張燏

（廣東省國防高級(jí)技工學(xué)校 廣東 廣州 510515）

三維造型軟件Solidworks在機(jī)械制圖教學(xué)中的運(yùn)用

張燏

（廣東省國防高級(jí)技工學(xué)校 廣東 廣州 510515）

當(dāng)前的三維造型軟件發(fā)展很快，用它來提高《機(jī)械制圖》教學(xué)質(zhì)量，能取得良好效果。本文從三維造型軟件Solidworks的特點(diǎn)出發(fā)，通過建立教學(xué)模型，就如何運(yùn)用該造型軟件來提高《機(jī)械制圖》課程的教學(xué)效果,提出一些建議。

三維造型軟件（Solidworks）；機(jī)械制圖；教學(xué)模型

隨著科技和經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，社會(huì)對(duì)人才的需求正在發(fā)生著深刻的變化。對(duì)以培養(yǎng)工程、生產(chǎn)第一線的應(yīng)用型人才為目標(biāo)的技工學(xué)校提出了新的要求和挑戰(zhàn)——要求學(xué)生在綜合職業(yè)能力方面具有實(shí)用性、技能性及職業(yè)性的特點(diǎn)。《機(jī)械制圖》是工程界的語言，同時(shí)也是工科類專業(yè)的基礎(chǔ)課程，是機(jī)械專業(yè)學(xué)生必須具有的基本能力?！稒C(jī)械制圖》以“實(shí)用”、“夠用”為準(zhǔn)繩，教學(xué)重點(diǎn)已由“制圖、識(shí)圖并重”向“識(shí)圖”方向傾斜。怎樣才能快速提高學(xué)生的空間想象能力和機(jī)械識(shí)圖能力，筆者結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，把三維CAD建模軟件Solidworks運(yùn)用到制圖教學(xué)環(huán)節(jié)，采用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段，取得了很好的教學(xué)效果。

三維造型軟件Solidworks的特點(diǎn)

Solidworks是一個(gè)基于Windows操作平臺(tái)的三維設(shè)計(jì)軟件，是一個(gè)全參數(shù)化特征造型軟件，可以十分方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維零件實(shí)體造型、復(fù)雜裝配及生成工程圖。圖形界面友好，易學(xué)易用，用戶上手快，因此在世界范圍得到了廣泛應(yīng)用。利用Solidworks的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、放樣、倒角、抽殼、倒圓等基于特征的三維實(shí)體造型工具，能夠方便、快捷地創(chuàng)建任何復(fù)雜形狀的實(shí)體。通過草圖的幾何約束和尺寸約束功能，能構(gòu)造出尺寸十分精確的三維模型。Solidworks的三維模型可以自動(dòng)生成精確的二維工程圖紙，包括基本視圖、斜視圖、剖視圖及軸測圖等，并可以在二維視圖中顯示尺寸和技術(shù)要求。在Solidworks中，同一產(chǎn)品的零件、裝配體及工程圖是互相鏈接的文件，對(duì)零件或裝配體所作的任何更改都會(huì)導(dǎo)致工程圖文件的相應(yīng)變更，因此，二維視圖和三維模型之間的雙向關(guān)聯(lián)功能使模型形狀和尺寸的編輯更加容易，在設(shè)計(jì)過程中更改三維模型或任何一個(gè)二維視圖的尺寸，會(huì)導(dǎo)致三維實(shí)體和所有的二維視圖自動(dòng)更新。對(duì)于數(shù)控專業(yè)、模具專業(yè)及汽修專業(yè)的學(xué)生來講，專業(yè)課中將學(xué)到Solidworks或其他的三維造型軟件，將有助于他們以后的學(xué)習(xí)。

用Solidworks軟件建立教學(xué)模型

在講授機(jī)械制圖時(shí)，教師必須要借助模型、掛圖等工具以及繪制大量的立體圖和三視圖，學(xué)生也需要進(jìn)行大量的練習(xí)，經(jīng)過不斷練習(xí)并反復(fù)對(duì)比立體圖與三視圖才能達(dá)到較好的教學(xué)效果。教師要想把一個(gè)立體結(jié)構(gòu)講解清楚是很困難的事情。教學(xué)模型作為教學(xué)手段的重要組成部分，在幫助學(xué)生形象地理解教學(xué)內(nèi)容的過程中，發(fā)揮著積極的輔助教學(xué)的作用。但教學(xué)模型具有局限性、靜態(tài)性，學(xué)生在學(xué)習(xí)中仍感到困難；而且同時(shí)上課的教師較多，教學(xué)模型也不夠用。

