【解决方案】中职生“机械制图”学习障碍成因及解决方案初探.doc

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2009年全国技工教育和职业培训
优秀教研成果评选活动参评论文　　　　　　

Solidworks在机械制图教学中的运用

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Solidworks在机械制图教学中的运用

摘 要: 当前的三维造型软件发展很快，用它来提高《机械制图》教学质量，取得良好效果。本文就如何运用三维造型软件Solidworks来提高《机械制图》,提出一些建议，经教学证明，取得良好效果。
关键词: 机械制图教学 Solidworks

随着科技和经济的迅猛发展，社会对人才的需求正在发生着深刻的变化。对以培养工程、生产第一线的应用型人才为目的的技工学校提出了新的要求、挑战——要求学生在综合职业能力方面具有实用性、技能性和职业性的特点。机械制图是工程师的语言，同时也是工科类专业的基础课程，是机械专业学生必须具有的基本能力。《机械制图》以“实用”、“够用”为准绳，教学的重点已由“制图、识图并重”向“识图”方向倾斜。怎样才能快速提高学生的空间想像能力、提高机械识图能力呢？笔者结合多年的教学实践经验，把三维CAD建模软件Solidworks运用到制图教学环节，采用计算机辅助教学手段，取得了很好的教学效果。
一、Solidworks简介
Solidworks是一个基于Windows操作平台的三维设计软件，是一个全参数化特征造型软件，可以十分方便地实现复杂的三维零件实体造型、复杂装配和生成工程图。图形界面友好，易学易用，用户上手快，目前在世界范围得到了广泛应用。利用Solidworks的拉伸、旋转、扫描、放样、倒角、抽壳和倒圆等基于特征的三维实体造型工具，能够方便、快捷地创建任何复杂形状的实体。通过草图的几何约束及尺寸约束功能，能构造出尺寸十分精确的三维模型。Solidworks的三维模型可以自动生成精确的二维工程图纸，包括基本视图、斜视图、剖视图及轴测图等，并可以在二维视图中显示尺寸和技术要求注释。在Solidworks中，同一产品的零件、装配体和工程图是互相链接的文件，对零件或装配体所作的任何更改都会导致工程图文件的相应变更，因此二维视图和三维模型之间的双向关联功能使模型形状和尺寸的编辑更加容易，在设计过程中更改三维模型或任何一个二维视图的尺寸，会导致三维实体和所有的二维视图自动更新。对于数控专业、模具专业和汽修专业的学生来讲，专业课中将学到Solidworks或其它的三维造型软件，而对于这次的接触，有助于他们以后的学习。
二、用Solidworks软件建立教学模型
机械制图讲授时，教师必须要借助模型、挂图等工具以及绘制大量的立体图和三视图进行授课，学生也需要进行大量的练习，经过不断练习并反复对比立体图与三视图才能达到较好的教学效果。仅仅依靠讲解，要想把一个立体结构讲清楚是很困难的事情。教学模型作为教学手段的重要组成部分，在帮助学生形象地理解教学内容的过程中，发挥着积极的辅助教
学的作用。但教学模型具有局限性、静态性，致使学生在学习中仍感到困难；而且同时上课的教师多，教学模型也不够用。
应用三维的Solidworks建模软件可以创建机械制图虚拟模型库，利用计算机存储数量众多的模型，在使用中可以完全取代实物模型。根据《机械制图》教材及Solidworks教学大纲的要求，要规划Solidworks虚拟模型库的结构。虚拟模型库构成如下：基本几何体约占10%：棱柱、棱锥、棱台、圆柱、圆锥、圆台、圆球和圆环；组合体约占50%：切割式、叠加式和综合式；各类典型零件约占20%：轴类零件、盘类零件、箱体类零件；装配体约占10%；标准件和常用件占10%。典型零件与装配体中的零件共用，不仅提高了模型库的利用率，也可以讲解装配过程及有可能产生的干涉等实际问题。
三、三维造型软件应用于制图教学
利用先进的三维Solidworks技术创建的计算机虚拟模型不仅精度高、质感好、形象逼真、色彩丰富，还能将复杂形体的外形与内腔、相贯体中相贯线的变化趋势、装配体中零件之间的连接关系充分地展示出来，使教学中的知识难点更加清晰、生动、形象。利用Solidworks软件还可以方便地进行教学模型修改与新建，这样不仅能够及时补充符合新教学内容的模型，还可以针对不同的教学对象、教学要求调整现有的模型，充分满足教学中对模型种类及数量的需要，达到降低教学成本、提高教学质量的目的。还可以让同学们充分发挥想象，把自己喜爱的图形用Solidworks中的二维视图表达出来，让其他同学猜画立体图。这样可以提高同学们的学习兴趣，又提高他们的想象能力。
1. 应用Solidworks分析平面图形的尺寸标注
学生刚刚学习尺寸标注时，很容易多标尺寸，采用Solidworks画图，就不会出现这种情况，如果尺寸标注多余的话，在Solidworks中会显示出来。如图1：学生都认为尺寸12.88应该标上，但实际上这个尺寸可能通过其它尺寸计算出来，这时候告诉学生答案，学生非常容易理解。而且对以后学习尺寸链这章节内容，学生更容易接受。

