基于Solidworks在《機械制圖》教學中的應用研究

陶東波 樊新波

【摘 要】《機械制圖》是機械類專業的一門專業基礎課程。針對該課程在高職院校中的教學現狀，本文從實際出發研究了SolidWorks軟件在教學過程中的運用，具體包括在教學模型庫、視圖表達、形體分析等方面的應用。采用該軟件輔助教學，激發了學生的學習興趣，提升了學生的空間想象力和識圖繪圖能力，提高了教學質量。

【關鍵詞】SolidWorks 《機械制圖》 視圖表達 形體分析 模擬裝配

一、引言

《機械制圖》是高職院校機械類專業的一門專業基礎課程，圖樣被稱為“工程界的語言”， 對學生學習其他專業課程影響很大。然而，在許多高職院校里普遍存在著這樣的現象：教師教得辛苦，學生學得吃力，效果很差。究其原因有三：第一，部分教師沿用傳統授課方式，重理論，輕實踐，學生缺乏主動性，學習興趣缺失；第二，大部分教師雖然采用多媒體（如播放圖片、動畫）或實物模型教學，幫助學生建立三維空間，但呈現的方式多是固定的，不便根據需要隨意改變；第三，大部分高職生因基礎薄弱，空間想象與空間思維能力較弱，難于在二維與三維間進行切換，以致對“深奧而枯燥”的制圖課喪失興趣 [1-3] 。如何激發學生的學習興趣，改善教學質量，成為《機械制圖》教育工作者的一個難題。借助軟件制圖的優勢，采用軟件輔助教學逐漸成了一種趨勢。比如SolidWorks軟件是基于Windows系統環境下的三維實體建模軟件，具有強大的實體建構功能，而且方便快捷，形象直觀，易學易用。筆者結合自己的教學實踐，談談SolidWorks軟件在《機械制圖》教學中的具體應用。

二、教學模型庫建立

根據《機械制圖》課程體系和授課特點，《機械制圖》模型庫[4]大致可分為三維模型庫、二維圖庫、運動仿真庫等。Solidworks具有強大的三維實體造型功能、三維轉二維功能，以及虛擬仿真運動、創建爆炸視圖等功能，可以快速方便地建立《機械制圖》模型庫。模型庫在教學中可以完全取代實物模型，克服實物模型因體積或重量造成的攜帶不便的缺點，并節省了成本；模型可以全方位展示在屏幕上，為授課提供方便；模型形象逼真，動畫生動形象，極大地提高了學生學習的積極性。運用互聯網技術，將模型庫載入網絡，當學生課后遇到困難時，可以通過網絡在模型庫中找到所需的模型，輔助學生學習。

三、視圖表達

視圖是指根據有關標準和規定，采用正投影繪制的圖形，其用于表達機件結構形狀，通常有基本視圖、局部視圖、剖視圖等。調用上述《機械制圖》模型庫中三維模型庫，結合Solidworks視圖命令，可以直觀形象地展示視圖的形成過程。如圖1-a所示零件如果采用三視圖表達，則內部結構難以表達清楚，宜采用剖視處理，SolidWorks提供了全剖視圖、半剖視圖等多種剖視方式；圖1-b是采取全剖形成的剖視圖，形象直觀。

四、相貫線展示

相貫線是兩立體表面的交線，隨著產生它的立體的形狀、大小和相對軸線位置的不同，相貫線表現出不同的形狀。正由于相貫線種類繁多，抽象復雜，一直是教學中的難點，學生不易掌握。傳統教學手段難以表達清楚這種抽象的投影關系。SolidWorks建模基于參數驅動，只要輸入需改動的尺寸，就能重新建模，利用該功能，課堂上能方便地對相貫線的形成、變化規律及投影特點進行實時、動態演示[5]。

此外，利用 SolidWorks能方便地創建各種形式的立體模型相貫，如圓柱和圓柱相貫、圓柱和圓錐相貫（圖2-a）、圓柱和圓球相貫（圖2-b）等，將抽象復雜的相貫線轉變為具體化的過程，使學生頭腦中積累一定的立體素材，大大縮短了認知周期，糾正了抽象認知過程中的投影錯誤。

五、形體分析

大多數機器零件都可以看作是由一些基本形體通過疊加、切割等方式組合而成的組合體。面對復雜的組合體，學生不容易分清各基本形體對應的三視圖。如圖3-a所示是某組合體的三視圖，學生在識讀該視圖時，面對線線框框，不知道從何下手，思維混亂。如果教師采用Solidworks進行形體分析，即把組合體分割成一個個基本形體，如圖3-b所示，展示出基本形體與組合體之間的組合方式，再把各基本形體與其三視圖對應起來，如圖3-c所示，這樣講解層次清楚，形象直觀，學生容易掌握形體分析的步驟和方法，對提高讀圖能力有極大的幫助。

六、模擬裝配

在裝配體教學過程中，學生反饋對裝配體的連接關系及工作原理難以理解，因為無法看清裝配體內部結構及運動過程。若教師們借助Solidworks軟件的裝配功能和爆炸視圖功能，模擬裝配過程，可以一步步展示各零部件的配合關系；運用剖視、更改透明度等功能，裝配體內部結構將得以清楚地表達；通過模擬仿真，學生可以直觀形象地看到運動過程，從而提升教學質量。

七、結束語

《機械制圖》著重培養學生的識圖繪圖能力。面對水平參差不齊的學生，教師應該與時俱進地更新教學方法，改變傳統的教學模式，比如在教學過程中充分發揮Solidworks三維軟件的直觀性、靈活性等優點，提高學生學習的積極性和主動性。事實證明，采用該軟件輔助教學，教師將教得輕松，學生將學得輕松，教學效果也有顯著提高，同時使學生較早了解并熟悉了三維軟件，為今后的發展奠定了堅實的基礎。

【參考文獻】

[1]張穎，徐少華.《機械制圖》教改新思路——淺談Solidworks在機械制圖教學中的應用[J].科技信息，2012（29）：303，496.

[2]符莎.基于SolidWorks的《機械制圖》教學改革與探索[J].職業，2011（12）：151-152.

[3]黃雪云.Solidworks軟件與機械制圖課程深度融合的實踐教學模式改革探索[J].中小企業管理與科技，2015（11）：292-293.

[4]周思遠，馬金山，張波，等.基于Solidworks的機械制圖網絡模型庫創建方法研究[J].機械管理開發，2011（05）：55-56.

[5]崔麗艷.SolidWorks在工程圖學教學中的應用[J].中國科技信息，2008（03）：238-239.