SolidWorks在机械制图教学中的应用

摘  要：机械制图是机械类专业大一新生必修的一门专业基础课，是以画法几何为基础，以国家制图标准为依据的一门课，画法几何理论性很强，国家标准知识点多，传统的教学模式学生学习和理解起来比较困难。在探索机械制图的教学过程中，引入SolidWorks软件，以三维模型为中心，介绍其在教学过程中的使用和优点，以弥补传统教学过程中的不足。

关键词：机械制图；SolidWorks

对机械专业的学生来说，机械制图课程主要任务是教会学生对机械零件、部件和机器的读图和画图。用于学习阶段的学生教学的零件图和装配图都是相对简单的，这些图例对于教师来讲很简单，但对于初学者来说就是一道坎，需要由易到难，由简到繁，由浅到深的一个学习过程。在这个过程中始终伴随着“平面到三维”，“三维到平面”的一个思维过程，很多学生在这个“平面到三维”和“三维到平面”的过程中遇到困难^[1]。

在传统的教学过程一般是使用木模或者轴测图来进行讲解，木模很直观，学生容易理解，但木模成本很高，大量练习题也不可能都有木模与之对应。轴测图虽然成本低，但不及木模直观。因此在教学过程中引入三维软件是很有必要，三维模型可在电脑或手机上通过如Sview等应用直接打开主流三维模型文件。综合考虑各种三维建模软件，SolidWorks软件是比较合适的，首先SolidWorks是目前主流的三维软件之一，其次是建模操作简单，对于新学者容易入门，因此在机械制图的教学过程中引入SolidWorks三维建模软件。

一、基于SolidWorks的教学方法

在很多利用三维软件进行机械制图的教学中，都是以“体”为中心，在教学过程中利用SolidWorks软件学生可从各角度观察“体”，从而向投影面投影得到平面图形，这样学生能够突破思维的限制、有效实现“三维到平面”的思维转换的过程。

为了能够使学生学会“平面到三维”的思想，还需要学生掌握SolidWorks软件的简单三维建模，包括：简单的草图绘制、简单的特征工具和简单的裝配等操作，这些操作的学习可以分散在整个制图教学的过程中，有利于教学安排。掌握简单的三维建模后学生就可以对所看到的平面图进行三维建模，检验读图的效果。

二、SolidWorks软件在机械制图教学中的应用

1.在三视图形成中的应用

点、线、面和体的三视图的形成，特别是点、线和面的三视图的形成过程，传统的教学中使用各种教具，将墙面和地面作为投影面来进行讲解，虽然讲解得很清楚，但很多学生仍然觉得很难，甚至还会在课堂上昏昏欲睡，学生主动学习的积极性不高，影响学习效果。在引入SolidWorks软件后，可以将点、线和面设置在特定的三维模型中，让学生熟悉以后，将三维模型隐藏只留下研究的点、线和面，这样所研究的对象就更加直观，很容易引导学生总结出点、线、面和体的投影规律和性质。

2.在截交线和相贯线中的应用^[2]

截交线和相贯线是教学过程中的重难点之一。截交线和相贯线一般比较复杂，在讲解规律的过程中，利用SolidWorks软件可以很容易的改变平面和立体，或立体和立体间的相对位置和大小，在老师的各种提示下，让学生自己总结出截交线和相贯线的投影规律。掌握基本规律后，学生对于简单形体的截交线或相贯线比较容易绘制出来，但对于复杂的截交线或相贯线，比如：圆柱体、球体和圆锥体形成的复杂曲面立体和平面的截交线，老师虽然分段讲解得很清楚了，但学生还是很难理解，但在结合SolidWorks三维模型后，利用三维模型可从多角度观察的优点后，学生对这类问题的理解难度明显降低。

3.在组合体尺寸标注中的应用

组合体的尺寸标注也是该课程学习的重难点之一，尺寸标注的基本方法是形体分析法，将复杂的组合体分解为简单形体，在尺寸基准确定后，按照标注各形体的定形尺寸、定位尺寸和总体尺寸的方式来进行讲解，这样讲解条理虽然清晰明确，但缺乏生动性，学生容易走神，如果使用SolidWorks软件在讲解尺寸标注的同时进行三维建模，建模就需要尺寸，那些需要的尺寸就是要标注的尺寸，从而生动形象，而且尺寸不多也不少，不会出现漏标和多标的现象，学生更容易掌握。

4.在剖视图中的应用

剖视图是机件表达的重要表达方式之一。和组合体相比，思维过程除了要完成从“三维到到平面”的过程外还要假想将其在剖切面剖开，这个过程对于对组合体学得半懂不懂的学生来说就更难了。在以往的教学过程中有些学生在学期末还不懂剖视图的绘制方法，这主要原因除学生没有认真学习外还要一个原因是教学过程过于枯燥和抽象，如果使用SolidWorks软就就可以将剖切过程和投影过程生动地展现出来，能够吸引学生的注意力，提高他们的学习兴趣。

5.在标准件和常用件中的应用

标准件和常用件的教学过程中可以使用SolidWorks软件建模好的，包含各种标准件的装配体来进行讲解，不仅直观地展示标准件的外形，还可以演示其在机器中的作用和其连接的样式，有利于多维立体地学习标准件连接的画法，记忆更深刻。

6.在装配体中的应用

传统的装配图的讲解除非有实物模型，一般都只能是对着一个视角的轴测图进行晦涩地讲解，容易让学生失去兴趣。而使用SolidWorks软件建立的三维模型就可以直观的讲解其各种表达方案，也可以根据三维模型可多角度观察的优点，让学生观察完后给出表达方案然后进行点评，充分调动学生的积极性。

三、总结

在两个学期的教学实践中，结合SolidWorks软件来进行教学，明显提高了学生的学习兴趣，降低了学生的学习难度，对SolidWorks软件的深入学习也有浓厚的兴趣，为后续课程的学习打下了坚实的基础。

参考文献

[1]  狄金叶，黄海龙等. 基于UG 软件的机械制图课程教学改革研究[J].装备制造技术，2018（9）：203-205.

[2]  苏娇艳，梁俊昌. 信息化技术在《机械制图》教学中的应用[J]. 教育现代化，2019（12）：251-252.

基金项目：重庆三峡学院第九批高等教育教学改革研究项目和第三批考试改革项目（含2017年试点专业专项项目），项目编号：SD170307。

作者简介：张卫（1981-），男，四川眉山人，硕士，助教，研究方向：数字化设计与制造。