利用CATIA進(jìn)行“機(jī)械制圖”的動(dòng)態(tài)演示教學(xué)研究

應(yīng)神通 浙江省機(jī)電技師學(xué)院

利用CATIA進(jìn)行“機(jī)械制圖”的動(dòng)態(tài)演示教學(xué)研究

應(yīng)神通 浙江省機(jī)電技師學(xué)院

如何在“機(jī)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(guān)心的一個(gè)熱點(diǎn)問題。本文通過大量閱讀文獻(xiàn)以及對(duì)無紙化制造技術(shù)的研究，提出基于CATIA的“機(jī)械制圖”動(dòng)態(tài)演示教學(xué)方法，其目的就在于為推動(dòng)“機(jī)械制圖”教學(xué)方法的改革與更新提供一種新穎的參考方法。

CATIA 機(jī)械制圖 動(dòng)態(tài)演示教學(xué)

1 理論依據(jù)

為了提高“機(jī)械制圖”的教學(xué)質(zhì)量而采用的傳統(tǒng)方法通常有：

（1）利用實(shí)物模型。便于拆分和學(xué)生觀察，但存在的不足是模型數(shù)量較多，攜帶不方便，做好后結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸固定，不能根據(jù)需要靈活改變，易損壞，且損壞后難于修復(fù)等。

（2）利用掛圖。掛圖雖然較實(shí)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(xiàn)或補(bǔ)充，不能進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察和拆分。

（3）課前畫圖。教師上課前在黑板上畫出當(dāng)節(jié)課所需圖形，主要缺點(diǎn)是教師的工作量增大且費(fèi)時(shí)。

2 教學(xué)實(shí)踐

2.1 問題的引入

在“機(jī)械制圖習(xí)題集”中有這樣一道習(xí)題：根據(jù)立體圖對(duì)照三視圖，分析物體的組合方式，補(bǔ)畫出視圖中所缺的圖線（如圖1）。

圖2

這道題屬于中等復(fù)雜程度的組合體讀圖補(bǔ)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(xué)生問應(yīng)該如何補(bǔ)出缺線，特別是圖中箭頭所指部分在俯視圖中的投影所對(duì)應(yīng)的線不知如何畫出。如果沒有實(shí)物模型，僅對(duì)著軸測(cè)圖進(jìn)行講解，不但很難講清楚，而且學(xué)生很難理解。空間想象能力好、善于鉆研的學(xué)生有時(shí)用小刀在粉筆上雕刻出實(shí)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(duì)三維軟件比較熟悉，借助于軟件平臺(tái)很快就可以做出立體模型并根據(jù)需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)觀察。

2.2 將AutoCAD文件導(dǎo)入到CATIA草繪環(huán)境

創(chuàng)建該立體模型有兩種方法：一是按常規(guī)建模過程，先“草繪”，然后用“拉伸”、“開孔”、“鏡像”和“凹槽”等命令實(shí)現(xiàn)建模。鑒于該習(xí)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(dǎo)入到CATIA草繪環(huán)境，步驟如下。

（1）用CATIA將AutoCAD文件打開（默認(rèn)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(zhuǎn)換為2000或2000以下的版本，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤提示對(duì)話框。

（2）選擇（點(diǎn)選或框選）需要的輪廓線（如圖2）“復(fù)制”。

（3）打開CATIA零件設(shè)計(jì)，切換到草繪環(huán)境，選擇基準(zhǔn)平面，然后“粘貼”。根據(jù)實(shí)際需要利用“固聯(lián)”、“相合”和“對(duì)稱”幾何約束調(diào)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(shí)體（如圖3）。由于在AutoCAD環(huán)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(duì)調(diào)入的草圖進(jìn)行分析，則無法生成圖3所示基本實(shí)體并提示錯(cuò)誤。

圖3

圖4

（2）利用“開孔”、“鏡像”和“凹槽”生成最終實(shí)體（如圖4）。

為了幫助學(xué)生看出俯視圖當(dāng)中所缺的線，可以用 著 色 的 方式重點(diǎn)顯示并利用鼠標(biāo)任意調(diào)整模型的位置。

2.4 生成三視圖

演示如何創(chuàng)建三維模型，讓學(xué)生有一個(gè)系統(tǒng)的思維過程，將空間的想象具體化。進(jìn)一步，我們可以利用機(jī)件的三維實(shí)體模型創(chuàng)建并生成相關(guān)聯(lián)的二維工程圖。但這一過程中存在如下3個(gè)問題。

（1）當(dāng)由三維模型按“選擇自動(dòng)布局”方式創(chuàng)建三視圖時(shí)，主視圖投影方向與本題不一致。修改步驟如下：在工程圖環(huán)境中選中“特征樹”上的“正視圖”，單擊右鍵“正視圖對(duì)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(zhuǎn)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(zhí)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(yīng)視圖單擊右鍵選擇“屬性”，在屬性對(duì)話框中選中“修飾”區(qū)域相應(yīng)的“隱藏線”、“軸線”以及“中心線”等復(fù)選框。

（3）每個(gè)視圖旁邊標(biāo)注有視圖名稱和比例，與我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（當(dāng)按規(guī)定配置基本視圖時(shí)，可不標(biāo)注視圖的名稱）不一致。解決辦法：選中相應(yīng)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(bǔ)缺線”類習(xí)題介紹了基于CATIA的“機(jī)械制圖”動(dòng)態(tài)演示教學(xué)過程。同樣，此種教學(xué)方法還可應(yīng)用于“機(jī)械制圖”中的機(jī)件的表達(dá)方法、常用件和標(biāo)準(zhǔn)件、零件圖和裝配圖等教學(xué)內(nèi)容。特別是裝配圖的教學(xué)，采用CATIA的裝配設(shè)計(jì)（ASD）和電子樣機(jī)（DMU）進(jìn)行零件裝配并運(yùn)動(dòng)仿真，可以讓學(xué)生直接感受到生產(chǎn)實(shí)踐。

3 結(jié)束語

利用CATIA進(jìn)行“機(jī)械制圖”的動(dòng)態(tài)演示教學(xué)，作圖簡(jiǎn)單、形象具體、便于理解，是一種適應(yīng)現(xiàn)代化制造技術(shù)的新穎的教學(xué)方法。此方法不僅可以促進(jìn)教師加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形學(xué)理論的學(xué)習(xí)，而且能使學(xué)生在較輕松的環(huán)境下掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)方法，從而提高教學(xué)效率和效果。