基于Inventor三維設(shè)計(jì)在教學(xué)中的應(yīng)用

張芬

摘 要：基于Inventor三維設(shè)計(jì)的教學(xué)應(yīng)用，可以提高教師的教學(xué)水平和學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，使學(xué)校能夠培養(yǎng)更多適合現(xiàn)代生產(chǎn)方式和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的技能型創(chuàng)新人才。

關(guān)鍵詞：Inventor三維設(shè)計(jì)；教學(xué)；應(yīng)用

一、Inventor

Inventor是美國AutoDesk公司研發(fā)的三維可視化實(shí)體模擬軟件，目前主要有基于AutoCAD的二維制圖軟件；三維設(shè)計(jì)軟件；另外還包括束線和纜線設(shè)計(jì)、PCBIDF文件輸入、管道設(shè)計(jì)、基于ANSYS技術(shù)的FEA功能模塊。Inventor是基于裝配和工程制圖以及三維參數(shù)化零件制作的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，其與AutoCAD相互兼容，具有草繪功能，快速智能的2D自適應(yīng)布局，能夠簡便地從三維向二維轉(zhuǎn)換，且自動(dòng)尺寸標(biāo)注能夠?qū)θ筷P(guān)鍵尺寸標(biāo)注進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)注，包括機(jī)械零件庫。Inventor具有掃掠特征、拉伸與旋轉(zhuǎn)、螺旋體成型等方法，具有金屬盒多種機(jī)械零件、工程圖與零件表、生成組合與展示的功能。

二、Inventor的特征

特征是裝配模型和三維零件模型的基礎(chǔ)單元，Inventor的特征主要分為：零件特征、基礎(chǔ)特征、放置特征、草圖特征、定位特征。零件特征是指零件幾何數(shù)據(jù)和幾何造型的表達(dá)；定位特征是創(chuàng)建和坐標(biāo)系相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，例如：工作點(diǎn)、工作軸、工作面，分別對(duì)應(yīng)幾何概念中的坐標(biāo)原點(diǎn)，坐標(biāo)軸、標(biāo)平面；草圖特征是指首先創(chuàng)建草圖，再使用相關(guān)聯(lián)的特征建立功能，從而根據(jù)草圖生成實(shí)體。

三、在教學(xué)中的應(yīng)用

Inventor三維設(shè)計(jì)在教學(xué)中的應(yīng)用，可以有效加強(qiáng)學(xué)生實(shí)際工程的設(shè)計(jì)能力，可以強(qiáng)力促進(jìn)機(jī)械制造專業(yè)的發(fā)展，可以大力培養(yǎng)高技能的創(chuàng)新型應(yīng)用人才。以某學(xué)院基于三維設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)的模式為例。

1.AutoCAD和Inventor的無縫過渡。利用AutoCAD的兼容快捷功能、Inventor的可識(shí)別圖標(biāo)、光標(biāo)提示和設(shè)計(jì)環(huán)境，在基于三維設(shè)計(jì)的實(shí)踐能力培養(yǎng)中，可以實(shí)現(xiàn)AutoCAD和Inventor三維設(shè)計(jì)的無縫過渡。

2.Inventor以視覺語集加快建模速度。通過Inventor界面的視覺語集和設(shè)計(jì)要求對(duì)減速器三維模型進(jìn)行創(chuàng)建，這樣可以有效促進(jìn)學(xué)生完成課程設(shè)計(jì)，可以加快建模速度和節(jié)省建模時(shí)間，從而使學(xué)生有更多精力專注于創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

3.通過動(dòng)態(tài)模擬對(duì)工作原理進(jìn)行體驗(yàn)。學(xué)生在設(shè)計(jì)初期難以預(yù)先了解設(shè)計(jì)思維是否合理，而Inventor的運(yùn)動(dòng)約束功能可以通過對(duì)動(dòng)態(tài)模擬的演示，使學(xué)生快速明白減速器的工作原理；利用Inventor的分析裝配約束，可以識(shí)別剛體和轉(zhuǎn)換仿真運(yùn)動(dòng)連接；利用Inventor草圖修改工具和草圖繪制中幾何約束的功能，可以使學(xué)生在裝配模型和創(chuàng)建零件之前，評(píng)估設(shè)計(jì)方案，并根據(jù)材質(zhì)顏色完整表達(dá)設(shè)計(jì)思想。

4.提供全方位數(shù)字樣機(jī)的方案。利用Inventor Professional提供的設(shè)計(jì)工具，可以使學(xué)生創(chuàng)建精確度較高的三維數(shù)字樣機(jī)，同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)初期的設(shè)計(jì)裝配、外型、功能等進(jìn)行驗(yàn)證。另外，Inventor的應(yīng)力分析和運(yùn)動(dòng)仿真功能可以幫助學(xué)生驗(yàn)證和優(yōu)化設(shè)計(jì)。由此可見，Inventor給學(xué)生提供良好的三維設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境，可以有效加速學(xué)生設(shè)計(jì)思想的實(shí)踐過程，和提高學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)能力和課程設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)效率。

