基于Solidworks機(jī)械零部件測繪教學(xué)改革與應(yīng)用

摘要：《機(jī)械制圖》教學(xué)不僅要注重理論授課，更要加強(qiáng)學(xué)生的繪圖能力，特別是要加強(qiáng)學(xué)生對機(jī)械零部件表達(dá)力的培養(yǎng)。機(jī)械零件和部件的測繪是很重要的學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。為達(dá)到更好的學(xué)習(xí)效果，將基于Solidworks 的三維建模引進(jìn)機(jī)械零部件測繪教學(xué)中。

關(guān)鍵詞：機(jī)械制圖;測繪;三維建模

Abstract：the teaching of mechanical drawing should not only pay attention to theoretical teaching，but also strengthen students' drawing ability，especially the cultivation ofstudents' expression of mechanical parts.The mapping of mechanical parts and components is a very important link of learning and practice.In order to achieve better learning effect，the three-dimensional modeling based on SolidWorks is introduced into the surveying and mapping teaching of mechanical parts.

Key words：mechanical drawing;mapping;3D modeling

1 進(jìn)行《機(jī)械制圖》零部件測繪實(shí)踐教學(xué)改革的必要性

1.1《機(jī)械制圖》課程及機(jī)器零部件測繪現(xiàn)狀

《機(jī)械制圖》課程是一門專業(yè)基礎(chǔ)課，也是機(jī)械類專業(yè)的一門核心課程。本課程是機(jī)械制造、車輛工程等各個(gè)專業(yè)必須掌握的專業(yè)知識(shí)和基本應(yīng)用技能。課程的主要內(nèi)容包括投影理論，機(jī)械制圖的國家標(biāo)準(zhǔn)，以及繪制工程圖樣和閱讀工程圖紙資料的方法和技能。學(xué)習(xí)本課程知識(shí)，不僅是后續(xù)課程學(xué)習(xí)的需要，也是學(xué)生畢業(yè)后從事工程技術(shù)工作的必備技能，因此本課程的突出地位和重要作用是顯而易見的。

隨著我校教學(xué)目標(biāo)的確定，教學(xué)改革在不斷深入，按照新版《機(jī)械制圖》課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，課程目標(biāo)非常明確，有以下要求：

（1）遵循《機(jī)械制圖》國家標(biāo)準(zhǔn)，使用繪圖儀器正確地繪制出工程圖紙，樹立貫徹國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)技術(shù)規(guī)范意識(shí)。

（2）利用投影原理和投影規(guī)律，繪制組合體三視圖;能夠?qū)^為復(fù)雜的機(jī)件正確選擇合理規(guī)范的表達(dá)方法并正確繪制。

（3）根據(jù)國家標(biāo)標(biāo)規(guī)定畫法，繪制標(biāo)準(zhǔn)件和常用件。

（4）結(jié)合工程實(shí)際中的零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工工藝要求，具備零件設(shè)計(jì)構(gòu)型的能力，準(zhǔn)確繪制符合國標(biāo)的零件圖。

（5）能夠分析裝配體的工作原理、裝配關(guān)系和工藝結(jié)構(gòu)，進(jìn)行正確的測繪，繪制出符合國標(biāo)的裝配圖。

根據(jù)以上課程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以明確機(jī)械制圖不僅要注重理論授課，更要加強(qiáng)學(xué)生的繪圖能力，特別是要加強(qiáng)學(xué)生對零部件表達(dá)力的培養(yǎng)。因?yàn)橹挥姓莆樟肆悴考恼_表達(dá)方法，才能夠繪制正確、合理符合國家標(biāo)準(zhǔn)的零件圖和裝配圖，才能更好地達(dá)到畢業(yè)目標(biāo)。因此機(jī)械零件和部件的測繪就成了很重要的學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。

1.2教學(xué)改革前的機(jī)械制圖零部件測繪

以前的教學(xué)模式是測繪時(shí)給學(xué)生一個(gè)實(shí)際的零部件（比如一級減速器） ，準(zhǔn)備拆卸工具，測量工具如鋼尺、游標(biāo)卡尺等，讓學(xué)生進(jìn)行拆卸，畫出各個(gè)零件草圖，測量各部分尺寸。然后查手冊標(biāo)準(zhǔn)確定尺寸公差、表面粗糙度等各項(xiàng)技術(shù)要求，再根據(jù)草圖畫出零件圖的模式。這種模式可以很大程度地使學(xué)生在動(dòng)手能力、手工繪圖能力、測繪能力和查閱國家標(biāo)準(zhǔn)能力等方面得到全面綜合訓(xùn)練。但是社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步對培養(yǎng)的人才提出了新的需求，要求培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，并且從工程應(yīng)用角度去作實(shí)踐，達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)工程意識(shí)以及培養(yǎng)學(xué)生具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。因此測繪實(shí)訓(xùn)教學(xué)必須與社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際相吻合，使測繪制圖方式與社會(huì)上實(shí)際采用的制圖方式實(shí)現(xiàn)對接，培養(yǎng)出適應(yīng)社會(huì)需要的人才，測繪實(shí)訓(xùn)的改革勢在必行。

