利用CATIA進行“機械制圖”的動態演示教學研究

應神通 浙江省機電技師學院

利用CATIA進行“機械制圖”的動態演示教學研究

應神通 浙江省機電技師學院

如何在“機械制圖”課程中引入三維造型軟件是近些年來許多制圖教師積極參與和非常關心的一個熱點問題。本文通過大量閱讀文獻以及對無紙化制造技術的研究，提出基于CATIA的“機械制圖”動態演示教學方法，其目的就在于為推動“機械制圖”教學方法的改革與更新提供一種新穎的參考方法。

CATIA 機械制圖 動態演示教學

1 理論依據

為了提高“機械制圖”的教學質量而采用的傳統方法通常有：

（1）利用實物模型。便于拆分和學生觀察，但存在的不足是模型數量較多，攜帶不方便，做好后結構、形狀及尺寸固定，不能根據需要靈活改變，易損壞，且損壞后難于修復等。

（2）利用掛圖。掛圖雖然較實物方便并且便于教師示教講解，不足之處在于掛圖只是課本上插圖的再現或補充，不能進行動態觀察和拆分。

（3）課前畫圖。教師上課前在黑板上畫出當節課所需圖形，主要缺點是教師的工作量增大且費時。

2 教學實踐

2.1 問題的引入

在“機械制圖習題集”中有這樣一道習題：根據立體圖對照三視圖，分析物體的組合方式，補畫出視圖中所缺的圖線（如圖1）。

圖2

這道題屬于中等復雜程度的組合體讀圖補缺線題，雖然在題目右下角附了立體圖，但是幾乎每一屆都有學生問應該如何補出缺線，特別是圖中箭頭所指部分在俯視圖中的投影所對應的線不知如何畫出。如果沒有實物模型，僅對著軸測圖進行講解，不但很難講清楚，而且學生很難理解?？臻g想象能力好、善于鉆研的學生有時用小刀在粉筆上雕刻出實物模型，然后慢慢分析解決。這種方法雖然也能解決問題，但是效率不高。如果對三維軟件比較熟悉，借助于軟件平臺很快就可以做出立體模型并根據需要進行旋轉動態觀察。

2.2 將AutoCAD文件導入到CATIA草繪環境

創建該立體模型有兩種方法：一是按常規建模過程，先“草繪”，然后用“拉伸”、“開孔”、“鏡像”和“凹槽”等命令實現建模。鑒于該習題有dwg格式AutoCAD文件，可以采用第二種方法--直接將將AutoCAD文件導入到CATIA草繪環境，步驟如下。

（1）用CATIA將AutoCAD文件打開（默認在工程圖中打開）。需要注意的是：如果CAD文件版本高于2000，需要將其轉換為2000或2000以下的版本，否則會出現錯誤提示對話框。

（2）選擇（點選或框選）需要的輪廓線（如圖2）“復制”。

（3）打開CATIA零件設計，切換到草繪環境，選擇基準平面，然后“粘貼”。根據實際需要利用“固聯”、“相合”和“對稱”幾何約束調整草圖至合適位置（如圖2）。

2.3 建立三維模型

（1）利用“拉伸”生成基本實體（如圖3）。由于在AutoCAD環境下重合的兩條直線是看不出來的，如果不通過“工具”下拉菜單“草圖分析”對調入的草圖進行分析，則無法生成圖3所示基本實體并提示錯誤。

圖3

圖4

（2）利用“開孔”、“鏡像”和“凹槽”生成最終實體（如圖4）。

為了幫助學生看出俯視圖當中所缺的線，可以用 著 色 的 方式重點顯示并利用鼠標任意調整模型的位置。

2.4 生成三視圖

演示如何創建三維模型，讓學生有一個系統的思維過程，將空間的想象具體化。進一步，我們可以利用機件的三維實體模型創建并生成相關聯的二維工程圖。但這一過程中存在如下3個問題。

（1）當由三維模型按“選擇自動布局”方式創建三視圖時，主視圖投影方向與本題不一致。修改步驟如下：在工程圖環境中選中“特征樹”上的“正視圖”，單擊右鍵“正視圖對象”、“修改投影平面”命令，重新定義主視圖的投射方向并將視圖旋轉到合適的位置；在修改完主視圖投影方向后，其他視圖并未隨之改變，需執行“更新”命令。

（2）不顯示虛線、軸線和中心線。解決辦法：選中相應視圖單擊右鍵選擇“屬性”，在屬性對話框中選中“修飾”區域相應的“隱藏線”、“軸線”以及“中心線”等復選框。

（3）每個視圖旁邊標注有視圖名稱和比例，與我國國家標準規定（當按規定配置基本視圖時，可不標注視圖的名稱）不一致。解決辦法：選中相應顯示框，單擊右鍵“隱藏/顯示”，或者直接刪除。

以上只是通過組合體中“補缺線”類習題介紹了基于CATIA的“機械制圖”動態演示教學過程。同樣，此種教學方法還可應用于“機械制圖”中的機件的表達方法、常用件和標準件、零件圖和裝配圖等教學內容。特別是裝配圖的教學，采用CATIA的裝配設計（ASD）和電子樣機（DMU）進行零件裝配并運動仿真，可以讓學生直接感受到生產實踐。

3 結束語

利用CATIA進行“機械制圖”的動態演示教學，作圖簡單、形象具體、便于理解，是一種適應現代化制造技術的新穎的教學方法。此方法不僅可以促進教師加強計算機技術和圖形學理論的學習，而且能使學生在較輕松的環境下掌握現代設計理念和設計方法，從而提高教學效率和效果。