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[摘要]通过对先进制造模式的分析，指出平面工程图样在制造过程中的应用将逐渐被三维代替，但其投影法的基本思想仍将是进行三维设计的基础。所以在教学中应该在培养学生读图和绘图能力的基础上注重三维模型设计的掌握。
[关键词]先进制造技术 工程制图 三维建模设计
引言
在先进制造技术进入人们视野的短短30年间，它的迅猛发展和广泛应用已经对社会的诸多领域产生了不可忽视的影响，其中，作为制造业基础知识的画法几何和工程制图技术正面临着新的发展方向。当然，作为从事制图教学的工作者，必须对这一现象给予足够重视，并在教学工作中要不断探索与改革。
一、先进制造技术的产生及特点
20世纪后期开始，随着市场竞争的日趋激烈，以及制造全球化和贸易自由化等因素的影响，人类社会逐渐由工业经济时代步入了知识经济时代。尤其是在上世纪60年代以来，在以高新技术为主要产业支柱、以智力资源为主要依托的知识经济条件下，制造业发生了革命性的变化。传统的制造技术已变得越来越不适应当今社会快速变化的需要，因此以计算机技术和信息技术为支撑的先进制造技术(AMT)，在制造业中被广泛应用，并得到了充分的发展。与传统制造技术相比，先进制造技术主要具有以下特点：
(1)广泛性
传统的制造技术是将各种原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术则是覆盖了从产品设计、加工制造到产品销售、使用、维修的整个过程。
(2)综合性
传统制造技术的学科、专业单一，界限分明，而先进制造技术的各专业、学科、技术之间的不断交叉、融合，形成了综合、集成的新技术。
(3)系统性
随着信息技术的列入，先进制造技术成为不仅能驾驭生产过程中的物质流、能量流，还能驾驭信息流的系统工程。
(4)高效灵活性 先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁等，在此基础上，它还不断优化与发展，形成新的工艺与技术。
二、工程制图与制造技术
(1)工程制图与传统制造技术
在传统制造过程中，工程图样有着极其重要的作用。以设计和制造一台新机器为例，首先设计人员要在充分考虑所设计机器原理的基础上，绘制该机器的装配图，用来表达其设计意图和机器的工作原理及零件间的装配关系。然后再根据装配图来拆画各个零件的零件图。在所有的图纸绘制完成后，将零件图送给生产人员以指导该零件的加工，零件加工完成后，再按装配图来进行机器的装配，最终完成一台新机器的设计及生产过程。由此可见，工程图样贯穿于整个设计制造全过程，是作为一根纽带将整个制造过程中的所有环节联系了起来。
(2)工程制图与先进制造技术
在以计算机技术和信息技术为支撑的先进制造过程中，CAD/CAPP/CAM描述出了其制造过程的基本路线，所有的制造部门和制造系统之间通过网络连接起来，CAD、CAPP、CAM之间通过网络以统一的数据格式进行数据交换，实现信息的传递，不同的制造部门也通过网络来统一协调整个制造过程。如图1所示。
目前，三维CAD技术在生产中逐渐得到更多的应用，它将使制造过程发生一个很大的变化。来看一个简单的设计制造过程：
①市场信息分析，技术创建研究；
②设计工程师用三维CAD创建零件的特征信息模型，并对其进行有限元等相关分析；
③MRPⅡ系统要求安排生产；
④CAPP对零件的特征模型进行工艺分析；
⑤对零件工艺分析的结果传到CAM系统，制造终端进行零件生产。
在此制造过程中，零件信息的基本载体是它的三维特征模型，所有对零件的设计、工艺分析、制造安排等信息按一定的方式与其模型联系起来。这样，该零件的三维特征模型就成了贯穿其制造过程的基本要素，没有工程图样的存在，同样完成了零件的设计、制造过程。这种设计制造思路已经在波音公司生产的Boeing 777客机上得到了充分的应用，随着计算机的普及应用及制造技术的不断发展，这种基于三维CAD技术的制造过程将得到更广泛的应用。
