如何在AutoCAD教学中训练学生严谨的工程思维

杨志义

（云浮市技工学校，广东 云浮 527343）

0 引言

近日，广州一家生产汽车发动机精密模具的外资企业工程技术人员因绘图失误，直接导致加工了一个多月的一套汽车发动机模具报废。技术人员在最后的QC 检测中发现，有两个螺纹孔因绘图员的原因造成中心距距离偏离了0.02 mm，仅仅是0.02 mm 的偏差造成经济损失达300 多万元人民币。这种在机械工程生产中出现图纸设计、尺寸标注等有误因素产生的经济损失现象屡见不鲜，这种错误带来的影响可大可小，小则影响个人，大则直接影响整个企业的命运。因为这种错误对企业而言不单单是经济上的损失，而且对企业的竞争力也造成不良影响，使个人将来的职业生涯面临考验。技工院校作为培养高技能人才的重要基地，不但要注重技能培养，同时还应注重职业素养的提升，为社会源源不断地提供更多高技能、高素质的人才。

1 培养学生严谨思维的重要性

技工院校的生源作为技能型人才，特别是理工科专业人才是工程技术人员的后备力量，也是企业全面提高生产力的骨干力量。一般而言，使用AutoCAD 从事机械工程的技术人员分为绘图员与机械设计师两类，绘图与AutoCAD 的关系容易理解，而机械设计离不开力学计算和材料选择等方面。其中，力学和材料使用通常采用数学计算和资料查询解决问题，但是机械设计偏重于制图的方法。随着CAD 技术的发展，机械设计发展突飞猛进，精度有了很大的提高。通过培养学生的严谨思维，形成对事物的端正态度，推动其学会做人、做事，以形成标杆效果，对将来的职业生涯起到非常重要的引导作用。

2 教师需端正绘图态度

所谓“身正为范”，教师在平时教学中的一言一行学生都看在眼里，对学生具有潜移默化的影响。在整个教学过程中教师不能充当“差不多先生”去对待CAD 教学态度，应严格按照国家《CAD 工程制图规则》（包括图层、线形、颜色、线宽等）进行绘图，否则易造成所绘制的图形不符合要求，也不美观，更别说精度。这种应付式的教学态度只会导致学生形成随意应付了事的处事态度，造成极恶劣的影响。特别是关键时刻对工程问题的处理态度，对学生将来职业生涯的影响更大。如图1（a）所示垫片，学生在绘制圆弧C 时，由于对图形的认识以及对知识点的掌握不够，为了应付教师的检查，于是在自认为相切的位置绘制圆弧C，并对其修剪，结果如图1（c）所示。此时，细心的教师会发现在图1（b）的A 点处有明显的折痕，经放大可知该处并没有相切过渡，显然，这种情况下如果采用学生所绘制的图形去生产，肯定不合格。此时，教师除了应反省自身的教学方法外，还应及时纠正学生的错误，避免再次发生。因此教师应时时本着正面的态度去处理问题，使学生从教师严谨的教学态度得到传化。

3 建立全局的精度意识

图1 垫片

绘图前养成先设置合适的工作环境，包括精度、公差、图纸大小等参数的设置，严格要求按1∶1 的比例绘图的习惯，避免产生因单位间换算的误差，特别不允许将英制单位的图形通过数学换算，直接转换为公制单位，反之亦然。通常情况下认为1 in=25.4 mm，由1 in=25.399 999 18 mm取近似值得到。显然。对于精密零件而言，单纯地采用这种换算方法必然导致结果存在着一定的误差，因此有些企业决不允许采用这种转换方式来绘制图形。

4 正确理解尺寸标注对生产的指导意义

对图样进行尺寸标注的目的是为了反映图形的结构特点，使读图者对各图元的几何关系有一个深入的认识，理清各图元的结构及尺寸要求。标注尺寸公差与形位公差的目的是为了考虑生产的难度以及将来零件的装配要求，使生产者能从图样的尺寸标注中正确判断该图样的生产精度要求，如属于精密加工或一般要求的加工方式。理解公差等级越高的生产图样，其加工要求则越高，反之则越低的原理。

