張偉華，劉立平

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050)

基于Solidworks三維建模的制圖測(cè)繪教學(xué)改革探索*

張偉華，劉立平

(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，蘭州 730050)

針對(duì)高職院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的制圖測(cè)繪實(shí)訓(xùn)課程，分析了目前制圖測(cè)繪教學(xué)中出現(xiàn)的學(xué)生忽視測(cè)量準(zhǔn)確性、零部件表達(dá)不準(zhǔn)確、疲于完成圖紙繪制等問(wèn)題，提出了將三維建模引入制圖測(cè)繪教學(xué)，利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(lái)約束零件尺寸測(cè)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。

制圖測(cè)繪;三維建模;教學(xué)改革;實(shí)施步驟

1 制圖測(cè)繪實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

我校始建于20世紀(jì)50年代中期，建校初期就創(chuàng)辦了化工機(jī)械、數(shù)控、模具、焊接等經(jīng)典的機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)，機(jī)械制圖和制圖測(cè)繪是這些專(zhuān)業(yè)的必開(kāi)課程，根據(jù)高等職業(yè)院校的發(fā)展變化，我校的機(jī)械制圖和制圖測(cè)繪課程也在不斷改革，作為全國(guó)職業(yè)院校的一個(gè)縮影，以我校制圖測(cè)繪課程的改革發(fā)展談一下制圖測(cè)繪教學(xué)的現(xiàn)狀與問(wèn)題。

1.1 傳統(tǒng)的制圖測(cè)繪教學(xué)

由于現(xiàn)在機(jī)械制圖課時(shí)不斷壓縮，學(xué)生機(jī)械制圖理論知識(shí)掌握不扎實(shí)，到了測(cè)繪環(huán)節(jié)，學(xué)生為完成作業(yè)而繪圖，只是模仿繪圖，不求零件設(shè)計(jì)表達(dá)、工藝結(jié)構(gòu)、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求注寫(xiě)等的合理性。這一點(diǎn)從學(xué)生提交的圖紙中就可看到，比如圖線的規(guī)范性、尺寸的基本注法、螺紋和齒輪嚙合的規(guī)定畫(huà)法、零部件之間的裝配關(guān)系、配合制度等均為常出現(xiàn)的錯(cuò)誤。在圖紙上繪圖，效率低，而且圖紙一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，修改起來(lái)相當(dāng)麻煩，要保持整個(gè)圖紙的干凈整潔也是一件很困難的事，龐大而復(fù)雜的繪圖工作量也會(huì)讓學(xué)生對(duì)制圖測(cè)繪課程失去興趣，教學(xué)效果不好。

教師在測(cè)繪中只是起到講解、引導(dǎo)的作用，一個(gè)班級(jí)50名學(xué)生只配備一名指導(dǎo)教師，每個(gè)學(xué)生的繪圖量大(8張左右零件草圖、零件圖，一張A2裝配圖，上百個(gè)尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求等)，對(duì)學(xué)生一一指導(dǎo)修改錯(cuò)誤不可能做到。測(cè)繪的結(jié)果就是多數(shù)學(xué)生1周時(shí)間疲于趕圖，實(shí)際掌握測(cè)繪技能的同學(xué)寥寥無(wú)幾，與最初的制圖測(cè)繪實(shí)訓(xùn)教學(xué)目標(biāo)相去甚遠(yuǎn)。

1.2 與二維計(jì)算機(jī)繪圖AutoCAD相結(jié)合的制圖測(cè)繪與CAD實(shí)訓(xùn)

相比于單純以手工繪圖為主的制圖測(cè)繪，制圖測(cè)繪與CAD的測(cè)繪教學(xué)由于零件圖和裝配圖采用AutoCAD繪圖，通過(guò)教師演示用計(jì)算機(jī)快速、準(zhǔn)確地繪制零件圖樣、標(biāo)注尺寸、拼畫(huà)裝配圖，大大提高了學(xué)生對(duì)制圖測(cè)繪的興趣，學(xué)生繪圖負(fù)擔(dān)也有所減輕，而且學(xué)生感覺(jué)通過(guò)兩周的實(shí)訓(xùn)掌握了計(jì)算機(jī)繪圖的技能，這些都是教學(xué)改革的一大進(jìn)步。但是也應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到制圖測(cè)繪與CAD實(shí)訓(xùn)中仍然存在的問(wèn)題:

