【形体分析法在《机械制图》切割式组合体教学中的运用】机械制图形体分析法

时间：2019-02-09 03:15:24　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：文章介绍了《机械制图》课程中关于切割式组合体的教学方法。主要对线面分析法和形体分析法解切割式组合体的教学方式进行了对比，指出了形体分析法在教学中的灵活应用，对学生空间想象能力的培养具有重要意义，并以典型案例的形式介绍了如何应用形体分析法进行教学，旨在对《机械制图》课程教学方法改革有一定的借鉴意义。
　　关键词：《机械制图》形体分析法切割式组合体
　　
　　《机械制图》是所有高校机械工程类专业都要学习的重要基础课程，它对后续很多专业课的学习，以及在工厂企业中的实践性应用都有深远的意义，尤其是面向企业培养实践性人才的高职教育，组合体作为其中重点和难点的章节，具有承前启后的作用。它对读懂零件图和装配图，以及提高零部件测绘的学习效果是一块基石。
　　所谓组合体就是有两者或两者以上的基本体通过叠加的组合形式形成的复杂形体，或者是在一个基本体的基础上通过切割、挖孔等操作形成的复杂形体。这样组合体按照组合形式的不同分为两种类型：叠加型组合体和切割型组合体。对于这两种类型组合体的读图，常规理论认为应分别采用形体分析法和线面分析法。本文主要从实践性的层面上剖析线面分析法对于组合体读图解题的弊端，以及形体分析法在切割式组合体解题中的应用。
　　一、线面分析法在切割式组合体解题中的弊端
　　对于组合体读图和画图的学习，一个突出的特点是不断通过习题来巩固所学知识，解题的过程一般分为三步：读图→画图→检验。下面我就通过组合体的解题过程来说明这个问题。
　　线面分析法对于解答切割式组合体习题来说游刃有余，但与课程的实践性要求结合来看就力不从心了。从读图来看，线面分析法应用线、面的正投影特性，分析已知视图中的每一条线、每一个封闭线框的空间含义。接着依据和运用空间平面的投影特性画出每一个面的第三面投影，从而完成组合体的补画第三面视图。最后依据线、面的投影特性检查所画视图的正确性。从这个过程不难看出，这样的解题本身没有问题，但没有对物体进行实体构想，也没有对空间结构进行分析，使得线面分析法变成了为解题而解题，失去了实际意义。
　　在机械制图中，从点―线―面―体―体切割、体相贯到组合体的教学过程是一个循序渐进的过程，教学的目的就是使初学者最终达到对物体进行空间构想。由此可见，在组合体的解题当中，不应该停留于对线、面的投影特性的应用而忽略在这个过程中应该逐步培养学生形成对物体空间构想的能力。
　　二、形体分析法解切割式组合体的应用
　　这里所说的形体分析法是形体分析法的灵活应用，就是把组合体分解成由基本体切割掉某些简单的形体进行分析。整个过程是把体的概念贯穿解题始终，从而培养学生由平面转换成空间的思维方式，由分步的切割完成整个物体的空间形成，这样不但把解题简单化，而且实践性非常强。下面看这样一个图解：
　　形体分析法解?摇切割式组合体?摇读图?摇1.确定被切割的原基本体（毛坯）2.编排切割的顺序（确定加工工艺流程）?摇画图：按照确定的切割顺序，完成每一步切割的截交线作图（加工过程）检验：按照线、面的投影规律，检验结果
　　1.读图。所谓读图就是对给出的已知视图，进行空间分析。在分析过程中要确定两个方面的内容，首先是被切割的原基本体，一般很容易确定，可以称之为“毛坯体”，多数为长方体、柱体等；其次是确定切割顺序，可以称之为“确定加工工艺”，如简单表述为：第一步两边切去长方体，第二步中间挖圆孔，等等。在编排加工顺序时，要注意一点，把相互有关联的步骤编排在一起并放在前面，单独切割的步骤放在后面，这样可以减少画图时相互的干扰。