1.3傳統(tǒng)零部件測繪表達(dá)不夠準(zhǔn)確

在長期的授課過程中，統(tǒng)計(jì)分析了當(dāng)前學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況及效果，發(fā)現(xiàn)因?yàn)椤稒C(jī)械制圖》課程是在機(jī)械專業(yè)、車輛工程專業(yè)等大學(xué)一年級開設(shè)，學(xué)生缺乏對機(jī)器、零件等的實(shí)踐認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，對零部件的結(jié)構(gòu)不甚了解，對零部件的表達(dá)方法掌握得不夠準(zhǔn)確，零件尺寸測量欠精確，往往局限于抄畫等問題，學(xué)生很難畫出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的圖紙。

2基于Solidworks注重表達(dá)力培養(yǎng)的機(jī)械零部件測繪改革方案

2.1將基于Solidworks 的三維建模引進(jìn)機(jī)械零部件測繪教學(xué)中

綜上所述，學(xué)生的零部件測繪效果不理想，參考其他院校的教學(xué)方法，提出了將基于Solidworks 的三維建模引進(jìn)機(jī)械零部件測繪教學(xué)。應(yīng)用三維模型與二維圖紙的轉(zhuǎn)換提升零部件表達(dá)的準(zhǔn)確性，利用三維裝配來約束零件尺寸測量的準(zhǔn)確性，同時(shí)由三維模型直接生成二維工程圖，大大提高了繪圖的速度和準(zhǔn)確度，也符合現(xiàn)代設(shè)計(jì)理念。

2.2機(jī)械零部件測繪實(shí)踐教學(xué)改革的思路

讓學(xué)生了解裝配體的工作原理，了解零部件之間的裝配、連接關(guān)系，能用Solidworks畫出裝配示意圖，表達(dá)出正確的裝配關(guān)系。能夠應(yīng)用所學(xué)的機(jī)械制圖知識(shí)，選擇恰當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方案表達(dá)零件內(nèi)外結(jié)構(gòu)，用autocad或者caxa繪制零件圖，在三維立體和二維圖紙間進(jìn)行空間思維轉(zhuǎn)換。

訓(xùn)練學(xué)生掌握并熟練使用二維和三維Solidworks繪圖軟件，正確使用測繪工具測量零件尺寸并在圖紙中正確合理標(biāo)注。充分利用Solidworks的看圖直觀性，增強(qiáng)學(xué)生有關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)方面知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)，在機(jī)械零件和部件的測繪過程中，注重加強(qiáng)機(jī)件表達(dá)力的培養(yǎng)，并且能夠讓學(xué)生學(xué)習(xí)掌握正確查閱參考資料、技術(shù)手冊、有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范確定尺寸公差、配合關(guān)系、表面結(jié)構(gòu)、形位公差等技術(shù)要求。

2.3機(jī)械零部件測繪改革方案設(shè)計(jì)

基于Solidworks注重表達(dá)力培養(yǎng)的機(jī)械零部件測繪實(shí)踐教學(xué)改革，準(zhǔn)備采用以下流程進(jìn)行。

3基于Solidworks 的三維建模機(jī)械零部件測繪教學(xué)改革成效

3.1基于Solidworks 的三維建模機(jī)械零部件測繪效果

《機(jī)械制圖》課程中的零部件測繪，包括零件結(jié)構(gòu)表達(dá)方法（視圖的選擇）、工藝結(jié)構(gòu)、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求注寫等的合理性，還有圖線的規(guī)范性、尺寸的基本注法、螺紋和齒輪嚙合的規(guī)定畫法、零部件之間的裝配關(guān)系、配合制度的選擇和標(biāo)注等。

