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摘要：随着社会的现代化发展，传统的手工制图方式已远不能满足社会需求，现代机械制图就是把机械制图专业知识与先进的AutoCAD技术巧妙结合在一起，从而极大地丰富了机械制图的教学内容，使机械制图的教学方法变得形象生动。
关键词：现代机械制图；AutoCAD；三维建模
作者简介：周茜（1982-），女，湖南衡阳人，广州华立科技职业学院机电学部，助教。（广东 广州 511325）
中图分类号：G718.5 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）17-0104-02
“机械制图”一直是各层次院校机械类专业的一门专业基础课程，也是广州华立科技职业学院的机械专业学生在大一第一个学期开设的唯一一门专业理论课程。这门课程是研究机械图样的绘制和识读规律与方法的一门学科，主要目的是培养学生具有绘图、读图和空间想象能力，培养良好的工作作风和工作态度，为后续工程技术方面课程的学习和将来从事工程技术方面的工作，打好绘制和阅读机械工程图样的基础。在传统的教学模式中，“机械制图”主要是利用一些塑料模型或图片来帮助学生理解和掌握投影的基本原理与方法，用绘图板和图纸、加上直尺、圆规等绘图工具来辅导学生掌握绘图的方法和技巧。然而，当今社会的现代化发展潮流中，计算机辅助设计（CAD）也大大地推动了现代制造业的发展，传统的手工绘图方式已基本退出历史的舞台，手工绘图员也远不能满足企业的人才需求。结合高职院校“培养适应生产、建设、管理、服务第一线所需要的高等技术应用型专门人才”的教育目的，我们把 “机械制图”和原本开设在大一第二学期的“AutoCAD”两门课程融合在一起，形成了一门综合课程“现代机械制图”。
一、教学环境
与传统的黑板、粉笔加绘图工具相比，“现代机械制图”的课堂搬进了多媒体机房，这在教学形式上变得生动直观，视觉上也比较赏心悦目，学生的注意力比较集中，学习效率高，效果好，能全面调动课堂学习气氛，提高学生的学习兴趣。在多媒体机房上课，学生看得真切，讲授内容还可以穿插在上机操作过程中进行，边讲边练，即使理论水平较差的学生也能快速掌握绘图方法，不受理论水平限制。同时还能及时解决学生上机过程中碰到的问题，巩固当天所学的知识。比如在开学第一节课，笔者让学生们准备了一张草稿纸和一些手绘工具，分别画一个圆和一个矩形，然后笔者再给大家演示用CAD画一遍，让学生们自己比较和总结现代机械制图和传统机械制图的学习方法有何异同。通过这样的实例对比和对CAD的基本认识之后，学生很快就了解：机房的电脑显示器就相当于绘图板和图纸，鼠标就相当于握笔的手，键盘可看做是书写的笔，而CAD可以看做是绘图工具箱，其中的【圆】（Circle）工具就相当于圆规，【直线】（Line）工具就相当于直尺，【删除】（Erase）工具就相当于橡皮擦等等。当然，CAD里的工具要比手工工具丰富得多，它极大地提高了绘图效率和绘图质量。还有许多手工不能绘制的图形，计算机能绘制出来。比如CAD三维模型，它取代了手工制图方法，但并没有取代制图理论和制图的一些标准、规范，相反，它是在机械制图理论、标准下开发出来的绘图软件，并极大地丰富了制图理论。所以，现代机械制图和传统机械制图一样，要掌握绘图和看图方法与技巧，关键还在于机械制图理论和标准规范的学习，而对机械制图理论和标准规范的掌握与应用，CAD三维建模功能尤其功不可没。
二、教学方法和内容
“现代机械制图”的课程设计思路为：以“CAD”课程为技能主线，以“机械制图”课程为理论基础，有机地穿插与安排技能模块，贯穿全部课程。以动手绘制图纸能力、实际识图能力为目标，强调课程的实用性及现实性，适当选取必要的理论课程内容，以实际动手应用能力为主，提高学生的兴趣，培养实用型熟练工种人才。具体的授课方法为：机械制图理论先行，CAD动手操作训练紧随其后，以CAD为主，以机械制图理论为辅，并以机械制图训练为主线贯穿始终。在讲CAD时与机械制图结合起来。每讲一节CAD时，对机械制图作相应的介绍，尤其是按照机械制图知识建立三维立体图形去体会CAD 的作法。在CAD作图完成即初步检验图形，并应留一定量的作业，要求全部用CAD来完成。尤其是在以下几个方面，运用此法，收效颇丰。
