浅谈ＣＡＤ软件教学与机械制图教学的结合

摘要：《机械制图》是机械专业的主干基础课程。技校学生对于枯燥的专业课程往往难以接受。三维CAD软件具有高效率、高质量、直观性强、生动形象的特点。“Solid2000”软件与《机械制图》教学相结合可以取得较好的教学效果。

关键词：机械制图；教学；CAD

《机械制图》是探讨绘制机械图样理论、方法和技术的一门技术基础课，是机械专业的主干基础课程，主要培养学生的空间想象能力以及绘制和阅读机械工程图样等能力。本课程也为专业课程如机械制造、金工实习、机械设计、课程设计等提供了必要的基础知识。《机械制图》对技工学校学生的专业学习，对我国机械方面技术人才的培养均有着极其重要的作用和意义。

技校学生大多数都是在中学就出现了厌学心理，他们是学习成绩不理想，对学习无兴趣的所谓“差生”。他们的文化底子薄，在学习方面也缺少恒心和毅力，一旦在学习过程中遇到困难，很容易“破罐子破摔”，放弃整门课程的学习。特别是对于枯燥的专业基础课程，他们更是难以接受，学习只是为了应付考试，不是死记硬背条条框框的定理，就是生搬硬套书本的例题。因此，如何上好《机械制图》课程，让学生对这门重要的专业性很强的课程产生学习兴趣，进而掌握良好的学习方法，能够学得进、学得好，是职业技术学校专业课教师所要面对的课题。

CAD是Computer Aided Design的缩写，意思为计算机辅助设计。加上Auto，指它可以应用于几乎所有与绘图有关的行业，比如建筑、机械、电子、天文、物理、化工等。随着时代的发展，科学技术的不断进步，计算机绘图的知识和技术应用也越来越广泛。计算机绘图相对于手工绘图具有高效率、高质量的优点。另外一些三维绘图软件还具有直观性强、生动形象的特点。现在许多中职学校、技工学校都逐渐开设了计算机绘图课程。然而，有的学校CAD软件教学是由计算机教师授课，而不是机电专业教师授课。这样，计算机辅助设计软件的优点往往不能与《机械制图》教学很好地结合，对学生今后运用计算机绘制机械工程图纸的能力培养和今后高素质机械专业人才的培养来说相对是一个缺憾。

笔者在近几年的教学过程中接触到了“Solid2000”三维CAD软件，发现学生对此软件比较感兴趣。而该软件也比较容易上手操作，并且能较好地与《机械制图》教学相结合。

新洲三维（Solid2000）是具有我国自主版权，获科技部创新基金的CAD软件，它将计算机作为绘图与设计的工具，在相应的章节中循序渐进地介绍利用计算机进行草图绘制、零件设计（三维实体造型）、装配设计和自动生成所需工程图纸的方法和技巧。学生在学习过程中对三维设计和CAD软件的功能有一个较全面的了解，在今后遇到其他CAD软件时，也能够很快触类旁通，迅速掌握。

在这个软件中，创建绘制零件模型的思路是：用户应首先根据零件的大致形状绘制草图，可以将零件的大致形状看作主视图方向的投影轮廓；然后通过特征造型的方法创建零件的基本形状，这个特征就是零件的基本特征。特征造型的命令有拉伸、旋转、扫描、放样等，如软件中的“凸台/拉伸”命令，是将一个草图根据指定的尺寸做拉伸操作，用以生成一个增加材料的特征。创建零件模型的基本步骤为：建立或选择一个工作平面；绘制符合设计意图的草图；创建基本特征（如图1所示）。

下面，以绘制如图2所示“轴承座零件模型的三视图”为例，说明绘制综合类组合体三视图的教学步骤。

第一步，让学生观看教师绘图过程。教师在电教室用新洲三维CAD软件画出如上图所示轴承座零件的三维模型，带领学生对它进行形体分析：该轴承座是由底板、圆桶、支撑板和肋板等几部分叠加而成，底板由圆孔和圆角等结构切割而成，底板和肋板之间的组合形式为相贴，支撑板左右两侧和圆桶相切，肋板和圆桶相交。

