CAD在機械制圖教學中的應用

劉美蘭

在機械產(chǎn)品設計、制造領(lǐng)域，CAD技術(shù)的普及應用使得復雜、抽象的機械制圖體現(xiàn)出可視化、具象化的特點，通過三維實體建模技術(shù)實現(xiàn)機械產(chǎn)品一體化的表達，因此CAD技術(shù)在機械制度教學中的應用既是一個機遇，又是一個挑戰(zhàn)。在教學過程中要以成熟的教育理念為基礎，將先進技術(shù)的作用充分發(fā)揮出來，構(gòu)建一個全新的機械制圖教學模式。文章主要針對機械制圖教學中CAD的應用進行分析。

機械制圖教學體現(xiàn)出抽象性、技術(shù)性、實踐性的特點，對于文化基礎知識相對薄弱的高職學生而言，機械制圖的學習比較困難。而在機械制圖教學中應用CAD軟件，可以提高學生的讀圖能力及繪圖能力。

一、機械制圖與CAD的關(guān)系

一方面，傳統(tǒng)的機械制圖與CAD并非兩種不同的制圖方法，雖然CAD屬于計算機制圖，但是在機械制圖的基礎理論知識的支持下完成的，從這個意義上講，CAD僅僅是機械制圖的輔助工具，學生必須具備扎實的機械制圖基礎，掌握基本的繪圖知識、繪圖的基本原理及方法等，才能利用CAD設計出高質(zhì)量的圖樣。因此機械制圖的教學必須加強學生基礎知識的鍛煉，在此基礎上結(jié)合CAD提高教學效果。另一方面，CAD具備強大的繪圖設計及編輯修改圖形的功能，與傳統(tǒng)的手工制圖相比，CAD可大大提高繪圖效率及繪圖質(zhì)量，精度更高、更加美觀。手工制圖中尺寸漏標問題、漏畫圖線問題、機構(gòu)幾何關(guān)系與運動等問題均可利用CAD軟件進行高效處理，使得機械制圖更加簡單。此外，CAD還具備三維圖形變換功能，利用CAD中幻燈片功能將二維平面圖形轉(zhuǎn)換為三維立體圖形。比如在講解減速器裝配圖時，傳統(tǒng)教學方法多使用圖片進行講解，學生理解則比較困難，而利用CAD三維圖形變換功能進行講解，將減速裝配圖的上、下、左、右各個方位的剖面圖展示出來，還可以分解開減速裝配圖，使學生理解每個零件起到的作用，還可以在軟件上更改其中一個參數(shù)，向?qū)W生展示參數(shù)變化后減速裝配圖模型會產(chǎn)生何種變化，學生可以看到一個更加直觀、具體的裝配圖，理解起來也更加容易。

二、CAD在機械制圖中的具體應用

1.零件圖中CAD的應用

機械制圖學習中零件圖的識別是學生必備的基礎能力，并會對學生后續(xù)的職業(yè)能力產(chǎn)生直接影響，因此零件圖的相關(guān)知識非常重要，其主要知識內(nèi)容包括標題欄、尺寸、視圖、技術(shù)等。CAD標題欄中包含了多個可供參考的樣板文件，可以利用CAD建立三維立體視圖模型，利用CAD工具欄中相關(guān)工具設置零件尺寸，注意詳細解釋尺寸標注命令或相關(guān)樣式設置方法；按照塊的屬性納入技術(shù)要求解釋零件的表面粗糙度。整個過程中要注意基礎機械制圖與CAD技術(shù)的結(jié)合，以提高授課的趣味性，從而提高學習效果。

2.剖視圖中CAD的應用

機械零部件中剖視圖是一種非常重要的表達方法，尤其是在繪制存在許多槽孔的零件時，剖視圖的應用更加普遍。剖視圖是采用假想剖切面將零部件剖開，因此剖視圖中包含較多的虛線及復雜的形體；并且剖視圖中的線條十分復雜，僅靠學生進行想象很難形成一個具體的實體形狀，因此剖視圖的教學中應用CAD，可在計算機中建立起各個零件的模型，再利用“繪圖”菜單中“剖切”功能即可剖開零件，學生可直觀地看到零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及形狀。此外，利用CAD還可以對不同的剖視方法進行比較，零件的各個部位均可以利用剖切面進行剖切，學生可以深刻理解剖視圖與剖視圖畫法之間的關(guān)系。學生掌握了解剖視圖的畫法后，可逐漸使更多的槽孔順利通過剖切面，利用三維視圖對零件進行多方位、多角度的觀察，為其后續(xù)分析零件的實際結(jié)構(gòu)及形狀提供可靠參考。

3.組合體視圖中CAD的應用

機械制圖教學中組合體視圖是重點內(nèi)容，尤其是補缺線或第三視圖的補充，更是教學難點。傳統(tǒng)課堂教學中，老師通常將實物模型對照與線面分析法或形體分析法結(jié)合起來，有助于學生了解線面及幾何體的基本投影特征，但是這種教學方法對學生的專業(yè)知識要求較高，高職學校的學生恰恰在專業(yè)知識方面有所欠缺，故難以通過大腦思維想象描繪出基本組合體的形狀，也無法分析出零件各部位之間的相互關(guān)系。因此針對復雜的組合體視圖就要利用CAD進行建模，學生先根據(jù)建立的模型畫出三視圖，再利用切割法或講練結(jié)合法將二維視圖轉(zhuǎn)換為三維實體。當然，CAD建模有利有弊，其益處在于可以自由變換模型的整體或局部，學生可以通過軟件清晰地看見模型細節(jié)，并在自由轉(zhuǎn)動模型的過程中清晰的觀察組合體中各個零件上下、左右、前后的銜接關(guān)系。學生通過數(shù)次操作可深入了解組合體中點面線的關(guān)系，再與三視圖相結(jié)合，在腦海中形成直觀的模型形狀，有效激發(fā)其學習興趣，大大提高學習效率。

總之，對于機械制圖課程而言，CAD技術(shù)的應用不僅是一個挑戰(zhàn)，更是一個機遇，課堂教學中要在融入成熟的教育理念的基礎上，將先進技術(shù)的重要作用充分發(fā)揮出來，構(gòu)建一個全新的機械制圖教學模式。在機械制圖課堂教學中，老師利用CAD中的各種功能引導學生進行觀察、想象、分析，可促進機械零件結(jié)構(gòu)及形狀的形成，全面掌握零件的度量、定位、軌跡等空間幾何問題，相信未來機械制圖教學中應用CAD技術(shù)可實現(xiàn)全方位的數(shù)字化設計與機械制造。

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（作者單位：廣東省機械高級技工學校）