劉艷紅

在機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)中，機(jī)械制圖是職業(yè)院校學(xué)生所必須掌握的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，也是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。由于學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)薄弱，對(duì)知識(shí)的掌握和理解較慢，在制圖課上應(yīng)用三維軟件直觀反映物體三視圖的投影，使學(xué)生更容易接受。對(duì)此，筆者根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了一些方法與技藝。

一、三維ACD軟件對(duì)制圖教學(xué)的影響

在傳統(tǒng)教學(xué)中，機(jī)械制圖常利用黑板繪畫(huà)、掛圖及模型的授課方式，教師邊講解邊畫(huà)圖，學(xué)生大多模仿教師，教學(xué)效果不是特別顯著。三維軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中更加直觀、生動(dòng)，易于引起學(xué)生的求知欲望。用三維軟件配合機(jī)械制圖進(jìn)行講解，更能清晰表達(dá)物體的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解，最終達(dá)到教學(xué)目的。

機(jī)械制圖中所適用的制圖軟件很多，最常用的有AutoCAD、CAXA和Inventor等軟件。它們都是機(jī)械制圖中常用的二維和三維繪圖軟件，AutoCAD和CAXA軟件操作簡(jiǎn)單，容易上手，在二維繪圖中應(yīng)用比較廣泛，而Inventor在三維設(shè)計(jì)中的功能更加強(qiáng)大，直觀性較強(qiáng)，能夠迅速生成實(shí)體零件，使用投影畫(huà)圖更加方便。例如我們?cè)谥v到點(diǎn)線面投影作圖時(shí)，如果只講理論知識(shí)，學(xué)生難以理解，通過(guò)模型觀察時(shí)，有些面的投影不易看得清楚，而通過(guò)三維軟件展現(xiàn)實(shí)體的形狀，能夠一目了然地找到物體位置上的點(diǎn)線面，再由教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)其作圖口訣，學(xué)生能很快掌握其投影特性。這正好符合由感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的規(guī)律，再以理論知識(shí)運(yùn)用投影特性和規(guī)律，指導(dǎo)實(shí)踐畫(huà)圖，提高了學(xué)生的逆向思維能力。在教學(xué)中利用Inventor的三維造型使學(xué)生快速理解三維與平面的轉(zhuǎn)換，特別是在學(xué)習(xí)組合體和剖視圖等章節(jié)內(nèi)容，通過(guò)Inventor三維軟件的拉伸和旋轉(zhuǎn)命令得到物體形狀，然后利用Inventor的工程圖的投影功能快速準(zhǔn)確地進(jìn)行三視圖投影，最后運(yùn)用三維軟件的裝配和運(yùn)動(dòng)仿真使學(xué)生進(jìn)一步了解零部件的裝配關(guān)系和運(yùn)動(dòng)位置，大大提高了學(xué)生的空間想象能力和思維能力。學(xué)生通過(guò)對(duì)三維軟件的操作學(xué)習(xí)，對(duì)機(jī)械制圖各章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)有了更深一步的理解，也符合制圖課對(duì)學(xué)生的正向及逆向思維的反復(fù)鍛煉，為后續(xù)章節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

