高征兵

（揚(yáng)州大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州225009）

機(jī)械制圖是工科類專業(yè)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”）中重要的技術(shù)基礎(chǔ)課。工程圖樣是工程信息的載體，是機(jī)器設(shè)計(jì)制造、電子線路連接、建筑施工等的主要依據(jù)。工程圖樣被稱為“工程界的語(yǔ)言”，是科技人員進(jìn)行技術(shù)交流的工具。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)圖樣已成為當(dāng)今社會(huì)最為重要的工程圖樣。因此，計(jì)算機(jī)繪圖課程的核心任務(wù)應(yīng)該是在讀懂機(jī)械圖樣的基礎(chǔ)上提高應(yīng)用計(jì)算機(jī)繪制機(jī)械圖樣的能力。

1 計(jì)算機(jī)繪圖課程在機(jī)械類專業(yè)中的地位和現(xiàn)狀

機(jī)械類專業(yè)中計(jì)算機(jī)繪圖課程在機(jī)械制圖、機(jī)械CAD/CAM等系列課程中起著承上啟下的作用。機(jī)械制圖中的投影理論及有關(guān)的制圖標(biāo)準(zhǔn)是計(jì)算機(jī)繪圖的依據(jù)，而計(jì)算機(jī)繪圖課程既是對(duì)機(jī)械制圖課程內(nèi)容的反饋與提高，又是后續(xù)課程機(jī)械CAD/CAM等課程的基礎(chǔ)，同時(shí)也是機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等課程的課程設(shè)計(jì)及畢業(yè)設(shè)計(jì)中圖樣輸出的重要手段。因此，開(kāi)好計(jì)算機(jī)繪圖課程，對(duì)機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生意義十分重大。

但由于學(xué)生的層次、教學(xué)的側(cè)重點(diǎn)以及教學(xué)指導(dǎo)思想的不同，各個(gè)學(xué)校所開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)繪圖課程的教學(xué)方法、教學(xué)要求和教學(xué)內(nèi)容也不盡相同。如部分高校以講解計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的理論為主，使用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行編程，重點(diǎn)放在圖形基礎(chǔ)、圖形處理以及二次開(kāi)發(fā)上；大部分高校則偏向于介紹計(jì)算機(jī)繪圖軟件，將重點(diǎn)放在軟件的使用上。筆者所在高校在開(kāi)設(shè)本課程初期授課內(nèi)容是以介紹圖形學(xué)理論為主、AutoCAD為輔；現(xiàn)在該課程內(nèi)容則以軟件Auto－CAD和SolidWorks的使用為重點(diǎn)。目前大多數(shù)教材以軟件體系的模式基于多種專業(yè)的適用性而編寫(xiě)，這種教材大都是軟件“幫助”的翻版，面面俱到，平鋪直敘，與機(jī)械制圖課程的聯(lián)系不夠緊密，與機(jī)械制圖課程的相關(guān)載體結(jié)合不多，因此，對(duì)機(jī)械制圖課程起不到鞏固和提高的作用，使用計(jì)算機(jī)也無(wú)法繪制出讀不懂的機(jī)械圖樣。

2 教學(xué)改革

針對(duì)以上現(xiàn)狀，提高計(jì)算機(jī)繪圖課程的教學(xué)效果是當(dāng)務(wù)之急。近年來(lái)，通過(guò)“基于機(jī)械制圖的計(jì)算機(jī)繪圖課程的改革”的課題研究以用創(chuàng)新教學(xué)，即以機(jī)械制圖課程教學(xué)內(nèi)容為主線，將AutoCAD、Solid－Works緊緊圍繞機(jī)械制圖課程內(nèi)容，結(jié)合案例由淺入深、各操作命令合理穿插的方式作為授課方法，以培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械制圖的空間想像能力、空間思維能力以及知識(shí)綜合運(yùn)用能力的這一出發(fā)點(diǎn)作為計(jì)算機(jī)繪圖課程的教學(xué)模式，在計(jì)算機(jī)繪圖課程的內(nèi)容、體系以及授課順序上進(jìn)行教學(xué)改革和創(chuàng)新。經(jīng)近幾年的教學(xué)實(shí)踐已獲得初步教學(xué)效果。具體做法：

