馬瀟瀟 江偉

摘要：三維建模軟件的教學過程，應包括先從單個命令的教學出發(fā)，拆分整體機械的零件，并對其逐一建模，之后把建好的零件模型用“product”工作臺裝配起來，最終使學生獨立完成整個機械的建模過程。

關鍵詞：CATIA;零件;裝配圖;工程圖

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2020）14-0288-02

一、引言

“礦山機械”作為“機械”大類學科的一個研究方向，一、二年級本科生所學習的基礎課程與機械類本科生的基礎課程基本一致。因此，礦山機械類本科生的三維建模軟件課程，也是圍繞AUTOCAD、SOLIDWORKS、CATIA、Pro-E、UG等展開的。

CATIA是3D CAD/CAM/CAE行業(yè)中軟件的集大成者，目前廣泛應用于汽車摩托車等機動車制造、航空航天、機械、電子、家電、數(shù)控加工行業(yè)。特別是在數(shù)控、仿真等研究方向上，CATIA的自動編程、傻瓜化仿真能力獨樹一幟，成為行業(yè)的執(zhí)牛耳者。1982—1993年，法國Dassault Aviation公司先后推出了CATIA的V1版本、V2版本、V3版本、V4版本。一直到1994年，Dassault System公司開始著手開發(fā)CATIA的V5版本。V5版本以更強大的功能、更立體化的集成性能、更友好的界面和更親民的操作性能，確立了其在3D CAD/CAM/CAE業(yè)界難以撼動的領先地位。

為了使學生在未出校園時，就能學習到行業(yè)內最精尖的三維操作軟件，在礦山機械類三維軟件的學習中，我校將CATIA V5作為重點授課內容。所以，在探討礦山機械類三維軟件的教學中，本文也將從CATIA V5入手來討論。對其他三維軟件，也能達到觸類旁通、舉一反三的效果，而不用一一介紹每種軟件的教學方法。畢竟本文只是討論教學方法，而不是討論軟件的優(yōu)劣。

現(xiàn)在，本文以CATIA V5的授課為例，探討對本科生三維軟件的授課過程，應從什么知識入手、按照什么步驟教學、最后應達到什么目的等方面來探討。

二、基本命令的教學

對于從未接觸過三維制圖軟件的同學來說，一開始進入三維實體造型的學習時，會感到非常茫然，不知從何入手。此時，如果授課教師從具體某個零件的建造過程開始授課，學生更會感到“高山仰止”。對于CATIA V5這種覆蓋面廣、綜合程度高的CAX軟件，如果授課教師能先對其用途、工作能力和工作臺進行一個歸納性的介紹，則學生在進行軟件的正式學習之前，就能有大體的了解。因此，在教學進度上來說，應對本門課程的教學順序做如下安排。

首先，用1—2個課時，對CATIA V5進行大體上的介紹。介紹的內容主要包括CATIA V5安裝的硬件要求，CATIA V5安裝的軟件要求，安裝程序的簡介，安裝過程中的注意事項，安裝和程序主體、程序補丁及CATIA的工作界面介紹。

再用1—2個課時對CATIA進行大體的介紹以后、在進行具體某個工作臺的學習之前，教師須用半個課時，講解CATIA V5的鼠標使用和界面定制。在以后利用CATIA進行三維建模的過程中，如果每次都在軟件中調用相應的命令，則會大大延長建模時間。為了最大限度地發(fā)揮鍵盤和鼠標的功能，使其達到“相輔相成、交相輝映”的效果，在教學過程中，對鼠標使用的講解，是有“磨刀不誤砍柴工”的作用的。例如，同時按住鼠標的中鍵和右鍵，在工作區(qū)旋轉三維圖。又如，同時按住鼠標中鍵和右鍵，然后松開右鍵，之后前后四處移動鼠標，則可以放大和縮小工作區(qū)的三維圖。

CATIA的工作臺眾多、功能強大。CATIA的工作臺包括二維草圖工作臺、零件設計工作臺、裝配設計工作臺、工程出圖工作臺。通過僅僅一個學期的學習，很難將該軟件的所有功能講完，即使講完，學生也很難吸收。這就要求教學過程有的放矢、張弛有度，從而融會貫通。作為機械類專業(yè)的學生，一般應以“草圖編輯器”（如圖1所示）“零件設計”“裝配設計”三個工作臺為基礎，深入講解三個工作臺的各個命令。

