思考和設想后，把數學虛擬實體多角度、全方位展示出來，幫助學生糾正錯誤，得出正確結論和歸納總結經驗。另外利用軟件，教師可建立更復雜有趣的實體，帶領學生做大量的練習，從而跳出了教具的限制。

教學中使用CATIA軟件模擬現場環境

本專業所開設的制圖課程要求畢業生能夠識讀航空機械相關圖樣，如果想要順利讀懂航空裝配圖樣，包括零件圖樣、裝配圖樣和工裝圖樣，必然要求學生對航空行業及相關機械原理有一定程度的了解。要想更多了解飛機制造單位的情況，讓學生走進工廠去體驗是最佳的選擇，但是因為航空行業和企業有一定的特殊性，安排大批學生進廠實習存在諸多困難。但完全靠教師描述，不能給學生直觀的展示，對學生理解上的幫助是非常有限的。

現在我們可借助CATIA軟件，借用它資源庫里自帶的制造業常用設備，借用這個平臺快速地打造虛擬的工作現場。使用三維仿真軟件建立虛擬仿真的工廠車間，在車間中可以看到工作的工人，看到具體的工作，讓學生看到真實的工廠實際操作情形，這可取代學生必須要去參加工廠實習，不但節約了成本，同時也給學生統觀全局的機會。

課程內容中安排對CATIA軟件的學習

傳統的課程中工程軟件教學內容安排的是Auto CAD軟件，該軟件屬于普遍應用的基礎工程軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設計文檔和基本三維設計。廣泛應用于土木建筑、裝飾裝潢、城市規劃、園林設計、電子電路、機械設計、服裝鞋帽、輕工化工等諸多領域。但是當代的航空航天行業，CATIA軟件憑借其強大的三維造型能力和公認的完美曲面造型能力已能成為行業的主流。

學習CATIA軟件有以下幾點優勢。首先，學生在熟練運用軟件后就可自主學習，同時可在練習使用軟件的過程中，通過構建課程或習題中的實體來提高知識掌握能力，使理論學習和軟件學習相輔相成。其次，對于學習制圖的大學一年級學生而言，CATIA軟件的“工程制圖”模塊是非常有用的，這個模塊可以通過數字三維實體直接生成所需要的二維視圖，方便使用者，也可使初學者直觀地看到三維立體到二維平面的轉化過程，對提高課程學習效果大有裨益。最后，CATIA軟件曲面造型能力強大，學生可以根據喜好建立喜歡的復雜曲面實例，以提高學生的學習興趣。

總結

在機械制圖課程的教學活動中，教師使用CATIA軟件制作機械行業基本零件和航空零件的三維模型，幫助學生培養空間想象力，讓學生在教室中看到飛機制造單位所使用的工具，制造的零件，營造真實的工作環境。另外，課程中計算機繪圖軟件的學習內容加入了CATIA軟件學習，熟練運用該軟件，學生不僅可以幫助自己對制圖知識的理解和運用，還能因為熟悉航空行業主流軟件，為將來進入航空企業快速看懂CATIA制作的工程文件，甚至是制作工程文件打下良好的基礎。

[1] 尤春風.CATIA V5機械設計[M].北京:清華大學出版社，2003.

[2] 孫鳳霞，李長成.CATIA V5 R 20基礎實例教程[M].北京：機械工業出版社，2012.