三維造型軟件Solidworks在機械制圖教學中的運用

張燏

（廣東省國防高級技工學校 廣東 廣州 510515）

三維造型軟件Solidworks在機械制圖教學中的運用

張燏

（廣東省國防高級技工學校 廣東 廣州 510515）

當前的三維造型軟件發展很快，用它來提高《機械制圖》教學質量，能取得良好效果。本文從三維造型軟件Solidworks的特點出發，通過建立教學模型，就如何運用該造型軟件來提高《機械制圖》課程的教學效果,提出一些建議。

三維造型軟件（Solidworks）；機械制圖；教學模型

隨著科技和經濟的迅猛發展，社會對人才的需求正在發生著深刻的變化。對以培養工程、生產第一線的應用型人才為目標的技工學校提出了新的要求和挑戰——要求學生在綜合職業能力方面具有實用性、技能性及職業性的特點。《機械制圖》是工程界的語言，同時也是工科類專業的基礎課程，是機械專業學生必須具有的基本能力。《機械制圖》以“實用”、“夠用”為準繩，教學重點已由“制圖、識圖并重”向“識圖”方向傾斜。怎樣才能快速提高學生的空間想象能力和機械識圖能力，筆者結合多年的教學實踐經驗，把三維CAD建模軟件Solidworks運用到制圖教學環節，采用計算機輔助教學手段，取得了很好的教學效果。

三維造型軟件Solidworks的特點

Solidworks是一個基于Windows操作平臺的三維設計軟件，是一個全參數化特征造型軟件，可以十分方便地實現復雜的三維零件實體造型、復雜裝配及生成工程圖。圖形界面友好，易學易用，用戶上手快，因此在世界范圍得到了廣泛應用。利用Solidworks的拉伸、旋轉、掃描、放樣、倒角、抽殼、倒圓等基于特征的三維實體造型工具，能夠方便、快捷地創建任何復雜形狀的實體。通過草圖的幾何約束和尺寸約束功能，能構造出尺寸十分精確的三維模型。Solidworks的三維模型可以自動生成精確的二維工程圖紙，包括基本視圖、斜視圖、剖視圖及軸測圖等，并可以在二維視圖中顯示尺寸和技術要求。在Solidworks中，同一產品的零件、裝配體及工程圖是互相鏈接的文件，對零件或裝配體所作的任何更改都會導致工程圖文件的相應變更，因此，二維視圖和三維模型之間的雙向關聯功能使模型形狀和尺寸的編輯更加容易，在設計過程中更改三維模型或任何一個二維視圖的尺寸，會導致三維實體和所有的二維視圖自動更新。對于數控專業、模具專業及汽修專業的學生來講，專業課中將學到Solidworks或其他的三維造型軟件，將有助于他們以后的學習。

用Solidworks軟件建立教學模型

在講授機械制圖時，教師必須要借助模型、掛圖等工具以及繪制大量的立體圖和三視圖，學生也需要進行大量的練習，經過不斷練習并反復對比立體圖與三視圖才能達到較好的教學效果。教師要想把一個立體結構講解清楚是很困難的事情。教學模型作為教學手段的重要組成部分，在幫助學生形象地理解教學內容的過程中，發揮著積極的輔助教學的作用。但教學模型具有局限性、靜態性，學生在學習中仍感到困難；而且同時上課的教師較多，教學模型也不夠用。

應用三維的Solidworks建模軟件可以創建機械制圖虛擬模型庫，利用計算機存儲數量眾多的模型，在使用中可以完全取代實物模型。根據《機械制圖》教材及Solidworks教學大綱的要求，要規劃Solidworks虛擬模型庫的結構。虛擬模型庫構成如下：基本幾何體約占10%：棱柱、棱錐、棱臺、圓柱、圓錐、圓臺、圓球和圓環；組合體約占50%：切割式、疊加式及綜合式；各類典型零件約占20%：軸類零件、盤類零件、箱體類零件；裝配體約占10%；標準件和常用件占10%。典型零件與裝配體中的零件共用，不僅提高了模型庫的利用率，也可以講解裝配過程及有可能產生的干涉等實際問題。