應(yīng)用三維的Solidworks建模軟件可以創(chuàng)建機(jī)械制圖虛擬模型庫，利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)量眾多的模型，在使用中可以完全取代實(shí)物模型。根據(jù)《機(jī)械制圖》教材及Solidworks教學(xué)大綱的要求，要規(guī)劃Solidworks虛擬模型庫的結(jié)構(gòu)。虛擬模型庫構(gòu)成如下：基本幾何體約占10%：棱柱、棱錐、棱臺(tái)、圓柱、圓錐、圓臺(tái)、圓球和圓環(huán)；組合體約占50%：切割式、疊加式及綜合式；各類典型零件約占20%：軸類零件、盤類零件、箱體類零件；裝配體約占10%；標(biāo)準(zhǔn)件和常用件占10%。典型零件與裝配體中的零件共用，不僅提高了模型庫的利用率，也可以講解裝配過程及有可能產(chǎn)生的干涉等實(shí)際問題。

三維造型軟件在制圖教學(xué)中的應(yīng)用

利用先進(jìn)的三維Solidworks技術(shù)創(chuàng)建的計(jì)算機(jī)虛擬模型不僅精度高、質(zhì)感好、形象逼真、色彩豐富，還能將復(fù)雜形體的外形與內(nèi)腔、相貫體中相貫線的變化趨勢、裝配體中零件之間的連接關(guān)系充分地展示出來，使知識(shí)更加清晰、生動(dòng)、形象。利用Solidworks軟件還可以方便地進(jìn)行教學(xué)模型修改與新建，這樣不僅能夠及時(shí)補(bǔ)充符合新教學(xué)內(nèi)容的模型，還可以針對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象、教學(xué)要求調(diào)整現(xiàn)有的模型，充分滿足教學(xué)中對(duì)模型種類及數(shù)量的需要，可達(dá)到教學(xué)成本低、教學(xué)質(zhì)量高的目的。還可以讓學(xué)生充分發(fā)揮想象，把自己喜愛的圖形用Solidworks中的二維視圖表達(dá)出來，讓其他學(xué)生猜想、試畫立體圖。這樣可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和想象力。

應(yīng)用Solidworks分析平面圖形的尺寸標(biāo)注 學(xué)生剛剛學(xué)習(xí)尺寸標(biāo)注時(shí)，很容易多標(biāo)尺寸，采用Solidworks畫圖，就不會(huì)出現(xiàn)這種情況，如果尺寸標(biāo)注多余的話，在Solidworks中會(huì)顯示出來。如圖1：學(xué)生都認(rèn)為尺寸12.88應(yīng)該標(biāo)上，但實(shí)際上這個(gè)尺寸可能通過其他尺寸計(jì)算出來，這時(shí)候告訴學(xué)生答案，學(xué)生非常容易理解，對(duì)以后尺寸鏈章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)更容易接受。

圖1 尺寸標(biāo)注分析圖

圖2 立體表面交線圖

應(yīng)用Solidworks分析立體表面交截線 立體表面的交截線是本教材的一個(gè)難點(diǎn)，學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)有一些困難。采用Solidworks畫圖，學(xué)生能直觀地看出交截線及其在各個(gè)面上的投影。如圖2（a），補(bǔ)畫左視圖。很多學(xué)生不知從何下手，兩圓柱的交線具體是向哪個(gè)方向彎。把圓孔一個(gè)一個(gè)地添上，這樣將難點(diǎn)分解，每一步都解釋一下，學(xué)生能理解，也知道如何去思考這類的題型。

