三維設計軟件在機械教學中的運用

張向穎　孟曉蕊

摘要：機械教學中多項教學內容均有運用到三維設計軟件，諸如零件建模、部件裝配、工程圖繪制、參數化設計等，能夠輔助學生深化理解課堂內容，同時三維設計軟件具有自動化和智能化的優勢。可自動建模生成平面工程圖，有助于學生比對參考，糾正繪圖錯誤，三維設計軟件中可借助各種繪圖工具完成尺寸標注和模型修改，智能化加強，機械教學中引用了真實圖紙，使學生在三維設計軟件上的繪圖更具實戰性，有效提高了學生學以致用的效果。教師可結合新型教學模式，引導式教學，提升學生操作三維設計軟件的能力。

關鍵詞：三維設計軟件;機械教學;工程圖繪制

三維設計軟件種類繁多，高校機械教學中應根據課程需求合理選擇軟件種類，并根據軟件發展情況及時更新和升級軟件，為學生創造優良的學習環境。三維設計軟件功能較多，其中設計的機械教學中的專業實踐知識較為全面，還需要教師從實際學生需求出發，將理論知識和軟件實踐相結合，使學生直觀理解到各模型設計環節，提高自行完成工程圖紙繪制的能力。

1.三維設計軟件在機械教學中的常見運用種類

為了滿足各行各業不同需求，制作裝配、仿真、工程圖等，借助計算機技術和高端設備，三維設計軟件種類不斷增加，功能日益齊全，其中AutoCAD、UR、Pro/E、3DMAX、Solidworks、Inventor、CATIA等三維設計軟件較為常見，各種類三維設計軟件根據功能迥異或者關聯，又具有互通性特點，各自保有優勢和短板，通常可以單一運用或者關聯運用，在機械教學中會詳細講解各類軟件的基本功能，并合理運動到課程實踐中，提升學生三維設計軟件的理論知識理解能力，確保學生學以致用的動手實踐能力。

2.三維設計軟件在機械教學中的運用

2.1零件建模

零件建模是機械教學中的入門級知識，通過講解機械制度、車工等入門級別專業基礎機械教學課程，使學生直觀感受計算機上虛擬的空間物體形狀，學習繪制三視圖的能力，將機械教學理論知識實踐為真實的空間物體狀態，以剖視圖的形式引導學生觀察剖切面，最終按照指定空間物體形狀繪制物體基礎結構。詳細操作步驟為：繪制草圖、構造基本特征、構造附加特征、修改模型。草圖建立在2D幾何元素基礎上，可繪制在主平面和參考平面坐標系上或者零件平面上，定義零件的基本大小和形狀。構造基本特征通過特征構造命令或者工具選擇完成，可實現特征構造添加。構造附加特征基于草圖基礎上，進行3D升級，實現修改模型上現有邊、在制定命令下增加屬性的繪制。借助修改模型工具，可以輕松快速的修改模型的3D尺寸，還可以應用方向盤單獨選擇一個或者多個面進行移動或者保留。

2.2部件裝配

部件裝配是機械教學的固有特色，以車床裝配為例，通過分解車床部件，讓學生對分散的刀架、箱體、杠體等裝置有明確的基礎認知，再通過組裝部件，掌握理解模擬組裝過程，借助三維設計軟件操作裝部件裝配順序，詳細講解和演示車床的組裝過程，三維設計軟件能夠智能識別部件裝配情況，若裝配順序錯誤或者裝配部件不符，軟件能夠自動以聲音或者文字的形式進行系統提示，有助于學生深入了解部件裝配的內部和整體構造，在操作失誤后便于及時更正。

2.3工程圖繪制

三維設計軟件具有3D立體特點，可完成平面2D工程圖的3D繪制，機械教學中會細化工程圖繪制過程，使學成掌握繪制3D工程圖的能力。首先學習平面輪廓圖尺寸標準，通過三維設計軟件的模型導出功能，摘出工程圖平面輪廓圖，詳細解說平面輪廓圖結構，引導學生認識和理解工程圖，在課堂實踐中讓學生在實訓圖紙上練習尺寸標準，還可使用工業生產中的真實圖紙，培養學生實踐能力。其次詳細講解三視圖課程，深化學生對工程圖長寬高尺寸的理解。三維設計軟件具有強大的自動建模功能，能夠自動生成2D平面工程圖，可作為學生參考標準，通過和自行繪制的工程圖紙比對，發現偏差問題，糾正錯誤提升繪圖水平。

2.4參數化設計

參數設計是三維設計軟件虛擬和現實結合的方法，能夠將理論知識和軟件操作相結合，使軟件接收參數指令繪制出想要的圖形，是調整最初設計模型尺寸的常用方法。例如：機械教學課程中講授相貫線知識時，理論知識以普及相貫線知識的方法使學生認識和理解相貫線，運用三維設計軟件在圓柱直徑上直接利用參數修改，則可使學生直觀的看到相貫線的關聯變化，進而將相貫線內容深化實踐到其他物體建模中。機械教學課堂理論知識講授使學生認識和掌握專業知識，課堂實踐操作知識能使學生深化理解和提高動手操作能力。三維設計軟件中涉及的參數化設計較多，是機械設置或者維修時必用到的選項 ，為機械化工作提供參考，還需學生注重消化理解，以實現學以致用的目標。

3.三維設計軟件在機械教學中的運用優化措施

自計算機技術日益進步和發展以來，相關設計人員實現了三維設計軟件的創新研發，為機械教學提供了良好的教學工具保障，為了提高學生學以致用能力，為社會培養應用型人才，還應積極改進教學機械教學模式，提升教學效果。機械教學課程復雜專業性強，對學生三維設計軟件動手操作能力要求高，只具備理論知識的學生無法真正學以致用，教師應從自身出發，提升教書育人的綜合能力，以新理念、新方法、新技術教授教學內容。還需要培養學生實踐操作能力，教師應注重對學生創新思維和自主學習能力的培養，以人本教學理念為基礎，引導式學習，提升學生課堂參與積極性，使學生能夠以興趣愛好的狀態探求理論和實踐知識問題，積極參與到課后自主學習和課堂師生互動中，消化和理解課堂知識，進而提升三維設計軟件操作水平。

結語：2D繪圖模式已經不能滿足機械行業需求，在此基礎上3D繪圖模式得以實施，機械教學中需緊跟時代發展，提升教學水平，充分利用三維設計軟件向需學生講解專業知識，將理論知識和實踐操作相結合，培養學生操作能力，為社會培養應用型人才。三維設計軟件在機械教學中廣泛運用，還應在此項便利教學工具的基礎上，優化教學模式，進而提升三維設計軟件在各課程內容中的利用率。

參考文獻

[1]王紹華.淺談三維設計軟件在機械教學中的應用[J].中國新通信，2020，22（05）：202.

[2]彭莉.三維設計軟件在機械教學中的實踐探討[J].現代經濟信息，2017（15）：441.