第二步，选择主视图的投影方向。在分析完组合体的组成后，确定主视图的投影方向。这时候可以选择软件中的显示变换工具条，显示方式选择正视投影、左视投影和俯视投影，相当于机械制图中的主视图、左视图和俯视图。用软件给学生演示轴承座各个方向的视图后，分析各个显示方向的优缺点，确定主视图的投影方向。一般原则是，要求主视图能较多地表达物体的形体特征，即尽量把组成部分的形状和相互关系在主视图上显示出来，并使主要平面平行于投影面，以便表达投影实际形状。br>

第三步，指导学生作图，包括以下六个步骤。

布置视图，画对称中心线，确定视图位置，画骨架。注意视图间“长对正、高平齐，宽相等”的三个对应关系，并注意两个视图之间留的空档要均匀。

画底板，定圆的中心，画圆孔，从俯视图开始，三个视图同时画出。在新洲CAD软件中演示，根据底板的大致形状绘制草图，也就是先画出底板的俯视图，标注上尺寸后再进行拉伸操作，给它一个厚度，输入要拉伸的具体数值，图形就立刻从二维工程图变成三维实体模型。拉伸过程直观性强，效果类似动画过程，对学生是一个视觉上的触动，能加强学生三维空间的想象能力，同时培养学生的学习兴趣。再拉伸底板上两边的支脚，完成底板绘制。

画圆桶，从投影为圆的视图（主视图）开始，三个视图同时画出。先选择支撑板的正面，画出圆桶的正面投影，再执行拉伸操作，输入拉伸的数值，生成实体。

画支撑板，在主视图中自底板顶面的左右两端点做圆桶处圆的切线，截取支撑板厚度后，画左、俯视图时，注意切点位置。

画肋板，从主视图画起，注意左、俯视图相交处有交线。

教师指导学生按上述五个步骤画完以后，可以把新洲三维CAD软件中的显示方式由实体显示调整成阴影线显示的形式，给学生展示绘制基本完成后的大致轮廓形状，让学生与自己所绘制的视图进行对比。

画细部，检查修改。先加粗圆和圆弧，后加粗直线，使图线达到标准。然后演示，可以利用软件中工程图的功能，打开一张工程图纸，调入绘制好的轴承座零件。软件有自动生成工程图的功能，调整生成轴承座三视图，并标注好中心线。让学生与自己所画图形对比，找出错误和不足。这时，教师也可以针对图形中的细节，如相切、相交进行着重讲解：面面相切处是光滑过渡，没有线条；而相交处则是有线条的。最后完成该零件图的绘制。

《机械制图》教学是一门实践性较强的课程。传统的《机械制图》课题由于直观性差，抽象而又难学。教师平时上课时，又是模型，又是挂图，又是画立体图，是一种灌输式的教学。学生在课堂上处于被动接受地位，不能积极主动思考。尽管教师讲得很卖力，学生的掌握情况与教师的期望值仍存在很大差距。利用CAD软件进行可视化教学，互动性强，能很好地弥补传统黑板、粉笔、挂图教学的缺陷。但是如果过多地应用CAD软件，往往又会导致学生手工绘图能力降低并对机械制图中的画法规定掌握得不够牢固；此外，CAD软件中图形的显示方式和画法规定也会有冲突的现象，如相切处在新洲三维（Solid2000）中是有线的，有的地方必须手工去除。这些问题还需要在进一步的教学实践中摸索探讨。

CAD软件教学是近几年才逐步开展起来的，对于CAD软件教学与《机械制图》教学的结合还应该在实际教学中不断尝试。机电专业教师不仅要掌握牢固的专业知识，还要加强对新兴软件操作技能的学习，不断拓宽对软件发展的认识，时刻关注其在工程实践应用上的进展并随时对教学内容进行拓展与更新。只有这样，才能切实搞好制图课的教学，从而实现符合现代化技工教育需求的教学目标。

参考文献：

[1]闫蔚.三维CAD——工程制图与设计[M].北京:高等教育出版社,2006.

[2]华中理工大学等院校.画法几何及机械制图[M].北京:高等教育出版社,1989.

[3]郭建尊.机械制图及计算机绘图[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2005.

作者简介：

李彦辉（1981—），男，福建邵武人，福建省南平市闽北高级技工学校助理讲师。（本文责任编辑：洪雁）