二、用三維軟件繪制組合體視圖

組合體的視圖是機(jī)械制圖書(shū)本的重點(diǎn)部分。它既是對(duì)前面基本體的總結(jié)，又為學(xué)習(xí)零件圖和裝配圖奠定基礎(chǔ)。所以組合體的學(xué)習(xí)是進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力和讀圖能力的關(guān)鍵。而機(jī)械課程的改革勢(shì)必要進(jìn)行“一體化教學(xué)”，將學(xué)生的動(dòng)手能力與理論知識(shí)相結(jié)合。在教學(xué)中以模擬生產(chǎn)中常用零件加工、銷(xiāo)售等為一體的各種活動(dòng)為學(xué)生學(xué)習(xí)的任務(wù)，第一步要進(jìn)行零件的識(shí)讀，根據(jù)圖樣提供的信息讀懂零件上的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，所以制圖課的學(xué)習(xí)是生產(chǎn)加工的第一環(huán)節(jié)，根據(jù)圖樣內(nèi)容需要理論聯(lián)系實(shí)際，同時(shí)也是職業(yè)院校進(jìn)行“一體化”教學(xué)的需求。由于知識(shí)點(diǎn)過(guò)多，學(xué)生消化需要一定的時(shí)間，而課堂時(shí)間有限和組合體模型的復(fù)雜多樣性，既不能進(jìn)行“滿堂灌”，又要把重點(diǎn)和難點(diǎn)講清楚，因此僅僅依靠在黑板上用粉筆寫(xiě)的板書(shū)往往只能講一兩個(gè)地方的注意事項(xiàng)，不能照顧到全局，依靠傳統(tǒng)的模型和掛圖等教學(xué)工具，學(xué)生領(lǐng)會(huì)不到畫(huà)圖的先后順序及關(guān)鍵注意點(diǎn)。如果過(guò)度依賴(lài)PPT課件進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)疲勞，師生的互動(dòng)環(huán)節(jié)會(huì)有所減少。此時(shí)，教師通過(guò)PPT課件結(jié)合用三維軟件Inventor，先做出組合體實(shí)體的三維造型。課堂上采用師生互動(dòng)，學(xué)生提出問(wèn)題，教師進(jìn)行解答，由教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考如何把組合體分解成若干基本體，再投影出各基本體的三視圖。學(xué)生通過(guò)教師的每一步課堂操作，分析出每一個(gè)基本體的畫(huà)圖步驟。在畫(huà)圖過(guò)程中，教師要善于總結(jié)規(guī)律，讓學(xué)生通過(guò)一些簡(jiǎn)單易學(xué)的口訣得到畫(huà)組合體的步驟：“先基準(zhǔn)，后輪廓；先外部，后內(nèi)部；三個(gè)視圖一起畫(huà)”。師生同步進(jìn)行，很容易幫助學(xué)生找到組合體畫(huà)圖的一些“套路”。在利用三維軟件畫(huà)圖的過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生有意識(shí)地記圖。例如在畫(huà)圖過(guò)程中要強(qiáng)調(diào)基本體中圓柱體實(shí)心和空心的實(shí)線及虛線之分，棱柱上切割形狀及圓柱的切肩和開(kāi)槽圖特征，理解截交線和相貫線的性質(zhì)等，掌握組合體中每一條線和線框的含義，通過(guò)對(duì)比模型及三維軟件的實(shí)體造型，判斷出哪些線易出錯(cuò)等，如何做到減少漏線的錯(cuò)誤。這就要求教師著重強(qiáng)調(diào)為什么“三個(gè)視圖一起畫(huà)”，它的優(yōu)點(diǎn)是為了讓學(xué)生掌握這樣的畫(huà)圖方式很少會(huì)出現(xiàn)漏線和多線。掌握了這一方法后，學(xué)生就能認(rèn)識(shí)到，任何復(fù)雜的組合體都能化繁為簡(jiǎn)。學(xué)生畫(huà)完每個(gè)基本體后，再檢查基本體之間的表面連接及位置關(guān)系，遵循這樣的畫(huà)圖規(guī)律才不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)加強(qiáng)補(bǔ)視圖和補(bǔ)漏線練習(xí)，進(jìn)一步提高觀察能力和思考能力。

三、用三維軟件表達(dá)視圖上的特殊圖線

當(dāng)學(xué)生對(duì)三視圖的學(xué)習(xí)已掌握了一定的方法時(shí)，就對(duì)物體的外形圖大部分有了進(jìn)一步的了解，例如對(duì)于截交線的畫(huà)法，當(dāng)要用到面形分析法時(shí)，要對(duì)每個(gè)面的投影分析其形狀特征，而運(yùn)用Inventor軟件的視圖導(dǎo)航功能就可以很方便地觀察到不同視覺(jué)的圖形輪廓，從而加深學(xué)生的觀察能力。最后，教師進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)一步提高學(xué)生的繪圖能力。對(duì)于內(nèi)容形狀比較復(fù)雜的零件，要運(yùn)用剖視圖進(jìn)行畫(huà)圖。由于機(jī)械零件內(nèi)部不易觀察，學(xué)生易出現(xiàn)漏線現(xiàn)象。Inventor軟件的演示能夠動(dòng)態(tài)地剖開(kāi)物體，讓學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)內(nèi)部形狀和剖切后能看到的部分圖線，通過(guò)的 Inventor顏色區(qū)分進(jìn)行對(duì)比，對(duì)剖面線的位置用灰色區(qū)域進(jìn)行展示，使剖面線的位置非常清楚。教師再引導(dǎo)學(xué)生，強(qiáng)調(diào)剖視圖中的知識(shí)點(diǎn)是物體與剖切平面接觸的部分就是剖面線要表示的灰色區(qū)域，由此再引出金屬材料中畫(huà)剖面線的規(guī)定，從而讓學(xué)生加深了剖切符號(hào)的位置及畫(huà)法。

對(duì)于物體內(nèi)部中的孔和槽的畫(huà)法，學(xué)生用單一剖切平面剖開(kāi)機(jī)件得到的圖形還比較容易理解，但對(duì)于幾個(gè)平行或幾個(gè)相交的剖切平面剖切機(jī)件的畫(huà)圖易出現(xiàn)問(wèn)題。學(xué)生往往不能準(zhǔn)確地畫(huà)出孔或槽的位置，易出現(xiàn)圖形不完整及孔和槽的相分離狀況。這時(shí)通過(guò)Inventor軟件的剖切功能就很容易找出圖線位置。對(duì)于易出錯(cuò)的部分，通過(guò)三維軟件的觀察及Inventor軟件工程圖的投影功能，引導(dǎo)學(xué)生注意剖切位置線和標(biāo)注的名稱(chēng)及投影方向的箭頭等問(wèn)題。同樣，對(duì)比斷面圖的理解也可以通過(guò)三維軟件清晰地進(jìn)行比較，使學(xué)生理解剖視圖與斷面圖的區(qū)別和標(biāo)注的不同，加深對(duì)剖視圖的理解和畫(huà)圖時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。