5 使用坐标输入法精确定位

在教学中应使学生正确理解绝对坐标与相对坐标的意义与使用方法，能正确区别三维空间位置与二维空间位置的表达方法，需特别掌握相对极坐标与相对直角坐标输入法绘制图形的方法。

AutoCAD 系统提供了两种坐标系，分别为笛卡尔坐标系（即直角坐标系）与极坐标系，输入时可采用绝对坐标或相对坐标的方式进行精确定位。绝对坐标以系统坐标系的原点作为参考点的坐标值，相对坐标以当前输入点相对于上一个点为参考点。在笛卡尔坐标系中绝对坐标的输入方式为（x，y），相对坐标的输入方式为（@x，y）。极坐标的绝对坐标输入方式为（L＜θ），相对坐标为（@L＜θ），其中L 为长度，θ 为角度，默认情况下逆时针为正，顺时针为负。在实际应用中，可根据绘图要求选择合适的输入方法，常采用相对坐标的方式进行定位有助于提高绘图的准确率。如图2 所示，零件图综合采用相对直角坐标与相对极坐标的方式进行绘制相比其他的方法可取得事倍功半的效果。

6 使用捕捉模式提高绘图精度

图2 零件草图

绘图过程中为能快速地针对图元对象的端点、中点，圆心、切点、交点等特殊点位进行精确定位，AutoCAD 提供了对象捕捉功能，通过打开对象捕捉辅助开关，将光标移动到图元对象的附近，系统将自动以方格高亮显示的形式捕捉到这些点的位置。为方便操作，系统提供了自动捕捉与临时捕捉两种模式供用户使用。其中，自动捕捉方式需预先设置所需要捕捉点的类型，如端点、中点等，不建议选择太多，只需要选择常用的点即可，特别是对于复杂的图形应适时针对捕捉点进行调整，以避免误选其他位置。用户可在选择图元对象位置点前将图形进行放大后才选择，以提高精准度。另外，系统还提供了临时捕捉模式，但只使用一次，一般是在绘图命令发出以后才使用。

7 通过画法几何训练精度意识

在图样绘制中通过几何关系绘制图元的情景会经常遇到，特别是对于结构设计，如求出某个零件的运动轨迹图或某特征的圆心位置等等，这些都需要通过几何关系去解决，此时严密的数学几何知识就能派上用场。如图3 所示，如何根据现有等边三角形的长度计算出3 个内切圆的直径D。对于此类问题首先应分析各图形对象间的几何关系。图中3 条直线段相等，3 个圆的大小亦相等，各个圆除了与两条直线段相切外，还与另一个圆相切，根据几何关系可知，2 个圆外切的位置在与其圆心连线平行三角形边的中点垂直边上。绘图时可先根据等边三角形的几何特点绘制长度为90 mm的正三角形。接着绘制一条直线的中心垂直切为辅助线，再通过圆的三相切（TTT）的方法绘制3 个相切圆，最后求出直径D。

图3 求直径D

8 结语

严谨的教学态度与正确的教学方法对学生职业素养的形成具有非常重要的引导作用，教师在教学过程中结合专业课程特点融入有关良好职业素养培养的知识与氛围，对学生将来的就业具有非常重要的铺垫意义。实践证明，通过在AutoCAD 教学中有意识地培养学生严谨的思维，在接下来的技能实训环节中具有明显的效果，学生自我要求较高，学习过程中能主动地表现出一丝不苟的工作态度，毕业后用人单位反映良好。

［1］黄惠廉.AutoCAD2006 基础与应用［M］.北京：高等教育出版社，2008：76-116.

［2］胡兆国，韩雄伟.AutoCAD 绘图使用技巧探讨［J］.模具工业，2013（39）：21-26.