《機械制圖與CAD》教學實踐探索

宇曉明　張斌　焦洪宇

摘要：CAD是機械制圖的重要工具，機械制圖是CAD的功能體現。本文探討了兩門課程有機結合的教學改革。實踐證明，把CAD融入到機械制圖的教學改革中，更有利于調動學生的學習積極性，提高學習效率，可更好地提高學生的空間想象力、繪圖和讀圖能力以及知識的綜合運用能力，達到較好的教學效果。

關鍵詞：機械制圖；CAD；整合；教學實踐

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）06-0132-02

一、引言

機械制圖作為工程界的共同語言[1]，主要包括《機械制圖》國家標準的一些規定，基于正投影方法為基礎，研究點、線、面的投影，基本體、組合體、機件形狀的常用表達方法和零件圖畫法等。課程學習的目的和任務是：掌握三維立體和平面視圖之間的投影規律，培養空間想象和空間分析能力，正確使用尺規繪圖工具和儀器繪制機械圖樣[2，3]。

CAD是一種新的繪圖工具：顯示器看作繪圖圖板和圖紙，鼠標和鍵盤看作是鉛筆、圓規和直尺。CAD的出現，極大地提高了繪圖效率和質量，廣泛應用于各類工程領域的設計繪圖軟件，是工程技術人員需要掌握的主要設計繪圖工具，也是當前我國許多高等院校相關專業的學生必須學習的一門課程[4，5]。CAD課程的主要內容包括圖層設置和管理、繪圖命令和文本注釋、圖形編輯、尺寸標注、圖塊的創建和使用、三維實體模型構建等。

機械制圖是CAD軟件繪圖的基礎。CAD軟件繪圖不能脫離機械制圖的學習而獨立進行，必須在全面掌握制圖的基本理論、投影規律、表達方法和國家標準規定基礎上，才能應用CAD軟件畫出符合要求的機械圖樣。機械制圖和CAD是相輔相成，缺一不可的，分析和了解它們之間的關系，可以更有效地整合兩門課程，提高教學效果。

二、對“二合一”教學實踐的探索

1.將機械制圖教學內容與CAD繪圖軟件命令建立聯系，如表1所示。

2.利用CAD三維建模輔助教學。對于平面體和基本體被平面切割后得到的截切體，組合體三視圖的繪制及識讀是機械制圖課程的一個難點問題。通過CAD軟件建立三維模型，在繪制截切體和組合體三視圖時，先展示三維模型，在用線面和形體分析法進行分析，使三維模型和截切體和組合體三視圖得到一一對照，這樣反復訓練和理解，學生的空間想象能力得到充分釋放和大幅度提高。

教學過程示例：如下頁圖1所示，求作組合回轉體的俯視圖。

教學過程：

第一步：通過CAD軟件建立三維模型，并展示給學生進行觀察和分析，如圖1（b）所示。

第二步：分析復合回轉體是由哪些基本回轉體組成，以及它們的連接關系。

第三步：通過形體分析法和線面分析法分別求出基本回轉體的截交線，并依次將其連接，如圖1（c）所示。

3.利用CAD三維建模分析機件常用的表達方法和零件圖。當機件的形狀和結構比較復雜時，用三視圖很難把它們的內外形狀準確、完整、清晰地表達出來，機械制圖介紹了一些機件的常用表達方法，如視圖、剖視圖、局部放大圖等。以剖視圖教學為例，按照剖切面不同程度低剖開機件的情況，剖視圖分為全剖視圖、半剖視圖和局部剖視圖。如圖2（a）所示，在授課時，教師應提前在CAD中建立三維模型，通過對三維模型進行剖切，繪制剖視圖。如圖2（b）所示，剖視圖將機件剖開，使得內部原本不可見的孔、槽可見了，虛線變成了可見線。由此解決了內部虛線問題。綜上所述，CAD三維模型構建讓學生更直觀地觀察模型的內部結構，加深了學生對圖形的理解。

在教學過程中，零件圖和裝配圖是機械制圖上的難點。傳統的教學是由裝配圖想象裝配體，有零件圖想象若干零件，這對學生來說難度很大，學習效果很差。面對這樣的問題，CAD三維建模成為廣大師生的首選。通過CAD建立三維模型，直觀展示裝配體中各零件之間的裝配關系，傳動路線和主要零件的結構形狀，有助于學生進一步了解裝配體的工作原理，降低了學習的難度，激起了學生的學習興趣。

參考文獻：

[1]王艷，劉冬芳.機械制圖教學的幾點思考[J].科技創新導報，2016，13（6）：143-143.

[2]Heng-zhen H U Q D A I，Chang-de G A O F C U I.Research of Teaching Reform in Mechanical Drawing Course for 3D CAD/CAM [J][J].Journal of Engineering Graphics，2002，1：022.

[3]張潔.關于機械制圖課堂練習設計的思考[J].職業，2017，（4）：83.

[4]王可.Auto CAD軟件在設計類課程中的教學經驗淺析—以包裝藝術設計專業為例[J].青年時代，2017，（3）：161-161.

[5]李志香.計算機繪圖課程移動學習資源的設計與實踐[J].圖學學報，2017，38：（1）132-136.