机械类本科毕业设计工程图样质量的研究

王芳

摘要：本文介绍了机械类本科毕业设计过程中，通过对毕业设计工程图样存在的各类问题进行分析，提出了从制图系列课程的教学内容、教学周期、教学方式及增加实践教学环节等方面着手进行教学改革，能有效提高制图系列课程的教学质量，为后续毕业设计的开展打下良好的基础。

关键词：机械类专业；毕业设计；工程图样；質量提升

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）07-0178-03

本科毕业设计是机械类专业学生在校期间的最后一个重要的综合性实践教学环节，是培养学生综合能力和提高个人素质的重要过程，是整个机械人才培养的重要组成部分[1]。对于机械类本科生来说，绘制正确合理的工程图样是必须具备的专业素养和基本技能。笔者从事本科工程图学课程教学多年，近年来也一直参与指导机械类本科毕业设计，审阅了大量毕业设计的工程图，发现工程图中存在较多的错误和不足。为提升毕业设计的综合质量，对当前机械类本科毕业设计工程图中存在的问题进行分析研究，提出相应的改进措施，推进制图课程的教学改革。

一、机械类毕业设计中工程图样的现状

（一）绘制工程图样不符合国标规范

近年来，我校机械类专业学生毕业设计的工程图绘制主要通过使用AutoCAD等绘图软件完成。使用软件作图，修改方便、操作简单、工作效率高；但学生绘图时，并未严格遵守和执行制图国家标准，例如，粗线和细线的线宽区分不清、虚线和点画线的线型与国标规定画法偏差较大、圆等图形漏画中心线、图线相交没有做到线段相交等各种绘图错误，在图样中不断出现；甚至还有学生将三维模型直接生成工程图后，不经修改和调整，直接提交，从而导致毕业设计指导教师需要花大量时间对学生的工程图进行检查和批改，无形中增加了指导教师的工作负担。

（二）工程图视图表达方案不理想

机械类本科生毕业设计课题多数为对机器、设备等的设计研究，根据任务书要求，往往需要绘制总装配图、部件装配图及关键零件的零件图等。学生由于缺乏实际工程经验，平时绘图实训也少，因此，在确定视图表达方案时就会无从下手，不能根据装配体和零件的特点选择合适的视图投影方向及综合应用各类表达方法。此时，多数同学会直接套用常规的三视图进行表达，完成的图样不仅图线多、结构复杂，关键是不能将零部件的内、外结构特征表达清楚，图示效果差，毕业设计后期需要花大量时间进行修改。

（三）工程图样标注错误多

工程图样中标注主要包括尺寸标注和技术要求标注两方面。首先，由于工程图中尺寸数量多，漏标注、重复标注的现象特别多；各类尺寸的标注方法也未严格按照国标规定的规范进行书写，例如，直径尺寸和半径尺寸标注混乱、角度数字没有水平书写、尺寸线和尺寸界线相交等，尤其图面上各种随意标注特别明显；其次，在技术要求的标注中，表面粗糙度符号的引线箭头指向图形外、尺寸公差查表错误及形位公差标注不准确等在图样上也比比皆是。

二、毕业设计工程图样存在问题的原因分析

（一）工图课程传统教学模式的制约

工程图学课程是机械类专业学生的必修课程，一般开设在大学一年级。此时的学生因为刚入大学，尚未完成由高中填塞式教学到大学主动自学的转变；在工图课程的教学中，老师一般多采用课堂讲解、PPT演示等教学方式，教学内容多，进度快；加之课程对学生空间想象能力和构思能力有较高要求，学生在学习中很容易觉得枯燥无味，逐渐失去对课程的学习兴趣，学习效果将会受到影响。这样的学习效果可能不会立竿见影，但进入毕业设计环节中，学生在工程图样中所呈现的大量不同类型的错误，正好直接反映了工图课程学习质量的下降。

（二）制图系列课程教学周期延续过长

以我校为例，机械类专业学生需要学习的典型制图系列课程主要包括《工程图学》（96学时）、《工程CAD》（32学时）及《SolidWorks》（32学时）。目前，这3门课程的教学学期及课时设置等如表1所示。

