基于CATIA軟件的機械制圖課程教學(xué)探索

佟立杰

機械制圖課程是西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院飛機制造技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，其畢業(yè)生將來的就業(yè)崗位是航空制造企業(yè)的制造崗位和裝配崗位，這決定了本課程教學(xué)內(nèi)容應(yīng)比傳統(tǒng)的機械類制圖課程更側(cè)重于航空零件和裝配知識的講授。機械制圖課程目標是要使學(xué)生在掌握基本機械零件讀圖和畫圖的基礎(chǔ)上，熟練識讀航空零件圖。現(xiàn)在國內(nèi)外的大部分航空制造企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化制造過程都少不了CATIA軟件，所以我們把該軟件引入機械制圖課堂，以期幫助學(xué)生順利開展學(xué)習(xí)。

CATIA軟件簡介

CATIA是法國達索公司的CAD/CAE/CAM一體化軟件，它能為數(shù)字化企業(yè)建立一個針對產(chǎn)品整個開發(fā)過程的工作環(huán)境。產(chǎn)品整個開發(fā)過程包括概念設(shè)計、詳細設(shè)計、工程分析、成品定義和制造，乃至成品在整個生命周期中的使用和維護。CATIA系列產(chǎn)品已經(jīng)在汽車、航空航天、船舶制造、廠房設(shè)計、電力與電子、消費品和通用機械制造這七大領(lǐng)域里成為首要的3D設(shè)計和模擬解決方案。國內(nèi)外航空制造企業(yè)和較大的汽車研發(fā)和制造單位都在使用CATIA軟件，可以說CATIA已成為當今先進制造企業(yè)的主流工具軟件。

教學(xué)中使用CATIA軟件構(gòu)建三維實體

我校機械制圖課程授課的教師在教授過程中普遍感受到的問題是學(xué)生的空間想象力較弱，空間構(gòu)型能力不強?？臻g觀念是發(fā)展空間想象力的基礎(chǔ)，是教學(xué)中的一項主要任務(wù)。而在現(xiàn)實的學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生往往缺乏的就是想象力，復(fù)雜幾何體，特別是切割幾何體的三面投影的學(xué)習(xí)成為他們學(xué)習(xí)中最薄弱的環(huán)節(jié)。以往的教學(xué)活動中，在教師講解的基礎(chǔ)上，使用掛圖和實物教具等手段幫助學(xué)生思考和理解起到很好的輔助作用。但是掛圖和教具有制作周期，在新產(chǎn)品日新月異的現(xiàn)代，這種實物的手段存在嚴重滯后性，已經(jīng)不能完全滿足現(xiàn)代教學(xué)的需求。

為了打破時間和空間的限制，教師可以利用CATIA軟件構(gòu)建幾何體的建模，結(jié)合多媒體課件進行課堂教學(xué)。引導(dǎo)學(xué)生在充分思考和設(shè)想后，把數(shù)學(xué)虛擬實體多角度、全方位展示出來，幫助學(xué)生糾正錯誤，得出正確結(jié)論和歸納總結(jié)經(jīng)驗。另外利用軟件，教師可建立更復(fù)雜有趣的實體，帶領(lǐng)學(xué)生做大量的練習(xí)，從而跳出了教具的限制。

教學(xué)中使用CATIA軟件模擬現(xiàn)場環(huán)境

本專業(yè)所開設(shè)的制圖課程要求畢業(yè)生能夠識讀航空機械相關(guān)圖樣，如果想要順利讀懂航空裝配圖樣，包括零件圖樣、裝配圖樣和工裝圖樣，必然要求學(xué)生對航空行業(yè)及相關(guān)機械原理有一定程度的了解。要想更多了解飛機制造單位的情況，讓學(xué)生走進工廠去體驗是最佳的選擇，但是因為航空行業(yè)和企業(yè)有一定的特殊性，安排大批學(xué)生進廠實習(xí)存在諸多困難。但完全靠教師描述，不能給學(xué)生直觀的展示，對學(xué)生理解上的幫助是非常有限的。

現(xiàn)在我們可借助CATIA軟件，借用它資源庫里自帶的制造業(yè)常用設(shè)備，借用這個平臺快速地打造虛擬的工作現(xiàn)場。使用三維仿真軟件建立虛擬仿真的工廠車間，在車間中可以看到工作的工人，看到具體的工作，讓學(xué)生看到真實的工廠實際操作情形，這可取代學(xué)生必須要去參加工廠實習(xí)，不但節(jié)約了成本，同時也給學(xué)生統(tǒng)觀全局的機會。

課程內(nèi)容中安排對CATIA軟件的學(xué)習(xí)

傳統(tǒng)的課程中工程軟件教學(xué)內(nèi)容安排的是Auto CAD軟件，該軟件屬于普遍應(yīng)用的基礎(chǔ)工程軟件，用于二維繪圖、詳細繪制、設(shè)計文檔和基本三維設(shè)計。廣泛應(yīng)用于土木建筑、裝飾裝潢、城市規(guī)劃、園林設(shè)計、電子電路、機械設(shè)計、服裝鞋帽、輕工化工等諸多領(lǐng)域。但是當代的航空航天行業(yè)，CATIA軟件憑借其強大的三維造型能力和公認的完美曲面造型能力已能成為行業(yè)的主流。

學(xué)習(xí)CATIA軟件有以下幾點優(yōu)勢。首先，學(xué)生在熟練運用軟件后就可自主學(xué)習(xí)，同時可在練習(xí)使用軟件的過程中，通過構(gòu)建課程或習(xí)題中的實體來提高知識掌握能力，使理論學(xué)習(xí)和軟件學(xué)習(xí)相輔相成。其次，對于學(xué)習(xí)制圖的大學(xué)一年級學(xué)生而言，CATIA軟件的“工程制圖”模塊是非常有用的，這個模塊可以通過數(shù)字三維實體直接生成所需要的二維視圖，方便使用者，也可使初學(xué)者直觀地看到三維立體到二維平面的轉(zhuǎn)化過程，對提高課程學(xué)習(xí)效果大有裨益。最后，CATIA軟件曲面造型能力強大，學(xué)生可以根據(jù)喜好建立喜歡的復(fù)雜曲面實例，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

總結(jié)

在機械制圖課程的教學(xué)活動中，教師使用CATIA軟件制作機械行業(yè)基本零件和航空零件的三維模型，幫助學(xué)生培養(yǎng)空間想象力，讓學(xué)生在教室中看到飛機制造單位所使用的工具，制造的零件，營造真實的工作環(huán)境。另外，課程中計算機繪圖軟件的學(xué)習(xí)內(nèi)容加入了CATIA軟件學(xué)習(xí)，熟練運用該軟件，學(xué)生不僅可以幫助自己對制圖知識的理解和運用，還能因為熟悉航空行業(yè)主流軟件，為將來進入航空企業(yè)快速看懂CATIA制作的工程文件，甚至是制作工程文件打下良好的基礎(chǔ)。

[1] 尤春風(fēng).CATIA V5機械設(shè)計[M].北京:清華大學(xué)出版社，2003.

[2] 孫鳳霞，李長成.CATIA V5 R 20基礎(chǔ)實例教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012.