三維CAD技術(shù)在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：在高校的機(jī)械制圖課程中引入三維CAD技術(shù)是有重大意義的，其關(guān)鍵在于改善了傳統(tǒng)課堂上機(jī)械制圖的授課形式與方法，與此同時(shí)還能培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力，構(gòu)建一個(gè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的環(huán)境。當(dāng)前的機(jī)械制圖課堂，廣泛采用了三維CAD技術(shù)，這樣做不但符合科學(xué)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，也滿足當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的專業(yè)人員培養(yǎng)需求。文章以CAD技術(shù)為切入點(diǎn)，主要分析了三維CAD技術(shù)在機(jī)械制圖教學(xué)中的具體運(yùn)用情況，以此找到符合中國經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀的發(fā)展模式。

關(guān)鍵詞：三維CAD技術(shù)；機(jī)械制圖教學(xué)；應(yīng)用

伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅猛發(fā)展，在國內(nèi)工業(yè)化的進(jìn)程中，數(shù)字化三維設(shè)計(jì)軟件收到了多方的青睞，三維CAD系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能夠提供真實(shí)性極高的圖像，這將成為供需雙方進(jìn)行交流的重要手段。在實(shí)際運(yùn)用中，企業(yè)工作人員表明，三維設(shè)計(jì)軟件的出現(xiàn)極大的改善了從業(yè)人員的工作環(huán)境。執(zhí)教者在進(jìn)行機(jī)械制圖教學(xué)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注三維建模方面的教學(xué)，以此提高學(xué)生的創(chuàng)新能力、空間想象能力以及探索發(fā)現(xiàn)能力。

一、CAD技術(shù)概述

CAD技術(shù)的漢語譯為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，具體而言，就是在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，將計(jì)算機(jī)作為主要的輔助工具，協(xié)助工程師開展產(chǎn)品研發(fā)工作。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，最早甚至可以追溯到上個(gè)世紀(jì)六十年代左右，當(dāng)時(shí)的CAD技術(shù)雖然有了一些理論上的設(shè)想，但是由于計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的局限性，使得CAD技術(shù)也沒有得到較大的發(fā)展。三維CAD技術(shù)優(yōu)勢(shì)較多，其能夠產(chǎn)生真實(shí)度極高的圖片，它不但能夠在互聯(lián)網(wǎng)上瀏覽圖片，還能夠?qū)⑷S產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)直接傳輸給需要的部門。再利用對(duì)應(yīng)的數(shù)控加工程序進(jìn)行仿真分析，以在最短時(shí)間內(nèi)輸出產(chǎn)品。故而，三維CAD技術(shù)被廣泛應(yīng)運(yùn)用于機(jī)械設(shè)計(jì)流程之中，其同時(shí)也在機(jī)械制圖教學(xué)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

在進(jìn)行傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)時(shí)，教師首先會(huì)描述對(duì)象的一些三維特征，然后用二維的形式來體現(xiàn)三維，在這個(gè)過程中二維平面是關(guān)注的重點(diǎn)，對(duì)于三維平面的關(guān)注力度明顯不夠。隨著制造業(yè)的不斷向前發(fā)展，傳統(tǒng)教學(xué)已然無法滿足需求，必須對(duì)其進(jìn)行必要的改革，第一步就是要破除老舊的教學(xué)理念，將視野跳出二維平面繪圖教學(xué)，更多的去關(guān)注一些三維CAD技術(shù)，強(qiáng)化對(duì)三維建模的相關(guān)教學(xué)，除此之外，還要充分結(jié)合工程實(shí)際展開教學(xué)，重點(diǎn)對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維進(jìn)行培養(yǎng)。

二、三維CAD技術(shù)在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

（一）在解決復(fù)雜零部件教學(xué)難點(diǎn)中的應(yīng)用

對(duì)于機(jī)械制圖而言，在以往的教學(xué)中，一般都是利用教學(xué)模型進(jìn)行教學(xué)，把抽象投影直接轉(zhuǎn)化為直觀的視覺圖像。而在當(dāng)下，機(jī)械制圖教學(xué)中由于引入了三維CAD技術(shù)，故而能夠更快的搭建三維模型，如此一來，實(shí)物模型教學(xué)就完全退出了歷史舞臺(tái)，但是實(shí)物教學(xué)的效果絲毫沒有減小。而且，有一些零件的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，以裝配體為例，其實(shí)物模型是幾乎不能完全表示其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，但是三維模型卻能夠?qū)崿F(xiàn)這一功能，不但如此，還可以根據(jù)需求隨時(shí)制作剖切爆炸圖，并模擬仿真運(yùn)動(dòng)，這將使得各部件裝配與連接關(guān)系更加明朗，學(xué)生接受起來將變的更加容易。此外，再輔以視頻展示，教學(xué)就會(huì)變的更加生動(dòng)形象，學(xué)生接受的時(shí)間也將大大縮短，教學(xué)過程將變的更加流暢。

