【基于三维建模技术的机械制图教学方法研究】搜索三维建模机械制图是什么

时间：2019-04-16 03:30:07　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：随着计算机软硬件水平的提高，三维建模技术的应用越来越广泛，对于机械制图教学的内容和方法也有深远的影响。针对机械制图教学中存在的一些问题，阐述了如何运用UG软件制作三维模型，以及利用三维建模技术作为辅助工具予以解决。
　　关键词：机械制图；三维建模；教学；UG
　　中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1672-5727（2012）07-0108-02
　　三维建模技术是计算机应用的一项重要技术，近年来，随着计算机软硬件技术水平的迅速提高，三维建模技术的应用也越来越广泛。《机械制图》是机械类学生必修的一门专业基础课，但是由于课程本身具有抽象、难懂等特点，很多学生学习起来很困难。如果能够将形象直观的三维建模技术与抽象的机械制图结合起来，会对学生的学习有很大帮助。
　　传统机械制图教学存在的问题
　　《机械制图》是工科院校的一门专业基础课，其主要任务是学习正投影法的基本理论，熟悉国家制图标准的相关规定，培养学生的空间想象能力和空间分析能力，使学生掌握绘制和阅读工程图样的基本方法和技能，这些是工程技术人员从事产品设计、开发、生产等工作不可缺少的。但由于《机械制图》课程通常在一年级开设，学生没有金工实习经历，普遍缺乏实践经验，课程本身具有抽象、难懂的特点，很多学生学习起来很困难。在传统教学中，教师为培养学生的空间想象能力，提高教学效果，上课时会带一些木制模型或挂图，以增强学生对图形所对应形体的感性认识和了解，但是，传统模型的体积和重量较大，教师携带不便，模型的数量和种类也是有限的，无法随着教学内容的变化而随意修改，而且这些模型通常形体比较简单，对于复杂形体而言，制作模型的成本太高，也不可能按照教学的需要随意做到从中间剖切。利用一些三维建模软件，这些问题可以迎刃而解。
　　三维建模技术
　　机械制图研究的对象是工程图样，是用一组平面图形表达三维形体。长期以来，工程图样都是工程技术人员指导生产、进行技术交流的一个重要工具，也为人类生产、生活水平的提高做出了很大贡献。工程图样的优点是度量性好，但是直观性较差，必须经过专业的训练才能读懂和绘制。传统的方法是，设计者在大脑中先构建出产品的立体模型，然后绘制出其二维工程图样表达其设计理念，经不断修改和完善后，再通过加工将其立体制作出来。随着科技的发展和计算机应用的普及，人们逐渐采用CAD技术，用计算机绘图代替手工绘图，提高绘图速度及精度，但此时依然是二维绘图，设计方法从本质上说依然是与手工绘图一样的，计算机只是起到了一个绘图工具的作用。随着计算机运算速度的不断提高，计算机的应用也从最初的帮助人们绘制图样发展为三维建模，设计方法在本质上发生了改变。三维建模是直接在三维环境下进行设计，以三维立体图形直接表示空间形体，这样不仅能够更直接、全面地反映设计者的设计思想，提高设计质量和效率，而且所建立的三维模型结合其他CAM、CAE软件，还能进行后续的加工仿真、装配仿真、数控加工编程等工作。
　　三维建模技术在近几年得到了大力发展和广泛应用。如今，应用广泛的三维建模软件有很多，如CATIA、UG、Pro/Engineer、Solid Works、Solid Edge等等，在机械、航空航天、船舶、电子、建筑、汽车等各个领域均有应用。
　　三维建模技术在教学中的应用
