本站原创摘 要三维造型技术在机械制造业中的广泛应用,给机械制图课程的改革提出了新的要求,将三维造型技术融入到机械制图教学中是发展的必然趋势.结合传统机械制图课程体系及其核心内容,提出基于三维造型技术的机械制图课程体系,强调学生三维创新与三维设计能力的培养,并以常用三维造型软件Solidworks的融入分析了对课程效果的影响.
关 键 词机械制图课程体系三维造型Solidworks
中图分类号：G424文献标识码：A
1机械制图课程体系改革的意义
三维造型技术在机械制造业中有着广泛应用,紧紧围绕CAD三维建模设计要求,突出培养学生的空间想象能力、空间分析能力和三维实体建模能力是现代工程图学发展的必然趋势.据调查,许多发达国家在职业院校的机械制图课程中,其教学内容不再是传统的内容,而是将三维设计融入其中；在我国也有部分高校已经就学生三维设计能力培养模式展开了积极的研究和实践,逐步将机械制图课程内容由传统的二维平面图形扩展到三维空间,并进一步向分析、设计、制造一体化方向发展.
高等职业技术教育的培养目标是培养具有一定理论基础的高素质的应用型人才,其培养方向和专业类型必须怎么写作和服从经济建设的主战场.从高校毕业生就业反馈信息来看,掌握三维设计软件操作能力的毕业生,特别受到高科技企业的欢迎.高职学生三维设计与创新能力的培养已迫在眉睫,在工程制图课程中融入三维造型技术已经势在必行.
随着制造业三维造型技术的快速发展以及常用三维造型软件如Solidworks、Pro/E、UG、Inventor等的普及和应用,迫切要求各职业校的机械制图课程在课程体系、内容、教学方法和教学手段上进行更新,以适应现代设计、制造的发展.
2机械制图传统课程体系及其核心内容
从工程图学的创建到21世纪初,表达机件是基于正投影法绘制平面图形.用正投影法绘制的图样其优点是度量性好,作图简便,但图样的立体感较差,没有较强的空间想象能力是很难看懂平面图样的,因此,在传统的机械制图教学中,培养学生的空间想象能力成了该课程培养的重点之一.图1为传统机械制图课程体系结构,其主要内容包括基础知识与理论、专业知识与技能、实践训练.
从图1可以看到,整个教学内容都是围绕着二维平面图形的表达和训练进行的,计算机绘图也仅仅是逐步取代尺规绘图,其主要作用依然是用于绘制二维图形.尽管我们很多院校在该课程的教学手段和教学方法上都不断在改革,利用了模型辅助教学,利用了多媒体课件等现代教学手段,旨在不断培养学生的空间想象能力,不断提高其专业知识与技能水平,但从学生的三维设计和三维创新能力的培养上看是远远不够的.
3基于三维造型技术的机械制图课程体系
20世纪90年代末期,伴随着计算机辅助涉及技术的发展,表达方式开始从二维工程图向三维模型转变.用三维模型表达产品时,可以从不同角度旋转观察产品模型,就像在空间看真实物体一样,甚至不再需要二维工程图,而直接根据三维模型用于数控机床加工和模拟装配.三维模型为企业生产提供了完整的设计、工艺和制造信息,使设计过程发生了变化,设计质量得到提高.可是,在我国由于制造业技术方面还存在一些制约,一些企业中采用三维实体建模设计绝大部分还只是应用于产品的研发、设计、分析等环节,在制造生产环节中主要还是利用二维平面图样,所以二维工程图必将成为三维设计的重要补充,与三维设计在很长一段时期内共存.
结合高职院校的人才培养目标,在机械制图课程体系中适当融入三维造型技术,要求学生不仅具有绘制和识读二维机械图样的能力,同时,还应具备三维分析和三维造型能力.在课程的教学内容安排上,对于传统的教学内容不能去掉,而是将传统教学内容与三维造型技术进行有机融合,既要保留传统制图中经典的基础知识和理论,又要吸纳先进的计算机软件技术；学生不仅要掌握机件的各种二维表达方法,还要掌握必要的三维造型基本知识和技能,特别是传统的表达方法如视图、剖视图、断面图等画法,尺寸标注方法、技术要求标注方法,工艺知识等不能去掉.在教学中做到制图基础与三维实体造型、分析相结合,零件图绘制与识读和零件实体造型以及工程图生成相结合,标准件与常用件的画法与相应零件的实体模型相结合,装配图的绘制与识读和装配体三维实体造型设计、分析相结合.
目前,三维设计软件还比较多,在功能上也不差上下,从学生比较容易上手的角度出发,可以选择SolidWorks.该软件操作简单方便、易学易用,且功能强大.图2所示为基于三维造型技术的机械制图课程体系,与传统计息制图课程体系相比,在整体结构上补充了能力拓展部分,并且在基础知识与理论、专业知识与技能、实践训练各部分中融入了三维造型方面的相关知识.
在图2所示的课程体系结构中,我们将保持原课程体系的三个部分不变,只是在每一个部分的内容上进行调整.其中,知识内容部分为经典理论,在教学上要少讲、精讲,内容上也要进一步精简,重点是培养学生的空间想象能力和空间思维能力,在该部分内容中融入Solidworks草图绘制和实体创建方法,有助于培养学生的空间想象能力和空间思维能力.专业知识与技能部分是培养学生解决工程问题能力的重点部分,机械图样的绘制与阅读能力将在此部分中完成,在该部分中加入由三维实体生成二维工程图的方法,有助于培养学生三维创新能力和提高学生解决实际工程问题的能力.实践训练部分与整个课程的学习过程贯穿,在教学内容中根据需要适当安排徒手绘图、尺规绘图,加强计算机绘图、三维实体建模训练,从而将理论与实践有机结合起来,尺规绘图要相对减少.拓展部分主要是培养学生的创新能力,结合一些机械产品的设计制造常识以及相关专业基础知识,进行大胆创新设计.
4三维造型技术的融入对课程效果的影响
机械制图课程通常是高职院校大学一年级开设的一门专业基础课程,由于专业课程还没有进行,学生对于加工制造等方面的知识还比较缺乏,因此,在机械制图课程中并不是将Solidworks的所有技术都融入,而是重点学习其三维造型技术,利用三维造型将工程形体的结构形状直观、准确地表示出来,同时也可以将三维实体用二维图样正确表示出来.
将三维实体造型技术融入到机械制图的课程体系中,使课程的教学模式也有了新的突破,在课程的教学方法和教学手段上完全进入多媒体教学时代,图形技术与计算机技术的结合对机械制图的教与学均有促进作用.利用三维造型技术,无论在分析形体还是设计形体上,都能够做到既形象又直观,而且编辑、修改形体结构更方便,并且根据需要可以直接生成二维机械图样,使作图效率和图纸质量都大大提高,培养的学生三维设计与三维创新能力也得到提高.建立基于三维造型技术的机械制图课程体系,是当前制造技术发展的需要,也是满足社会对高职机械类人才在知识结构和能力素质方面的要求.
5结束语
将计算机三维造型技术融入到机械制图的课程体系中,形成新的课程体系,不仅改变了传统课程体系的教学内容,从教学方法和教学手段上也都得到了更新,这不仅适应了“设计从三维实体建模开始”的现代设计思想,而且为实现“智能化设计”发展目标又前进了一步.
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