SolidWorks在機械制圖教學中的應用

摘? 要：機械制圖是機械類專業大一新生必修的一門專業基礎課，是以畫法幾何為基礎，以國家制圖標準為依據的一門課，畫法幾何理論性很強，國家標準知識點多，傳統的教學模式學生學習和理解起來比較困難。在探索機械制圖的教學過程中，引入SolidWorks軟件，以三維模型為中心，介紹其在教學過程中的使用和優點，以彌補傳統教學過程中的不足。

關鍵詞：機械制圖；SolidWorks

對機械專業的學生來說，機械制圖課程主要任務是教會學生對機械零件、部件和機器的讀圖和畫圖。用于學習階段的學生教學的零件圖和裝配圖都是相對簡單的，這些圖例對于教師來講很簡單，但對于初學者來說就是一道坎，需要由易到難，由簡到繁，由淺到深的一個學習過程。在這個過程中始終伴隨著“平面到三維”，“三維到平面”的一個思維過程，很多學生在這個“平面到三維”和“三維到平面”的過程中遇到困難^[1]。

在傳統的教學過程一般是使用木模或者軸測圖來進行講解，木模很直觀，學生容易理解，但木模成本很高，大量練習題也不可能都有木模與之對應。軸測圖雖然成本低，但不及木模直觀。因此在教學過程中引入三維軟件是很有必要，三維模型可在電腦或手機上通過如Sview等應用直接打開主流三維模型文件。綜合考慮各種三維建模軟件，SolidWorks軟件是比較合適的，首先SolidWorks是目前主流的三維軟件之一，其次是建模操作簡單，對于新學者容易入門，因此在機械制圖的教學過程中引入SolidWorks三維建模軟件。

一、基于SolidWorks的教學方法

在很多利用三維軟件進行機械制圖的教學中，都是以“體”為中心，在教學過程中利用SolidWorks軟件學生可從各角度觀察“體”，從而向投影面投影得到平面圖形，這樣學生能夠突破思維的限制、有效實現“三維到平面”的思維轉換的過程。

為了能夠使學生學會“平面到三維”的思想，還需要學生掌握SolidWorks軟件的簡單三維建模，包括：簡單的草圖繪制、簡單的特征工具和簡單的裝配等操作，這些操作的學習可以分散在整個制圖教學的過程中，有利于教學安排。掌握簡單的三維建模后學生就可以對所看到的平面圖進行三維建模，檢驗讀圖的效果。

二、SolidWorks軟件在機械制圖教學中的應用

1.在三視圖形成中的應用

點、線、面和體的三視圖的形成，特別是點、線和面的三視圖的形成過程，傳統的教學中使用各種教具，將墻面和地面作為投影面來進行講解，雖然講解得很清楚，但很多學生仍然覺得很難，甚至還會在課堂上昏昏欲睡，學生主動學習的積極性不高，影響學習效果。在引入SolidWorks軟件后，可以將點、線和面設置在特定的三維模型中，讓學生熟悉以后，將三維模型隱藏只留下研究的點、線和面，這樣所研究的對象就更加直觀，很容易引導學生總結出點、線、面和體的投影規律和性質。

2.在截交線和相貫線中的應用^[2]

截交線和相貫線是教學過程中的重難點之一。截交線和相貫線一般比較復雜，在講解規律的過程中，利用SolidWorks軟件可以很容易的改變平面和立體，或立體和立體間的相對位置和大小，在老師的各種提示下，讓學生自己總結出截交線和相貫線的投影規律。掌握基本規律后，學生對于簡單形體的截交線或相貫線比較容易繪制出來，但對于復雜的截交線或相貫線，比如：圓柱體、球體和圓錐體形成的復雜曲面立體和平面的截交線，老師雖然分段講解得很清楚了，但學生還是很難理解，但在結合SolidWorks三維模型后，利用三維模型可從多角度觀察的優點后，學生對這類問題的理解難度明顯降低。

3.在組合體尺寸標注中的應用

組合體的尺寸標注也是該課程學習的重難點之一，尺寸標注的基本方法是形體分析法，將復雜的組合體分解為簡單形體，在尺寸基準確定后，按照標注各形體的定形尺寸、定位尺寸和總體尺寸的方式來進行講解，這樣講解條理雖然清晰明確，但缺乏生動性，學生容易走神，如果使用SolidWorks軟件在講解尺寸標注的同時進行三維建模，建模就需要尺寸，那些需要的尺寸就是要標注的尺寸，從而生動形象，而且尺寸不多也不少，不會出現漏標和多標的現象，學生更容易掌握。

4.在剖視圖中的應用

剖視圖是機件表達的重要表達方式之一。和組合體相比，思維過程除了要完成從“三維到到平面”的過程外還要假想將其在剖切面剖開，這個過程對于對組合體學得半懂不懂的學生來說就更難了。在以往的教學過程中有些學生在學期末還不懂剖視圖的繪制方法，這主要原因除學生沒有認真學習外還要一個原因是教學過程過于枯燥和抽象，如果使用SolidWorks軟就就可以將剖切過程和投影過程生動地展現出來，能夠吸引學生的注意力，提高他們的學習興趣。

5.在標準件和常用件中的應用

標準件和常用件的教學過程中可以使用SolidWorks軟件建模好的，包含各種標準件的裝配體來進行講解，不僅直觀地展示標準件的外形，還可以演示其在機器中的作用和其連接的樣式，有利于多維立體地學習標準件連接的畫法，記憶更深刻。

6.在裝配體中的應用

傳統的裝配圖的講解除非有實物模型，一般都只能是對著一個視角的軸測圖進行晦澀地講解，容易讓學生失去興趣。而使用SolidWorks軟件建立的三維模型就可以直觀的講解其各種表達方案，也可以根據三維模型可多角度觀察的優點，讓學生觀察完后給出表達方案然后進行點評，充分調動學生的積極性。

三、總結

在兩個學期的教學實踐中，結合SolidWorks軟件來進行教學，明顯提高了學生的學習興趣，降低了學生的學習難度，對SolidWorks軟件的深入學習也有濃厚的興趣，為后續課程的學習打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1]? 狄金葉，黃海龍等. 基于UG 軟件的機械制圖課程教學改革研究[J].裝備制造技術，2018（9）：203-205.

[2]? 蘇嬌艷，梁俊昌. 信息化技術在《機械制圖》教學中的應用[J]. 教育現代化，2019（12）：251-252.

基金項目：重慶三峽學院第九批高等教育教學改革研究項目和第三批考試改革項目（含2017年試點專業專項項目），項目編號：SD170307。

作者簡介：張衛（1981-），男，四川眉山人，碩士，助教，研究方向：數字化設計與制造。