基于三维实体建模的机械零部件测绘教学研究与实践

郭凤 曹喜承 杜秀华 李静 王妍

［摘要］机械零部件测绘是现代工程图学重要的实践教学环节，应该适应现代工程图学新的教学体系的要求，将三维实体建模与传统测绘相结合。本文分析了传统测绘模式存在的问题，介绍了三维建模与传统测绘相结合的教学体系。

［关键词］零部件测绘三维建模教学体系

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2013）08-0109-02

现代工程图学是研究绘制和阅读工程图样理论、方法和技术的一门技术基础课，是工科院校必开课程。随着计算机技术的发展及社会对高素质创新型人才的需求，工程图学的教育思想和教学理念也发生了深刻变革，以三维实体建模为主线，传统工程制图与现代设计手段相结合，形成了现代工程图学新的教学体系。机械零部件测绘是现代工程图学重要的实践教学环节，应该适应现代工程图学新的教学体系的要求，将三维实体建模与传统测绘相结合，这对培养学生的动手能力、实践能力、创新能力及综合所学知识解决实际问题的能力将起到非常重要的作用。

一、传统测绘模式及存在的问题

零部件测绘一般是安排在工程图学课程结束后两周内进行。内容安排为结构不是很复杂的泵类、减速器、阀类等部件，如一级圆柱齿轮减速器或齿轮油泵等。这些部件包括了四类典型零件中的三类：轴类、盘盖类和箱体类，还有标准件和常用件，涉及的范围较广，需要用到的知识点也比较全面，能够综合训练和考查学生能力情况。任务要求是绘制所有零件的零件草图及工作图，装配草图及工作图。测绘过程为：了解部件→绘制装配示意图→拆卸零件→绘制零件草图→绘制工作图→绘制装配草图→绘制装配工作图→装订。

存在的问题有如下几方面。

（一）徒手绘制草图训练少，要求标准低

传统测绘中，草图是在坐标纸上绘制的，只作为工作量的要求，不作为成绩评定的内容，所以，学生为绘制工作图方便起见，常用尺规绘制草图，失去了绘制草图的意义，浪费了时间，学生的徒手绘制草图的能力没能得到提高。

（二）尺规绘图工作量偏大

传统测绘中，学生的测绘成绩主要是根据尺规工作图确定的。绘制尺规图耗时多，效率低。一张规范的尺规图，从布图到绘制视图，从绘制底图到加深，标注尺寸，填写技术要求，每一步都需要精心考虑，认真操作，一但要修改，图面质量就会受到影响。尺规绘图在培养学生一丝不苟、严谨细致的工作作风等方面起着非常重要的作用，但由于测绘中尺规图量大，学生往往为了赶时间，照抄照搬现象明显，收获不大。

（三）内容不够充实

传统测绘中，只是对现有的实物模型进行测绘，由于实物模型一般是由教学工具生产厂家生产的，其材料选择、加工制造过程、精度等与实际生产情况区别较大，再有实物模型重复使用造成磨损和损坏，对学生理解零件加工工艺、公差与配合、表面粗糙度等产生影响。而且，零件结构和尺寸的变化对装配的影响不能直观地反映出来。

二、三维建模与传统零部件测绘相结合的教学体系

（一）主导思想

1.强化徒手绘制草图。对现有零部件进行测绘，由于受场地限制，需要首先徒手绘制草图，草图的绘制质量直接关系到工程图和建模正确性，所以，徒手绘制草图是非常重要的，在测绘中应强化徒手绘制草图。在徒手绘制草图中，一是强化徒手绘图基本功的训练，包括执笔、运笔方法，图线、线段的绘制方法等。二是强化草图内容的训练。草图与工作图的区别只是绘制方法的不同，草图是徒手绘制，工作图是借助绘图工具绘制，草图与工作图的内容应该是完全相同。

2.尺规绘图是工程设计人员的一项基本素质，在测绘中也要进行绘图基本功的训练，但时间和内容都比传统测绘中的要少。

3.将尺规绘图中节省下来的时间用于三维建模，丰富测绘内容。在现代工程图学课程中，学习了零件建模、装配体、爆炸图、工程图等知识，但系统地、综合性地将一套较复杂的零部件建模、装配、出工程图，这还是第一次。让学生在零件建模中进一步学习零件结构、加工工艺等方面的知识，在装配体建模中进一步学习零部件的工作原理、零件间的相对位置、连接关系等方面的知识、进一步理解公差、表面结构质量等对配合的影响，通过改变零件结构和尺寸，动态观察装配体发生的变化，从而对测绘零件的构型有更深刻的理解，激发学生的学习积极性，培养学生的创新意识及能力。

（二）教学体系

本着充分利用测绘时间，使学生得到全方位的综合训练，实现有效教学最大化的思想，建立三维建模与传统零部件测绘相结合的机械零部件测绘课程的教学体系，其内容安排及流程如图1所示。

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图1教学内容及流程

时间安排如下：第一、二天了解部件、绘制装配示意图、拆卸零件、绘制零件草图，第三天绘制装配草图，第四、五、六天零件建模、装配体建模、生成爆炸图、生成部分零件的工程图，第七、八、九天绘制零件图，第十、十一天绘制装配图，第十二天整理、装订，完成测绘任务。

三、教学效果

按着三维建模与传统零部件测绘相结合的教学体系进行测绘实践教学，学生不仅在读图、绘图、测绘和查阅技术文献等方面得到全方位的综合训练，提高了综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，而且三维建模能力和水平也有了大幅提高，如图2为学生三维建模中的部分作品。

四、结论

三维建模与传统零部件测绘相结合是行之有效的教学模式，学生在有限的两周测绘实践中，学到了更多的知识，得到了更全面的训练，使有效教学最大化。在当今二维设计与三维设计并行时期，三维建模融入现代工程图学课程，三维建模与传统零部件测绘相结合是非常必要的。

［参考文献］

［1］王春华，郭凤，关丽杰，等.现代工程图学［M］.北京：中国化工出版社，2012，（9）.

［2］许良元，刘微，江庆，等.三维建模与机械制图课程测绘改革探索［J］.机械管理开发，2011.

［责任编辑：左芸］