機械類本科畢業設計工程圖樣質量的研究

王芳

摘要：本文介紹了機械類本科畢業設計過程中，通過對畢業設計工程圖樣存在的各類問題進行分析，提出了從制圖系列課程的教學內容、教學周期、教學方式及增加實踐教學環節等方面著手進行教學改革，能有效提高制圖系列課程的教學質量，為后續畢業設計的開展打下良好的基礎。

關鍵詞：機械類專業；畢業設計；工程圖樣；質量提升

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0178-03

本科畢業設計是機械類專業學生在校期間的最后一個重要的綜合性實踐教學環節，是培養學生綜合能力和提高個人素質的重要過程，是整個機械人才培養的重要組成部分[1]。對于機械類本科生來說，繪制正確合理的工程圖樣是必須具備的專業素養和基本技能。筆者從事本科工程圖學課程教學多年，近年來也一直參與指導機械類本科畢業設計，審閱了大量畢業設計的工程圖，發現工程圖中存在較多的錯誤和不足。為提升畢業設計的綜合質量，對當前機械類本科畢業設計工程圖中存在的問題進行分析研究，提出相應的改進措施，推進制圖課程的教學改革。

一、機械類畢業設計中工程圖樣的現狀

（一）繪制工程圖樣不符合國標規范

近年來，我校機械類專業學生畢業設計的工程圖繪制主要通過使用AutoCAD等繪圖軟件完成。使用軟件作圖，修改方便、操作簡單、工作效率高；但學生繪圖時，并未嚴格遵守和執行制圖國家標準，例如，粗線和細線的線寬區分不清、虛線和點畫線的線型與國標規定畫法偏差較大、圓等圖形漏畫中心線、圖線相交沒有做到線段相交等各種繪圖錯誤，在圖樣中不斷出現；甚至還有學生將三維模型直接生成工程圖后，不經修改和調整，直接提交，從而導致畢業設計指導教師需要花大量時間對學生的工程圖進行檢查和批改，無形中增加了指導教師的工作負擔。

（二）工程圖視圖表達方案不理想

機械類本科生畢業設計課題多數為對機器、設備等的設計研究，根據任務書要求，往往需要繪制總裝配圖、部件裝配圖及關鍵零件的零件圖等。學生由于缺乏實際工程經驗，平時繪圖實訓也少，因此，在確定視圖表達方案時就會無從下手，不能根據裝配體和零件的特點選擇合適的視圖投影方向及綜合應用各類表達方法。此時，多數同學會直接套用常規的三視圖進行表達，完成的圖樣不僅圖線多、結構復雜，關鍵是不能將零部件的內、外結構特征表達清楚，圖示效果差，畢業設計后期需要花大量時間進行修改。

（三）工程圖樣標注錯誤多

工程圖樣中標注主要包括尺寸標注和技術要求標注兩方面。首先，由于工程圖中尺寸數量多，漏標注、重復標注的現象特別多；各類尺寸的標注方法也未嚴格按照國標規定的規范進行書寫，例如，直徑尺寸和半徑尺寸標注混亂、角度數字沒有水平書寫、尺寸線和尺寸界線相交等，尤其圖面上各種隨意標注特別明顯；其次，在技術要求的標注中，表面粗糙度符號的引線箭頭指向圖形外、尺寸公差查表錯誤及形位公差標注不準確等在圖樣上也比比皆是。

二、畢業設計工程圖樣存在問題的原因分析

（一）工圖課程傳統教學模式的制約

工程圖學課程是機械類專業學生的必修課程，一般開設在大學一年級。此時的學生因為剛入大學，尚未完成由高中填塞式教學到大學主動自學的轉變；在工圖課程的教學中，老師一般多采用課堂講解、PPT演示等教學方式，教學內容多，進度快；加之課程對學生空間想象能力和構思能力有較高要求，學生在學習中很容易覺得枯燥無味，逐漸失去對課程的學習興趣，學習效果將會受到影響。這樣的學習效果可能不會立竿見影，但進入畢業設計環節中，學生在工程圖樣中所呈現的大量不同類型的錯誤，正好直接反映了工圖課程學習質量的下降。

