基于SolidWorks的机械制造工艺学教学三维模型库的建设

李 菲，王 红

（安阳工学院机械工程学院，河南安阳455000）

机械制造工艺学是机械制造及其自动化专业的一门核心专业课程，通过课程的学习使学生熟悉机械加工工艺规程涉及的各项内容及工艺规程的编制，了解影响机械加工精度与质量的因素，了解机械产品零件有关的机械加工工艺性，掌握装配尺寸链、工艺尺寸链的建立与换算，掌握工件定位与机床夹具设计的基本原理[1]。机械制造工艺学的教学分为课堂教学、课程设计和实验三个部分[2]。课堂教学部分大多为理论教学，本课程的实践性非常强，仅通过口头描述很难达到良好的效果，必须进行实践教学，在实践教学中应用的实际模型价格较高也不方便搬运，而三维模型能弥补两者的缺陷，很好地适合实践教学。因此，建立实践教学三维模型库势在必行。

1 机械制造工艺学的教学现状

机械制造工艺学的研究对象是贯穿于零件加工和产品装配两个阶段的机械产品制造工艺。其指导思想是在保证产品质量的前提下实现高生产效率和获得良好的经济效益。课程的重点是机械制造工艺过程分析和研究，并最终落实在由机床、刀具、夹具和工件组成的工艺系统中。机械制造工艺学包含和涉及的范围很广，需要多门学科的支持，同时又和生产实际紧密联系。随着科学技术的进步尤其是信息化技术的飞速发展，机械制造工艺学课程增加了一些新知识、新技术和新观点，高校服务于地方经济的使命也给课程教学提出了更高的要求。

目前，机械制造工艺学教授理论知识依旧是使用填鸭式的教学方法，该课程的教材中，大部分为理论内容。学生在实践课程中有一定的学习欲望，在传统的课堂中没有学习的积极性。在教学上，老师资源贫乏，学生对学习提不起兴趣，机械制造工艺学课程内容理论较深，老师使用的传统教授方法单一，这些现状使该课程无法达到好的教学效果，没能更好地熟悉机械加工的工艺知识。

2 建立机械制造工艺学实践教学三维模型库的意义

机床夹具是机械制造工艺学实践教学的重要组成部分，在课程设计和实验中均占有很大比例[2]，该部分夹具结构较多，在课堂教学中也较多应用二维图，学生很少接触到生产中真实的夹具，这使学生对夹具很难有一个感性的认识，在实践教学中如果能弥补这些欠缺，就一定能达到较好的效果。随着科技的进步，三维造型技术已逐渐融入机械教学中，原本实际中看不到的夹具可以很生动的展示在屏幕上，这给我们的实践教学带来了很大的便利。在我们的实践教学中，如果可以把这些夹具的三维模型都搬上去，既达到学习的目的，也不消耗任何的物理资源，真是一举两得。

机械制造工艺学课程设计部分的不足在于缺少一些课题参考模型库，学生在做课程设计的时候尽管掌握了一些理论知识，但还是不知道如何下手，如果能在设计之前见到一个真正的零件及其夹具就很容易有感性的认识了，而目前没有足够的条件让学生去工厂学习，所以，如果有这个三维模型库在课程设计期间供学生参考，可以起到很好的示范作用，方便学生做课程设计。

在实验教学上，很多高校已建立了机床夹具实验室，里面有一些夹具或模型，这些模型只能供学生观摩，数量也很有限。如果能建立一些三维模型库供学生拆装，同时也增加了夹具的数量，相信实验效果是有目共睹的。这样，实验室还可以分为真实和虚拟实验两部分，使实验室设备水平更上一个台阶，能开设实验的项目也增多了。

3 建立机械制造工艺学教学三维模型库需完成的具体内容

首先，集中实践教学及课件中所用到的机床夹具图片，选择种类齐全和结构典型的夹具作为工作对象；然后，查阅工具书补齐图片中缺少的结构和数据，例如一些夹具的构件没有详细尺寸，需要从工艺手册上查询；最后，对选定机床夹具进行三维造型，完成基于SolidWorks的实践教学三维模型库的建设。

4 建立机械制造工艺学教学三维模型库的实施计划

第一步完成资料收集并制定详细的人员的分工计划。

第二步对SolidWorks软件进行安装和系统的学习。

第三步搜集足够的夹具图片并进行挑选。

第四步完成图片的查漏补遗工作，对其中缺失的数据和结构补充完整。

第五步应用SolidWorks对这些夹具进行三维造型，完成实践教学三维模型库。

第六步将三维模型库应用到教学中，修改不合理的部分。

5 基于SolidWorks 的机械制造工艺学实践教学三维模型库

用SolidWorks对教学中常用到的十余个典型夹具进行三维造型，夹具三维模型是一个装配体，由若干个零件组成，每一个零件均是独立的文件，可以实现零件的拆卸和调换，必要时，可以单独演示任一零件的结构和尺寸。以钻床夹具为例，图1为钻床夹具的装配模型，图2和图3为主要零件模型。

6 机械制造工艺学实践教学三维模型库的应用

在实验教学中，很多高校都开夹具相关的实验，可以应用三维模型库开设这样的实验：

1）对已有的夹具让学生分组进行结构分析，找出夹具的定位元件、夹紧装置、刀具导向装置、连接元件、夹具体和其他元件，结合三维模型来说出各个构件的作用及整个夹具的工作原理，并对夹具进行自由度分析和定位误差计算。通过这些生动的三维模型，使学生几乎应用了夹具设计部分的所有知识点，对知识进行了强化训练。

2）组装一个新夹具，先提出夹具的具体要求，让学生根据要求在三维模型库中选出一些元件，完成夹具组装。在这个过程中，学生既对理论知识有了认识，也锻炼了自己的动手能力。

在课程设计当中，可以抽取一些模型库中的零件作为设计题目，学生完成设计后还可与模型库中的夹具进行对比，找出自己设计的不足和优势。也可以让学生在课程设计之前先观摩一些三维模型，避免了学生课程设计无从下手的现象。

7 结论

基于SolidWorks 的机械制造工艺学实践教学三维模型库是结合现代造型技术与教学理论的产物，是现代教学发展的必然方向。建立一个系统的与理论教学结合良好的实践教学三维模型库，包含可以用在课程设计和实验中的三维模型，至少可以为教学提供丰富的素材，在不断的实践和完善过程中，相信也一定能促进专业教学水平的提高。

[1]王先逵.机械制造工艺学[M].2 版.北京：机械工业出版社，2007.

[2]李菲.机械制造工艺学教学手段多样化的探讨[J].中国教育技术装备，2010（15）.