淺談SolidWorks在《機械制圖》教學中的應用

陳李

【摘 要】《機械制圖》是機械類專業一門重要的專業基礎課，它是用圖樣確切表示機械產品的結構形狀、尺寸大小、工作原理和技術要求的學科。《機械制圖》課程的重要任務之一就是培養學生的空間想象能力和形體認知能力，從而提高識讀、繪圖能力。在傳統課堂教學中，教師一般采用的方法是利用實物模型、掛圖或者多媒體課件進行輔助教學，而這些方法都存在一定的不足，筆者嘗試在《機械制圖》教學中應用SolidWorks軟件進行輔助教學，優化了教學方法，增強學生空間想象與思維能力、創新能力，取得良好的教學效果。

【關鍵詞】SolidWorks；機械制圖；教學

隨著多媒體技術的發展，使得傳統的教學模式在《機械制圖》課程中已經不能滿足于現代教學的需求。對于剛接觸專業學習的學生來說，僅靠有限的機械模型和簡單的PPT課件來教學，很難培養學生的空間想象能力和思維能力。運用SolidWorks軟件建立三維實體模型，引導學生實現抽象二維平面圖形與真實自然的三維空間物體的相互轉換，從而增強學生的空間想象能力，進而提高學生用二維平面解決三維空間問題的空間思維能力。將SolidWorks中由二維草圖轉換為三維模型、從三維模型中自動產生工程圖、剖視圖等功能應用到《機械制圖》課的相應章節中，能夠較好地提高學生在課堂上獲取信息的效率。 這樣既培養了學生的空間想象能力，同時也激發了學生對該門課程的學習興趣和積極主動性。

1.SolidWorks在三視圖教學時的應用

1.1通過對“平面草圖”進行“拉伸”、“拉伸切除”、“旋轉”、“旋轉切除”、“掃描”等操作形成立體圖

教師先利用SolidWorks把題目中的三視圖畫成相應的立體圖， 通過SolidWorks畫出的立體圖形有質感，立體感好，相當于給學生提供了一個完美的教學模型，幫助學生建構立體圖形。

1.2可全方位觀察物體

形成三視圖需要學生從前往后、從上往下、從左往右地觀察立體圖，而在PPT中給定的立體圖是一個固定的正等軸測圖，我們無法隨意地轉變圖形的方向，無法多方位地了解圖形。SolidWorks帶有視圖定向功能，可以更改當前視圖定向（從上下、左右、前后進行視圖觀看）或窗口數（在一個界面中同時出現兩個窗口進行對比）。通過該功能能夠幫助學生建構空間圖形，從不同方向觀察圖形，加深對立體圖的理解，提高自身的空間想象能力，最終使學生能夠畫出準確的三視圖。

2.SolidWorks在組合體視圖中的應用

在機械制圖中要培養學生對三維空間的認知能力，讀組合體視圖是重要的內容。例如，在學習繪制切割型組合體視圖時，教師可使用軟件在課堂上一步步地切割建模，讓學生充分了解切割過程，特征樹中回放步驟功能更能使教師達到靈活講解的目的。課堂上這種演示疊加型組合體的形成過程及切割型組合體視圖的切割過程，使學生印象深刻，同時也培養了學生的空間想象能力。在已知組合體兩個視圖求第三個視圖，或補齊視圖中缺線的練習中，學生經常由于對三維空間理解能力不夠而做錯題目，若不能提供相應的組合體實物，而是只泛泛講解答案，學生是難以理解的。這時若用SolidWorks軟件現場繪制立體模型展示，學生就會一目了然，疑難問題也會迎刃而解。例如在補畫組合體視圖時，根據這兩個視圖，學生很難想象這個零件的三維形態是怎樣的，因此很難畫出第三視圖，在筆者所教授的制圖課中，許多學生對于這個典型問題在讀圖過程中出現了失誤，難以繪制出正確的第三視圖，而通過SolidWorks軟件的使用，演示零件的建模過程，加深學生對組合體形成過程的理解。零件模型繪制好后可通過軟件的多個視口功能，同時展示三視圖及軸測圖，各視口中的視圖間的點、線、面一一對應、一目了然，也可以對零件進行旋轉操作，使學生從各個角度都可以直觀地觀察到該零件的三維模型，第三視圖也就很容易求解了，如圖1所示。

3.SolidWorks在剖視圖中的應用

剖視圖是用來表達零件內部結構形狀的投影圖，在剖視圖教學中，學生對機械零件內部結構的理解有較大困難，同時對于剖切方式和剖切位置的選擇不好理解，在機械制圖的教學中，靈活運用SolidWorks軟件提供的剖切功能，能使上述問題迎刃而解，為了直觀地講解剖視圖的概念，在SolidWorks三維造型模塊下，首先繪制出機械零件的模型，然后利用SolidWorks的截面工具（如圖2所示），完成剖切平面的選擇并按規定位置剖開零件并實時觀察剖切效果，同時SolidWorks還可以在“工程圖”模式下完成各種形式的剖視圖，通過SolidWorks直觀的動態形式展現剖切視圖，有助于學生深入理解剖切的概念，從而激發學生的學習興趣，輕松掌握剖視圖的畫法。

4.SolidWorks在裝配圖中的應用

在裝配圖的教學過程中，應用SolidWorks軟件的裝配功能及爆炸視圖工具能取得很好的教學效果。在SolidWorks軟件環境中可應用裝配功能進行各零件間的配合，這樣使教師更易講解裝配圖中各零件間的相互位置關系及配合方式，并可以通過SolidWorks Animator功能制作動畫，將零部件的裝配過程錄制成動畫，學生可通過動畫演示直觀的看到零件的裝配過程，進一步理解各零件間的裝配關系，對裝配過程有了更加深入的理解。同樣可通過SolidWorks Animator功能制作爆炸動畫，形象生動地展示爆炸及零部件之間的相互關系。如圖3所示，在SolidWorks軟件中生成了零部件的爆炸視圖，有助于學生對裝配過程的理解，提高閱讀裝配圖的能力。

5.結束語

科學合理的設計教學方法及教學模式，會達到事半功倍的教學效果。實踐證明，通過使用SolidWorks軟件，對《機械制圖》課程的教學中起著舉足輕重的作用，學生增強了直觀感受，通過它，極大地調動了學生的積極性和創造性，使學生更容易理解和掌握該門課程。 [科]

【參考文獻】

[1]《機械制圖》第六版，中國勞動保障出版社.

[2]SolidWorks 2013中文版基礎教程，機械工業出版社.