應(yīng)用Solidworks分析組合體 根據(jù)已知視圖想象立體形狀，并補(bǔ)畫圖中的漏線。這類題可能有多種答案，利用Solidworks將學(xué)生所想到的答案都表達(dá)出來，有利于發(fā)揮學(xué)生的想象力，如圖3（a）。組合體是多個(gè)基本體切割或組合而成的，利用Solidworks將基本體先畫出來，然后組合，每個(gè)學(xué)生的拆裝方法不一樣，上課時(shí)將每種方法都表達(dá)出來，有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。

圖3 組合體圖

應(yīng)用Solidworks分析剖視圖 各種剖視圖是表達(dá)零件的關(guān)鍵方式之一，而學(xué)生對(duì)剖視圖難以理解，很多的內(nèi)部結(jié)構(gòu)想象不出來。利用Solidworks可以采用各種各樣的剖視，從不同的角度來了解零件，如圖4所示。

圖4 剖視圖

應(yīng)用Solidworks分析裝配圖 裝配圖拆、畫零件圖又是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)生往往弄不懂零件的具體樣子，很容易把零件混在一起。利用Solidworks，用不同顏色的零件組合成裝配體，再將裝配體拆分成各個(gè)零件，還可以模擬它們之間的相互運(yùn)動(dòng)。對(duì)學(xué)生來講，懂得各零件的配合形式和運(yùn)動(dòng)，再拆畫零件圖會(huì)更容易一些。如圖5是一個(gè)泵，活塞可在泵體內(nèi)移動(dòng)。

教師利用Solidworks，能制作完成《機(jī)械制圖》教材及習(xí)題集上的所有三維模型和與其對(duì)應(yīng)的二維基本視圖，如向視圖、剖面圖等；完成《機(jī)械制圖》教材及習(xí)題集上的裝置圖，再配合多媒體制作軟件做成課件，刻錄成光盤或者保存在電腦上。當(dāng)學(xué)生在課后練習(xí)中遇到困難，可以進(jìn)入模型庫，在庫中找到所需要的模型，進(jìn)行仔細(xì)觀察，增強(qiáng)對(duì)實(shí)物的感官認(rèn)識(shí)，輔助完成課后練習(xí)。在模型庫中，學(xué)生可以通過與所繪圖形對(duì)比，來檢驗(yàn)自己的讀圖能力和對(duì)零件的表達(dá)能力。計(jì)算機(jī)模型庫可以改變傳統(tǒng)教學(xué)的單調(diào)的形式，有助于學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)習(xí)效率。

圖5 裝配圖拆、畫零件圖

實(shí)踐證明，通過利用Solidworks進(jìn)行《機(jī)械制圖》課程教學(xué)，一方面，在授課中的一些重點(diǎn)問題，如截交體、相貫體、組合體、剖視圖等內(nèi)容，可以清晰、生動(dòng)、形象地展示在學(xué)生面前，難點(diǎn)變得容易理解，學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)增強(qiáng)了，所獲得的信息量也增大了；另一方面，減輕了教師的輔導(dǎo)工作量，學(xué)生可以根據(jù)自己的需要，在計(jì)算機(jī)上重復(fù)多次地進(jìn)行有關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。雖然現(xiàn)在機(jī)械制圖計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)仍存在一些問題，如不同班級(jí)的制圖教材不統(tǒng)一、素材不夠理想、上機(jī)條件不夠等，但是機(jī)械制圖計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的應(yīng)用前景是非常廣闊的，它將有利于推動(dòng)教學(xué)方法改革，使學(xué)生能愉快地學(xué)習(xí)制圖知識(shí)，增強(qiáng)實(shí)踐能力，從而提高制圖教學(xué)的效果。

[1]金大鷹.機(jī)械制圖（機(jī)械類專業(yè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]駱江鋒.SolidWorks2006基礎(chǔ)教程[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[3]楊國新，王定標(biāo).基于SolidWorks的機(jī)械零部件虛擬裝配體設(shè)計(jì)技術(shù)[J].煤礦機(jī)械，2007，(7)：75-76.

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G712

A

1672-5727（2010）07-0152-02

張燏（1973—），女，湖南株洲人，碩士，廣東省國防科技高級(jí)技工學(xué)校講師，維修電工高級(jí)技師，主要從事職業(yè)教育研究。

（本文責(zé)任編輯：尚傳梅）