張巖

摘 要：隨著時間的推移，電腦科技的進步，傳統(tǒng)的機械制圖方法越來越被先進的CAD繪圖程序所取代。為適應這種社會發(fā)展，高等院校機械類專業(yè)的本科生都需要掌握機械CAD繪圖技術，從而使機械制圖同CAD技術加以有機融合，并充分發(fā)揮其綜合優(yōu)點，以適應現(xiàn)代機械多樣化的發(fā)展需要。因此本文將首先探討機械制圖和機械CAD技術之間的相互關系，歸納二者融合的主要含義，并分別總結實現(xiàn)二者有機融合的主要措施，從而進一步地應用于工程機械行業(yè)。

關鍵詞：機械制圖 機械CAD 有效結合 分析

所謂機器作圖，即用圖樣來具體說明機器的構造形式、規(guī)格尺寸以及工作原理等，主要組成元件是圖像、符號、文本和數(shù)值等，強調動手制圖。繪畫所需資料有文件、圖版，用具有標尺、鉛筆和圓規(guī)等。CAD就是計算機輔助設置。機械設備工程技術CAD是一種綜合性的機械制圖應用軟件，主要進行繪圖設計數(shù)據(jù)處理和三維模型，由于其簡便性和實用價值而在機械類工程設計中普遍使用。而究其實質，機械設備工程技術CAD是機械設備制圖技術的深入發(fā)展，其基石仍然是機械設備制圖技術。在高等學校機械類學科專業(yè)教育中，兩者的有機融合有效地提高了教學質量。

1 教學現(xiàn)狀分析

當前，不少高校將《機械制圖》與《CAD》當成兩個單獨的課題來開展課程，就是加在一起在而具體的授課流程也彼此分別講授，制圖教識圖知識，CAD教制圖功能。這樣將兩個有關聯(lián)的課題割裂分開，既增加了教學時間，還沒有更好的教學方法。同時，有些學者還關注到了這么幾個方面，著重提出了一條新名詞：教學的整體性。即打破教學的系統(tǒng)化、專業(yè)化，突出實用性、夠用的理念，降低學生的知識壓力，增強實效性[1]。這個課題提出的很好、很及時?，F(xiàn)在科研院校的主要對象是在第一線的中、高等科學技術人員，任務就是要在有限的時候學會更多的實用技術。所以在機械制圖的CAD課程實踐中，必須以訓練學習者的識圖技能和空間想象技能為首，以制圖為手段的課程目標。以往的教育實驗中，有兩個時期學生講了兩堂課：先是用相對大量的學時講機械制圖識圖，然后再用相對小的學時講CAD的基礎制圖，但這樣的教學效果往往是教員說的多，而學生畫的少，導致了現(xiàn)在的學生基本識圖技能欠缺，甚至CAD畫圖都是抄的。大多數(shù)的學子過去上班的第一份工是企業(yè)第一線運維工，條件是會看圖、會繪制草圖，在對一些優(yōu)秀校友提出較高需求做制圖設計時，也需要了解畫圖技能才能夠作制圖工作，所以需要把識圖與繪畫一起加強到課程中[2]。

2 機械工程制圖和機械工程CAD的概述及二者關聯(lián)

2.1 機械制圖與機械CAD的概述

所謂的機械制圖，就是指運用制圖軟件畫出立體結構的圖樣，以正確地顯示出機器結構的外形、特征、形狀及其作用機理，和生產(chǎn)、制造、使用等活動中的技術參數(shù)、技術指標有關的一種任務。它將采用最精確的形狀設計，以不同的符號及標注文字、參數(shù)和數(shù)字說明方式來表達圖樣設計者的工藝需求，而只要根據(jù)圖樣設計并按照不同參數(shù)加以精細處理，就能夠獲得合格的產(chǎn)品成品[3]。

CAD畫圖軟體是利用電腦特定程式反復操作、設計、比較、修正設計方案，最后輸出設計成果的電腦畫圖軟體。CAD畫圖管理軟件可以大大減少工程設計員的繪圖工作負荷，而且操作簡單，可以長期保存，可以達到設計流程的信息化和自動化，對于提升工程項目繪圖效果有著重要的幫助。

2.2 機械制圖與機械CAD的關系

機器繪圖是機械技術進一步發(fā)展的基礎，主要強調傳統(tǒng)手工繪畫，但傳統(tǒng)手工繪畫的圖樣通常具有不細致且沒有立體感等局限性，不可以適應機械技術發(fā)展的要求。而機械工程CAD科技的誕生克服了機械制圖的不足，可以繪畫出高精準度、立體全方位的傳統(tǒng)手工根本無法繪畫出來的機械設備工程圖紙，并可以極大地提高繪畫效果，給機械制圖提供一次嶄新的革命。由此可見機械制圖和機械CAD有著不可分割的關聯(lián)[4]。