三維造型軟件在制圖教學中的應用

利用先進的三維Solidworks技術創建的計算機虛擬模型不僅精度高、質感好、形象逼真、色彩豐富，還能將復雜形體的外形與內腔、相貫體中相貫線的變化趨勢、裝配體中零件之間的連接關系充分地展示出來，使知識更加清晰、生動、形象。利用Solidworks軟件還可以方便地進行教學模型修改與新建，這樣不僅能夠及時補充符合新教學內容的模型，還可以針對不同的教學對象、教學要求調整現有的模型，充分滿足教學中對模型種類及數量的需要，可達到教學成本低、教學質量高的目的。還可以讓學生充分發揮想象，把自己喜愛的圖形用Solidworks中的二維視圖表達出來，讓其他學生猜想、試畫立體圖。這樣可以提高學生的學習興趣和想象力。

應用Solidworks分析平面圖形的尺寸標注 學生剛剛學習尺寸標注時，很容易多標尺寸，采用Solidworks畫圖，就不會出現這種情況，如果尺寸標注多余的話，在Solidworks中會顯示出來。如圖1：學生都認為尺寸12.88應該標上，但實際上這個尺寸可能通過其他尺寸計算出來，這時候告訴學生答案，學生非常容易理解，對以后尺寸鏈章節內容的學習更容易接受。

圖1 尺寸標注分析圖

圖2 立體表面交線圖

應用Solidworks分析立體表面交截線 立體表面的交截線是本教材的一個難點，學生學習時會有一些困難。采用Solidworks畫圖，學生能直觀地看出交截線及其在各個面上的投影。如圖2（a），補畫左視圖。很多學生不知從何下手，兩圓柱的交線具體是向哪個方向彎。把圓孔一個一個地添上，這樣將難點分解，每一步都解釋一下，學生能理解，也知道如何去思考這類的題型。

應用Solidworks分析組合體 根據已知視圖想象立體形狀，并補畫圖中的漏線。這類題可能有多種答案，利用Solidworks將學生所想到的答案都表達出來，有利于發揮學生的想象力，如圖3（a）。組合體是多個基本體切割或組合而成的，利用Solidworks將基本體先畫出來，然后組合，每個學生的拆裝方法不一樣，上課時將每種方法都表達出來，有利于培養學生的發散思維能力。

圖3 組合體圖

應用Solidworks分析剖視圖 各種剖視圖是表達零件的關鍵方式之一，而學生對剖視圖難以理解，很多的內部結構想象不出來。利用Solidworks可以采用各種各樣的剖視，從不同的角度來了解零件，如圖4所示。

圖4 剖視圖

應用Solidworks分析裝配圖 裝配圖拆、畫零件圖又是一個教學難點，學生往往弄不懂零件的具體樣子，很容易把零件混在一起。利用Solidworks，用不同顏色的零件組合成裝配體，再將裝配體拆分成各個零件，還可以模擬它們之間的相互運動。對學生來講，懂得各零件的配合形式和運動，再拆畫零件圖會更容易一些。如圖5是一個泵，活塞可在泵體內移動。

教師利用Solidworks，能制作完成《機械制圖》教材及習題集上的所有三維模型和與其對應的二維基本視圖，如向視圖、剖面圖等；完成《機械制圖》教材及習題集上的裝置圖，再配合多媒體制作軟件做成課件，刻錄成光盤或者保存在電腦上。當學生在課后練習中遇到困難，可以進入模型庫，在庫中找到所需要的模型，進行仔細觀察，增強對實物的感官認識，輔助完成課后練習。在模型庫中，學生可以通過與所繪圖形對比，來檢驗自己的讀圖能力和對零件的表達能力。計算機模型庫可以改變傳統教學的單調的形式，有助于學生從被動學習變為主動學習，從而提高學習效率。

圖5 裝配圖拆、畫零件圖

實踐證明，通過利用Solidworks進行《機械制圖》課程教學，一方面，在授課中的一些重點問題，如截交體、相貫體、組合體、剖視圖等內容，可以清晰、生動、形象地展示在學生面前，難點變得容易理解，學生的感性認識增強了，所獲得的信息量也增大了；另一方面，減輕了教師的輔導工作量，學生可以根據自己的需要，在計算機上重復多次地進行有關內容的學習。雖然現在機械制圖計算機輔助教學仍存在一些問題，如不同班級的制圖教材不統一、素材不夠理想、上機條件不夠等，但是機械制圖計算機輔助教學的應用前景是非常廣闊的，它將有利于推動教學方法改革，使學生能愉快地學習制圖知識，增強實踐能力，從而提高制圖教學的效果。

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G712

A

1672-5727（2010）07-0152-02

張燏（1973—），女，湖南株洲人，碩士，廣東省國防科技高級技工學校講師，維修電工高級技師，主要從事職業教育研究。

（本文責任編輯：尚傳梅）