三維CAD 技術在機械制圖教學中的應用

摘 要：在計算機迅猛發展的今天，三維CAD在機械制圖教學中的應用越來越多。三維CAD應用在機械制圖教學中的作用，主要體現在其顛覆了傳統的機械制圖的教學方法和教學模式，并且能夠迅速有效地培養學生的空間想象力，提高自主學習的能力。三維 CAD 技術應用于機械制圖的教學模式，是社會發展、當前科技和知識經濟時代人才培養的必然趨勢。

關鍵詞：三維CAD；機械制圖；教學

一、轉變機械制圖觀念

為了迎合新形勢的需求，我們應該轉變傳統機械制圖教學的觀念，從二維平面繪圖的單一思維中解放出來，將重點放在由三維到二維的投影規律、特點的學習上，并強調CAD技術在實際教學中的應用。與此同時，還可與工廠的工業生產相結合，全面開發、培養學生的產品創新能力和意識。

二、三維CAD技術在機械制圖教學中的重要作用

1.改變機械制圖的教學方法和模式

在以往的機械制圖的課堂教學中，一種普遍的教學方式就是通過教學模型或實物，將抽象的投影關系轉換為直觀的視覺印象。但現在，我們可以運用三維CAD 技術來建立三維模型，其精度非常高，而且形象逼真，色彩豐富，在課堂教學中完全可以取代笨重的實物模型，從而達到比使用實物教學的方法更加良好的效果。三維CAD技術有以下幾點優勢：①對于構造極其復雜的零部件，特別是裝配體，實物模型很難展示出其內部結構的效果，但是用三維CAD技術建立的三維模型，就可以根據不同的需要，進行靈活的剖分或生成爆炸圖，而且可以進行動態仿真，非常直觀地展示裝配體中各零部件之間是怎樣連接和裝配的，更加深入地了解裝配體的結構，結合裝配體的動畫展示，讓教學過程變得清晰易懂，大大地提高了學生的學習效率，教學效果顯著。比如，在識讀裝配圖時，要求學生閱讀裝配圖二維工程圖紙，來了解裝配體的結構和工作原理；分析各零部件的連接和裝配關系；了解各個零件的結構、形狀和作用，想象裝配體各個零部件的工作過程；②充分利用三維CAD技術軟件，可以很方便地根據教學內容需要，修改和新建各種三維模型，避免了實物模型在型式和數量上的限制，提高了教學效率；③三維CAD技術建立的三維模型，可以很方便地儲存、攜帶和分享。不會因為實物模型種類和數量的局限，而降低了教學成本，同時最大程度地達到了教學目的。

2.培養學生空間想象力和自主學習能力

在機械制圖的教學中，必須著重培養學生的空間想象力，這就需要學生大量進行二維投影與三維模型之間的雙向練習，只有通過大量練習，才能熟練地掌握由二維到三維及三維到二維的熟練轉換。在傳統的教學模式中，由于學生的空間想象力普遍較差，同時沒有生動具體的三維模型展示，學生很多時候是找不到思緒的，也會因此產生畏難情緒從而失去了學習興趣。比如，相貫線這部分，幾乎是每個學生都會頭痛的一個知識點，這部分內容對學生的空間想象力提出了極高的要求，一般的情況是空間平面的直線相交，所以得出的交線也是直線，但是相貫線多數是曲面，所以讓學生很疑惑。在以往的機械制圖教學過程中，求相貫線，都是用表面取點、輔助面等方法來幫助解決，老師講解困難，學生理解難度大。現在，通過三維 CAD 技術，我們可以很直觀地將一個三維模型的每一部分展現給學生，這樣學生就可以很容易建立起三維模型的各部件之間的連接和裝配關系，輕易實現了教學目的。學生通過三維模型的立體展示，清楚地認識到相貫線的形狀是由物體的外表面的形狀、大小和相對位置來決定的，所以標尺寸的時候就不會直接對相貫線標尺寸，而是對形成它的立體和相對位置標尺寸。

三、結語

將三維CAD設計技術應用到傳統的制圖教學中，不僅加大了課程的教學信息量，提高了學生的學習興趣，也培養了學生的空間想象力。

參考文獻：

[1]鄭盛梓，姚涵珍，周桂英，等.面向三維CAD技術的工程制圖教學研究[J].東北大學學報（自然科學版）， 2005，31（4）：154-156.

[2]周 昊，鄧學雄.CAD三維技術與高校工程制圖的發展[J].肇慶學院學報，2003，24（2）：56-59 .

[3]曾美華，鄭 金.CAD技術在制圖教學中培養學生思維能力的應用[J].南昌高專學報，2002，17（2）： 64-66 .