三、先进制造技术的应用对工程制图教学的影响
(1)三维设计将得到普遍重视
工程制图产生的一个主要原因是，人们需要一种图形来准确地表示三维空间形体，在一定的科技水平条件下，人们采用以平面投影图来表示空间形体的方法，适应了生产力发展的需要。基于正投影法的工程图样既能清楚表达物体的形状，又便于度量和绘制，还可照图进行生产，所以，工程图样一直被人们喻为工程界共同的技术语言。然而，正因它技术性较强，只有受过专业训练的人员才能进行图样绘制和读图，也就是说，需要很长一段时间来学习工程制图。但是近几年来，由于三维CAD和计算机技术的进步，相应的设计软件不断涌现，使用三维模型来表示空间形体已经不再困难，结合制造业的发展趋势，三维CAD技术将逐渐应用到制造业中，并发挥着重要作用。将三维设计引入到制图课程中，已经成为制图教学内容改革的一大趋势。 图2就是CAD绘图软件的三维设计模块。
因此，在实际教学中，我们通过运用多媒体课件的教学手段，采用少而精、启发式的教学方法，培养和训练学生空间想象、空间思维能力，并有意识地增加了组合体的构型设计等可以充分扩展学生空间思维能力的教学内容，在此基础上，让学生在学习过程中尽可能地接触一些常用的三维设计软件，从建立简单基本体的三维模型，到基本体的叠加、切割，初步掌握三维设计的方法和原则。同时，在学生的学习过程中，我们还提供了机械制图模型库等自主学习板块，让学生摆脱了单调的练习，通过模仿、创新，不断提高三维设计能力。总之，工程制图平面绘图本来就是表示空间形体的一种方法，但其直观性较差，而三维CAD技术则直接使用三维模型来表示空间形体，在满足应用要求的前提下，又具有很好的直观性。这相当于在用什么来表示空间形体的问题上，随着科技的进步，人们找到了一种更好的方法。
(2)工程制图的基本原理教学仍将是课程教学的基础
需要指出的是，工程制图作为一门科学技术，一种思维方式，它对制造业的影响不会仅仅局限于对空间形体的表示，更重要的是它为广大技术人员提供了一种科学的思维方式，其影响是深远的。试想，假如三维CAD技术已经在全社会的制造业中普遍应用，按CAD/CAPP/CAM这样的流水线来进行零件的设计制造，已不再需要任何一张平面工程图样，是不是制造业水平发展到此，工程制图也就没有必要学习和使用了呢？其实不然，即便这样，设计人员也必须对三维空间形体的平面投影十分清楚，不然零件的三维特征模型又怎样生成呢？用过三维CAD软件的技术人员都知道，三维模型的生成往往是从其平面草图开始的，因此，投影法的思想仍将是先进制造技术的一个基本要素。
同时，如果在教学中弱化了画法几何的作用和二维绘图的学习，将造成与后续课程的脱节。我们知道，工程制图课程作为一门专业基础课，其开设时间比较靠前，而后续的专业课程中，多数教材的配图都是以二维工程图出现的，所以，如果过多地依赖三维设计软件，势必降低学生的读图能力，对后续课程的学习造成影响。
四、总结
在充分分析先进制造技术和工程制图关系的基础上，对工程制图的教学得出以下几点结论：
(1)三维CAD技术的普遍应用将是未来先进制造技术发展的方向，因此作为培养优秀技术人才的高等院校教育，我们应该顺应时代发展，将三维设计作为教学的内容之一，逐渐得到重视。
(2)工程制图的基本思想即正投影法，仍将是未来工程设计师必须具备的一项基本技能，对学生读图和绘图能力的培养仍将是工程制图教学的主要目标。
(3)由于传统制造技术仍将在一定时期内广泛存在，所以对制图教学的改革不可能一蹴而就，应该结合实际，与时俱进，不断探索与发展。
[参考文献]
[1]任小中，何国旗等.先进制造技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2009