1、機械制圖的基礎知識，是現(xiàn)代機械CAD應用的基本理論基礎

機械制圖基礎的有關知識點，例如繪圖的基礎概念，各視角圖形的繪制技術，投影的有關基礎知識，各種機械設備工程繪圖規(guī)范等是機械工程CAD繪圖應用軟件的知識基礎。只要根據(jù)上述知識內容才能編寫成準確高效的、具備實踐性CAD軟件程序，繪制出來的圖紙才可以符合國內設備工業(yè)的制作和應用要求，才可以確保繪制程序順利，繪制的圖紙正確并便于設計者應用。所以，了解機械制圖的有關基礎知識對進行工程CAD會突然間是十分必要的[5]。

2、機械CAD軟件是機械制圖的工具

傳統(tǒng)機械制圖是手工制圖，具有流程繁雜、重復度較高、工作環(huán)境乏味等弊端，而機械CAD繪圖軟件利用計算機繪圖，可以把圖紙設計人員從這樣的工作解放出來，可以精確、形象的把工程設計思路表達出來，更好地解決機械工程對圖樣描繪效率，圖高準確度，圖樣描繪具體形式等剛性要求。

3 機械CAD制圖的優(yōu)勢

3.1 可以極大的提升繪圖質量，從而提高了繪圖效率

機械CAD繪圖軟件利用計算機處理、修改、計算圖像與樣板，相對于手動畫圖免去很多不必要的繁瑣，節(jié)省了不少時間，CAD可以利用各種方法建立平行線、橢圓、多邊形、樣條曲線等基本形狀，同時提供方便于繪畫水平線、豎向垂直的正交能力，有助于截取簡單圖像上特定點的對象捕捉能力，使面斜線沿不同方向位置的跟蹤能力等許多特色功能。輕而易舉地克服掉手工繪圖不能解決的問題，讓制造精細、結構復雜的精致零件變?yōu)榭赡躘6]。

3.2 抓住設計中心，實現(xiàn)圖樣三維設計

機械CAD程序能夠創(chuàng)建3D立體的表面模型，表現(xiàn)出圖形的三維空間視覺效果，其圖像生動直觀，容易暴露出細節(jié)方面的缺陷，方便設計師對其加以調整與改進。直接建模反應產(chǎn)品的幾何造型的三維實體模型有利于設計者對產(chǎn)品的最直接的體驗，進而更為注重于產(chǎn)品設計本身，提高了對產(chǎn)品的創(chuàng)造性，為產(chǎn)品設計的不斷發(fā)展，設計師創(chuàng)造出質量良好的產(chǎn)品奠定了牢固的基石。

3.3 實現(xiàn)高精度條件，為后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供良好基礎

相比于傳統(tǒng)制圖精度，CAD測量獲得的尺寸精度更為準確，同時機械CAD軟件具備形狀自動改變的匹配能力，因此可以在安裝工作環(huán)境中選擇新的零部分，并且可以按照其他零部分的形狀和位置選擇新零部分并加以調整，避免單獨使用零部分而產(chǎn)生精度偏差或造成安裝錯誤。零件環(huán)境中的資源搜索器中，在進行調整機械零件造型的時候顯示了完成該零部分的各種指令，通過觀察這些指令就可以比較明確的知道完成該零部分的各個過程，其中包括了利用動畫展現(xiàn)零部分造型變化全過程的零件回放系統(tǒng)，讓用戶一目了然。而修改零部件還只能通過資源查找器中相應的命令來實現(xiàn)[7]。

4 機械制圖與機械CAD結合的必要性

機械工程繪圖稱得上是中國機械設備工業(yè)中的語言，作為機械設計和制造的基礎，專業(yè)機械工程設計者所需要把握的技術，機械設備生產(chǎn)加工制作流程中的模版，機械工程繪圖需要做到尺寸精度正確、圖案清晰度明了、形體完整結合才能制造出設計的機械工程商品。不過常規(guī)的手繪作品機械制圖難免產(chǎn)生工具偏差、作圖差錯等，大大影響圖樣準確度，并且繪制所得圖片不形象還會影響機器生產(chǎn)加工效率，甚至出現(xiàn)紙質圖樣無法保存的問題。

由于科學技術的提高，機械CAD繪圖程序的繪制方法及其制作出的工程圖較一般機器繪圖制作出的更為豐富，并具備繪制準確性好，繪制效率高，便于存儲與調整的特性。把機械制圖和設備CAD有機的結合起來，不但能夠達到更優(yōu)秀的繪圖質量，而且還能夠克服傳統(tǒng)機械制圖中的許多弊端，這是社會經(jīng)濟日益發(fā)達和對社會產(chǎn)品要求日趨多元化的今天，這對促進機械制圖和設備CAD科技的有效融合和開發(fā)，有著重要的意義。

