吳玉文

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)械制圖課程的教學(xué)內(nèi)容、方式和手段也不斷地隨之變革，3D打印技術(shù)帶給機(jī)械制圖教學(xué)的改變也勢不可擋。作為人力資源供給的教育系統(tǒng)，不斷進(jìn)步是教育教學(xué)的本質(zhì)，將三維建模納入制圖教學(xué)工作中，是教師對變化進(jìn)行的積極響應(yīng)，是正常的也是必須的。本文從職業(yè)學(xué)院教師的角度，談?wù)?D打印技術(shù)對機(jī)械制圖的教學(xué)工作的影響，探討教學(xué)應(yīng)努力的方向。

關(guān)鍵詞：3D打?。粰C(jī)械制圖；教學(xué)

1 傳統(tǒng)機(jī)械制圖課程教學(xué)框架

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)中機(jī)械制圖框架

在傳統(tǒng)的機(jī)械制圖課程中，粗略地說可以分為以下幾個(gè)部分：制圖基礎(chǔ)知識、三視圖基礎(chǔ)、機(jī)件的表達(dá)方式、零件圖和裝配圖。學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)是學(xué)生在領(lǐng)悟機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，學(xué)會識圖和繪圖。教學(xué)過程是將制圖標(biāo)準(zhǔn)等理論學(xué)習(xí)與計(jì)算機(jī)輔助制圖的操作訓(xùn)練結(jié)合起來，而計(jì)算機(jī)輔助制圖通常廣泛采用的AutoCAD的二維制圖手段。

1.2 機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)依然重要

雖然技術(shù)在不斷進(jìn)步，但機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)對機(jī)械制造行業(yè)仍然是極其重要的，在科技不斷發(fā)展的過程中，國家標(biāo)準(zhǔn)也不斷地補(bǔ)充與更新，國標(biāo)的制圖理論是簡潔與適用的，對行業(yè)的指導(dǎo)作用是強(qiáng)大的。

比如對各種線型的規(guī)定，讓圖形變得簡潔流暢易于識別；對視圖的表達(dá)方式的規(guī)定，在符合視圖規(guī)律的前提下簡單明了地表述了豐富的信息等，并賦予枯燥的圖形以美感。

機(jī)械制圖國家標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)是重要的理論基礎(chǔ)，繪圖手段的更新是找到了更多的表達(dá)圖形的方式，更加利于現(xiàn)代制造業(yè)。

2 3D打印技術(shù)發(fā)展對機(jī)械制圖教學(xué)的影響是從平面制圖轉(zhuǎn)向三維建模

2.1 3D打印技術(shù)與三維圖形

3D打印技術(shù)是一種立體平面印刷術(shù)，始于二十世紀(jì)八十年代的美國，它先從計(jì)算機(jī)圖像制作實(shí)體對象，然后再進(jìn)行三維打印，輸入為三維電子數(shù)據(jù)，在STL文件中使用面片網(wǎng)格展現(xiàn)生成零件，此過程也稱為快速成型。經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)得到長足發(fā)展，可以利用快速成型機(jī)直接生產(chǎn)塑料或金屬零部件，廣泛用于航空航天工業(yè)、汽車工業(yè)、建筑、電子、珠寶、醫(yī)學(xué)等行業(yè)，并且和其他技術(shù)相結(jié)合形成具有廣闊發(fā)展前景的新的產(chǎn)業(yè)。

Solid Works是基于Windows的一款三維圖形軟件，由美國Solid Works公司推出，自1995年問世以來，以其優(yōu)異的性能、易用性和創(chuàng)新性，極大地提高了機(jī)械工程師的設(shè)計(jì)效率，在與同類軟件的激烈競爭中已經(jīng)確立了其市場地位，稱為三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)輸出Solid Works零件或裝配體文檔為STL 文件時(shí)，可設(shè)定輸出選項(xiàng)，在3D打印機(jī)上打印出來所需要的零部件。STL文件格式是由3D SYSTEM 公司于1988年制定的一個(gè)接口協(xié)議，是一種為快速原型制造技術(shù)服務(wù)的三維圖形文件格式，用這種格式輸入3D打印機(jī)直接快速成型實(shí)體模型，工業(yè)設(shè)計(jì)比較常用。

2.2 三維建模與計(jì)算機(jī)輔助二維制圖之區(qū)別

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以AutoCAD為代表的軟件為制圖工作帶來了便利，機(jī)械制圖從手工繪圖邁向了計(jì)算機(jī)輔助制圖，但這樣的制圖思路仍然局限在以平面投影圖形代替立體影像，視圖直接的相關(guān)關(guān)系靠外部控制，不能自適應(yīng)，對零件圖裝配圖中局部的更改，視圖之間不能自動(dòng)變更。例如平面圖形中的圓是通過多邊形逼近而得到的，但三維建模軟件是建立幾何模型得到的。

三維建模軟件可以表達(dá)物體表面的輪廓形狀幾何位置信息，表達(dá)幾何體之間關(guān)系的拓?fù)湫畔?，因此可以通過STL文件驅(qū)動(dòng)3D打印機(jī)完成零部件的制作。

3 基于3D打印技術(shù)的機(jī)械制圖課程的教學(xué)構(gòu)想

3.1 在傳統(tǒng)的教學(xué)框架內(nèi)，增加三維建模學(xué)習(xí)

我們是一所高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院，機(jī)械制圖教學(xué)是一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，對學(xué)生的機(jī)械素質(zhì)和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)很重要，機(jī)械制圖教學(xué)通常開設(shè)二個(gè)學(xué)期，第一學(xué)期為制圖基礎(chǔ)的教學(xué)，第二學(xué)期為計(jì)算機(jī)制圖教學(xué)，主要是學(xué)習(xí)AutoCAD制圖軟件。從2014級開始，我們嘗試將Solid Works納入學(xué)習(xí)范圍，從2015級開始，增加學(xué)習(xí)課時(shí)，從二個(gè)學(xué)期延伸到第三個(gè)學(xué)期。通過三維建模軟件的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械的興趣。

3.2 組織學(xué)習(xí)小組，開發(fā)多樣的教學(xué)形式

將網(wǎng)絡(luò)與實(shí)時(shí)教學(xué)有機(jī)地組合起來，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，以學(xué)生為中心組織教學(xué)，我們在課堂教學(xué)以外，發(fā)揮多種教學(xué)手段激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，舉辦學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)Solid Works，讓先行的學(xué)生幫助其他的學(xué)生裝機(jī)，通過建立Solid Works學(xué)習(xí)群的形式，形成學(xué)習(xí)氛圍，在2014級的學(xué)生中對有興趣的學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，取得了很不錯(cuò)的效果。

3.3 尋找實(shí)戰(zhàn)機(jī)會，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

我們積極創(chuàng)造機(jī)會，讓部分學(xué)生參加了省級相關(guān)比賽，利用Solid Works軟件出設(shè)計(jì)圖，取得了好成績，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]Autodesk公司.Solid Works 2013幫助文件.

[2]北京兆迪科技有限公司.手把手教你學(xué)Solid Works基礎(chǔ)指南[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012年3月.