[2]左远志，李奎山等. 浅谈三维CAD对《机械制图》国家标准的影响[J]. 机械制造，2003，(6)：22~24
[3]朱玺宝，吉柏林.工程制图.北京：高等教育出版社，2006
（作者单位：海军航空工程学院）
[关键词]先进制造技术 工程制图 三维建模设计
引言
在先进制造技术进入人们视野的短短30年间，它的迅猛发展和广泛应用已经对社会的诸多领域产生了不可忽视的影响，其中，作为制造业基础知识的画法几何和工程制图技术正面临着新的发展方向。当然，作为从事制图教学的工作者，必须对这一现象给予足够重视，并在教学工作中要不断探索与改革。
一、先进制造技术的产生及特点
20世纪后期开始，随着市场竞争的日趋激烈，以及制造全球化和贸易自由化等因素的影响，人类社会逐渐由工业经济时代步入了知识经济时代。尤其是在上世纪60年代以来，在以高新技术为主要产业支柱、以智力资源为主要依托的知识经济条件下，制造业发生了革命性的变化。传统的制造技术已变得越来越不适应当今社会快速变化的需要，因此以计算机技术和信息技术为支撑的先进制造技术(AMT)，在制造业中被广泛应用，并得到了充分的发展。与传统制造技术相比，先进制造技术主要具有以下特点：
(1)广泛性
传统的制造技术是将各种原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术则是覆盖了从产品设计、加工制造到产品销售、使用、维修的整个过程。
(2)综合性
传统制造技术的学科、专业单一，界限分明，而先进制造技术的各专业、学科、技术之间的不断交叉、融合，形成了综合、集成的新技术。
(3)系统性
随着信息技术的列入，先进制造技术成为不仅能驾驭生产过程中的物质流、能量流，还能驾驭信息流的系统工程。
(4)高效灵活性 先进制造技术的核心是优质、高效、低耗、清洁等，在此基础上，它还不断优化与发展，形成新的工艺与技术。
二、工程制图与制造技术
(1)工程制图与传统制造技术
在传统制造过程中，工程图样有着极其重要的作用。以设计和制造一台新机器为例，首先设计人员要在充分考虑所设计机器原理的基础上，绘制该机器的装配图，用来表达其设计意图和机器的工作原理及零件间的装配关系。然后再根据装配图来拆画各个零件的零件图。在所有的图纸绘制完成后，将零件图送给生产人员以指导该零件的加工，零件加工完成后，再按装配图来进行机器的装配，最终完成一台新机器的设计及生产过程。由此可见，工程图样贯穿于整个设计制造全过程，是作为一根纽带将整个制造过程中的所有环节联系了起来。
(2)工程制图与先进制造技术
在以计算机技术和信息技术为支撑的先进制造过程中，CAD/CAPP/CAM描述出了其制造过程的基本路线，所有的制造部门和制造系统之间通过网络连接起来，CAD、CAPP、CAM之间通过网络以统一的数据格式进行数据交换，实现信息的传递，不同的制造部门也通过网络来统一协调整个制造过程。如图1所示。
目前，三维CAD技术在生产中逐渐得到更多的应用，它将使制造过程发生一个很大的变化。来看一个简单的设计制造过程：
①市场信息分析，技术创建研究；
②设计工程师用三维CAD创建零件的特征信息模型，并对其进行有限元等相关分析；
③MRPⅡ系统要求安排生产；
④CAPP对零件的特征模型进行工艺分析；
⑤对零件工艺分析的结果传到CAM系统，制造终端进行零件生产。
在此制造过程中，零件信息的基本载体是它的三维特征模型，所有对零件的设计、工艺分析、制造安排等信息按一定的方式与其模型联系起来。这样，该零件的三维特征模型就成了贯穿其制造过程的基本要素，没有工程图样的存在，同样完成了零件的设计、制造过程。这种设计制造思路已经在波音公司生产的Boeing 777客机上得到了充分的应用，随着计算机的普及应用及制造技术的不断发展，这种基于三维CAD技术的制造过程将得到更广泛的应用。
三、先进制造技术的应用对工程制图教学的影响
(1)三维设计将得到普遍重视