5 機械制圖和工程CAD融合的有效方法

5.1 機械工程繪圖和工程CAD穿插運用，相得益彰

進行了教學層面上的有機整合。在針對學生課堂教學講授中，老師可按照學校課程設置，盡可能使用CAD軟件進行繪圖教學，以節(jié)約繪圖的課時。而針對學生課程制圖，老師可按照制圖的實際需要，留出課時讓學生開展幾何繪圖教學。在介紹了基本知識點之后，再用CAD進行繪圖展示說明。而針對學生零件圖的教學，老師還可通過幻燈片對學生零件圖繪畫流程進行生動展示，并介紹了部分的注意事項，包括零部件體積和數(shù)量等，同時還介紹了繪制技巧;關于組合體視圖，在我們所進行的二維繪圖講解過程中，空間想像能力很差的孩子往往不能想像透視結果，而這時通過CAD技術就能夠在繪圖的過程中拖拽視圖，從而實現(xiàn)了立體三維空間表現(xiàn)，能夠有助于他們形成立體視野，從而提高了空間想像水平。

5.2 把機器繪圖的教學和機械工程CAD的有機地融合

在教學中，我們并沒有局限于過去的傳統(tǒng)教學方法，而需要把機器繪圖教學與機械工程CAD結合一起，強調技術的實踐性。因為以往的機器繪圖大多為徒手繪制，強調繪圖技術的提高，而機械工程CAD技術問世以后，在工業(yè)生產(chǎn)上多是流水線的機械化作業(yè)。但是在課堂上，老師們必須平衡好二者的聯(lián)系，并針對學生進行針對性教育，這對于孩子們的未來發(fā)展更有益些。在經(jīng)過機器繪圖和CAD的有機融合之后，產(chǎn)生了《機械工程繪圖與CAD》的教程。它把機械制圖視為教學重點，以機械工程與CAD為輔講解，有助于學習者更好的掌握繪圖基礎知識。

5.3 將機器繪制的課堂教學方法同技術CAD結合

在開展機器繪制教學時，教師應該首先展開二維的機器繪制，然后再運用CAD技術展開對三維空間立體形象的介紹。但在課堂教學中，僅僅知識介紹和老師單方面繪畫是提不起學習者專注力的，課堂教學效果也將大打折扣。因此，如果在開展課程中，老師在沒有形象參照的情況下對形象展開二維展示和三維空間介紹，學習者很難把立體空間形象介紹得完整，尤其是對于空間想像能力和思維開拓意識都較差的學習者，久而長之他們的專注力就會轉移掉。所以，在課程中運用機械制圖和技術CAD的制圖方法結合來對課程的知識重難點部分展開介紹，是十分必要的。因此，在課程中，“零件的拆畫”就成為教學的重難點，當講授了拆解知識之后，老師便可通過CAD程序，對這部分圖像加以拆分與重畫，再加以三維表現(xiàn)，這種與課堂內容緊密結合的教學方式能夠提起學習者的興趣，促進教學品質的提升。

5.4 運用CAD技術設計的機械制圖

盡量減少或者完全不采用機械制圖，而是借助CAD程序進行相對復雜的幾何圖形的手工繪畫，在繪制過程中借助CAD的各種畫法和功能輔助進行繪制作業(yè);運用CAD繪制立體圖克服機械制圖沒有立體造型的情況;運用CAD軟件實現(xiàn)對工程設計的及時調整與改進，使工程圖樣長期保留等。

5.5 改變傳統(tǒng)教學方式

把知識點有機的融合在一起，可以引導學習者逐漸摒棄常規(guī)的用直尺、鉛筆制圖，以鼠標按鍵為筆，以計算機顯示器為紙的機械制圖。并利用CAD幻燈片介紹零件的制圖流程，以及圖樣編輯過程，圖樣保存方法等。把的二維平面設計和CAD的三維制造技能加以對比，較為生動直接的展示形象，為學員們呈現(xiàn)了二者的重要差異。把教學方法有機的融合了起來，摒棄原有死記硬背機械制圖知識和單調的機械制圖，主要開展利用CAD軟件系統(tǒng)制圖的實踐性課程，比如利用CAD技能中的編輯技術和空間立體制圖能力自動做出相貫線和截交線，以及利用CAD技能表現(xiàn)零件組成的平面與空間立體設計等。

6 結束語

綜上所述，單一的機械制圖無法適應現(xiàn)代發(fā)展的需要，而當前中國工業(yè)制造業(yè)對機械制圖技能有著更加嚴苛的要求，從而進行機器制圖與機械工程CAD的有機融合已形成必要的趨勢。學院和老師應該抓住這一點，并通過有效的舉措，促進機械制圖的課程、教學課程以及教學方法與機械工程CAD技術進行有機融合，為未來的機械工業(yè)培訓專業(yè)人才。

參考文獻：

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[3]張佳. 機械制圖與機械CAD結合的有效方法研究[J]. 建筑工程技術與設計，2018（15）：1266.

[4]劉炳強. 中職機械制圖課程與機械CAD課程的有效整合[J]. 文淵（高中版），2021（2）：1110-1111.

[5]謝新柳. 機械CAD與機械制圖相結合在機械制造中的應用研究[J]. 內燃機與配件，2022（5）：254-256.

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[7]王建臣. 計算機輔助設計、制造（CAD、CAM）和《機械制圖》課程的結合、探索與實踐研究[J]. 教育教學論壇，2019（10）：141-142.