（二）制圖系列課程教學周期延續過長

以我校為例，機械類專業學生需要學習的典型制圖系列課程主要包括《工程圖學》（96學時）、《工程CAD》（32學時）及《SolidWorks》（32學時）。目前，這3門課程的教學學期及課時設置等如表1所示。

由表中可得知，機械類專業3門典型的制圖系列課程分別設置在3個不同學年，課程教學雖前后延續，但教學周期整體持續過長，學生難以始終保持高度集中的學習狀態，反而導致學習了后面的知識就基本忘記前面的內容，教學效果與預期目標具有較大差距。

（三）教學內容多但實訓環節少，理論教學與實際應用脫離

工程圖學課程是機械類專業最重要的基礎課程之一，其教學內容涵蓋制圖基礎、畫法幾何、零件常用的表達方法、零件圖及裝配圖等，教學內容多、范圍廣、難度大且課時緊張。因此，大多數學生通常感覺工圖課程的學習較為吃力。同時，在上述三門制圖課程教學中，基本都沒有設置工程項目的實踐訓練環節，無法將所學知識應用于工程實際，很難積累實際工程經驗，這樣的教學設置使得學生的學習理論脫離實際，對所學知識的理解程度和掌握效果較差。當大四下學期進行畢業設計，開始真正接觸實際項目時，學生往往又不知道如何著手進行分析問題和解決問題，錯誤百出，其中最直接的反映就是學生設計的工程圖樣中存在大量的錯誤。

（四）學生的學習積極性和主動性差

畢業設計通常安排在本科教學的第八學期，這段時間是學生找工作、單位實習、考研復試及準備各類公考的關鍵時刻，學生往往在這些方面會投入更多的精力和時間；對于畢業設計，學生認為只要完成就能畢業，不愿意動腦筋深入思考，學習積極性和主動性較差。多數時間都是指導教師追著學生做畢業設計。尤其在進行繪制工程圖和標注時，工作量大，難度高，學生容易產生畏難情緒，經常應付了事，那么畢業設計工程圖的完成質量就可想而知了。

三、改進措施探討

（一）調整教學學期，教學過程更加緊湊

目前，我校機械類制圖系列課程教學學期分布過長，連續性教學效果較差，教學質量提升存在一定困難。筆者在多年工圖教學中不斷地研究和總結，對相應課程的學期設置進行重新調整。具體調整如表2所示。

調整后，制圖系列課程的完整教學周期由原先的3學年縮減到3學期，教學時間緊湊，教學延續性好。大一下學期同時開設《工程圖學》和《工程CAD》2門課程。學生在掌握一定制圖基礎和繪圖技能后，可學習使用AutoCAD軟件進行計算機繪圖，既能夠按照國標要求嚴格執行各類繪圖和標注規定，又可以使用軟件繪圖提高作圖速度和圖面質量，制圖知識和計算機繪圖技能有機融合，相互促進，能夠使學生更好地理解和記憶課堂的理論知識，并迅速掌握繪圖軟件的操作，提升課程學習質量，為后續畢業設計打下良好的基礎。與此同時，三維建模軟件SolidWorks的教學學期也由原來的三年級提前至二年級上學期。學生可以延續《工程圖學》和《工程CAD》兩門課程的學習狀態，教師教學緊湊，學生能夠快速掌握軟件的操作，準確、高效地實現使用SolidWorks進行建模和裝配、使用AutoCAD進行工程圖調整和打印，并且全過程都有制圖國家標準的指導。這樣的教學過程每一環節學習目標明確，教學課程相輔相成，有利于提升課程的教學質量。

（二）合理安排教學內容

傳統的機械類工程圖學課程教學學時多，教學內容也多，已不太符合我校對于國家“雙一流”學科建設和高水平百強大學本科人才培養方案的規定。因此，需合理調整課程教學內容，例如《工程圖學》課程中刪除畫法幾何的部分教學內容，預留16—20學時開展工程測繪實訓。通過強化訓練，提高學生的工程圖樣綜合表達能力；又例如，在《工程CAD》課程中可刪除三維建模和編輯部分內容，所有課時著重講解基本設置和二維繪圖編輯命令，三維建模知識則在《SolidWorks》課程中進行詳細介紹。合理安排教學內容，突出每一門課程的內容特點，揚長避短，使學生更好地掌握制圖系列課程的知識脈絡，培養良好的制圖素養。

