Autodesk Inventor在中職《機械制圖》教學中的應用

劉田田

摘 要：《機械制圖》在中職機電專業中是一門基礎、重要的學科，機械制圖的學習既是難點也是重點，為了幫助學生克服學習制圖的困難，結合我多年在企業中熟練使用Autodesk Inventor三維軟件，我將Autodesk Inventor運用于機械制圖的學習中，提高學生的空間想象力，取得較好的教學效果。

關鍵詞： Autodesk Inventor軟件 中職 機械制圖

引言

《機械制圖》這門課程在我們學校機電專業開設多年，對機械制圖的教學一直局限在使用講練結合、多媒體教學、模型教學，在實際教學中也存在不少問題：課本及練習冊上的每個圖形都沒有對應的模型，學生看圖不直觀;多媒體展示的也是局限的幾個面，不全面;模型太小看不清，太大攜帶不方便，并且不能從多方面展示內部結構等局限性，學生學習積極性不是太高，空間想象力得不到很好的培養，容易造成學生放棄學習機械制圖。針對以上問題，結合我使用Autodesk Inventor多年，可以將Inventor與機械制圖有機結合，解決實際中遇到的問題。^[1]

一、Autodesk Inventor軟件功能介紹

Autodesk Inventor是美國AutoDesk公司推出的一款三維可視化實體模擬軟件，能夠實現從二維設計到三維設計的轉變，軟件主要包含五個模塊：零件設計、裝配設計、表達視圖設計、工程圖設計以及動畫與渲染，還加入了用于纜線和束線設計、管道設計及PCB IDF文件輸入的專業功能模塊，并加入了由業界領先的ANSYS技術支持的FEA功能，可以直接在Autodesk Inventor軟件中進行應力分析。在我們制圖的教學中還是使用常用的五個模塊來進行輔助教學。通過這些模塊可以很方便地得到三維實體模型，通過旋轉功能展現實體的各個方面、可以迅速生成與之相關的二維工程圖、二維工程圖會隨著三維模型的改變而發生改變，并且支持導入導出多種數據格式（如IGES、STEP、DWG、三維PDF等）。^[2]

二、Autodesk Inventor軟件在機械制圖中的應用

1.二維工程圖讓學習三視圖不再是難題

三視圖是將物體向三個相互垂直的投影面做正投影所得到的一組圖形。三視圖反映了物體三個視圖之間的投影關系，即“長對正、高平齊、寬相等”的投影規律。這一投影規律反映了三視圖的重要特性，也是畫圖和讀圖的依據。在教學過程中要求學生有較強的空間想象力，如何把三視圖與物體方位的對應關系講清楚，讓學生掌握投影規律是教學中的一個難點。

利用Inventor可以方便快捷的創建物體的立體模型，觀察物體三視圖的形成，克服了傳統的三投影面體系模型、簡單幾何體模型等的局限性，在創建好三維圖形保存后，新建Inventor工程圖模板（Standard.idw），在工程圖中布置三視圖（圖1），在布置時螺紋及隱藏線等是否顯示都可以進行設置，更形象直觀，還可以多方向視圖，了解物體的整體外觀，增強學生的空間立體感。并且創建三視圖過程直觀地顯示出物體的表面與投影面的位置關系和投影特性。在實際教學中可以通過演示更改三維零件圖中草圖的尺寸，退出草圖后三維圖更新，切換到二維工程圖后也會跟隨著更新，也可以對某個零件去材料處理，二維工程圖中三視圖也會隨著更新，學生可以非常直觀地看出視圖隨物體形狀的改變而變化的情況。

春季高考中機械制圖的考試有較多的出現三視圖的題目，比如給定兩個視圖，補全第三視圖（圖2）、讀懂所給三視圖，補畫視圖中所缺的圖線等等，可以利用Inventor軟件根據給定的視圖完成三維視圖的創建，然后直接轉成二維工程圖（圖3），第三面視圖或所缺圖線會一目了然，可以對每個題目進行三維建模，增強空間想象力，能有效避免漏線及線型錯誤等問題。

2.三維模型的改變使截交線與相貫線的教學易如反掌

在機械制圖教學過程中，截交線和相貫線是教學的重點也是難點，尤其在一些稍微復雜的形體相交產生的相貫線（包含過渡線），特別是對特殊的相貫線，由于沒有比較直觀、逼真的實體模型，學生在理解上非常困難。Inventor軟件完美地解決了這個難題。見圖4。利用Inventor軟件繪制的相貫線實體模型，清楚的將圓柱與圓柱之間的相貫線顯示出來，而且還把圓柱與空之間的相貫線體現出來，還可根據不同要求變換各種位置，做各個方向的投影和軸測圖，并且含有參數化功能，通過改變相交形體的形狀和尺寸，來觀察相貫線的變化情況。這樣學生可以從不同角度觀察形體，極大地增強了空間想象力。^[3]

3.Inventor表達視圖功能輔助學生讀懂裝配圖

裝配圖的識讀是機械制圖教學的一大難點。要讀懂裝配圖首先要對裝配體的結構和功能較為了解，同時，還必須了解零部件的拆卸裝配順序，這對于尚未入門且沒有機械拆裝基礎的學生而言著實有相當的難度。在教學中，我們可以利用 inventor提供的表達視圖來解決這一難題。^[4]

Inventor可以制作部件的爆炸分解圖，能精確調整各零部件位置清楚地將各零件間的連接關系、位置關系和裝配關系表達出來幫助學生較好地理解裝配體的安裝及拆卸過程，使學生更好地讀懂裝配圖。

Inventor還提供了創建動畫功能，能將拆分和裝配過程錄制動畫并保存成脫離自身軟件的視頻，動態地模擬裝配體的具體組成和部件拆裝的全過程，使拆裝過程更形多直觀。Inventor的部件裝配是通過對零件放置約束條件而進行的，我們還可以驅動約束進行運動仿真，動感地展示裝配體中各零部件間的運動關系幫助學生進一步了解裝配體的運動工作原理，加快學生認知的進程。

結語

1.Inventor的應用使學生建立了投影三視圖、組合體、裝配體等的概念，鍛煉了學生的空間想象能力，激發了學生的學習興趣。

2.教師在備課過程中可以將 Inventor軟件制作的模型、動畫等作為多媒體課件的素材，豐富了教學內容。

3.Inventor的使用減少教學模型的投入，降低了教學成本。

總之，利用Inventor軟件強大的幾何建模功能和逼真的三維顯示的功能，采用“二維—三維—二維”的機械制圖教學過程，可以有效改進《機械制圖》的教學，增加了課堂的趣味性，直觀生動地表達裝配原理和裝配關系等制圖教學的重點、難點內容，有助于提高學生的認知能力和空間想象力。

參考文獻

[1]莊乾飛，陳道斌.Autodesk Inventor機械設計教程[M].北京：機械工業出版社.2012.

[2]馬福貴，王俊峰.Autodesk Inventor在機械制圖課程教學中的應用.

[3]單春陽，魏杰.Autodesk Inventor Professional 2018中文版標準版實例教程機械設計入門.機械工業出版社.

[4]曹峰，宋小紅.Autodesk Inventor在《機械制圖》多維教學中的應用。