利用CATIA进行“机械制图”的动态演示教学研究

应神通 浙江省机电技师学院

利用CATIA进行“机械制图”的动态演示教学研究

应神通 浙江省机电技师学院

如何在“机械制图”课程中引入三维造型软件是近些年来许多制图教师积极参与和非常关心的一个热点问题。本文通过大量阅读文献以及对无纸化制造技术的研究，提出基于CATIA的“机械制图”动态演示教学方法，其目的就在于为推动“机械制图”教学方法的改革与更新提供一种新颖的参考方法。

CATIA 机械制图 动态演示教学

1 理论依据

为了提高“机械制图”的教学质量而采用的传统方法通常有：

（1）利用实物模型。便于拆分和学生观察，但存在的不足是模型数量较多，携带不方便，做好后结构、形状及尺寸固定，不能根据需要灵活改变，易损坏，且损坏后难于修复等。

（2）利用挂图。挂图虽然较实物方便并且便于教师示教讲解，不足之处在于挂图只是课本上插图的再现或补充，不能进行动态观察和拆分。

（3）课前画图。教师上课前在黑板上画出当节课所需图形，主要缺点是教师的工作量增大且费时。

2 教学实践

2.1 问题的引入

在“机械制图习题集”中有这样一道习题：根据立体图对照三视图，分析物体的组合方式，补画出视图中所缺的图线（如图1）。

图2

这道题属于中等复杂程度的组合体读图补缺线题，虽然在题目右下角附了立体图，但是几乎每一届都有学生问应该如何补出缺线，特别是图中箭头所指部分在俯视图中的投影所对应的线不知如何画出。如果没有实物模型，仅对着轴测图进行讲解，不但很难讲清楚，而且学生很难理解。空间想象能力好、善于钻研的学生有时用小刀在粉笔上雕刻出实物模型，然后慢慢分析解决。这种方法虽然也能解决问题，但是效率不高。如果对三维软件比较熟悉，借助于软件平台很快就可以做出立体模型并根据需要进行旋转动态观察。

2.2 将AutoCAD文件导入到CATIA草绘环境

创建该立体模型有两种方法：一是按常规建模过程，先“草绘”，然后用“拉伸”、“开孔”、“镜像”和“凹槽”等命令实现建模。鉴于该习题有dwg格式AutoCAD文件，可以采用第二种方法--直接将将AutoCAD文件导入到CATIA草绘环境，步骤如下。

（1）用CATIA将AutoCAD文件打开（默认在工程图中打开）。需要注意的是：如果CAD文件版本高于2000，需要将其转换为2000或2000以下的版本，否则会出现错误提示对话框。

（2）选择（点选或框选）需要的轮廓线（如图2）“复制”。

（3）打开CATIA零件设计，切换到草绘环境，选择基准平面，然后“粘贴”。根据实际需要利用“固联”、“相合”和“对称”几何约束调整草图至合适位置（如图2）。

2.3 建立三维模型

（1）利用“拉伸”生成基本实体（如图3）。由于在AutoCAD环境下重合的两条直线是看不出来的，如果不通过“工具”下拉菜单“草图分析”对调入的草图进行分析，则无法生成图3所示基本实体并提示错误。

图3

图4

（2）利用“开孔”、“镜像”和“凹槽”生成最终实体（如图4）。

为了帮助学生看出俯视图当中所缺的线，可以用 着 色 的 方式重点显示并利用鼠标任意调整模型的位置。

2.4 生成三视图

演示如何创建三维模型，让学生有一个系统的思维过程，将空间的想象具体化。进一步，我们可以利用机件的三维实体模型创建并生成相关联的二维工程图。但这一过程中存在如下3个问题。

（1）当由三维模型按“选择自动布局”方式创建三视图时，主视图投影方向与本题不一致。修改步骤如下：在工程图环境中选中“特征树”上的“正视图”，单击右键“正视图对象”、“修改投影平面”命令，重新定义主视图的投射方向并将视图旋转到合适的位置；在修改完主视图投影方向后，其他视图并未随之改变，需执行“更新”命令。

（2）不显示虚线、轴线和中心线。解决办法：选中相应视图单击右键选择“属性”，在属性对话框中选中“修饰”区域相应的“隐藏线”、“轴线”以及“中心线”等复选框。

（3）每个视图旁边标注有视图名称和比例，与我国国家标准规定（当按规定配置基本视图时，可不标注视图的名称）不一致。解决办法：选中相应显示框，单击右键“隐藏/显示”，或者直接删除。

以上只是通过组合体中“补缺线”类习题介绍了基于CATIA的“机械制图”动态演示教学过程。同样，此种教学方法还可应用于“机械制图”中的机件的表达方法、常用件和标准件、零件图和装配图等教学内容。特别是装配图的教学，采用CATIA的装配设计（ASD）和电子样机（DMU）进行零件装配并运动仿真，可以让学生直接感受到生产实践。

3 结束语

利用CATIA进行“机械制图”的动态演示教学，作图简单、形象具体、便于理解，是一种适应现代化制造技术的新颖的教学方法。此方法不仅可以促进教师加强计算机技术和图形学理论的学习，而且能使学生在较轻松的环境下掌握现代设计理念和设计方法，从而提高教学效率和效果。