《機(jī)械制圖與CAD》教學(xué)實(shí)踐探索

宇曉明　張斌　焦洪宇

摘要：CAD是機(jī)械制圖的重要工具，機(jī)械制圖是CAD的功能體現(xiàn)。本文探討了兩門課程有機(jī)結(jié)合的教學(xué)改革。實(shí)踐證明，把CAD融入到機(jī)械制圖的教學(xué)改革中，更有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高學(xué)習(xí)效率，可更好地提高學(xué)生的空間想象力、繪圖和讀圖能力以及知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，達(dá)到較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖；CAD；整合；教學(xué)實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）06-0132-02

一、引言

機(jī)械制圖作為工程界的共同語言[1]，主要包括《機(jī)械制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)的一些規(guī)定，基于正投影方法為基礎(chǔ)，研究點(diǎn)、線、面的投影，基本體、組合體、機(jī)件形狀的常用表達(dá)方法和零件圖畫法等。課程學(xué)習(xí)的目的和任務(wù)是：掌握三維立體和平面視圖之間的投影規(guī)律，培養(yǎng)空間想象和空間分析能力，正確使用尺規(guī)繪圖工具和儀器繪制機(jī)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(biāo)和鍵盤看作是鉛筆、圓規(guī)和直尺。CAD的出現(xiàn)，極大地提高了繪圖效率和質(zhì)量，廣泛應(yīng)用于各類工程領(lǐng)域的設(shè)計(jì)繪圖軟件，是工程技術(shù)人員需要掌握的主要設(shè)計(jì)繪圖工具，也是當(dāng)前我國許多高等院校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一門課程[4，5]。CAD課程的主要內(nèi)容包括圖層設(shè)置和管理、繪圖命令和文本注釋、圖形編輯、尺寸標(biāo)注、圖塊的創(chuàng)建和使用、三維實(shí)體模型構(gòu)建等。

機(jī)械制圖是CAD軟件繪圖的基礎(chǔ)。CAD軟件繪圖不能脫離機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)而獨(dú)立進(jìn)行，必須在全面掌握制圖的基本理論、投影規(guī)律、表達(dá)方法和國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定基礎(chǔ)上，才能應(yīng)用CAD軟件畫出符合要求的機(jī)械圖樣。機(jī)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(guān)系，可以更有效地整合兩門課程，提高教學(xué)效果。

二、對(duì)“二合一”教學(xué)實(shí)踐的探索

1.將機(jī)械制圖教學(xué)內(nèi)容與CAD繪圖軟件命令建立聯(lián)系，如表1所示。

2.利用CAD三維建模輔助教學(xué)。對(duì)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(shí)讀是機(jī)械制圖課程的一個(gè)難點(diǎn)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(shí)，先展示三維模型，在用線面和形體分析法進(jìn)行分析，使三維模型和截切體和組合體三視圖得到一一對(duì)照，這樣反復(fù)訓(xùn)練和理解，學(xué)生的空間想象能力得到充分釋放和大幅度提高。

教學(xué)過程示例：如下頁圖1所示，求作組合回轉(zhuǎn)體的俯視圖。

教學(xué)過程：

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

第二步：分析復(fù)合回轉(zhuǎn)體是由哪些基本回轉(zhuǎn)體組成，以及它們的連接關(guān)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(zhuǎn)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(jī)件常用的表達(dá)方法和零件圖。當(dāng)機(jī)件的形狀和結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，用三視圖很難把它們的內(nèi)外形狀準(zhǔn)確、完整、清晰地表達(dá)出來，機(jī)械制圖介紹了一些機(jī)件的常用表達(dá)方法，如視圖、剖視圖、局部放大圖等。以剖視圖教學(xué)為例，按照剖切面不同程度低剖開機(jī)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(shí)，教師應(yīng)提前在CAD中建立三維模型，通過對(duì)三維模型進(jìn)行剖切，繪制剖視圖。如圖2（b）所示，剖視圖將機(jī)件剖開，使得內(nèi)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(nèi)部虛線問題。綜上所述，CAD三維模型構(gòu)建讓學(xué)生更直觀地觀察模型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加深了學(xué)生對(duì)圖形的理解。

在教學(xué)過程中，零件圖和裝配圖是機(jī)械制圖上的難點(diǎn)。傳統(tǒng)的教學(xué)是由裝配圖想象裝配體，有零件圖想象若干零件，這對(duì)學(xué)生來說難度很大，學(xué)習(xí)效果很差。面對(duì)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(guān)系，傳動(dòng)路線和主要零件的結(jié)構(gòu)形狀，有助于學(xué)生進(jìn)一步了解裝配體的工作原理，降低了學(xué)習(xí)的難度，激起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]王艷，劉冬芳.機(jī)械制圖教學(xué)的幾點(diǎn)思考[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，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(guān)于機(jī)械制圖課堂練習(xí)設(shè)計(jì)的思考[J].職業(yè)，2017，（4）：83.

[4]王可.Auto CAD軟件在設(shè)計(jì)類課程中的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)淺析—以包裝藝術(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)為例[J].青年時(shí)代，2017，（3）：161-161.

[5]李志香.計(jì)算機(jī)繪圖課程移動(dòng)學(xué)習(xí)資源的設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].圖學(xué)學(xué)報(bào)，2017，38：（1）132-136.