1.利用CAD三维建模理解空间坐标及空间物体的投影规律及投影方法
在学习投影规律这一部分内容的时候，首先教学生在CAD三维建模中熟悉三维坐标体系以及简单的实体造型，建立如图1所示的三维空间，让学生自己动手把抽象的空间物体投影规律变成直观的模型，让学生自己去发现和总结正投影的基本规律和特点，同时引申出空间点、直线和平面的投影规律和特点。然后让学生根据投影规律分析回答如图1（c）的简单模型中的点、线和面分别属于哪种类型，这样就能学以致用，在享受建造实体的成就感的同时，也深刻地理解了投影的基本理论知识，一举两得。
2.利用CAD三维建模提升学生组合体和零件图的识读与绘图能力
组合体和零件图的识读与绘制是机械制图的两大重点，前者是入门知识，着重培养的是空间想像能力，打好了这个基础，后面的内容学习起来就比较轻松。现在用人单位首先要考察的就是零件图的识读这方面的内容。而且，就业后用得最多的也是这些知识，所以，零件图的识读是职业学院学生必需掌握的知识。
组合体三视图的教学是“机械制图”的一个难点问题，在传统的机械制图教学实践中我们深有体会，由于缺乏直观模型，学生的空间想像能力得不到开发。现在，我们结合AutoCAD建造三维模型，让三视图与三维模型一一对照，学生一目了然，问题就迎刃而解了。如图2（a）所示，补画给出的两个视图中缺少的线条。笔者要求学生根据已知的两个视图特点，先用CAD进行实体建模，如图2（b）所示，再对模型进行形体分析，从而快速而准确地补画出所缺线条。又如图3（a）所示，画出零件的剖视图。同样，笔者要求学生先根据视图创建实体模型，如图3（b）所示，再利用CAD中实体编辑【实体切割】（slice）工具把模型切割开来，如图3（c）所示，那么剖视图便一目了然。在这个过程中，学生根据平面视图创建实体模型，充分发挥和锻炼了空间想象能力，同时也掌握了CAD绘图工具的使用方法，再分析模型，充分运用了投影的基本理论。这样就把绘图工具的使用，理论知识的巩固和实践系统化地融合在一起，既避免了单纯平面视图的抽象而带来的枯燥，又激发了学生的学习兴趣。
机械零件图包括视图；标题栏；尺寸；技术要求四部分内容。我们的教学就从这四方面来进行：在AutoCAD中，标题栏可以利用【矩形】（Rec）和【偏移】（O）工具以及文字输入就可以完成；尺寸可以结合AutoCAD中的尺寸标注样式的设置和尺寸标注命令的使用进行讲解；技术要求应结合表面粗糙度的块的属性设置和文字的输入进行讲授；而视图则可以用AutoCAD三维建模，如图4所示。这样将它们有机地穿插在一起，增加了教学的直观性和趣味性，彻底改变了传统的教学模式，提高了教学效益。
3.利用CAD三维建模实现零件的加工过程有助于学生标注完全，正确、清晰的图形尺寸
如前所述，现代机械制图教学过程中，尺寸标注不再需要纠结于一个箭头怎样才画得好看，只需要在CAD中设置好尺寸标注样式就可以了。但是，学生在面对给视图标注一组正确，完全、清晰的尺寸时（如图5所示），往往会不知道从何下手，更多的凭感觉去判断应该标注哪几个尺寸，最终导致视图中有多余尺寸或漏标尺寸的现象出现，而且效率也很低。笔者就提示学生：在标尺寸之前，分析这个组合体或零件的实体结构，再想想这个合格零件在实际生产过程中的加工过程是怎样的，那么就用CAD三维建模的方法模拟加工，但在建模过程中，最关键的是要想清楚每一个加工步骤中，我们必须知道哪些尺寸才能加工出来，这些“必须的”尺寸就是你要标注的尺寸，学生恍然大悟，如图6所示。
三、结语
现代机械制图通过与CAD技术的巧妙结合，教学内变得丰富多彩，教学方法也变得灵活多样。同时，学生通过CAD三维建模的锻炼，不仅加深了对机械制图理论的理解，掌握了CAD绘图工具的使用方法，也逐渐形成了空间分析和构图的思维意识，这为其今后学习UG，Pro/e等软件在模具设计和数控加工中的应用打下了牢固的基础，也为他们今后的就业发展做了一定的准备。
参考文献：
[1]李景仲,魏祥武.机械制图[M].北京:国防工业出版社,2008.
