基于CAXA三视图教学动画的研究与制作

马宏亮

无锡职业技术学院 江苏无锡 214121

三视图是关于如何用正投影的方法把三维实体转换为二维平面图形方面的知识，它是制图教学的开篇部分，也是机械制图教学中至关重要的知识点。但由于学生空间想象能力的训练在三视图教学前还没有进行，所以学生对由三维向二维转换往往难以适应。尤其是空间投影面的“展开”后，空间物体的前后方位反应在平面视图中为俯视图的下、上及左视图中右、左位置，学生在画图时往往会混淆。而传统教学手段是采用黑板、挂图和实物模型展示等，内容以静态为主，无法表现出三视图形成这一动态过程，而且由于学时有限，一般只能在一次授课中把三视图的形成及画法讲完，多数学生不能完全掌握。唯一的做法是通过多做习题来揣摩、领会，这样做的效果只能是事倍功半，学生学习也很吃力。

如果借助多媒体课件，利用电脑进行动画模拟，不仅可以激发学生的学习兴趣，渲染教学氛围，而且可以观察到许多无法用模型、挂图说明的动态过程等。目前虽然也见到一些已开发的三视图动画课件，但由于三视图存在信息量大、信息的表达难度大，因此该类课件往往数量较少，制作难度大，需耗费大量的时间和精力，有时效果也不尽如人意。有鉴于此，笔者根据多年制图及三维软件的教学经验，开发了一种以CAXA实体软件为平台的快速制作三视图教学课件的方法，用该方法制作的此类课件既可以用于教师上课讲解，又可以为学生自学提供帮助。

1 CAXA实体软件简介

CAXA实体设计是以智能图素为主体、以独特的三维球为主要操作工具的一种三维设计软件，它易学易用，可以高效快速地完成零件的三维建模。由于该软件无缝集成CAXA电子图板作为2D设计环境，用户可以在同一软件环境下轻松进行3D和2D设计，不再需要任何独立的二维软件。此外，它还具有智能动画功能，可以制作装配、仿真等动画。正是基于CAXA实体设计软件的上述优点，选用此软件作为平台来制作三视图教学课件。

2 课件的设计与实现

2.1 课件的设计思路

根据CAXA实体设计软件造型及动画特点，要完成三视图课件的制作，必须按一定制作顺序来进行，其具体的设计思路如图1所示。

图1 设计思路图

2.2 课件实现

要想成功地制作出三视图课件，必须搞清各创建环节的制作要点。下面来讲解该课件的具体制作方法。

1）投影面的建立及物体的三维建模。投影面的创建可通过CAXA设计元素库中的长方体图素来制作，但需注意的是3个投影面的定位锚必须设在3个投影面的交点上，这样才能为后面创建三视图的展开动画创造条件。接着要对创建好的3个投影面进行复制，复制出的3个面是为了创建用于表达投影形成的遮罩动画。最后利用CAXA设计元素库及特征命令来创建动画所需的其他三维造型，如投影物、投影箭头等，注意所有用于创建动画的元素均必须为独立的零件。此外，还可以通过CAXA软件创建用于解释说明的三维文字，并通过CAXA三维球来调整文字的观看角度，效果如图2所示。

图3 三维转二维操作界面

图4 标准视图对话框中三视图设置

2）生成二维图形及图片。单击CAXA软件上方快速启动栏上的“新的图纸环境”按钮，进入CAXA二维绘图环境中；单击功能面板上“三维接口”面板中的“标准视图”按钮，如图3所示。

在出现的“标准视图输出”对话框中调入上面创建的三维图文件，并对该对话框中的其他部分进行相关设置，如图4所示。单击“确定”按钮就可获得所需的三视图。用抓图软件抓取3个视图，注意视图的抓取范围要与其投影面的范围一致，以确保随后操作中各投影面的投影大小及位置正确。

3）创建空间各投影面的投影。将CAXA二维绘图环境关闭，回到原先的三维绘图环境，选中主视图所在的投影面，右键选择“智能渲染”命令，在弹出的“智能渲染属性”对话框中作“贴图”操作的设置，如图5所示，最后单击“确定”按钮完成空间主视图投影。

图5 “智能渲染属性”对话框中贴图

图6 三面投影效果图

用同样的方法完成其他两投影面上的投影，效果如图6所示。

4）创建及输出动画。利用CAXA智能动画功能，为3个投影面的复制面添加移动动作路径，创建用于表达投影形成的遮罩动画；接下来为3个投影面添加旋转动作路径创建三视图的展开动画，同时为投影物、投影箭头、文字添加相关的动作路径；然后通过智能动画编辑器调整各元素动画的时间长度、播放次序等；最后对动画进行渲染，并以AVI的格式保存。

3 结论

多媒体课件的研制是当前许多图学教育工作者的主要研究方向之一，利用多媒体教学，使原来在黑板讲授时静态的图形及文字变成动态，加大课堂上信息的传播。上述用CAXA软件制作三视图动画的方法不仅简单实用，而且容易掌握。用该方法制作的动画素材，可以将三视图形成过程以动画的形式形象地展示在学生面前。实践证明，使用该课件教学大大地提高了教学效率，培养了学生的学习兴趣和空间思维能力，收到良好的教学效果。此外，该课件的制作方法也可用于工程制图中其他内容的动画制作，并且特别适合课件中图形案例的实时更新，以及制作出融合教师个人教学经验、教研成果与特色的课件。

[1]钱可强.机械制图[M].北京：高等教育出版社,2007.

[2]吕志杰,丁明峰,等.CAXA实体设计2011实例教程[M].北京：机械工业出版社,2012.