机械制图中三维CAD教学方法探析

1、机械制图中三维cad教学方法探析摘要三维cad技术的教学，不仅是让学生掌握绘 制二维工程图纸，还要掌握计算机三维造型设计原理和方 法。传统机械制图教学内容与三维cad技术之间存在着名词 术语、理论方法、空间思维过程等方面的差异。如何将cad 技术思想、方法融入到传统机械制图的教学中，为培养学生 的空间想象能力、创新思维能力和工程素质奠定基础，论文 就cad教学的实践开展了相关的实践和探讨。关键词三维cad机械制图教学方法一、前言随着工业社会向信息社会的转型，围绕提高产品设计制 造的创新能力，三维cad/cae/cam等现代设计制造技术迅速 得到推广和应用，制造业信息化的发展成为必然趋势。制造

2、业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技 术相结合，改善产品开发、生产制造和管理等环节，提高生 产效率、提升创新能力，带动产品设计方法、设计工具、制 造技术的创新和企业间协作关系的创新，从而实现产品设计 制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装 备的数控化，全面提升我国制造业的竞争力。二、机械制图的现状受计算机技术发展的制约，传统机械设计、制造都是依 据二维投影视图开展。然而设计构思开始于三维构形，制造 的结果又是设计构思的三维实体再现。在设计的“开始”和 制造的“结果”之间，却依靠二维投影视图特定的工程语言 来传递信息、表达思想、指导“三维”实体的制造，二维 图的表达

3、信息极不完整，而且绘图、读图要经过专门训练的 人来进行，这实在是一种迫不得已的“翻译”。在这样的信 息传递与转换过程中，表达内容抽象不具体、非专业技术人 员看不懂，传递信息不准确，可能会导致信息传递的多义性、 欠缺性等差错。三维cad技术符合人的设计思维习惯，整个设计过程完 全可以在三维模型上讨论，能够让我们在平面显示器上构造 出三维立体的设计模型，直观形象。而且三维cad技术可以 保留设计过程的中间结果，便于开展优化设计，进行应力/ 应变分析、质量属性分析、空间运动分析、装配干涉分析、 nc编程及可加工性分析、二维工程图的自动生成、外观造型 效果评价等工作。因而三维cad技术才是真正意义上的

4、计算 机辅助设计技术。三、三维cad教学方法高等教育法第五条规定人才的培养目标是： 培 养具有创新精神和实践能力的高级专门人才。为此，在机 械制图教学过程中引入了三维cad技术，以“设计为指导、 能力为目标”开展教学活动，不再以二维平面绘图为核心， 增加特征技术、尺寸约束、参数化、变量化等三维建模的教 学内容，重点培养学生的工程设计能力和创新实践能力，利 于学生尽快掌握三维cad技术。如何将cad技术思想和方法融入到传统机械制图的教学 中，将计算机辅助设计的工具与课程教学有机结合起来，为 培养学生的空间想象能力、创新能力和工程素质奠定基础， 需要教师在授课过程之中，对传统机械制图教学的内容与三

5、 维cad技术之间在名词术语、理论方法、空间思维过程等方 面存在差异等问题进行联接和整合。为此，笔者在教学中进 行了如下三个方面的探讨与实践：（一）实体的二维投影平面与三维cad坐标面的不一致实体的二维投影视图，是根据投影规则形成的实体轮廓 的平面视图。一个实体根据不同的投影方向有不同的二维视 图，这些视图与实体模型的建立，并没有必然的联系。而在 三维cad技术中，将前、俯、右视面的三个投影面与x-y-z 坐标面建立了直接的联系，该技术强调的是以这三个坐标面 之一为基准面，按照实体在该面上的投影视图作为特征操作 的基准轮廓，开展造型设计。因此应以坐标面引出投影面， 使学生正确选择能够反映出实体

6、特征的投影面，掌握特征建 模的技术，加深对投影面的理解。（二）传统尺寸的定义与三维尺寸约束的不一致机械制图中的二维图形是通过确定基准、定形尺寸和定 位尺寸来定义图形的，可是在三维建模的二维草图中，利用 尺寸约束的概念进行尺寸标注，尺寸约束具有驱动几何图形 改变的功能。将形状和尺寸结合起来，通过变量化技术，改变尺寸约 束实现对几何模型的形状控制，这是三维cad技术的特征之 一，是平面绘图工具所不具有的。但是在导出二维工程图的 时候，必须按照制图规则，依据加工工艺的要求，准确定义 基准尺寸、定形和定位尺寸，避免与尺寸标注的标准不一致, 导致绘制的尺寸违背加工工艺的要求。（三）形体分析与特征草图的不一致机械制图的形体分析，是将复杂实体模型视为基本立体 的叠加和挖切，而在三维建模的形体构成分析中，复杂实体 模型基于特征操作完成的，比如通过拉伸、旋转、扫描、放 样等特征操作，再经过布尔运算完成模型的建立。特征草图 必须以完整的尺寸参数为出发点（全约束），不能漏标尺寸 （欠约束），不能多标尺寸（过约束）。四、总结三维cad技术主要包括二维计算机绘图和三维建模技 术。计算机绘图不仅仅只是利用绘图软件临摹、绘制出二维 工程图纸的“甩图版”的工具，还要让学生通过三维软件的 学习与应用，掌