基于模具实体的《画法几何与机械制图》教改研究

吴正环

【摘要】通过对《画法几何及机械制图》课程教学改革的探索和实践，针对模具设计与制造专业大一新生的《画法几何及机械制图》讲授内容、教授方法与实现途径等几个方面进行细致剖析，指出教学中存在的问题，提出基于模具项目关联的改革思路，并制订具体实施方案。希望以此提升教學中理论与实际结合的能力，最终转化为学生解决实际问题的能力。

【关键词】画法几何及机械制图 模具专业 教学改革

【基金项目】天津职业技术师范大学校级科研项目（XJKC031420，XJKC031451）；大学生创新创业计划项目（201710066035）；天津职业技术师范大学“me+”创客空间项目（20172012）；天津市高等学校科技发展基金计划项目（2017KJ104）。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）13-0236-02

1.模具专业《画法几何及机械制图》与相关模具知识教学现状及问题

1.1教材内容没有针对性

目前多数本科院校使用《画法几何及机械制图》教材基本还是按照基本的点、线、面、体的投影，以及机械图样的基本表示法、零件图、装配图的顺序来进行教学。

这种教学的好处是逻辑性较强，但学生如果在某处没有听懂，很容易对后续的学习产生较大的困扰。例如：若学生在学习特殊面时对于水平面、正平面、侧平面，以及铅垂面、正垂面、侧垂面各自的三面投影特点分辨不清，容易造成对于组合体、零件图形体分析不清。

1.2教学方式传统

当前的教学方式采用教师讲解为主，学生学习为辅的方式，在上课过程中辅以大量使用的PowerPoint动画，教学过程侧重于制图理论知识的解析，学生的练习方式仅限于习题册练习，教师与学生间的互动限制在课堂知识点提问，以及仅有的一次减速器测绘练习中，并且由于学生人数众多，一个教师很难拿出全副精力进行“一对一”指导。

1.3有效知识割裂

只要关注一下该专业学生的课程大纲，便能发现，一二年级他（她）们学习的都是基础性课程，从三年级甚至四年级才开始进入模具专业知识的学习。

根据艾宾浩斯记忆曲线，可以发现，学生们真正建立对《画法几何及机械制图》的完整记忆开始，仅仅经过6天，脑海中的记忆仅存在24.5%甚至更低了。在长达一年半时间内接触不到制图的相关理论与知识。当大三开始接触到模具专业知识的学习中，还没有建立起对模具领域的认知，立刻就要接触大量复杂的二维模具结构图，学生们苦于无法在二维图中读取模具内部结构，自然也就谈不上对于本专业的喜爱。

1.4教师知识结构欠缺、技能储备不足

编纂制图课程的大都是机械专业老师，他们具备较好的制图素养，对于制图理论的主线以及内容的掌握都已十分熟练。但极少有老师是模具专业出身，对于模具结构及其用途并无了解；此外，制图教师往往对于系统运用AutoCAD并不熟练，教授时仅限于绘图命令的讲解，图形修改的基本方法，并且分配给软件教学的时间并不充分，实际应用中有脱节；运用UG等三维软件进行模具造型设计，转成二维图形加工已经非常普遍，但教师们对UG和AutoCAD之间、甚至UG与《画法几何及机械制图》之间的关系大都没有理清。这些软件都由不同的老师教授，属于不同的课程，彼此间没有直接关联。直至毕业设计，学生要开始设计与加工相关模具时，更是错误百出；进入企业后，学生们被指出毫无读图绘图的基本素养，形成了恶性循环。

2.以《画法几何及机械制图》为基础的教改方案

2.1新教学目标的建立

2.1.1零件图教学

结合模具产业的“零件图”涵盖图形表达、尺寸标注、技术要求、标题栏等内容，知识点较多。因此可以选取塑料注塑模的型芯或者型腔部分作为对象，借助实体或者UG三维图形，逐项分析其零件图二维图形的各项图形表达、尺寸标注、技术要求、标题栏等真实产品的实际要求。

2.1.2装配图教学

装配图旨在说明零件的装配关系。而装配图的读和画是机械制图的难点，也是制图课程的最终目标。然而，课本中的装配图种类繁多，学生们只能进行非常肤浅的认识，在教学环节中学生普遍最难理解，并且练习也是最少的。为了帮助学生理解，利用现有的注塑模具实体，或者UG三维装配图，构建注塑模具的装配关系和运动方式。让学生全面深刻认识真实装配图涵盖的意义，以及装配体内部零件的装配关系和运动机理。

