机械制图的现代化教学改革与研究

崔秀梅 张靖 胡安平

摘 要:本文通过对现代工程设计和制造发展趋势的分析,提出了将三维设计理论引入到机械制图教学的思想,提出了利用CAD技术,加强三维设计,改革机械制图教学的具体思路。

关键词:三维设计机械制图教学改革

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(a)-0175-01

所有的设计都要画图,图样是工程设计的最终体现形式,随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用,工程设计也随之发生了革命性的变革,三维CAD理念逐渐渗透到设计、制造等工程设计的方方面面,二维投影图已不能满足现代工程的需要,三维设计、制造等的重大变革对机械制图的教学提出了新的挑战。因此如何在机械制图教学中融入三维CAD技术已成为我国图学界研究的热点问题。

1 三维机械制图教学的必要性和紧迫性

1.1 三维机械制图教学的必要性

机械制图是高等工科院校的一门技术基础课,其目的在于培养学员的空间想象力,对学员掌握科学的思维方法和工程创新能力起着重要的作用。

機械制图的根本任务在于要实现三维实体和二维图样的相互转换。设计者把设计思想、设计意图以二维的形式体现出来,这就是画图;相反的,制造者通过图样来了解图样内容,最终将其加工制造出来,这实际上又是读图。纵览工程设计的全过程,虽然构思的原始冲动是三维概念,设计实施的最终结果也是三维概念,但是在画图和读图两者之间传递的信息却都是二维的,机械制图在这种三维二维的相互转换中起着桥梁性的作用,但由于二维手段有限,设计过程的信息表达是不完整的,二维图形还经常出现二意性和理解错误,这对于整个设计都是致命的。将三维思想融入整个工程设计是科学技术发展的必然[1]。我国机械制图的基本框架源于20世纪50年代,传统的模式和观念的束缚根深蒂固,将三维CAD理念融入机械制图的整个教学过程,也必将成为机械制图教学发展的必然趋势。

1.2 三维机械制图教学的紧迫性

传统的机械设计及制造都是基于二维图样的。这种方法就是人们利用共同约定的正投影规则,用几个相互联系的二维投影图表达三维设计,这种信息表达显然是不完整的,而且,不论画图还是读图都必须要经过严格的专业训练才能实现。假如工程设计能直接从三维开始设计,这样的三维模型就能表达出设计构思所需的全部几何参数[2]。只有从三维开始设计,三维CAD才能扩展和贯穿到产品设计和开发全过程。从长远看,从二维到三维是CAD一个不可逆转的趋势。

享有“技术语言”的机械制图教学中,机械制图课程的现状与新时期的现代设计理念差距很大,如何适应三维CAD的新形势,适应新时期人才培养的新要求,深化机械制图教学改革已迫在眉睫。

2 加强三维机械制图教学,改革机械制图课程体系

实现真正的三维设计是机械制图课程的最终落脚点,因此,机械制图的课程体系也要顺应课程的发展需要,打破固定模式,科学调整教学内容,以三维设计为主线,以创造性能力培养为目的,将三维CAD理念融入传统的机械制图教学,构造一个以计算机三维设计为目标的机械制图综合教学体系。

2.1 将经典内容与高新技术相结合,深入拓宽与整体优化相结合

精减旧内容,增加新知识,实现三维CAD与旧知识的有机交融,将传统知识与现代高新技术科学的整合、提炼,充分体现教学内容的现代性和先进性。

当前,工程设计正处于三维设计与传统二维设计相并存的时期,而且这种局面还将在相当长时间内存在。现代三维设计中,由于计算机生成的三维几何模型可直接应用于生产和制造,因此二维投影图已不再是工程设计的必需的技术资料。基于此,可以适当减弱传统的《画法几何》内容,例如,点、线、面的投影等都可以适当减少,将机械制图的传统教学的重点放在机械制图国家标准和作图规则的贯彻上。同时,加强对三维形体的想象、表达和构形,引入相关的三维设计软件如Solidworks,使学员能直观的感受三维,提高学员的学习积极性,更重要的,能使学员初步树立三维设计的思想,提高利用现代设计技术进行工程设计与表达的能力。

2.2 强化实践教学环节,注重实际能力的培养

在教学中强化三维CAD的设计思路和软件应用,引入简单机械械结构,引导学员自主选题、自拟方案,自行设计,为其提供个性化的创造空间,强化专业技术知识,培养岗位任职技能。

实践是知识转换能力的必经之路,更是培养学员综合能力的有效方式。机械制图课是一门实践性很强的课程,在教学过程中应着力加强学员对零件构型、加工等方面的感性认识,除此之外,在新的课程体系中,还应将三维教学与实践环节结合起来,可以让学员测绘实体零件,利用三维软件建立三维模型,然后生成二维工程图,这样既可以加深学员对所学知识的理解和掌握,又可以强化学员的三维设计意识,培养学员的动手能力[3]。另外,还可以结合学院的每年的机械创新设计大赛,开展形式多样的三维设计竞赛活动,这样既可以给学员提供广阔的思考空间,还可以使学员与实践接轨,充分发挥其想象力和创造力。

在课程实践环节中,通过课内与课外相结合,课堂教学与创新实践相结合的方式,使学员在三维设计思想的指导下,能抓住关键环节,学会解决工程问题,增强实际操作能力。

2.3 占领教育技术制高点,实现现代技术与传统教学方式的最佳融合

倡导在计算机环境下的直观教学模式,主张采用三维CAD软件,实现参数化设计的全数字化过程,兼顾传统教学方式的优势,建立体现时代特色,符合新型人才培养的教学模式。

徒手绘图也是绘制图样的一种方法,在三维CAD的教学思想指导下,我们强化了徒手绘图教学,弱化了精确的尺规绘图训练。徒手绘图速度快,有助于形体分析,在三维设计的方案选择及创意设计等方面作用很大,徒手绘图已成为现代设计不可或缺的技能,精确的制图完全可以在计算机上进行,这样既可以提高速度,又便于设计方案修改和完善。

在机械制图新课程体系中,相关章节都安排了三维设计的原理和方法,通过三维设计软件的引入,能使学员初步掌握三维造型设计方法,培养其创新思维方法和掌握现代三维设计工具的能力。

3 总结

三维设计是现代工程设计的必然趋势,将三维CAD理念引入机械制图教学,是适应现代工程设计发展变化的需要,既能增强学员的空间想象力,培养学员的三维形体表达,又能增强其利用现代技术设计的能力,为日后走向工作岗位奠定坚实的技术基础。

参考文献

[1] 叶军.三维建模引入制图课程的改革研究[J].工程图学学报,2008(2):169.

[2] 宋春明.基于三维CAD技术的工程制图课程内容体系改革[J].科技资讯,2007(3):69.

[3] 韩丽艳.基于三维CAD技术的工程制图课程内容体系改革[J].机械管理与开发,2007(4):36.