2.1 AutoCAD繪圖基礎(chǔ)介紹

AutoCAD是美國(guó)Autodesk公司開(kāi)發(fā)的通用計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件，可以用來(lái)創(chuàng)建、瀏覽、管理和輸出2D或3D設(shè)計(jì)圖形。AutoCAD在機(jī)械、汽車、造船、測(cè)繪、電子、建筑和服裝等行業(yè)的二維制圖中得到了廣泛的應(yīng)用[1]，因此該軟件只介紹其二維應(yīng)用。

（1）基本知識(shí)、操作簡(jiǎn)介：介紹AutoCAD軟件的基本功能、運(yùn)行環(huán)境、操作界面、文件操作等基本知識(shí)。以畫(huà)直線命令為例，說(shuō)明在AutoCAD中命令的操作方法、點(diǎn)坐標(biāo)的各種輸入方法以及圖限、圖層管理等輔助功能。

（2）平面圖形的繪制：平面圖形的繪制是Auto－CAD的重點(diǎn)內(nèi)容，平面圖形是各種視圖的組成。本節(jié)所介紹的內(nèi)容如下：舉例說(shuō)明如何綜合使用常用的繪圖及編輯命令，迅速繪制、編輯、查看各種平面圖的圖形部分；以機(jī)械圖中的技術(shù)要求及標(biāo)題欄的填寫(xiě)為例，說(shuō)明如何新建不同的文字樣式及如何使用單行文字和多行文字；以平面圖形中的尺寸為例介紹各種尺寸的標(biāo)注及設(shè)置；以圖紙為例介紹圖樣輸出及樣板圖的建立。有了這些內(nèi)容就可以奠定繪制機(jī)械圖樣的基礎(chǔ)

（3）機(jī)件的表示法：在掌握了平面圖形的繪制內(nèi)容后，本節(jié)介紹視圖、剖視圖、斷面圖、局部放大圖和簡(jiǎn)化畫(huà)法等機(jī)件圖樣的畫(huà)法，重點(diǎn)講授應(yīng)用輔助、編輯等命令如何快速保證視圖之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系、視圖的配置及標(biāo)注等內(nèi)容。掌握了機(jī)件圖樣的畫(huà)法就掌握了零件工程圖圖形的繪制方法。

（4）零件工程圖和裝配圖：工程圖是表達(dá)設(shè)計(jì)者思想以及加工、制造、裝配零部件的依據(jù)。一張完整的零件工程圖包括一組圖形、尺寸、技術(shù)要求及標(biāo)題欄，其中圖形繪制、尺寸標(biāo)注、標(biāo)題欄的填寫(xiě)均已作了介紹，所以講授零件工程圖的重點(diǎn)是應(yīng)用塊命令、尺寸標(biāo)注中的相關(guān)選項(xiàng)對(duì)表面結(jié)構(gòu)、尺寸公差、幾何公差等技術(shù)要求進(jìn)行標(biāo)注。在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上用繪圖、編輯等命令增加其它零件、添加零件序號(hào)、明細(xì)欄等內(nèi)容就構(gòu)成了一張完整的裝配圖，這就是裝配圖的直接繪制法，另外還可通過(guò)塊插入法繪制裝配圖。

2.2 Solidworks內(nèi)容介紹

SolidWorks是美國(guó)SolidWorks公司在UGS公司Parasolid內(nèi)核的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的一個(gè)軟件，現(xiàn)在Soid－Works公司已被法國(guó)達(dá)索公司收購(gòu)，成為達(dá)索公司的一個(gè)全資子公司。它是當(dāng)今最為流行的三維機(jī)械CAD之一，具有基于特征、參數(shù)化、實(shí)體造型、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)，使得SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD.它不僅能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案，減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用[2]?，F(xiàn)已成為眾多高校作為計(jì)算機(jī)繪圖首選的三維軟件之一。

（1）參數(shù)化草圖繪制：SolidWorks將用于產(chǎn)生三維特征的二維輪廓線稱為草圖，參數(shù)化草圖繪制是創(chuàng)建各種零件特征的基礎(chǔ)。零件建模是草圖的立體化，可以說(shuō)掌握了草圖的繪制便掌握了零件的建模。本節(jié)主要介紹各種草圖繪制實(shí)體命令、草圖繪制工具命令、尺寸的標(biāo)注和修改以及幾何關(guān)系的添加、刪除等操作，從而繪制出符合設(shè)計(jì)要求的圖形。有了AutoCAD基礎(chǔ)，學(xué)生可較快地掌握這部分內(nèi)容。