（三）優化圖學課程的教學方式，面向于工程實際運用

傳統的工程圖學課程的課堂教學以講課為主，教師結合PPT演示、實物模型、電子三維模型等方法，全面詳細地介紹課程內容和重難點知識。考慮到畢業設計是一項面向實際工程的綜合性的項目，需要學生具備較好的工程素養。因此，在工程圖學課程的教學中，可以通過優化課程的教學方法，從實際工程運用的角度去分析問題和解決問題，幫助學生建立工程思維方式。圖1所示，根據齒輪油泵實物模型，從工程項目角度綜合講解零件圖和裝配圖的構成和重難點知識。

在對齒輪油泵進行介紹和分析時，按照工程項目應用方法，具體教學思路如下：（1）介紹齒輪油泵的功能、用途和工作原理等；（2）一方面，結合實物模型進行拆分，將拆分后的零件進行分類，分為一般零件、標準件和常用件三類；（3）對一般零件進行詳細介紹，根據其具體分類，分別介紹每一類零件的結構特征和加工方法、常用的視圖表達方案、尺寸標注和技術要求標注等；（4）對于標準件和常用件，則根據國標相關規定進行介紹。其中，通過查國標手冊了解標準件的結構參數和圖形表示；通過設計計算，獲取常用件的詳細尺寸，便于畫圖；（5）另一方面，向學生介紹齒輪油泵裝配圖，讓學生通過直接觀察裝配圖，結合教師講解，充分理解裝配圖的組成、具體畫法、尺寸標注及明細表等，為后續自行繪制裝配圖做好準備。

傳統的工程制圖教學中，零件圖和裝配圖通常各自獨立介紹，學生學習會覺得晦澀難懂，枯燥無味。但是優化教學方式后，利用工程思想將兩部分內容有機融合，將知識點進行穿插，將齒輪油泵變成貫穿零件圖和裝配圖的重要線索，教學過程會變得生動有趣，每一環節學生都可以結合實物觀察理解，教學效果有明顯改善。這樣的教學方式不僅可以提升教學質量，更重要的是讓學生建立起工程思維方式，從多角度綜合性考慮問題，這對于后續學習和畢業設計是非常有益的。

（四）增加實踐教學環節，與理論教學緊密結合

傳統的工程圖學課程教學重理論輕實踐，考慮到學生綜合能力的培養，面向工程實踐是工科類學生必備的專業素養。因此，在現有教學計劃中增加和強化實踐教學環節，作為對理論教學的良好補充。

我校機械類專業在一年級下學期已開設有金工實習實踐環節。但學生一般是分批次輪轉實習，實習時間無法有效配合工圖課程的教學進度。為強化工程實踐培訓效果，并促進學生對標準件、零件圖和裝配圖等知識點的掌握，建議在完成零件圖內容學習后，安排金工實習。實習中，學生通過觀察零件實物，結合課堂講解，有效提升對零件表達方案、尺寸標注及技術要求標注等的理解，鞏固學習效果。

當學生完成金工實習回校繼續工程圖學課程時，教師可增加2-3次零件測繪。通過金工實習訓練，學生對于零件的生產加工、結構特征及功能特點等已具有一定程度的了解，再次進行測繪，學生在表達方案、標注等方面都會有較大的進步。通過強化實訓教學，與課內教學相結合，能夠較好地提升教學質量，為畢業設計順利展開奠定良好的基礎。

四、結語

提升機械類畢業設計工程圖樣的綜合質量，需要對機械類制圖系列課程進行全面的教學改革。這種改革體現在本科制圖系列課程教學過程中教學方式、教學內容、教學環節設置等多方面的不斷調整和改進，也將會是一個長期持續的研究過程。在此過程中，培養學生的綜合繪圖能力、創新意識和工程實踐素養，是新時期“雙一流”學科建設和高水平百強大學本科人才培養的目標。學生具備這些能力將為后續課程的學習和畢業設計及今后的實際工作打下堅實的基礎，從而更好地適應社會的需求[2]。

參考文獻：

[1]趙芳偉，張翔，曾伶.農林院校機械專業應用型畢業設計模式探索[J].機電技術，2015，（5）：147-149.

[2]高征兵，秦永法.基于畢業設計圖樣的工程圖學教學改革[J].機械制造與自動化，2014，43（6）：90-92+112.