基于三維實體建模的機械零部件測繪教學研究與實踐

郭鳳 曹喜承 杜秀華 李靜 王妍

［摘要］機械零部件測繪是現代工程圖學重要的實踐教學環節，應該適應現代工程圖學新的教學體系的要求，將三維實體建模與傳統測繪相結合。本文分析了傳統測繪模式存在的問題，介紹了三維建模與傳統測繪相結合的教學體系。

［關鍵詞］零部件測繪三維建模教學體系

［中圖分類號］G642.0［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2013）08-0109-02

現代工程圖學是研究繪制和閱讀工程圖樣理論、方法和技術的一門技術基礎課，是工科院校必開課程。隨著計算機技術的發展及社會對高素質創新型人才的需求，工程圖學的教育思想和教學理念也發生了深刻變革，以三維實體建模為主線，傳統工程制圖與現代設計手段相結合，形成了現代工程圖學新的教學體系。機械零部件測繪是現代工程圖學重要的實踐教學環節，應該適應現代工程圖學新的教學體系的要求，將三維實體建模與傳統測繪相結合，這對培養學生的動手能力、實踐能力、創新能力及綜合所學知識解決實際問題的能力將起到非常重要的作用。

一、傳統測繪模式及存在的問題

零部件測繪一般是安排在工程圖學課程結束后兩周內進行。內容安排為結構不是很復雜的泵類、減速器、閥類等部件，如一級圓柱齒輪減速器或齒輪油泵等。這些部件包括了四類典型零件中的三類：軸類、盤蓋類和箱體類，還有標準件和常用件，涉及的范圍較廣，需要用到的知識點也比較全面，能夠綜合訓練和考查學生能力情況。任務要求是繪制所有零件的零件草圖及工作圖，裝配草圖及工作圖。測繪過程為：了解部件→繪制裝配示意圖→拆卸零件→繪制零件草圖→繪制工作圖→繪制裝配草圖→繪制裝配工作圖→裝訂。

存在的問題有如下幾方面。

（一）徒手繪制草圖訓練少，要求標準低

傳統測繪中，草圖是在坐標紙上繪制的，只作為工作量的要求，不作為成績評定的內容，所以，學生為繪制工作圖方便起見，常用尺規繪制草圖，失去了繪制草圖的意義，浪費了時間，學生的徒手繪制草圖的能力沒能得到提高。

（二）尺規繪圖工作量偏大

傳統測繪中，學生的測繪成績主要是根據尺規工作圖確定的。繪制尺規圖耗時多，效率低。一張規范的尺規圖，從布圖到繪制視圖，從繪制底圖到加深，標注尺寸，填寫技術要求，每一步都需要精心考慮，認真操作，一但要修改，圖面質量就會受到影響。尺規繪圖在培養學生一絲不茍、嚴謹細致的工作作風等方面起著非常重要的作用，但由于測繪中尺規圖量大，學生往往為了趕時間，照抄照搬現象明顯，收獲不大。

（三）內容不夠充實

傳統測繪中，只是對現有的實物模型進行測繪，由于實物模型一般是由教學工具生產廠家生產的，其材料選擇、加工制造過程、精度等與實際生產情況區別較大，再有實物模型重復使用造成磨損和損壞，對學生理解零件加工工藝、公差與配合、表面粗糙度等產生影響。而且，零件結構和尺寸的變化對裝配的影響不能直觀地反映出來。

二、三維建模與傳統零部件測繪相結合的教學體系

（一）主導思想

1.強化徒手繪制草圖。對現有零部件進行測繪，由于受場地限制，需要首先徒手繪制草圖，草圖的繪制質量直接關系到工程圖和建模正確性，所以，徒手繪制草圖是非常重要的，在測繪中應強化徒手繪制草圖。在徒手繪制草圖中，一是強化徒手繪圖基本功的訓練，包括執筆、運筆方法，圖線、線段的繪制方法等。二是強化草圖內容的訓練。草圖與工作圖的區別只是繪制方法的不同，草圖是徒手繪制，工作圖是借助繪圖工具繪制，草圖與工作圖的內容應該是完全相同。

2.尺規繪圖是工程設計人員的一項基本素質，在測繪中也要進行繪圖基本功的訓練，但時間和內容都比傳統測繪中的要少。

3.將尺規繪圖中節省下來的時間用于三維建模，豐富測繪內容。在現代工程圖學課程中，學習了零件建模、裝配體、爆炸圖、工程圖等知識，但系統地、綜合性地將一套較復雜的零部件建模、裝配、出工程圖，這還是第一次。讓學生在零件建模中進一步學習零件結構、加工工藝等方面的知識，在裝配體建模中進一步學習零部件的工作原理、零件間的相對位置、連接關系等方面的知識、進一步理解公差、表面結構質量等對配合的影響，通過改變零件結構和尺寸，動態觀察裝配體發生的變化，從而對測繪零件的構型有更深刻的理解，激發學生的學習積極性，培養學生的創新意識及能力。

（二）教學體系

本著充分利用測繪時間，使學生得到全方位的綜合訓練，實現有效教學最大化的思想，建立三維建模與傳統零部件測繪相結合的機械零部件測繪課程的教學體系，其內容安排及流程如圖1所示。

■

圖1教學內容及流程

時間安排如下：第一、二天了解部件、繪制裝配示意圖、拆卸零件、繪制零件草圖，第三天繪制裝配草圖，第四、五、六天零件建模、裝配體建模、生成爆炸圖、生成部分零件的工程圖，第七、八、九天繪制零件圖，第十、十一天繪制裝配圖，第十二天整理、裝訂，完成測繪任務。

三、教學效果

按著三維建模與傳統零部件測繪相結合的教學體系進行測繪實踐教學，學生不僅在讀圖、繪圖、測繪和查閱技術文獻等方面得到全方位的綜合訓練，提高了綜合運用所學知識分析和解決實際問題的能力，而且三維建模能力和水平也有了大幅提高，如圖2為學生三維建模中的部分作品。

四、結論

三維建模與傳統零部件測繪相結合是行之有效的教學模式，學生在有限的兩周測繪實踐中，學到了更多的知識，得到了更全面的訓練，使有效教學最大化。在當今二維設計與三維設計并行時期，三維建模融入現代工程圖學課程，三維建模與傳統零部件測繪相結合是非常必要的。

［參考文獻］

［1］王春華，郭鳳，關麗杰，等.現代工程圖學［M］.北京：中國化工出版社，2012，（9）.

［2］許良元，劉微，江慶，等.三維建模與機械制圖課程測繪改革探索［J］.機械管理開發，2011.

［責任編輯：左蕓］