（2）零件建模：SolidWorks的核心功能是零件的三維建模，零件模型是由各特征來(lái)生成的，零件的設(shè)計(jì)過(guò)程就是特征累積過(guò)程。所謂特征是指在Solid－Works中可以用參數(shù)驅(qū)動(dòng)的實(shí)體模型，它是建模的最小單元。本節(jié)主要介紹為實(shí)體造型提供參考、繪制草圖參考面的基準(zhǔn)特征；介紹拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和放樣等基礎(chǔ)建模特征；介紹圓角、倒角、筋、抽殼、孔、異形孔等附加特征以及線性陣列、圓周陣列、鏡像、表格驅(qū)動(dòng)的陣列、草圖驅(qū)動(dòng)的陣列、曲線驅(qū)動(dòng)的陣列等特征操作方法。掌握了這些特征操作后再對(duì)零件進(jìn)行形體分析、結(jié)構(gòu)分析和工藝分析，那么零件的建模就水到渠成了。

（3）裝配體建模：SolidWorks中裝配體設(shè)計(jì)有兩種方式，一種是把設(shè)計(jì)好的零件一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行裝配，稱為自下而上設(shè)計(jì)；另一種是在裝配的環(huán)境中完成零件設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方式被稱為自上而下的設(shè)計(jì)。本節(jié)結(jié)合后一種方式以介紹前一種方式為主，要求學(xué)生掌握裝配零件之間的配合關(guān)系；通過(guò)裝配體已有零件，利用復(fù)制、鏡向、陣列等方法生成重復(fù)零件；修改裝配體中已有的零部件；通過(guò)隱藏/顯示零部件、壓縮零部件的功能簡(jiǎn)化復(fù)雜裝配；零部件間的干涉檢查；爆炸圖的生成等內(nèi)容。

（4）工程圖設(shè)計(jì)：在SolidWorks中可以由三維模型直接生成相應(yīng)的工程圖。本節(jié)主要介紹在Solid－Works中如何生成標(biāo)準(zhǔn)視圖、派生視圖、剖面視圖等各種工程圖；工程圖中各種尺寸、技術(shù)要求的標(biāo)注以及標(biāo)題欄、明細(xì)欄填寫(xiě)等內(nèi)容。實(shí)踐證明，只有圍繞機(jī)械制圖課程中零件圖和裝配圖的相關(guān)內(nèi)容講授這部分內(nèi)容，才能繪制出與國(guó)標(biāo)相符的二維工程圖。本節(jié)也簡(jiǎn)要介紹將SolidWorks中的工程圖文件.sldrw轉(zhuǎn)換成AutoCAD中的.dwg文件，以便于直接在AutoCAD中編輯工程圖文件。圖1是在SolidWorks中直接生成的千斤頂裝配體工程圖文件[3]。

圖1 千斤頂裝配圖

（5）其他內(nèi)容：大綱以外的其他一些內(nèi)容，如系列化零件設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、曲線和曲面設(shè)計(jì)等內(nèi)容可以選講或課堂演示，供有余力的同學(xué)課后學(xué)習(xí)。這些是機(jī)械制圖課程教學(xué)涉及不多的內(nèi)容，通過(guò)學(xué)習(xí)增加了學(xué)生對(duì)機(jī)械專業(yè)的再認(rèn)識(shí)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上教學(xué)模式取得了一些成績(jī)，主要體現(xiàn)在這樣幾方面：最直接的是本課程的通過(guò)率提高了，后續(xù)課程老師反映學(xué)生的圖紙質(zhì)量比以往有所提高；報(bào)名參加全國(guó)應(yīng)用工程師、計(jì)算機(jī)繪圖師的同學(xué)增加了，部分同學(xué)憑這些證書(shū)找到了心儀的工作單位；參加最近幾屆“高教杯”全國(guó)大學(xué)生先進(jìn)成圖技術(shù)與產(chǎn)品信息建模創(chuàng)新大賽所取得的成績(jī)比以往更加理想等等。

這種基于機(jī)械制圖課程內(nèi)容講授計(jì)算機(jī)繪圖課程的授課方法不僅改善了教學(xué)效果，激發(fā)了學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)繪圖的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)習(xí)效率，同時(shí)也鞏固及提高了機(jī)械制圖課程的內(nèi)容，起到了事半功倍的效果，也為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)及今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。