《机械制图与CAD》教学实践探索

宇晓明　张斌　焦洪宇

摘要：CAD是机械制图的重要工具，机械制图是CAD的功能体现。本文探讨了两门课程有机结合的教学改革。实践证明，把CAD融入到机械制图的教学改革中，更有利于调动学生的学习积极性，提高学习效率，可更好地提高学生的空间想象力、绘图和读图能力以及知识的综合运用能力，达到较好的教学效果。

关键词：机械制图；CAD；整合；教学实践

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）06-0132-02

一、引言

机械制图作为工程界的共同语言[1]，主要包括《机械制图》国家标准的一些规定，基于正投影方法为基础，研究点、线、面的投影，基本体、组合体、机件形状的常用表达方法和零件图画法等。课程学习的目的和任务是：掌握三维立体和平面视图之间的投影规律，培养空间想象和空间分析能力，正确使用尺规绘图工具和仪器绘制机械图样[2，3]。

CAD是一种新的绘图工具：显示器看作绘图图板和图纸，鼠标和键盘看作是铅笔、圆规和直尺。CAD的出现，极大地提高了绘图效率和质量，广泛应用于各类工程领域的设计绘图软件，是工程技术人员需要掌握的主要设计绘图工具，也是当前我国许多高等院校相关专业的学生必须学习的一门课程[4，5]。CAD课程的主要内容包括图层设置和管理、绘图命令和文本注释、图形编辑、尺寸标注、图块的创建和使用、三维实体模型构建等。

机械制图是CAD软件绘图的基础。CAD软件绘图不能脱离机械制图的学习而独立进行，必须在全面掌握制图的基本理论、投影规律、表达方法和国家标准规定基础上，才能应用CAD软件画出符合要求的机械图样。机械制图和CAD是相辅相成，缺一不可的，分析和了解它们之间的关系，可以更有效地整合两门课程，提高教学效果。

二、对“二合一”教学实践的探索

1.将机械制图教学内容与CAD绘图软件命令建立联系，如表1所示。

2.利用CAD三维建模辅助教学。对于平面体和基本体被平面切割后得到的截切体，组合体三视图的绘制及识读是机械制图课程的一个难点问题。通过CAD软件建立三维模型，在绘制截切体和组合体三视图时，先展示三维模型，在用线面和形体分析法进行分析，使三维模型和截切体和组合体三视图得到一一对照，这样反复训练和理解，学生的空间想象能力得到充分释放和大幅度提高。

教学过程示例：如下页图1所示，求作组合回转体的俯视图。

教学过程：

第一步：通过CAD软件建立三维模型，并展示给学生进行观察和分析，如图1（b）所示。

第二步：分析复合回转体是由哪些基本回转体组成，以及它们的连接关系。

第三步：通过形体分析法和线面分析法分别求出基本回转体的截交线，并依次将其连接，如图1（c）所示。

3.利用CAD三维建模分析机件常用的表达方法和零件图。当机件的形状和结构比较复杂时，用三视图很难把它们的内外形状准确、完整、清晰地表达出来，机械制图介绍了一些机件的常用表达方法，如视图、剖视图、局部放大图等。以剖视图教学为例，按照剖切面不同程度低剖开机件的情况，剖视图分为全剖视图、半剖视图和局部剖视图。如图2（a）所示，在授课时，教师应提前在CAD中建立三维模型，通过对三维模型进行剖切，绘制剖视图。如图2（b）所示，剖视图将机件剖开，使得内部原本不可见的孔、槽可见了，虚线变成了可见线。由此解决了内部虚线问题。综上所述，CAD三维模型构建让学生更直观地观察模型的内部结构，加深了学生对图形的理解。

在教学过程中，零件图和装配图是机械制图上的难点。传统的教学是由装配图想象装配体，有零件图想象若干零件，这对学生来说难度很大，学习效果很差。面对这样的问题，CAD三维建模成为广大师生的首选。通过CAD建立三维模型，直观展示装配体中各零件之间的装配关系，传动路线和主要零件的结构形状，有助于学生进一步了解装配体的工作原理，降低了学习的难度，激起了学生的学习兴趣。

参考文献：

[1]王艳，刘冬芳.机械制图教学的几点思考[J].科技创新导报，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]张洁.关于机械制图课堂练习设计的思考[J].职业，2017，（4）：83.

[4]王可.Auto CAD软件在设计类课程中的教学经验浅析—以包装藝术设计专业为例[J].青年时代，2017，（3）：161-161.

[5]李志香.计算机绘图课程移动学习资源的设计与实践[J].图学学报，2017，38：（1）132-136.