工程制图产生的一个主要原因是，人们需要一种图形来准确地表示三维空间形体，在一定的科技水平条件下，人们采用以平面投影图来表示空间形体的方法，适应了生产力发展的需要。基于正投影法的工程图样既能清楚表达物体的形状，又便于度量和绘制，还可照图进行生产，所以，工程图样一直被人们喻为工程界共同的技术语言。然而，正因它技术性较强，只有受过专业训练的人员才能进行图样绘制和读图，也就是说，需要很长一段时间来学习工程制图。但是近几年来，由于三维CAD和计算机技术的进步，相应的设计软件不断涌现，使用三维模型来表示空间形体已经不再困难，结合制造业的发展趋势，三维CAD技术将逐渐应用到制造业中，并发挥着重要作用。将三维设计引入到制图课程中，已经成为制图教学内容改革的一大趋势。 图2就是CAD绘图软件的三维设计模块。
因此，在实际教学中，我们通过运用多媒体课件的教学手段，采用少而精、启发式的教学方法，培养和训练学生空间想象、空间思维能力，并有意识地增加了组合体的构型设计等可以充分扩展学生空间思维能力的教学内容，在此基础上，让学生在学习过程中尽可能地接触一些常用的三维设计软件，从建立简单基本体的三维模型，到基本体的叠加、切割，初步掌握三维设计的方法和原则。同时，在学生的学习过程中，我们还提供了机械制图模型库等自主学习板块，让学生摆脱了单调的练习，通过模仿、创新，不断提高三维设计能力。总之，工程制图平面绘图本来就是表示空间形体的一种方法，但其直观性较差，而三维CAD技术则直接使用三维模型来表示空间形体，在满足应用要求的前提下，又具有很好的直观性。这相当于在用什么来表示空间形体的问题上，随着科技的进步，人们找到了一种更好的方法。
(2)工程制图的基本原理教学仍将是课程教学的基础
需要指出的是，工程制图作为一门科学技术，一种思维方式，它对制造业的影响不会仅仅局限于对空间形体的表示，更重要的是它为广大技术人员提供了一种科学的思维方式，其影响是深远的。试想，假如三维CAD技术已经在全社会的制造业中普遍应用，按CAD/CAPP/CAM这样的流水线来进行零件的设计制造，已不再需要任何一张平面工程图样，是不是制造业水平发展到此，工程制图也就没有必要学习和使用了呢？其实不然，即便这样，设计人员也必须对三维空间形体的平面投影十分清楚，不然零件的三维特征模型又怎样生成呢？用过三维CAD软件的技术人员都知道，三维模型的生成往往是从其平面草图开始的，因此，投影法的思想仍将是先进制造技术的一个基本要素。
同时，如果在教学中弱化了画法几何的作用和二维绘图的学习，将造成与后续课程的脱节。我们知道，工程制图课程作为一门专业基础课，其开设时间比较靠前，而后续的专业课程中，多数教材的配图都是以二维工程图出现的，所以，如果过多地依赖三维设计软件，势必降低学生的读图能力，对后续课程的学习造成影响。
四、总结
在充分分析先进制造技术和工程制图关系的基础上，对工程制图的教学得出以下几点结论：
(1)三维CAD技术的普遍应用将是未来先进制造技术发展的方向，因此作为培养优秀技术人才的高等院校教育，我们应该顺应时代发展，将三维设计作为教学的内容之一，逐渐得到重视。
(2)工程制图的基本思想即正投影法，仍将是未来工程设计师必须具备的一项基本技能，对学生读图和绘图能力的培养仍将是工程制图教学的主要目标。
(3)由于传统制造技术仍将在一定时期内广泛存在，所以对制图教学的改革不可能一蹴而就，应该结合实际，与时俱进，不断探索与发展。
[参考文献]
[1]任小中，何国旗等.先进制造技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2009
[2]左远志，李奎山等. 浅谈三维CAD对《机械制图》国家标准的影响[J]. 机械制造，2003，(6)：22~24
[3]朱玺宝，吉柏林.工程制图.北京：高等教育出版社，2006
（作者单位：海军航空工程学院）