　　应用三维建模软件，可以方便快捷地建立物体的三维模型，向学生演示。对这些模型的材质和光源可以进行渲染，使其具有与真正零件相同的真实感；利用旋转命令可以从不同的角度对形体进行观察，还可按照教学需要在课堂上进行一些处理。例如，在讲解截交线、相贯线时，可以动态地演示截切与相贯的过程和变化，将立体表面的交线修改成其他的颜色，着重表示或者从立体上提取出来，加强学生对其形状的了解，也可利用三维建模软件的参数化功能，修改立体的尺寸或相对位置，观察截交线、相贯线发生了哪些变化；组合体是由基本立体通过叠加或切割组成的，对于叠加式的组合体，可以利用形体分析法分析组合体是由几部分组成的，分别建立各部分的实体模型，通过三维实体的布尔运算进行组合；对切割式的组合体，上面的一些图线学生理解较困难，可以在课堂上演示其切割顺序，让学生看到一步步的过程，加深对形体的理解，更清楚地看到每步切割后，立体表面上会多出哪些图线；在讲解剖视图时，可以在课堂上构建完整的立体，再演示选择合适的剖切平面对形体进行各种剖切，让学生清楚地看到零件的内部结构以及剖切面后方的可见部分，更清晰地了解各种表达方法，更好地区分全剖、半剖、局部剖、阶梯剖、旋转剖等；对于学生而言，装配图是很难掌握的一部分内容，对此也可以借助三维建模软件分别建立各零件的模型，并可根据不同的位置和装配约束关系组装成部件，使学生深入了解各零件间的装配关系，还可以将装配好的部件进行爆炸式分解，进一步展示各零件的相对位置和装配关系，同时可利用三维建模软件的动画功能生成动画，使学生更好地了解部件的工作原理、装拆顺序，提高学生画图与读图的能力。
　　很多三维建模软件具有从三维模型生成二维工程图的功能，在讲解正投影法时可以演示，加深学生对三视图形成的理解。
　　零部件测绘是机械制图教学中一个重要的实践环节，是前面所学知识的综合。在此环节中，也可以用三维建模软件为学生介绍零部件的工作原理、装拆顺序等。
　　三维建模软件制作的模型精度高、形象逼真、色彩丰富，可以及时根据教学内容的调整方便快捷地进行修改,满足教学中对模型种类及数量的需要，达到降低成本、提高教学质量的目的。
　　UG软件是美国EDS公司开发的面向制造业的CAD/CAM/CAE大型集成软件，具有强大的三维建模、数控加工编程、运动分析等功能。图1~图3是用UG软件的CAD功能制作的几个典型的三维模型。
　　利用这些软件在课堂上现场演示，一方面，可以加强教师与学生的交流，使抽象的问题具体化，加深学生对课堂知识的理解和掌握，有利于激发学生的观察力、想象力；另一方面，还可以提高学生对本课程的学习兴趣，使学生养成独立思考的习惯，逐渐提高学生的空间想象能力和空间分析能力，大大提高教学效率，并为后续的CAD/CAPP/CAM课程打下良好的基础。
　　利用三维模型的直观性、形象性、易修改等特点，将三维建模技术与机械制图的教学结合起来，可以使学生的空间想象能力、空间分析能力得到提高，可在使学生掌握知识的同时，实现教师与学生的良好互动，提高学生的学习效率和积极性，激发学生的创造力，有利于培养学生的创新能力，从而使学生的综合素质得到进一步提高，使他们能更好地适应社会需要。
　　参考文献：
　　[1]陈锦昌，陈炽坤，刘林，等.工程制图课程由CG主导式转向三维造型设计改革的思考[J].工程图学学报，2002（1）：76-80.
　　[2]王和顺，汪勇，徐宏.三维建模技术与工程制图[J].组合机床与自动化加工技术，2004（3）：48-52.
　　[3]徐秀娟.运用SolidWorks软件进行《机械制图》教学方法改革的实践[J].陕西国防工业职业技术学院学报，2006，16（2）：27-28.
　　[4]霍光青，刘洁.三维设计软件在工程制图教学中的应用与探讨[J].工程图学学报，2002（5）：86-91.
　　作者简介：
　　徐蔚（1977—），女，河北衡水人，硕士，天津工业大学机械工程学院讲师，研究方向为CAD/CAM与工程图学。
　　（本栏责任编辑：谢良才）

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