　　2.画图环节。按照读图的过程，先画出原基本体（毛坯）的第三视图，再由确定的切割顺序（加工工艺）。如第一步两边切去长方体后，基本体上有什么变化，画出截交线；第二步中间挖圆孔（切去小圆柱），基本体上又有什么变化，再画出截交线，依次类推。整个画图的过程称之为“加工过程”，因为分解后每一步只是简单的切割，如果在前一章节体切割中打牢了基础，每一步截交线也就不难画出。
　　3.检验环节。依据线、面的投影规律检验最后完成的视图的正确性。
　　对于组合体的解题来说，最难的是在读图环节就构建出整个模型的空间结构，然后紧紧抓住这个结构去补画第三视图，不容易掌握而且又容易出错。而由以上的解题过程不难看出，用形体分析法解切割式组合体是把整个过程简化成很多简单的步骤，近似一个假象模拟的加工过程，再经过一步步的切割过程，完成补画出第三视图，这个过程逐步培养学生在脑海中对物体的空间思维，实践性很强。对于设计者也好，加工操作也好，这种能力的培养都具有实际意义。
　　三、应用举例
　　已知物体的主视图和俯视图，画出物体的左视图。如图1（a）（b）所示。
　　首先是读图：由图1的主、俯视图的框体结构，不难看出原毛坯体是一个长方体。然后分析它是被切割而成的。结合已知两面视图看其特征结构，可以确定分四步加工而成：
　　1.由主视图左边特征结构看出，长方体左上端被斜切去一角（如图中基本体①）。
　　3.由主视图下边的矩形图框，结合俯视图的虚线结构看出，长方体的下端前、后各被垂直切去一个长方体（如图中基本体③）。
　　4.最后，由主视图的右边的虚线图框和俯视图对应的两个圆，看出长方体右边从上往下挖了两个阶梯形的圆柱（如下图中基本体④）。
　　注意，在以上的编排顺序中，前三步相互交叉有关联，尤其是前两步，所以要放在一起，并放在前面考虑。最后一步和前三步毫无关联，所以最后处理。这样就会使得过程更简单。这四步操作很清楚地确定了这个组合体的加工过程。在前面基本体的切割章节中，有了对基本体切角、挖空等操作的截交线画法的熟练掌握，完成这个组合体的第三视图已然不成问题。
　　接着画图，在画图环节，要严格按照“长对正、高平齐、宽相等”的三等关系，参照每一步切割位置的起始点、转折点、终结点对应量取。
　　1.由主视图左边特征结构看出，长方体左上端被斜切去一角。
　　2.由俯视图左边特征结构看出，长方体左边前端和后端对称被斜切去两角。
　　3.由主视图下边的矩形图框，结合俯视图的虚线结构看出，长方体的下端前、后各被垂直切去一个长方体。
　　4.由主视图的右边的虚线图框和俯视图对应的两个圆，看出长方体右边从上往下挖了两个阶梯形的圆柱。
　　将以上所述的理念和思路贯穿于整个课程教学，有意识地培养学生的空间思维，会收到更好的效果。点、线、面的学习只是为了更好地理解体，最终还是要达到对物体空间构想的能力培养的目标。例如，要求学生对基本体或简单的变形基本体的三视图要熟记；对挖孔、切槽、切角的基本切割形成的三视图要多见多练，并形成一定的类别进行记忆，如切槽分为切方槽、切梯形槽、切燕尾槽、切半圆槽等各种视图形式进行总结。这些常规的语言表达，既能很快让学生构思出物体的空间结构，又能很快画出其视图，无需从切割后平面去讲解分析，从而使得后面的教与学都事半功倍。
　　
　　参考文献：
　　［1］王槐德.机械制图新旧标准代换教程［M］.北京:中国标准出版社，2004.
　　［2］钱可强.机械制图［M］.北京:高等教育出版社，2007，（2）.
　　［3］赵大兴，陆载涵.现代工程制图.武汉：湖北科学技术出版社出版.
　　［4］大连理工大学工程画教研室.机械制图［M］.北京：高等教育出版社，2003，第5版.
　　
　　（作者系安徽工程大学在职研究生）
本文为全文原貌未安装PDF浏览器用户请先下载安装原版全文