由表中可得知，机械类专业3门典型的制图系列课程分别设置在3个不同学年，课程教学虽前后延续，但教学周期整体持续过长，学生难以始终保持高度集中的学习状态，反而导致学习了后面的知识就基本忘记前面的内容，教学效果与预期目标具有较大差距。

（三）教学内容多但实训环节少，理论教学与实际应用脱离

工程图学课程是机械类专业最重要的基础课程之一，其教学内容涵盖制图基础、画法几何、零件常用的表达方法、零件图及装配图等，教学内容多、范围广、难度大且课时紧张。因此，大多数学生通常感觉工图课程的学习较为吃力。同时，在上述三门制图课程教学中，基本都没有设置工程项目的实践训练环节，无法将所学知识应用于工程实际，很难积累实际工程经验，这样的教学设置使得学生的学习理论脱离实际，对所学知识的理解程度和掌握效果较差。当大四下学期进行毕业设计，开始真正接触实际项目时，学生往往又不知道如何着手进行分析问题和解决问题，错误百出，其中最直接的反映就是学生设计的工程图样中存在大量的错误。

（四）学生的学习积极性和主动性差

毕业设计通常安排在本科教学的第八学期，这段时间是学生找工作、单位实习、考研复试及准备各类公考的关键时刻，学生往往在这些方面会投入更多的精力和时间；对于毕业设计，学生认为只要完成就能毕业，不愿意动脑筋深入思考，学习积极性和主动性较差。多数时间都是指导教师追着学生做毕业设计。尤其在进行绘制工程图和标注时，工作量大，难度高，学生容易产生畏难情绪，经常应付了事，那么毕业设计工程图的完成质量就可想而知了。

三、改进措施探讨

（一）调整教学学期，教学过程更加紧凑

目前，我校机械类制图系列课程教学学期分布过长，连续性教学效果较差，教学质量提升存在一定困难。笔者在多年工图教学中不断地研究和总结，对相应课程的学期设置进行重新调整。具体调整如表2所示。

调整后，制图系列课程的完整教学周期由原先的3学年缩减到3学期，教学时间紧凑，教学延续性好。大一下学期同时开设《工程图学》和《工程CAD》2门课程。学生在掌握一定制图基础和绘图技能后，可学习使用AutoCAD软件进行计算机绘图，既能够按照国标要求严格执行各类绘图和标注规定，又可以使用软件绘图提高作图速度和图面质量，制图知识和计算机绘图技能有机融合，相互促进，能够使学生更好地理解和记忆课堂的理论知识，并迅速掌握绘图软件的操作，提升课程学习质量，为后续毕业设计打下良好的基础。与此同时，三维建模软件SolidWorks的教学学期也由原来的三年级提前至二年级上学期。学生可以延续《工程图学》和《工程CAD》两门课程的学习状态，教师教学紧凑，学生能够快速掌握软件的操作，准确、高效地实现使用SolidWorks进行建模和装配、使用AutoCAD进行工程图调整和打印，并且全过程都有制图国家标准的指导。这样的教学过程每一环节学习目标明确，教学课程相辅相成，有利于提升课程的教学质量。

（二）合理安排教学内容

传统的机械类工程图学课程教学学时多，教学内容也多，已不太符合我校对于国家“双一流”学科建设和高水平百强大学本科人才培养方案的规定。因此，需合理调整课程教学内容，例如《工程图学》课程中删除画法几何的部分教学内容，预留16—20学时开展工程测绘实训。通过强化训练，提高学生的工程图样综合表达能力；又例如，在《工程CAD》课程中可删除三维建模和编辑部分内容，所有课时着重讲解基本设置和二维绘图编辑命令，三维建模知识则在《SolidWorks》课程中进行详细介绍。合理安排教学内容，突出每一门课程的内容特点，扬长避短，使学生更好地掌握制图系列课程的知识脉络，培养良好的制图素养。