四、運(yùn)用Inventor畫(huà)零件圖和裝配圖

在機(jī)械制圖過(guò)程中，零件圖作為生產(chǎn)的指令，反映了零件的形狀、尺寸和各種技術(shù)要求的信息，稍有差錯(cuò)都將影響零件質(zhì)量而產(chǎn)生廢品。由于實(shí)物零件的內(nèi)部過(guò)于復(fù)雜，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行觀察對(duì)比。通過(guò)運(yùn)用三維軟件的模擬顯示，可節(jié)省大量時(shí)間，例如比較零件圖的表達(dá)方案，如何通過(guò)最少的視圖數(shù)量，清晰地反映物體整體形狀是我們要解決的問(wèn)題。用Inventor軟件進(jìn)行選擇投影，對(duì)比分析哪種方案更加合理、清晰，更能符合視圖的要求，讓學(xué)生提高視圖選擇的能力，使學(xué)生對(duì)零件表達(dá)方案的選擇有更深入的理解和體會(huì)。

讀裝配圖要求學(xué)生有一定的綜合性、專(zhuān)業(yè)性的檢驗(yàn)?zāi)芰ΑＴ谥v到畫(huà)裝配圖時(shí)，要運(yùn)用到大量的標(biāo)準(zhǔn)件，利用Inventor的標(biāo)準(zhǔn)件（例如螺栓、螺母等）自動(dòng)調(diào)出功能，能將標(biāo)準(zhǔn)件自動(dòng)放置在正確的位置，縮短了繪圖時(shí)間，提高了制圖效率。這樣一來(lái)，學(xué)生只需要注意在工程圖的投影中螺紋的規(guī)定畫(huà)法、螺紋緊固件的標(biāo)注及零部件序號(hào)標(biāo)注和尺寸標(biāo)注。Inventor能夠通過(guò)約束關(guān)系快速裝配所繪的零部件，并且在裝配環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，使學(xué)生能夠通過(guò)觀察了解零件的裝配情況，以及零件與零件之間的干涉、碰撞情況，從而對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，提高了課堂教學(xué)效率和學(xué)生的畫(huà)圖和識(shí)圖能力。

三維軟件在機(jī)械制圖的教學(xué)中還有很多優(yōu)勢(shì)，例如Inventor對(duì)機(jī)械制圖上零件圖的尺寸標(biāo)注非常方便，利用Inventor的工程標(biāo)注可檢驗(yàn)零件的合格性。對(duì)此，教師一定強(qiáng)調(diào)制圖要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，做到尺寸標(biāo)注的準(zhǔn)確、清晰、完整和合理，對(duì)于未注出的尺寸要進(jìn)行技術(shù)說(shuō)明等，通過(guò)選擇合適的尺寸基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸，運(yùn)用制圖軟件快速標(biāo)注形位公差和表面粗糙度等要求，完成尺寸標(biāo)注。Inventor的草圖尺寸驅(qū)動(dòng)功能，可以重新快速更改草圖尺寸而得到新的實(shí)體，完成新的實(shí)體建模，提高了圖形更改的效率。

為了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)制圖的興趣，鼓勵(lì)學(xué)生多參加一些機(jī)械設(shè)計(jì)方面的比賽，經(jīng)常對(duì)學(xué)生作品進(jìn)行展示，評(píng)出優(yōu)秀作品，特別是對(duì)參加省市級(jí)比賽獲獎(jiǎng)的學(xué)生進(jìn)行表彰，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的熱情，通過(guò)校內(nèi)競(jìng)賽形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，形成以賽促教、以賽促學(xué)的風(fēng)氣。

利用三維軟件Inventor對(duì)機(jī)械制圖及其他機(jī)械課程教學(xué)產(chǎn)生的顯著影響，使教師教學(xué)更輕松，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣明顯提高。通過(guò)Inventor的工程圖投影非常便捷。運(yùn)用它的運(yùn)動(dòng)仿真，學(xué)生能夠很快找到制圖的合理性，從而產(chǎn)生更大的興趣和學(xué)習(xí)的欲望。Inventor不僅提高了產(chǎn)品生產(chǎn)效率，又為企業(yè)節(jié)約了開(kāi)發(fā)成本，提高了設(shè)計(jì)人員的工作效率?？偠灾琁nventor的三維造型新穎靈活，學(xué)生上手容易。對(duì)于復(fù)雜的機(jī)械工程圖樣，學(xué)生能夠輕松地進(jìn)行機(jī)械制圖，能多個(gè)角度形象地展示出其空間結(jié)構(gòu)，直觀性強(qiáng)。該軟件給學(xué)生提供了更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，為以后的學(xué)習(xí)提供了更廣泛的設(shè)計(jì)空間。

（作者單位：周口市高級(jí)技工學(xué)校）