特別要注意的是：在講解完全部二維草圖命令的時候，應要求學生把減壓閥的零件圖的二維草圖全部畫出來以備用。

三、零件設計工作臺的教學

在完成草圖部分的講解后，就要進入實體造型部分的授課。如前所述，機械類課程的實體教學，一般從“零件設計”工作臺開始入手。

一般機械類大學生都是從本門課開始接觸三維軟件的，如果實體造型部分的教學，還是像之前“草圖編輯器”一樣，按單個命令逐步教學的方式，一是會讓初學者覺得很茫然、無從下手;二是教學過程中，學生會“學了新命令，忘記舊命令”。教學進度會被拖慢，教學效果也會大打折扣。筆者認為，在進入三維繪圖技藝的教學時，如果能從命令入手、以“完成零件實例”為目標，則教學效果會事半功倍。比如，教授“凸臺”“螺紋”“凹槽”時，在“零件設計”工作臺下，同時以“減壓閥”零件里的螺母等各個零件為例，如果單個講解“孔”“鏡像”“加強肋”“參考圖元”“混合”等命令，學生會云里霧里，沒有全局把控。但如果能在講解這些命令的同時，繪制“減壓閥”里的各種零件繪制給學生看，之后，并要求學生在課堂上，馬上獨立完成閥體零件的創(chuàng)建，學生則能很快吸收這些技能，而不用一個個地去孤立地學習每個命令，低效又耗時。

四、裝配設計、工程圖工作臺的教學

在把減壓閥的十個零件全部建行完成以后，接下來就進入裝配環(huán)節(jié)。首先，回到CATIA的軟件中，新建一個product文件。在軟件中，要先確認是否進入了裝配設計的工作臺。很多學生會在裝配設計時進錯工作臺，從而導致無法繼續(xù)接下來的實體造型工作。注意，進入product工作臺后，可單擊特征樹的根目錄，之后單擊右鍵→屬性，在“零件編號”中修改本次裝配體的名稱。

在講解“裝配設計工作臺”時，因為學時分配方面的限制，如果從教科書上的命令和實例入手，則只能進行單個裝配命令的講解和少零件的實體組裝。但如果教師在學期之初就能對課程進行宏觀把握，在前面講解“零件設計工作臺”時，就能有的放矢地讓學生分別繪制一個較大的機械設備和各個零件并保存，則在講解裝配設計時，就可以把前面畫好的零件拿出來組裝成完成的機器。如此一來，既可以達到復習前面“零件設計工作臺”知識的目的，又不用為了學習“裝配設計工作臺”而另外畫新的零件圖，從而節(jié)約時間。同時，因為一個裝配機器的繪制貫穿整個學期，所以應給學生充分的時間來完成比較復雜機器的繪制。

圖2的減壓閥一共要畫九個零件并且組裝好。在本課程前面講解“零件工作臺”時，學生就已經(jīng)畫完了這幾個零件。到講解“裝配設計工作臺”時，教學過程中，只需要一心一意把裝配設計工作臺的命令講解完，并要求學生裝配好零件。

“工程制圖”工作臺的命令并不難，只要學生都能獨立完成前面的零件圖和裝配圖，則在需要哪一個實體的工程圖時，在“工程制圖”工作臺環(huán)境下把該實體調出來，出圖即可。

五、總結

總之，在礦山機械類三維軟件的教學過程中，如果教師具有“學以致用”的精神，在課程開始前就對本課程有一個總體規(guī)劃，高度模擬學生以后在工作中可能遇到的真正繪圖實踐問題，讓學生從第一個二維草圖命令的學習開始，就著手完成整個機器的繪制，則到課程結束時，學生必定能深刻掌握本門課的所授技能。

參考文獻：

[1]張云杰，張云靜.CATIA V5中文版 從入門到精通[M].第1版.北京：清華大學出版社，2013.

[2]馬瀟瀟，騰生磊，等.滑履球面成形精度測量方法探討及實踐[J].貴州大學學報（自然科學版），2008，36（6）：25-27.

Abstract：The teaching of 3D softwares is supposed to consist of the instructions of every single command，the construction of each splitting part，the assembling of the finished parts by product，and the final independent modeling by every student.

Key words：CATIA;parts;products;assembling drawings