四、歐特克應(yīng)用

學(xué)校通過歐特克技術(shù)產(chǎn)品與先進(jìn)理念的展示與整合，教學(xué)和科研項(xiàng)目的實(shí)施，加強(qiáng)了老師技術(shù)研發(fā)、技術(shù)應(yīng)用、技術(shù)咨詢、服務(wù)推廣等方面的能力；通過“歐特克應(yīng)用開發(fā)實(shí)驗(yàn)室”加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)際的設(shè)計(jì)能力和促進(jìn)了學(xué)院工程建筑與機(jī)械制造專業(yè)的發(fā)展。為了提升學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和拓展學(xué)院的建筑教學(xué)，學(xué)院在歐特克應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室下開發(fā)了“設(shè)計(jì)創(chuàng)意教學(xué)中心”和“建筑工程設(shè)計(jì)中心”。通過“設(shè)計(jì)創(chuàng)意教學(xué)中心”的實(shí)踐，學(xué)院的學(xué)習(xí)環(huán)境和企業(yè)文化都得到了有效改善。例如：歐特克技術(shù)的應(yīng)用使學(xué)生可以對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)字視覺化的渲染，這樣不僅節(jié)約了設(shè)計(jì)實(shí)踐的投入，還提高了課程設(shè)計(jì)教學(xué)的專業(yè)性。而學(xué)生的設(shè)計(jì)成果大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)激情，使學(xué)生在技術(shù)服務(wù)、機(jī)械設(shè)計(jì)、營銷管理等內(nèi)容學(xué)習(xí)上更有激情。另外，教學(xué)團(tuán)隊(duì)也獲得了大量的科研成果，并在國家自然科學(xué)基金的項(xiàng)目方面發(fā)表了很多高品質(zhì)和高質(zhì)量的學(xué)術(shù)論文。

利用Inventor平臺(tái)實(shí)行信息化的教學(xué)設(shè)計(jì)，可以形成交互式的教學(xué)氛圍和數(shù)字化的教學(xué)資源，從而實(shí)現(xiàn)教育資源的共享和對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)具有針對(duì)性教學(xué)方法與信息化建設(shè)的教學(xué)理念，這樣不僅可以變革教學(xué)模式，還能加強(qiáng)教師的信息化素養(yǎng)和學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。Inventor課程的教學(xué)中使用模塊化教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容主要有學(xué)生練習(xí)、課堂筆記、數(shù)據(jù)庫，建筑信息模型、數(shù)字原型樣機(jī)技術(shù)。通過Inventor的教學(xué)，為設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)工具的探索提供了研究平臺(tái)，為學(xué)生設(shè)計(jì)能力和思維能力的提升提供了鍛煉平臺(tái)。

“設(shè)計(jì)創(chuàng)意教學(xué)中心”匯集了多領(lǐng)域的專家和跨學(xué)科的教學(xué)方法探討機(jī)械，并在課程設(shè)計(jì)教學(xué)中全面使用Inventor三維設(shè)計(jì)的教學(xué)方案。目前，3D技術(shù)已經(jīng)逐漸成為課程開發(fā)和學(xué)生學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容。每位學(xué)生要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)，而歐特克方案可以使學(xué)生通過3D建模有效展示設(shè)計(jì)模型，并對(duì)模型進(jìn)行視覺化渲染和零件變化的模擬分析，另外，通過歐特克3D設(shè)計(jì)課件和設(shè)計(jì)工具，學(xué)生可以在設(shè)計(jì)方案的探索中預(yù)測設(shè)計(jì)可行度。由此可見，3D技術(shù)不僅豐富了教學(xué)經(jīng)驗(yàn)還貼近了行業(yè)要求。由于歐特克實(shí)驗(yàn)室提供了創(chuàng)新環(huán)境，而在基于創(chuàng)新環(huán)境下的課程設(shè)計(jì)教學(xué)中，老師可以模擬真實(shí)案例，學(xué)生可以進(jìn)行小組合作，因此學(xué)生的制圖水平逐漸提高，制圖細(xì)節(jié)更加清晰，思想能力和評(píng)價(jià)能力更有科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]張憲立.基于Inventor三維設(shè)計(jì)在教學(xué)中的應(yīng)用[J].機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2013，26（3）：174-175.

[2]楊崇英，楊宏濤.基于Inventor的工程制圖教學(xué)方法的探索和研究[J].北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，29.

[3]王侃.用Inventor進(jìn)行三維設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，2000，12.

[4]唐明晰，鄭繼昌.Inventor在計(jì)算機(jī)輔助工業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)及科研中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2000，S1.

[5]邢艷秋.淺談三維CAD技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國科技信息，2013（13）：102.DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2013.13.052.

（作者單位：蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校）