[2]刘宝剑.机械制图与CAD教学整合探讨[J].中等职业教育,2009,(22):43.
（责任编辑：苏宇嵬）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：现代机械制图；AutoCAD；三维建模
作者简介：周茜（1982-），女，湖南衡阳人，广州华立科技职业学院机电学部，助教。（广东 广州 511325）
中图分类号：G718.5 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）17-0104-02
“机械制图”一直是各层次院校机械类专业的一门专业基础课程，也是广州华立科技职业学院的机械专业学生在大一第一个学期开设的唯一一门专业理论课程。这门课程是研究机械图样的绘制和识读规律与方法的一门学科，主要目的是培养学生具有绘图、读图和空间想象能力，培养良好的工作作风和工作态度，为后续工程技术方面课程的学习和将来从事工程技术方面的工作，打好绘制和阅读机械工程图样的基础。在传统的教学模式中，“机械制图”主要是利用一些塑料模型或图片来帮助学生理解和掌握投影的基本原理与方法，用绘图板和图纸、加上直尺、圆规等绘图工具来辅导学生掌握绘图的方法和技巧。然而，当今社会的现代化发展潮流中，计算机辅助设计（CAD）也大大地推动了现代制造业的发展，传统的手工绘图方式已基本退出历史的舞台，手工绘图员也远不能满足企业的人才需求。结合高职院校“培养适应生产、建设、管理、服务第一线所需要的高等技术应用型专门人才”的教育目的，我们把 “机械制图”和原本开设在大一第二学期的“AutoCAD”两门课程融合在一起，形成了一门综合课程“现代机械制图”。
一、教学环境
与传统的黑板、粉笔加绘图工具相比，“现代机械制图”的课堂搬进了多媒体机房，这在教学形式上变得生动直观，视觉上也比较赏心悦目，学生的注意力比较集中，学习效率高，效果好，能全面调动课堂学习气氛，提高学生的学习兴趣。在多媒体机房上课，学生看得真切，讲授内容还可以穿插在上机操作过程中进行，边讲边练，即使理论水平较差的学生也能快速掌握绘图方法，不受理论水平限制。同时还能及时解决学生上机过程中碰到的问题，巩固当天所学的知识。比如在开学第一节课，笔者让学生们准备了一张草稿纸和一些手绘工具，分别画一个圆和一个矩形，然后笔者再给大家演示用CAD画一遍，让学生们自己比较和总结现代机械制图和传统机械制图的学习方法有何异同。通过这样的实例对比和对CAD的基本认识之后，学生很快就了解：机房的电脑显示器就相当于绘图板和图纸，鼠标就相当于握笔的手，键盘可看做是书写的笔，而CAD可以看做是绘图工具箱，其中的【圆】（Circle）工具就相当于圆规，【直线】（Line）工具就相当于直尺，【删除】（Erase）工具就相当于橡皮擦等等。当然，CAD里的工具要比手工工具丰富得多，它极大地提高了绘图效率和绘图质量。还有许多手工不能绘制的图形，计算机能绘制出来。比如CAD三维模型，它取代了手工制图方法，但并没有取代制图理论和制图的一些标准、规范，相反，它是在机械制图理论、标准下开发出来的绘图软件，并极大地丰富了制图理论。所以，现代机械制图和传统机械制图一样，要掌握绘图和看图方法与技巧，关键还在于机械制图理论和标准规范的学习，而对机械制图理论和标准规范的掌握与应用，CAD三维建模功能尤其功不可没。
二、教学方法和内容
“现代机械制图”的课程设计思路为：以“CAD”课程为技能主线，以“机械制图”课程为理论基础，有机地穿插与安排技能模块，贯穿全部课程。以动手绘制图纸能力、实际识图能力为目标，强调课程的实用性及现实性，适当选取必要的理论课程内容，以实际动手应用能力为主，提高学生的兴趣，培养实用型熟练工种人才。具体的授课方法为：机械制图理论先行，CAD动手操作训练紧随其后，以CAD为主，以机械制图理论为辅，并以机械制图训练为主线贯穿始终。在讲CAD时与机械制图结合起来。每讲一节CAD时，对机械制图作相应的介绍，尤其是按照机械制图知识建立三维立体图形去体会CAD 的作法。在CAD作图完成即初步检验图形，并应留一定量的作业，要求全部用CAD来完成。尤其是在以下几个方面，运用此法，收效颇丰。