AutoCAD軟件僅僅是代替了原來(lái)制圖需要的圖版、丁字尺、圖紙、鉛筆、圓規(guī)等繪圖工具，僅僅是繪圖手段的更新?lián)Q代，加快了繪圖速度，使得圖紙便于保存管理，并沒(méi)有從根本上提升學(xué)生對(duì)于機(jī)械制圖理論知識(shí)和零部件測(cè)繪技能的掌握，學(xué)生只是換了一種工具模仿繪圖，打印出來(lái)的圖紙依然存在零件設(shè)計(jì)表達(dá)、工藝結(jié)構(gòu)、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求注寫(xiě)合理性等問(wèn)題。運(yùn)用AutoCAD軟件繪圖為那些一向懶于主動(dòng)求學(xué)、應(yīng)付學(xué)習(xí)的學(xué)生提供了更便捷的手段，等待其他同學(xué)圖紙繪制完成后，輕松拷貝一下即可。盡管老師們采用了嚴(yán)格的考核辦法，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必定取消成績(jī)，但這樣的現(xiàn)象在每一級(jí)學(xué)生中總有發(fā)生。AutoCAD軟件繪圖依然是二維繪制零部件圖樣，直觀性差，無(wú)法提升學(xué)生的空間想象能力和空間思維能力。學(xué)生對(duì)于零部件之間的裝配關(guān)系、配合制度等都不能理論聯(lián)系實(shí)際，測(cè)繪結(jié)果對(duì)錯(cuò)、是否符合實(shí)際生產(chǎn)使用要求，均不能在圖紙中自我發(fā)現(xiàn)。

綜上所述，應(yīng)用AutoCAD軟件的教學(xué)改革只是繪圖手段的改革，沒(méi)有從根本上提高學(xué)生的零部件測(cè)繪能力，制圖測(cè)繪教學(xué)，“零部件測(cè)繪能力的提高”才是教學(xué)改革的根本。

2 三維建模引入制圖測(cè)繪教學(xué)的必要性與可行性

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的制圖測(cè)繪教學(xué)模式的思考，看到了教學(xué)中的不足，由此可見(jiàn)，制圖測(cè)繪的教學(xué)改革要緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行改革，做到有的放矢。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，并能用裝配示意圖表達(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)，徒手繪制零件草圖，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)生正確使用測(cè)繪工具測(cè)量零件尺寸并在圖紙中正確合理標(biāo)注。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)，能夠正確查閱參考資料、技術(shù)手冊(cè)、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。與先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法相接軌，能夠運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件完成工作圖樣，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并及時(shí)修改，做到合理設(shè)計(jì)。

在我院的一些專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，機(jī)械制圖測(cè)繪、AutoCAD繪圖、三維建模是三門(mén)獨(dú)立的教學(xué)課程，或者制圖測(cè)繪和AutoCAD繪圖相結(jié)合，三維建模仍然獨(dú)立學(xué)習(xí)。而在實(shí)際生產(chǎn)中，無(wú)論是AutoCAD繪圖還是三維建模都是為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制圖測(cè)繪服務(wù)的，把制圖測(cè)繪與AutoCAD繪圖和三維軟件有機(jī)結(jié)合起來(lái)，才能真正讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通、學(xué)以致用。

3 三維建模引入制圖測(cè)繪的實(shí)施步驟

將三維建模引入制圖測(cè)繪的具體實(shí)施過(guò)程仍然是圍繞前面所述制圖測(cè)繪需要把握的要點(diǎn)展開(kāi)的，具體過(guò)程可以用如圖1所示的流程圖來(lái)表述。流程圖中展示了測(cè)繪一臺(tái)裝配體從準(zhǔn)備測(cè)繪模型和工具開(kāi)始到最后完成全套二維、三維工程圖的詳細(xì)過(guò)程，每一步驟的具體學(xué)習(xí)目標(biāo)如表1詳細(xì)表述。

圖1 三維建模引入制圖測(cè)繪教學(xué)具體實(shí)施過(guò)程

表1 三維建模引入制圖測(cè)繪教學(xué)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)

