劉明輝

黑龍江科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院

淺析Solidworks在《機(jī)械制圖》教學(xué)中的應(yīng)用

劉明輝

黑龍江科技大學(xué)機(jī)械學(xué)院

介紹了傳統(tǒng)《機(jī)械制圖》教學(xué)中存在的不足之處。指出高校工科學(xué)生在學(xué)習(xí)《機(jī)械制圖》時，難點(diǎn)之一就是空間立體感不強(qiáng)，影響學(xué)生讀圖，畫圖能力的提高，提出利用三維CAD軟件Solidworks進(jìn)行機(jī)械制圖輔助教學(xué)，以此培養(yǎng)學(xué)生空間立體感，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提高教學(xué)質(zhì)量。

機(jī)械制圖Solidworks圖庫教研

傳統(tǒng)教學(xué)上僅認(rèn)為機(jī)械制圖課是為專業(yè)課服務(wù)的，學(xué)生只要掌握制圖技能即可。但目前這個觀點(diǎn)與新形勢下培養(yǎng)人才應(yīng)將素質(zhì)和能力放在首位的要求不相符，為此課程的定位和培養(yǎng)目標(biāo)需要重新考慮。

就傳統(tǒng)機(jī)械制圖課程而言，它的體系僅是一個解決空間形體的二維圖形與標(biāo)注的體系，這與當(dāng)時的傳統(tǒng)手工設(shè)計(jì)是相適應(yīng)的。而現(xiàn)代設(shè)計(jì)則不然，它的實(shí)踐與需求除了保留二維圖樣與標(biāo)注的基礎(chǔ)外，還須轉(zhuǎn)向圖形的三維表達(dá)與建模。為此機(jī)械類的學(xué)生學(xué)完機(jī)械制圖課后，不僅應(yīng)該能夠畫圖、讀圖，而且還應(yīng)能用圖樣表達(dá)自己腦子里的設(shè)計(jì)思想。但由于過去此種能力的訓(xùn)練較少，因此他們往往只會照貓畫虎，而不會構(gòu)思表達(dá)，為此制圖課程需要探索一條加強(qiáng)圖樣表達(dá)能力培養(yǎng)的途徑。

我校機(jī)械制圖的改革相對比較滯后，大部分課程以理論和手工繪圖為主，雖然設(shè)有CAD課也是以二維繪圖為主。因此目前針對于機(jī)械制圖的教學(xué)改革勢在必行，并且課程改革的成功也可以惠及全校所有機(jī)械制圖課程。

一、Solidworks軟件引入的必要性

以往設(shè)計(jì)人員利用二維CAD軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)收到了良好的效果，然而隨著CAD應(yīng)用的逐步深入人們發(fā)現(xiàn)直接從三維入手進(jìn)行設(shè)計(jì)好處更多。首先，它更符合人們進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)的思維方式其次設(shè)計(jì)所得到的三維數(shù)字化模型可以為后續(xù)的有限元分析、數(shù)控編程、模擬與仿真等設(shè)計(jì)活動提供信息源從而使CAD/CAE/CAM的信息集成、乃至企業(yè)信息化更大范圍的信息集成成為可能。事實(shí)上，任何產(chǎn)品在設(shè)計(jì)構(gòu)思時，人們頭腦中的形象都是三維的，過去只不過沒有一種方法能迅速實(shí)現(xiàn)人們頭腦中三維形體的構(gòu)建，而現(xiàn)在的三維CAD、Solidworks、Pro/E、UG軟件則實(shí)現(xiàn)了這種功能，其中solidworks軟件有易學(xué)、易用、容易入手、界面友好及功能十分強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)，在高校和企業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)該說從三維入手進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的這種做法更符合設(shè)計(jì)活動的客觀規(guī)律。

二、虛擬模型庫的構(gòu)建

應(yīng)用Solidworks軟件可以建立虛擬實(shí)體模型庫和虛擬二維機(jī)械圖庫等，虛擬模型在教學(xué)效果、存儲、攜帶和傳播等方面都較傳統(tǒng)的實(shí)物模型有絕對的優(yōu)勢，并且成本低廉，不浪費(fèi)原材料，所以開發(fā)虛擬模型庫很有必要。虛擬模型庫的構(gòu)造一般包括三維模型庫、二維機(jī)械圖庫和動畫視頻輔助庫。

（一）圖庫的建立

二維機(jī)械圖庫必須與三維模型庫相一致，學(xué)生可以在三維模型和二維模型之間切換，以此來提高自己的空間想象能力，了解機(jī)械圖樣的標(biāo)準(zhǔn)。Solidworks中三維模型和二維圖樣可以相互轉(zhuǎn)換，利用這一個優(yōu)勢，教師可以直接從三維模型庫中得到二維機(jī)械圖庫。然后在二維圖上標(biāo)注上尺寸、公差、粗糙度、裝配要求及一些其他的說明等，這樣就構(gòu)成了標(biāo)準(zhǔn)的二維機(jī)械圖。Solidworks采用了圖樣的關(guān)聯(lián)技術(shù)，只要修改三維模型，其對應(yīng)的二維機(jī)械圖也將相應(yīng)的發(fā)生改變；反之亦然。這一技術(shù)極大地提了二維機(jī)械圖庫的建立和修改效率。

例如齒輪作為常用件，輪齒的畫法必須按照規(guī)定畫法，但是學(xué)生常常理解不了，經(jīng)過CAD繪圖后，再由Solidworks轉(zhuǎn)化為立體圖（圖1）。圖形的轉(zhuǎn)化過程中學(xué)生會發(fā)現(xiàn)自己畫圖的錯誤，掌握齒輪畫法的特點(diǎn)。

圖1　齒輪立體圖

圖2　齒輪二維圖

三、需要改進(jìn)的地方

（一）圖庫里的圖量相對還少，需要逐步積累。

（二）盡量讓學(xué)生參與到圖庫建設(shè)中，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

四、結(jié)語

本文以學(xué)校教研立項(xiàng)為契機(jī)，將Solidworks三維造型引入機(jī)械制圖教學(xué)中，收效比較顯著，可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的興趣，以此提高教學(xué)質(zhì)量。

（二） Solidworks立體模型與二維視圖的同步關(guān)聯(lián)性

Solidworks立體三維模型可自動生成精確的二維視圖，包括基本視圖、斜視圖、剖視圖及軸測圖等。還可以在二維視圖中顯示尺寸和技術(shù)要求。Solidworks的三維模型與二維視圖之間的同步關(guān)聯(lián)功能，使立體模型形狀尺寸的編輯變得非常便捷容易，在設(shè)計(jì)過程中更改三維模型的任一尺寸，就會導(dǎo)致三維實(shí)體和所有的二維視圖隨更改后的尺寸自動更新。并可以方便的將Solidworks二維圖樣轉(zhuǎn)換成AutoCAD的二維圖形（圖2齒輪二維圖）。

黑龍江科技大學(xué)校級教研項(xiàng)目，課題號JY13-63。