（a） (b)
图1 尺寸标注分析

2. 应用Solidworks分析立体表面交线
立体表面的交截线是本书的一个难点，学生学习会有一些困难。采用Solidworks画图，学生能直观地看出交截线以及在各个面上的投影。如图2(a)，补画左视图。很多学生不知从何下手，两圆柱的交线具体是向哪个方向弯。把圆孔一个一个的添上，这样将难点分解，每一步都解释一下，学生能理解，也知道如何去思考这类的题型。

(a) (b) (c)
图2 立体表面交线

3. 应用Solidworks分析组合体
根据已知视图想象立体形状，并补画图中的漏线。这类题可能有多种答案，利用Solidworks将学生所想到的答案都表达出来，有利于发挥学生的想象力，如图3(a)。

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)
图3 组合体

组合体是多个基本体切割或组合而成的，利用Solidworks将基本体先画出来，然后组合，每个学生的拆装方法不一样，上课时将每种方法都表达出来，有利于培养学生的发散思维。
4. 应用Solidworks分析剖视图
各种剖视图是表达零件的关键方式之一，而剖视图对学生来讲也比较难以理解，很多的内部结构想象不出来。利用Solidworks可以采用各种各样的剖视，从不同的角度来了解零件。如图4：

(a) (b) (c)
图4 剖视图

5. 装配图
装配图拆画零件图又是学生的一个难点，学生往往弄不懂零件的具体样子，很容易把零件混在一起。利用Solidworks用不同颜色的零件组合成装配体，再将装配体爆炸成各个零件，还可以模拟它们之间的相互运动。对学生来讲懂得各零件的配合形式和运动，再拆画零件图会更容易一些。如图5是一个泵，活塞可在泵体内移动。

(a) (b)
图5 装配图拆画零件图

四、总结
通过发动学生，利用Solidworks帮助制作完成机械制图教材及习题集上的所有三维模型和与其对应的二维基本视图，向视图、剖面图等，完成机械制图教材及习题集上的装置图，配合多媒体制作软件做成课件，然后刻录成光盘或者保存在电脑上。当学生在课后练习中遇到困难，可以通过进入模型库，在库中找到所需要的模型，进行仔细观察，增强对实物的感官认识，辅助完成课后练习。在模型库中，灵活采用不同的表达方法，学生可以通过与自己所绘图形对比，来检验自己的读图能力和对零件的表达能力。计算机模型库可以改变传统教学的单调模式，有助于学生从被动学习变为主动学习，从而提高学习效率。
实践证明，通过利用Solidworks进行机械制图教学，在授课中的一些重点问题如截交体、相贯体、组合体、剖视图等内容可以清晰、生动、形象地展示在学生面前，难点变得容易理解，学生的感性认识增强了，所获得的信息量也增大了。另一方面，也减轻了教师的辅导工作量，学生可以根据自己的需要，在计算机上重复多次地进行有关内容的学习。虽然现在机械制图计算机辅助教学仍存在一些问题需要解决，如不同班级的制图教材不统一，素材不够理想、上机条件不够等，但是机械制图计算机辅助教学的应用前景是非常广阔的，它将有利于推动教学方法改革，使学生在直观生动、形象具体中愉快地学习制图知识，增强实践能力，提高制图教学的效果。

参考文献：
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[3] 杨国新.王定标.基于SolidWorks的机械零部件虚拟装配体设计技术.煤矿机械. 2007.(7)：75～76
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