通過將Solidworks三維建模引入制圖測繪進(jìn)行改革，不但嚴(yán)格遵循了原有的測繪目的，完成了以上的測繪任務(wù)，而且制圖測繪中需要培養(yǎng)的徒手繪圖能力、測量工具使用和測繪方法應(yīng)用能力、空間思維能力、查閱標(biāo)準(zhǔn)和手冊能力等都得到了訓(xùn)練，同時(shí)訓(xùn)練了學(xué)生的計(jì)算機(jī)繪圖能力、三維造型設(shè)計(jì)能力、二維與三維之間的空間轉(zhuǎn)換能力，更讓學(xué)生體會(huì)到了制圖測繪實(shí)訓(xùn)不僅僅是“畫圖”的實(shí)訓(xùn)，確切來說應(yīng)該是一個(gè)“設(shè)計(jì)過程”。

3.2基于Solidworks 的三維建模機(jī)械零部件測繪成績與經(jīng)驗(yàn)

學(xué)生在大一第二學(xué)期，經(jīng)過為期12個(gè)學(xué)時(shí)的零部件測繪中，分別測繪了4種典型零件：軸，齒輪，叉架和箱體。首先應(yīng)用工具測量尺寸，分組討論合理的表達(dá)方法，徒手繪制出草圖，并標(biāo)注尺寸。然后應(yīng)用 Solidworks建模繪制出三維圖形，在此基礎(chǔ)上加深了對零件形狀結(jié)構(gòu)的理解，分析零件的形體，給出不同的表達(dá)方案。對數(shù)種表達(dá)方法分析比較，選擇相對合理的，既能夠把零件表達(dá)清楚，又力求簡潔合理。對在第一學(xué)期《機(jī)械制圖》中學(xué)習(xí)的基本視圖、局部視圖、全剖視、半剖視、局部剖視等各種表達(dá)方法有了更詳細(xì)直觀的認(rèn)識(shí)，從而加深鞏固了原來的繪圖技能，同時(shí)基本能掌握獨(dú)立應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪圖的能力。

然后在零件圖的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建了裝配圖。又選取零件數(shù)較少的螺栓連接、曲軸連桿活塞總成等小型部件，分組繪制零件模型，組成裝配圖再生成爆炸分解圖。

在后續(xù)對學(xué)生大二期間的機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的跟蹤調(diào)查，以及大四畢業(yè)時(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，學(xué)生經(jīng)過三維建模機(jī)械零部件測繪，整體來看成效是很明顯的。

3.3基于Solidworks 的三維建模機(jī)械零部件測繪創(chuàng)新點(diǎn)

通過測繪教學(xué)改革，把傳統(tǒng)的《機(jī)械制圖》尺規(guī)測繪，與計(jì)算機(jī)繪圖包括二維與三維結(jié)合起來，加強(qiáng)學(xué)生對零部件表達(dá)力的培養(yǎng)，同時(shí)更能保證圖紙的準(zhǔn)確性，更好地符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求。

4小結(jié)

基于Solidworks 的三維建模機(jī)械零部件測繪是針對機(jī)械專業(yè)、車輛工程專業(yè)等學(xué)生大一下學(xué)期，完成了《機(jī)械制圖》課程的前半部分授課，包括投影理論、三視圖、機(jī)件的表達(dá)、標(biāo)準(zhǔn)件和常用件等的學(xué)習(xí)之后，在零件圖和裝配圖授課期間，針對典型零件測繪和裝配圖測繪，逐個(gè)采用既要手繪圖紙，也要計(jì)算機(jī)繪圖交叉進(jìn)行。在基本掌握了尺規(guī)畫圖之后，進(jìn)一步的學(xué)習(xí)新的技能。

通過應(yīng)用Solidworks注重表達(dá)力培養(yǎng)的機(jī)械制圖測繪的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生做到真正的學(xué)以致用，提升學(xué)生的動(dòng)手能力，最終提升學(xué)生走上工作崗位的競爭能力。

最后不足之處，由于學(xué)時(shí)不是很充分，不能集中進(jìn)行較復(fù)雜的零件和裝配體的測繪和建模。對裝配體動(dòng)畫以及零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有限元的分析等不能進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

希望能對學(xué)生在校四年期間編寫制定連續(xù)有效的學(xué)習(xí)計(jì)劃，把《機(jī)械制圖》這門專業(yè)基礎(chǔ)課掌握的工程語言能在后續(xù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程、車輛設(shè)計(jì)等課程中持續(xù)的應(yīng)用，保證學(xué)生工作之后學(xué)以致用，勝任與專業(yè)知識(shí)相關(guān)的工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡建生.機(jī)械制圖[M]機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[2]王喜倉，于利民.SoldWorks2014實(shí)用教程[M]中國水利出版社，2015.

作者簡介：柳同音（1970，8-），女，漢，山東省濟(jì)南市人，本科，講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械加工，山東交通學(xué)院。