此外，三維CAD技術(shù)還有一項(xiàng)特殊的功能，那就是一旦教學(xué)需求發(fā)生了變化，模型就能及時(shí)被修改，可以想象，這個(gè)過程如果使用實(shí)物模型進(jìn)行教學(xué)，將使模型數(shù)大大增多。三維CAD技術(shù)還有一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，那就是該模型可以存儲(chǔ)在任意介質(zhì)上，攜帶方便，這樣一來，又可以輕松避免實(shí)物模型的實(shí)體條件限制。于此同時(shí)，生成的CAD模型文件具有復(fù)制功能，這就讓教師之間的交流變得十分便捷。再者，此種方式有著極大的容錯(cuò)率，這就在一定程度上降低了教學(xué)成本，充分體現(xiàn)了多媒體教學(xué)的優(yōu)勢(shì)。

（二）在培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力中的應(yīng)用

教師在進(jìn)行機(jī)械制圖教學(xué)時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注對(duì)學(xué)生空間思維能力的鍛煉。這就意味著，教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，需要同時(shí)兼顧二維思維與三維思維，通過大批量的習(xí)題鍛煉，達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。在進(jìn)行傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)，教師往往不能對(duì)學(xué)生犯的錯(cuò)誤進(jìn)行批評(píng)指正，對(duì)于學(xué)生的畏懼心理也不能及時(shí)的糾正，學(xué)生難以提升學(xué)習(xí)興趣。舉例而言，在進(jìn)行組合體視圖授課時(shí)，教師可以借助CAD軟件搭建模型，按照意愿建立各種形狀的組合模型，并且通過對(duì)模型的隨意旋轉(zhuǎn)，使學(xué)生能夠直觀感受到六個(gè)面的視圖情況，以及相互之間的關(guān)系，然后，學(xué)生通過對(duì)視圖信息的分析理解，自己動(dòng)手建出三視圖。

伴隨著科技的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用范圍也越來越廣泛，學(xué)生也對(duì)計(jì)算機(jī)有了一些全新的理解，學(xué)生可以借助三維軟件進(jìn)行建模。在進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐時(shí)，教師要在教學(xué)任務(wù)上重點(diǎn)關(guān)注對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力的鍛煉，給學(xué)生更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。在進(jìn)行建模的過程中，學(xué)生可以清楚的認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)中的不足之處，不僅如此，這個(gè)過程還能驗(yàn)證他們的想法，這不但培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)于制圖的學(xué)習(xí)興趣，而且還強(qiáng)化了學(xué)生的理解。通過高強(qiáng)度的練習(xí)，學(xué)生可以清晰的把握三維視圖的變化規(guī)律，這對(duì)于培養(yǎng)其空間想象能力至關(guān)重要，這也為今后的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。教師必須清楚的意識(shí)到，空間感并不是短期內(nèi)就能培養(yǎng)的出來的，這需要一個(gè)時(shí)間的沉淀。教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，要首先分析學(xué)生思維習(xí)慣，運(yùn)用科學(xué)合理的教學(xué)辦法，培養(yǎng)學(xué)生的空間構(gòu)圖能力。

三、結(jié)束語：

根據(jù)一線教師的反映可以知道，在機(jī)械制圖教學(xué)中引入三維CAD技術(shù)，可以將傳統(tǒng)教學(xué)中的重難點(diǎn)更加生動(dòng)形象的表現(xiàn)出來，這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力而言至關(guān)重要，當(dāng)然，這也是提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵所在。于此同時(shí)，三維CAD軟件憑借建模、標(biāo)準(zhǔn)件庫等功能，革新了以往機(jī)械制圖教學(xué)里的固有模式，使其在教學(xué)方法上煥發(fā)出了新的活力。學(xué)生可以利用CAD三維軟件，創(chuàng)建更加快捷、精準(zhǔn)的三維產(chǎn)品。故而，在機(jī)械制圖教學(xué)時(shí)，創(chuàng)造性的運(yùn)用CAD技術(shù)，將極大的提高學(xué)生的圖形表達(dá)能力、機(jī)械工程素養(yǎng)、空間思維能力，進(jìn)而更好的服務(wù)于社會(huì)。

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作者簡介：武斌，1976-08-05，男，漢族，籍貫：吉林省蛟河市人，學(xué)歷：本科、延邊大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)，研究方向：機(jī)械制圖，單位：琿春礦業(yè)集團(tuán)技工學(xué)校。