在機械制圖教學中引入三維建模應用的探索

王修業 李定哲

摘? 要：本文介紹機械制圖課程所涉及的知識，分析了三維建模的基本步驟，并分析了在每一步三維建模的步驟中使用了哪些在機械制圖課程中所學的知識。簡略的分析了及時運用機械制圖課程中所學知識在三維建模中應用的優勢。

關鍵詞：機械制圖;三維建模;應用;教學

機械制圖是工科類學生普遍需要學習的一門基礎課程，是工科類學生后續專業學習中的重要基礎?，F如今，隨著信息技術的發展，三維建模技術愈發成熟，開始占據工程制造中的主導地位，三維設計、三維建模已成為現代設計流程的重要組成部分?，F階段已經出現了將三維建模融入機械制圖的課程教學中，并且已經取得了不俗的效果。而如何將機械制圖的知識融會貫通并應用于三維建模仍然是我們需要探索的問題。

1機械制圖的基本知識

機械制圖的課程一共將內容劃分為了五個部分，分別為機械制圖的基本知識和基本技能、幾何元素的投影、體的構成及投影、形體的表達方法和機械零部件的表達方法。第一部分主要講授的是機械制圖的國家標準，手工繪圖的基本技能;第二部分是投影定理與投影變換;第三部分學習了如何表達組合體的三視圖，軸測圖與透視圖的畫法。第四部分為機件的表達方法（剖視圖、斷面圖）和有關尺寸標注的基礎;第五部分有螺紋、齒輪、軸承等零件的畫法，也有繪制零件圖、裝配圖的方法與步驟。

2三維建模的過程分析

當使用CAD、Creo等三維建模軟件進行三維建模時，第一步都是繪制二維的平面圖形，此時，我們需要使用到第二部分以及第三部分的知識，其中最主要的是三視圖部分的知識，繪制所需模型的三視圖，并選擇其中的一個視圖將其繪制在草圖上。在這個步驟中，需要正確的繪制出模型的三視圖，并且正確的標注尺寸。及時的使用知識，能夠熟練掌握機械制圖的基本功，同時熟悉三維建模軟件的基本操作和命令，為后續學習打下牢固的基礎。

將視圖轉變為面域后，沿軸向進行拉伸，建立最初的實體。將實體調整為正等軸測圖，將坐標系設置在實體面上，將平面投影進行拉伸、旋轉或掃描。在過程中，主要使用的依然是投影定理。若是進行齒輪、軸承等機械零部件建模的話，將要使用到繪制零件圖的基本知識，參考國家標準進行三維建模。

在機械制圖課程中的第五部分學習了零件的測繪和裝配體拆裝和測繪，使用三維繪圖軟件中各種建模命令，進行裝配體設計及生成裝配體工程圖，識別裝配圖并將各個模型進行組裝，注意裝配方向、裝配基準、裝配關鍵尺寸、配合公差等。對三維環境中的零件、間隙進行尺寸標注?？山柚S環境獨特的可視性和可操作性，隨意進行剖切、拆卸、翻轉。明確的觀察部件內部結構及裝配關系，了解裝配體的工作原理、拆裝順序。在機件的表達方法中，用剖視圖、局部剖視圖的知識配合使用建模軟件的三維剖切、三維觀察器等工具可以達到一目了然的效果。

對于復雜的模型，如疊加體和切割體的模型建立，可以利用軟件中的剖切功能，在建模過程中，可以清晰直觀的認識其形成的過程，通過視覺直接的觀察模型復雜的內部結構。組合體在三維建模中需要使用到形體分析和面型分析的知識。使用三維建模可以從各個不同的角度對復雜模型進行投影。這往往是二維圖形無法全部表達的。

3優勢

在使用三維建模時，人們需要在大腦中構造的是一個實物圖形而不是平面圖形通過三維建模，利用電腦將所想的模型實際的反映出來，將大腦中的空間想象可視化，在平常的學習中，人們是通過畫圖的形式，用平面圖形進行表達的。而在讀圖時，人們所看到的是平面圖形，當圖形比較復雜，或者視圖比較特殊時，僅僅通過想象難以構建立體圖形。使用三維建模軟件，可以將平面圖形和空間想象相連接，促進三維形狀和二維圖形之間直覺思維的形成。

將機械制圖應用在三維建模中，相對于傳統制圖，使用三維制圖軟件制圖效率更高，更加的精確，能節約大量的時間，所建成的模型同樣可以通過視角的調整來達到二維圖形的效果。對于越復雜的零件，使用建模軟件分析更為方便。

4結論

機械制圖是我國理工類大學生必修的一門專業基礎課程，涉及的知識多，應用范圍廣，對空間想象力要求較高。正應如此，將機械制圖運用在三維建模中，既能很好的將所學知識進行實戰使用，又能更進一步的提升空間想象能力。其次，三維建模所涉及運用的領域逐漸廣泛，機械制圖所學習的知識是正確建立三維建模的重要基礎。讓同學們在學習完相應的知識后，通過三維建模軟件進行課后的練習，達到一舉兩得的功效。

參考文獻

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基金項目：本文是南京理工大學2020年“本科教學改革與建設工程”項目一流課程建設（JY1.2.2）研究成果。