序號(hào)測(cè)繪過(guò)程學(xué)習(xí)目標(biāo)8Solidworks生成二維裝配圖(三維裝配——二維裝配圖轉(zhuǎn)換)學(xué)生掌握運(yùn)用Solidworks生產(chǎn)二維裝配圖，表達(dá)方案確定、對(duì)圖形進(jìn)行編輯、尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求確定、零部件序號(hào)、標(biāo)題欄明細(xì)欄填寫(xiě)等。9生成裝配體爆炸視圖、裝配動(dòng)畫(huà)學(xué)生掌握運(yùn)用Solidworks生成裝配爆炸視圖、裝配動(dòng)畫(huà)，這一擴(kuò)展功能的學(xué)習(xí)便于學(xué)生進(jìn)一步模擬實(shí)際裝配過(guò)程，完善制圖測(cè)繪過(guò)程。10填寫(xiě)實(shí)訓(xùn)報(bào)告、提交二維、三維工程圖樣讓學(xué)生做好測(cè)繪成果的整理工作，總結(jié)實(shí)訓(xùn)過(guò)程。

實(shí)踐證明，通過(guò)將三維建模引入制圖測(cè)繪進(jìn)行改革，不但嚴(yán)格遵循了原有的測(cè)繪目的，完成了測(cè)繪任務(wù)，而且制圖測(cè)繪中需要培養(yǎng)的徒手繪圖能力、測(cè)量工具使用和測(cè)繪方法應(yīng)用能力、空間思維能力、查閱標(biāo)準(zhǔn)和手冊(cè)能力等得到了訓(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(cè)繪實(shí)訓(xùn)不僅僅是“畫(huà)圖”的實(shí)訓(xùn)，確切來(lái)說(shuō)應(yīng)該是一個(gè)“設(shè)計(jì)過(guò)程”。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)應(yīng)該緊跟企業(yè)工程設(shè)計(jì)的先進(jìn)方法和手段，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)生走上生產(chǎn)崗位的競(jìng)爭(zhēng)能力。

4 結(jié)論

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展深刻影響著現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造行業(yè)的方式和步伐，作為與現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造緊密相關(guān)的基礎(chǔ)教學(xué)環(huán)節(jié)——制圖測(cè)繪，教學(xué)改革也應(yīng)緊跟當(dāng)今設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展，將計(jì)算機(jī)三維建模技術(shù)引入制圖測(cè)繪教學(xué)就是重要的一步教學(xué)改革，通過(guò)實(shí)踐，取得了預(yù)期的效果。當(dāng)然也還存在一些實(shí)際的問(wèn)題，比如要求老師和學(xué)生有較高的計(jì)算機(jī)能力、造型設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造基礎(chǔ)知識(shí)等。這些實(shí)際問(wèn)題既是現(xiàn)在的困難，又是以后完善制圖測(cè)繪改革的目標(biāo)。將計(jì)算機(jī)三維建模技術(shù)引入制圖測(cè)繪教學(xué)將是對(duì)工程圖學(xué)的教學(xué)發(fā)展，對(duì)高職機(jī)械類(lèi)人才培養(yǎng)邁出的重要一步。

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Exploration on Teaching Reform for Drawing Mapping Based on Solidworks 3D Modeling

ZHANG Wei-hua，LIU Li-ping
(Lanzhou University of Technology，Gansu Lanzhou 730050，China)

According to the practical courses of drawing mapping for the students majored in mechanics in higher vocational colleges and universities，this paper analyzes the problems neglected by the students in drawing mapping teaching such as the measurement precision，inaccurate expression for spare parts，tiredness of finishing drawing and so on，proposes to introduce 3D modeling into drawing mapping teaching，to raise the precision for the expression of spare parts by taking the advantage of the conversion between 3D model and 2D drawing，to use 3D assembly to constrain the precision of spare parts size measurement，and to generate 2D engineering drawing directly from 3D model，which greatly boosts the speed and accuracy of the drawing and which befits modern design idea.

TH126.2

A

1672－058X(2015)01－0069－04

10.16055/j.issn.1672－058X.2015.0001.17

責(zé)任編輯:李翠薇

2014－04－24;

2014－05－20.

甘肅省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題:高職油氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)專(zhuān)業(yè)制圖能力培養(yǎng)的研究與實(shí)踐(GS［2013］GHB1072);蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院科技教育基金(JY2013－16).

張偉華(1980－)，女，山西晉中人，講師，碩士研究生，從事工程圖學(xué)研究.

Abstract:drawing mapping;3D modeling;teaching reform;implementation step