（三）优化图学课程的教学方式，面向于工程实际运用

传统的工程图学课程的课堂教学以讲课为主，教师结合PPT演示、实物模型、电子三维模型等方法，全面详细地介绍课程内容和重难点知识。考虑到毕业设计是一项面向实际工程的综合性的项目，需要学生具备较好的工程素养。因此，在工程图学课程的教学中，可以通过优化课程的教学方法，从实际工程运用的角度去分析问题和解决问题，帮助学生建立工程思维方式。图1所示，根据齿轮油泵实物模型，从工程项目角度综合讲解零件图和装配图的构成和重难点知识。

在对齿轮油泵进行介绍和分析時，按照工程项目应用方法，具体教学思路如下：（1）介绍齿轮油泵的功能、用途和工作原理等；（2）一方面，结合实物模型进行拆分，将拆分后的零件进行分类，分为一般零件、标准件和常用件三类；（3）对一般零件进行详细介绍，根据其具体分类，分别介绍每一类零件的结构特征和加工方法、常用的视图表达方案、尺寸标注和技术要求标注等；（4）对于标准件和常用件，则根据国标相关规定进行介绍。其中，通过查国标手册了解标准件的结构参数和图形表示；通过设计计算，获取常用件的详细尺寸，便于画图；（5）另一方面，向学生介绍齿轮油泵装配图，让学生通过直接观察装配图，结合教师讲解，充分理解装配图的组成、具体画法、尺寸标注及明细表等，为后续自行绘制装配图做好准备。

传统的工程制图教学中，零件图和装配图通常各自独立介绍，学生学习会觉得晦涩难懂，枯燥无味。但是优化教学方式后，利用工程思想将两部分内容有机融合，将知识点进行穿插，将齿轮油泵变成贯穿零件图和装配图的重要线索，教学过程会变得生动有趣，每一环节学生都可以结合实物观察理解，教学效果有明显改善。这样的教学方式不仅可以提升教学质量，更重要的是让学生建立起工程思维方式，从多角度综合性考虑问题，这对于后续学习和毕业设计是非常有益的。

（四）增加实践教学环节，与理论教学紧密结合

传统的工程图学课程教学重理论轻实践，考虑到学生综合能力的培养，面向工程实践是工科类学生必备的专业素养。因此，在现有教学计划中增加和强化实践教学环节，作为对理论教学的良好补充。

我校机械类专业在一年级下学期已开设有金工实习实践环节。但学生一般是分批次轮转实习，实习时间无法有效配合工图课程的教学进度。为强化工程实践培训效果，并促进学生对标准件、零件图和装配图等知识点的掌握，建议在完成零件图内容学习后，安排金工实习。实习中，学生通过观察零件实物，结合课堂讲解，有效提升对零件表达方案、尺寸标注及技术要求标注等的理解，巩固学习效果。

当学生完成金工实习回校继续工程图学课程时，教师可增加2-3次零件测绘。通过金工实习训练，学生对于零件的生产加工、结构特征及功能特点等已具有一定程度的了解，再次进行测绘，学生在表达方案、标注等方面都会有较大的进步。通过强化实训教学，与课内教学相结合，能够较好地提升教学质量，为毕业设计顺利展开奠定良好的基础。

四、结语

提升机械类毕业设计工程图样的综合质量，需要对机械类制图系列课程进行全面的教学改革。这种改革体现在本科制图系列课程教学过程中教学方式、教学内容、教学环节设置等多方面的不断调整和改进，也将会是一个长期持续的研究过程。在此过程中，培养学生的综合绘图能力、创新意识和工程实践素养，是新时期“双一流”学科建设和高水平百强大学本科人才培养的目标。学生具备这些能力将为后续课程的学习和毕业设计及今后的实际工作打下坚实的基础，从而更好地适应社会的需求[2]。

参考文献：

[1]赵芳伟，张翔，曾伶.农林院校机械专业应用型毕业设计模式探索[J].机电技术，2015，（5）：147-149.

[2]高征兵，秦永法.基于毕业设计图样的工程图学教学改革[J].机械制造与自动化，2014，43（6）：90-92+112.