基于CAD三维造型的制图课程教学改革与探索0木工锯片

基于CAD三维造型的制图课程教学改革与探索

基于CAD三维造型的制图课程教学改革与探索 机械图样是机械工程帅的语言，是表达设计示意图、交流技术思想和指导生产的重要工具，机电产品的设计、制造、安装、检测、改造、应用、销售、贸易等各个环节都离不开机械H样。机械制图课程是我国高校、高职、中职、技校机械类和近机类学生的一门重要技术基础课程，对培养学生技术表达能力和实践动于能力具有十分重要的意义。近年来，随着先进数控设备及CAD／CAE／CAM技术在生产实际中的广泛应用，传统的机械制H教育已跟不上时代的要求。借鉴加州大学圣迭戈分校(University of Califomia SanDiego)等国内外著名高校的机械制图教学经验项目组于上海海洋大学多专业开展了基于CAD三维造型的制图课程教学改革，取得了较好效果。1 机械制图课程CAD三维造型教学的必要性 随着计算机技术的发展，CAD／CAE／CAM软件经历了从二维绘图到基于UNIX T作站的纯三维CAD系统到基于PC平台的三维CAD系统，从零部件设计到产品设计，从物理样机到电子虚拟样机，从工程分析到产品优化的发展过程，技术同臻成熟完善。H前世界范H内比较知名的CAD／CAE／CAM软件上要骨Siemens PLMSoftware公司的Unigraphics和Solid Edge、PTC公司的Pr0／ENGI EER、Colnputervision公司的CADDS一5、Dassatdt公司CATIA、Intergraph公司的EMS、SDRC公司的MASTER SERIES、MatraDatavision公司的EUCLID、Solid Works公司的SolidWorks、B entley公司的Micro Station、Cimatron公司的Cimatron、CNC software公司的M asterCAM、SttrfCAM公司的SurfCAM、Vero公司的VisCAD／VlsCAM、Delcmn公司的DUCT、Pathrace公司的EdgeCAM、OPEM MIND公司的HyperM IL L—HyperCAM、Camtek公司的REPSCUT、Cmnax公司的SmartCAM、Autodesk公司的MDT和Inventor等，他们在汽车与交通、航空航天、同用消费品、通用机械以及电子工业等领域逐步实现了真正意义上的虚拟产品开发，彻底改变了传统的机械设计方式。设计、分析、加工、检测等功能。体化已经成为现代制造技术的基本特征，而三维模型是CAD／CAPP／CAM／o～E／ERP各个模块间的重要信息载体，它不仅表达产品的几何构造，还对产品性能进行分析和优化，对设计结果进行模拟和验证，同时也为数控加工提供精确模型，且是T程数据管理的重要数据来源。传统的基于二维工程图样的制图教学已远远不能满足制造业发展的要求，现代机械食业迫切需求熟练掌握三维CAD／CAE／CAM技能的专业人才，不少欧、美、日等外资企业及我国国有大中型食业在上海招聘机械设计类专业应届生时明确将精通UG／CATIA/PR0一E等三维软件作为应聘基本条件一。2 基于CAD三维造型的机械制图难点教学 截交线、相贳线、组合体读图是机械制图的难点和重点之一，这些章节对学生的空间构形能力有一定要求，有些学生空间构型能力基础较好，学习该章节较为轻松，而每个班级也总有不少学生空间构型能力基础较薄弱，虽然学习非常努力但进展缓慢，有时候尢论任课老师如何运用读图的各种方法和技巧耐心讲解，学生还是一脸茫然，学得很辛苦也很痛苦。传统的木制实体模型能起一定作用，但其存在体积较大、教师不便携带、成本较高、结构吲定，内部结构细节难以展示、且学生构图时存在的问题千变万化与木制模型往往并不一致等缺点。