淺析Solidworks在《機械制圖》教學中的應用

劉明輝

黑龍江科技大學機械學院

淺析Solidworks在《機械制圖》教學中的應用

劉明輝

黑龍江科技大學機械學院

介紹了傳統《機械制圖》教學中存在的不足之處。指出高校工科學生在學習《機械制圖》時，難點之一就是空間立體感不強，影響學生讀圖，畫圖能力的提高，提出利用三維CAD軟件Solidworks進行機械制圖輔助教學，以此培養學生空間立體感，提高學生學習興趣和提高教學質量。

機械制圖Solidworks圖庫教研

傳統教學上僅認為機械制圖課是為專業課服務的，學生只要掌握制圖技能即可。但目前這個觀點與新形勢下培養人才應將素質和能力放在首位的要求不相符，為此課程的定位和培養目標需要重新考慮。

就傳統機械制圖課程而言，它的體系僅是一個解決空間形體的二維圖形與標注的體系，這與當時的傳統手工設計是相適應的。而現代設計則不然，它的實踐與需求除了保留二維圖樣與標注的基礎外，還須轉向圖形的三維表達與建模。為此機械類的學生學完機械制圖課后，不僅應該能夠畫圖、讀圖，而且還應能用圖樣表達自己腦子里的設計思想。但由于過去此種能力的訓練較少，因此他們往往只會照貓畫虎，而不會構思表達，為此制圖課程需要探索一條加強圖樣表達能力培養的途徑。

我校機械制圖的改革相對比較滯后，大部分課程以理論和手工繪圖為主，雖然設有CAD課也是以二維繪圖為主。因此目前針對于機械制圖的教學改革勢在必行，并且課程改革的成功也可以惠及全校所有機械制圖課程。

一、Solidworks軟件引入的必要性

以往設計人員利用二維CAD軟件進行產品設計收到了良好的效果，然而隨著CAD應用的逐步深入人們發現直接從三維入手進行設計好處更多。首先，它更符合人們進行創新設計的思維方式其次設計所得到的三維數字化模型可以為后續的有限元分析、數控編程、模擬與仿真等設計活動提供信息源從而使CAD/CAE/CAM的信息集成、乃至企業信息化更大范圍的信息集成成為可能。事實上，任何產品在設計構思時，人們頭腦中的形象都是三維的，過去只不過沒有一種方法能迅速實現人們頭腦中三維形體的構建，而現在的三維CAD、Solidworks、Pro/E、UG軟件則實現了這種功能，其中solidworks軟件有易學、易用、容易入手、界面友好及功能十分強大等優點，在高校和企業得到廣泛的應用。應該說從三維入手進行產品設計的這種做法更符合設計活動的客觀規律。

二、虛擬模型庫的構建

應用Solidworks軟件可以建立虛擬實體模型庫和虛擬二維機械圖庫等，虛擬模型在教學效果、存儲、攜帶和傳播等方面都較傳統的實物模型有絕對的優勢，并且成本低廉，不浪費原材料，所以開發虛擬模型庫很有必要。虛擬模型庫的構造一般包括三維模型庫、二維機械圖庫和動畫視頻輔助庫。

（一）圖庫的建立

二維機械圖庫必須與三維模型庫相一致，學生可以在三維模型和二維模型之間切換，以此來提高自己的空間想象能力，了解機械圖樣的標準。Solidworks中三維模型和二維圖樣可以相互轉換，利用這一個優勢，教師可以直接從三維模型庫中得到二維機械圖庫。然后在二維圖上標注上尺寸、公差、粗糙度、裝配要求及一些其他的說明等，這樣就構成了標準的二維機械圖。Solidworks采用了圖樣的關聯技術，只要修改三維模型，其對應的二維機械圖也將相應的發生改變；反之亦然。這一技術極大地提了二維機械圖庫的建立和修改效率。

例如齒輪作為常用件，輪齒的畫法必須按照規定畫法，但是學生常常理解不了，經過CAD繪圖后，再由Solidworks轉化為立體圖（圖1）。圖形的轉化過程中學生會發現自己畫圖的錯誤，掌握齒輪畫法的特點。

圖1　齒輪立體圖

圖2　齒輪二維圖

三、需要改進的地方

（一）圖庫里的圖量相對還少，需要逐步積累。

（二）盡量讓學生參與到圖庫建設中，提高學生學習興趣。

四、結語

本文以學校教研立項為契機，將Solidworks三維造型引入機械制圖教學中，收效比較顯著，可以提高學生學習機械制圖的興趣，以此提高教學質量。

（二） Solidworks立體模型與二維視圖的同步關聯性

Solidworks立體三維模型可自動生成精確的二維視圖，包括基本視圖、斜視圖、剖視圖及軸測圖等。還可以在二維視圖中顯示尺寸和技術要求。Solidworks的三維模型與二維視圖之間的同步關聯功能，使立體模型形狀尺寸的編輯變得非常便捷容易，在設計過程中更改三維模型的任一尺寸，就會導致三維實體和所有的二維視圖隨更改后的尺寸自動更新。并可以方便的將Solidworks二維圖樣轉換成AutoCAD的二維圖形（圖2齒輪二維圖）。

黑龍江科技大學校級教研項目，課題號JY13-63。