1.利用CAD三维建模理解空间坐标及空间物体的投影规律及投影方法
在学习投影规律这一部分内容的时候，首先教学生在CAD三维建模中熟悉三维坐标体系以及简单的实体造型，建立如图1所示的三维空间，让学生自己动手把抽象的空间物体投影规律变成直观的模型，让学生自己去发现和总结正投影的基本规律和特点，同时引申出空间点、直线和平面的投影规律和特点。然后让学生根据投影规律分析回答如图1（c）的简单模型中的点、线和面分别属于哪种类型，这样就能学以致用，在享受建造实体的成就感的同时，也深刻地理解了投影的基本理论知识，一举两得。
2.利用CAD三维建模提升学生组合体和零件图的识读与绘图能力
组合体和零件图的识读与绘制是机械制图的两大重点，前者是入门知识，着重培养的是空间想像能力，打好了这个基础，后面的内容学习起来就比较轻松。现在用人单位首先要考察的就是零件图的识读这方面的内容。而且，就业后用得最多的也是这些知识，所以，零件图的识读是职业学院学生必需掌握的知识。
组合体三视图的教学是“机械制图”的一个难点问题，在传统的机械制图教学实践中我们深有体会，由于缺乏直观模型，学生的空间想像能力得不到开发。现在，我们结合AutoCAD建造三维模型，让三视图与三维模型一一对照，学生一目了然，问题就迎刃而解了。如图2（a）所示，补画给出的两个视图中缺少的线条。笔者要求学生根据已知的两个视图特点，先用CAD进行实体建模，如图2（b）所示，再对模型进行形体分析，从而快速而准确地补画出所缺线条。又如图3（a）所示，画出零件的剖视图。同样，笔者要求学生先根据视图创建实体模型，如图3（b）所示，再利用CAD中实体编辑【实体切割】（slice）工具把模型切割开来，如图3（c）所示，那么剖视图便一目了然。在这个过程中，学生根据平面视图创建实体模型，充分发挥和锻炼了空间想象能力，同时也掌握了CAD绘图工具的使用方法，再分析模型，充分运用了投影的基本理论。这样就把绘图工具的使用，理论知识的巩固和实践系统化地融合在一起，既避免了单纯平面视图的抽象而带来的枯燥，又激发了学生的学习兴趣。
机械零件图包括视图；标题栏；尺寸；技术要求四部分内容。我们的教学就从这四方面来进行：在AutoCAD中，标题栏可以利用【矩形】（Rec）和【偏移】（O）工具以及文字输入就可以完成；尺寸可以结合AutoCAD中的尺寸标注样式的设置和尺寸标注命令的使用进行讲解；技术要求应结合表面粗糙度的块的属性设置和文字的输入进行讲授；而视图则可以用AutoCAD三维建模，如图4所示。这样将它们有机地穿插在一起，增加了教学的直观性和趣味性，彻底改变了传统的教学模式，提高了教学效益。
3.利用CAD三维建模实现零件的加工过程有助于学生标注完全，正确、清晰的图形尺寸
如前所述，现代机械制图教学过程中，尺寸标注不再需要纠结于一个箭头怎样才画得好看，只需要在CAD中设置好尺寸标注样式就可以了。但是，学生在面对给视图标注一组正确，完全、清晰的尺寸时（如图5所示），往往会不知道从何下手，更多的凭感觉去判断应该标注哪几个尺寸，最终导致视图中有多余尺寸或漏标尺寸的现象出现，而且效率也很低。笔者就提示学生：在标尺寸之前，分析这个组合体或零件的实体结构，再想想这个合格零件在实际生产过程中的加工过程是怎样的，那么就用CAD三维建模的方法模拟加工，但在建模过程中，最关键的是要想清楚每一个加工步骤中，我们必须知道哪些尺寸才能加工出来，这些“必须的”尺寸就是你要标注的尺寸，学生恍然大悟，如图6所示。
三、结语
现代机械制图通过与CAD技术的巧妙结合，教学内变得丰富多彩，教学方法也变得灵活多样。同时，学生通过CAD三维建模的锻炼，不仅加深了对机械制图理论的理解，掌握了CAD绘图工具的使用方法，也逐渐形成了空间分析和构图的思维意识，这为其今后学习UG，Pro/e等软件在模具设计和数控加工中的应用打下了牢固的基础，也为他们今后的就业发展做了一定的准备。
参考文献：
[1]李景仲,魏祥武.机械制图[M].北京:国防工业出版社,2008.
[2]刘宝剑.机械制图与CAD教学整合探讨[J].中等职业教育,2009,(22):43.
（责任编辑：苏宇嵬）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文