该章节采用基于CAD三维造型的教学效果较好，针对学生构图时存在的问题，通过给学生实时制作三维模型，结合剖切、断面、爆炸图从各个视角对立体内外结构进行动态展示，直观而又生动，学生很容易掌握，对类似立体的空间构型也能较快融合贯通。图 l是讲解圆柱的相贯线时，制作的胁轴线垂直相交且直径相等的圆柱并集、差集、交集的三维立体模型，有利于学生较快理解和掌握圆柱相贯线的该特殊情况。3重视三维模型与工程图样的投影转化 机械制图课程来源于生活，又服务于生活，现代制造业生产实践中用的主要是二维工程图样，而机械新产品设计时一般直接进行三维设计。对机械类和近机类专业而言，机械制图课程的重点是要求学生精通我国制H标准，熟练掌握用正投影法表达物体内、外形状的能力和根据投影图构思、想象出物体形状的读图能力，掌握绘制、阅读各类常用机件零件图和部件装配图的基本能力。可见现阶段机械制图教学的核心还是二维工程图样，三维模型是辅助学生读懂二维视图，提高空问想象力的重要和有效工具。在进行基于CAD三维造型的机械制图课程教学改革时，要分清上次，要时刻豳绕二维工程图这一教学核心，以免造成学生重三维轻二维，读不懂工程图的情况。因此，在进行基于CAD二维造型的机械制图教学时，要非常重视三维模型与工程图样问的投影转化，并注重投影后的工程图样与我国制图国家标准的一致性。图2是根据某轴承庠的三维立体模型投影后产生的三视图及轴测图，投影时将主视图、左视图、俯视图、轴测图的可见轮廓线与不可见轮廓线分别放在不同的图层里，其左视图时因涉及肋板纵向剖切，不能由立体投影直接生成，需要按照GB将其与其他部分用粗实线隔开，按不剖处理。使用该图时，可自由地将某些层打开或者关闭，也是进行绘制和阅读组合体三视图、补三视图、剖视图、补漏线等较好的案例。4 基于CAD三维造型培养学生专业兴趣 制图系列课程是上海海洋大学工科、农科的重要基础课程之一，涉及水产与生命学院、海洋学院、食品学院、信息学院、工程学院5学院海洋渔业科学与技术、水产养殖、水族科学、建筑环境与设备工程、热能与动力工程、包装工程、机械设计制造及其自动化、工业工程、物流工程、动物科学、生物技术、环境科学、食品科学与技术、生物科学、海洋生物制药、电气工程、环境工程、海洋技术、海洋环境、园林工程、计算机科学与技术等21个专业，机械类近机类学生学习本课程较有动力毕竞和后续专业课程及就业息息相关，但对于大部分非机类学生，如何培养他们对课程的兴趣是搂在制图教师面前的一个重要课题，项目组基于CAD三维造型结合任课各专业的特点制作了一批具有专业特色的电子虚拟样机，在第一次上课时，就采用动画视频等方式展示该样机的各项功能，用三维爆炸图等方式展示该样机的内外结构，让学生直观认识到制H知识在本专业的重要作用，对提高非机类专业学生的学习兴趣有较明显作用。如包装工程专业是我校近几年新开办的专业，相对其他专业机械制图多在一年级开展不同，其机械制H课程安排在二年级学习，学生对包装工程专业已经有了一定认识，而且机械制图课程相对其已经学过的课程而言较枯燥有难度，针对包装工程学生机械制图课程学习动力不足，笔者尝试了多方位的教学改革，搜集和制作了多种包装装备的三维电子模型，图3即是项目组制作的便携式半自动电容拥包机的三维模拟动画。

5 结论 制图课程是高校工科各专业重要的技术基础课程之一，在CAD／CAE／CAM和先进数控设备不断成熟且在生产实践中广泛应用的今天，传统的制图教育如何跟上时代的步伐和需求是当今图学教育工作者必须正视的重要课题，本项目借鉴美国加州大学圣迭戈分校等国内外著名高校的教学经验，开展了基于CAD三维造型的制H课程教学改革和实践，强化了教学中三维模型与工程图样的投影转化，取得了较好效果，对其他高校制图课程的教学改革应该能有一定借鉴。

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