2.2教学内容的改进和调整

目前《画法几何及机械制图》课程更多倾向于机械结构，对模具专业学生的专业并没有太大关联，换言之，对其建立其对塑料注射模具的感性认识作用不大。从另一个角度而言，在经历了数百年的教学演变中，画法几何及机械制图作为一门课程，不断推敲演变，但其中的原理与规范，仍然沿用至今，并以不同的形式表现出来，这说明其经典性，基本原理的掌握对于模具专业的学生来说也是必不可少的。

根据上述思想的指导，需要建立新的配套课程、新的实训平台。新的配套课程、将大幅缩减画法几何部分的手工绘图内容，而替换以AutoCAD制图。在机械制图部分，由于体、体的截切、相贯、组合体、零件图、装配图等大量涉及三维图形，而在传统的PowerPoint中，仅仅依靠在某一固定视角的轴测图上的动画无法展现出三维实体在投影过程中的点、线、面的变化过程，特别是内部的截交线、相贯线等，因此将这部分内容制作成视频教程展现出来。

2.3 教学方法与手段的改进

2.3.1案例教学

在模具零件图及装配图理论教学过程中，由于学生缺乏制图基础知识，需要将制图的基础知识引入模具实例中，在研究实例的过程中让学生逐一掌握实例。

2.3.2讨论教学

每讲完一个案例，可以拿出一个新的案例给学生们，组织学生在课堂上展开讨论，让每组学生通过讨论得出结果，教师进行点评与总结。既提升了学生对课程的兴趣，也增加了学生对教学过程的参与度。能够让学生对知识点留下深刻印象。

2.3.3实践教学

开发多套塑料注塑模具教具，通过对测绘任务及要求进行细致的分解，让学生们分组采用CAD绘制不同注塑模具重要部件的零件图和整体装配图。教师对学生的CAD图纸进行有标准的打分。结合教具与UG三维图形转二维的方法，引导学生对自己绘制的图纸中的问题进行纠错。深刻掌握绘制零件图与装配图的核心要素。

2.3.4项目教学

模具拆装内容可以作为模具专业机械制图部分的前期导入模块。作为工科模具专业的学生，具备别的学校所不具有的实验实训条件。大量的小型塑料注塑模具、金属冲压模具可以成为学生们接触模具、建立兴趣的最好平台。在注塑模具中有典型结构的单分型面注塑模，双分型面注塑模以及侧向分形的斜导柱和斜滑块注塑模；冲压模具有典型结构的单工序落料模、冲孔模、弯曲模以及级进模和复合模。同时配备相关的拆装工具，可以同时容纳大量学生进行现场拆装实验[3]。

2.4提升教师自身知识结构与技能储备

大部分教师擅长于对制图的理论教学，现在由于計算机绘制二维图的普及，也对教师的AutoCAD等二维软件与UG等三维软件的教学能力提出了要求，因此大部分教师都具备了使用AutoCAD软件绘图的能力，但是二维三维软件绘图教学与制图理论课程之间的传授存在割裂现象。

目前已经涌现出多种应用广泛的三维软件：UG，SolidWorks，Pro/E等，很多教师并没有掌握，在改革方案中，需要各位老师又快又好的掌握某一种三维软件，在这里，由于模具专业学生的后续课程不仅要掌握模具的三维设计，还要涉及到相关模具的加工，选择运用UG便于后续设计与加工的对接。

还由于模具专业的自身属性，需要制图教师掌握模具相关的知识，比如，需要掌握典型注塑模具的结构，包括模架、定模板、动模板、型芯、型腔、顶出机构、以及复位机构等等；典型冲压模具的结构，包括模座、凸模、凹模、导向机构、进料装置、卸料装置等。需要了解主要部件的结构以及运行的原理。这样才能在给学生讲解时有的放矢，不至于陷入到知其然不知其所以然的状况。

参考文献：

[1]胡青泥，戴恒震，高菲，等.面向三维CAD/CAM技术的机械制图教学研究[J]，工程图学学报.2002，（1）：137-140

[2]郑红.《机械制图与CAD》课程教改思索[J]，九江职业技术学院学报.2003，3：36-37

[3]闫花茹，王慧.实现机械制图与计算机绘图技能教育整合的教学改革[J]，河南机电高等专科学校学报.2011，19（3）：108-109