三维CAD技术在机械制图教学中的应用

摘 要：随着计算机技术的快速发展，三维cad技术在机械制图课程教学中的应用越来越广泛。通过使用Solidedge软件，在教学中将平面图形创建成3D虚拟模型的过程，对学习效果的提高进行了探讨。

关键词：三维CAD 机械制图 教学 应用

Application of three-dimensional CAD technology in teaching of mechanical drawing

Liu Meizhen

Yunnan vocational college of mechanical and electrical technology， Kunming， 650203， China

Abstract： Along with the rapid development of computer technology， three-dimension CAD technology has been more and more frequently applied in mechanical drawing education. In this paper， by using Solidedge software， plane figures in the teaching process are to be created 3D virtual models in the class. The improvement of the learning effect and so on are discussed.

Key words： three-dimensional CAD technology； mechanical drawing； teaching； application

工科院校机电类或近机类的专业都要开设机械制图课程，该课程主要学习机械图形的国家标准、作图及读图，培养空间思维能力。这是一门专业基础课，对后续专业课程的学习和将来工作都起着很重要的作用。该课程传统的教学方法是借助于教具进行辅助教学，提高学习内容的直观性，但它的主要缺点是教具数量有限、灵活性不够。为了解决讲解内容太抽象的问题，在机械制图课堂教学中，运用Solidedge软件的三维造型并结合AutoCAD及多媒体技术进行教学，讲解机械制图教学中的重点、难点问题，从而提高课堂教学效率，并且激发学生的学习兴趣与求知欲，培养学生的绘图和读图能力、空间想象力和创新能力。

1 引入三维CAD教学

制图教学中，尤应注重培养学生的空间思维能力，需要进行大量的二维与三维之间的双向思维训练，只有通过大量的练习才能达到这一教学目标。如由实体画出视图，由视图想象出三维实体的结构形状等。在以前的教学中，沿用一种教学模式，先看平面图形，想象立体形状，再画平面投影，此过程显得抽象。在讲解中学生不知道教师所描述的立体具体是怎样的，有的学生能够想象出来，而有的学生则跟不上，导致教与学的脱节，想象能力差的学生对学习失去了兴趣，从而达不到教学的目标。如果使用三维CAD软件进行实体模型的建立，那么可以一边看平面图，一边将对应部分的虚拟模型创建出来，平面图形与立体图形有了一一对应的关系，将抽象的想象变成形象的模型。特别是从基本体开始不断地练习，可以极大地改善教学效果。

现以具体实例阐述如何将三维软件与制图教学有机地结合起来。看组合体两个视图然后补画第三视图一直是教学中的重点和难点，但也是培养学生读图能力很有效的一种方法。笔者用一个具体的实例讲解三维CAD在教学中的运用。

2 三维CAD在组合体教学中的应用

图1 已知的两视图

图1所给的两个视图是主视图和俯视图，要求补画出左视图。根据所给的已知视图，进行图形分析后可得出该组合体在主视图中有两个粗实线围成的线框，根据形体分析法可以得出由两个基本体组成。用“长对正、高平齐、宽相等”可以得出基本体的形状和特点。在基本体上再进行一些切割和挖孔，则可以得到完全的形状。主视图左边较大线框部分可以看成是由图2所示的主视图作为截面进行前后拉伸得到的，图3所示为第一步所做的模型。

图2 拉伸截面 图3 拉伸后的模型

接着分析这一基本体的切割部分，用线面分析法分析之后得出此处切割了两次，第一次切割如图1所示，用了一个侧平面、一个水平面和两个正平面切割，从斜面切到主视图中虚线的水平面，没有切通。在SolidEdge软件中，可以在主视图平行的平面上作出其截面形状，前后拉伸切割，所作模型如图4所示。然后做俯视图中的半圆槽，这个半圆槽的特征在俯视图中比较明显，所以做一个俯视图中的形状进行上下切割即可得到图5所示的模型。

图4 第一次切割 图5 第二次切割

左边部分建模完成后，即对右上角部分基本体进行建模，这一部分在俯视图征比较明显，可以使用俯视图对应的截面进行上下拉伸得到。建模过程和想象过程中要注意面的连接形式。所得到的模型如图6所示。

图6 叠加基本体

在分析图形和建模过程中，是将想象的抽象过程变为一个具体直观的过程，学生容易接受，通过练习，学生掌握了分析方法和模型的建立方法之后，对任意的图形，按照所讲方法，也很容易去分析、想象，起到举一反三的作用。

3 剖视图教学中的应用

剖视图在图形中的表达起到很重要的作用，有内部结构的零件图、装配图中大量用到剖视图表达内部特点及相应的装配关系，在教学过程中同样可以使用三维CAD帮助学生学习这方面的知识。

举例说明其应用。在图7所示的图形中要求将左视图作成A-A剖视图。首先要根据主、俯视图想象出形状，用形体分析法分析后用实体旋转、拉伸、切割等命令创建组合体的虚拟模型（如图8所示）。创建模型后要用假想的剖切平面进行剖切，然后用剖视图的表达方法作图。在三维CAD软件中用切割命令将一个完整的模型在剖切位置将其切开（如图9所示），从图中可以很容易地看到剖切后的变化，哪些是有材料的，哪些是空的。选择正确的表达方式就可把剖视图准确地作出来。

图7 已知视图 图8 实体模型

图9 剖切之后的形状 图10 剖视图

4 结束语

如果在教学中大量使用三维CAD创建虚拟模型，将二维平面图转化成三维实体模型、将三维实体模型用投影的方法转化成二维图形，学生将更快更好地掌握读图及作图能力，其空间思维能力也可得到很好的培养。

参考文献

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