科技教育 ＳＣＩＥＮＣＥ＆丁ＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ 采用三维软件Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ的工程图学教学实践① 郭光立’ 段雪涛 刘万强’ 张海英’ （１ ．河南科技大学机电工程学院；２．河南科技大学车辆与动力工程学院 河南洛阳４ ７１ Ｏ０３） 摘要：随着三维ＣＡＤ软件的发展及广泛应用，传统的工程图学已发生了深刻的变化，在此新的情况下，提出在工程图学的教学中，将ＣＡＩ 课件与三维软件Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ相结合，解决了学生中普遍存在的空间想象能力不足问题，有效地帮助学生理解教学内容，提高了教学效率。 关键词：工程图学 Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ 教学改革 中图分类号：Ｇ６４ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－－３ ７９１（２００９）ｌ１（ｂ）－－０１４９－－０２ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｗｉｄｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ ＣＡＤ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｒａｐｈｉｃｓ ｈａｓ ｃｈａｎｇｅｄ ｉｎｔｏ ｍｏｄｅｒｎ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｒａｐｈｉｃｓ，Ｉｎ ｔｈｉｓ ｎｅｗ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ａ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｗｈｉｃｈ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ＣＡＩ ｃｏｕｓｅｗａｒｅ ｗｉｔｈ ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ． Ｓｕｃｈ ａ ｍｅｔｈｏｄ ｓｏｌｖｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｉｎａｄｅｑｕａｔｅ ｉｍａｇｉｎａｔｉｏｎ ｗｈｉｃｈ ｗｉｄｅｌｙ ｅｘｓｉｔｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ， ，ａｎｄ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ ｉｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｗａｙ． ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｈｅｌｐ ｔｈｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｇｒａｐｈｉｃｓ；ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ ｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ 随着计算机技术的飞速发展，传统的 设计制造模式已经发生了根本变化，设计 人员可以直接利用计算机造型技术创建三 维实体并进行分析，直接生成数控代码进 行加工，这种生产模式的变化已经引起了 例如：圆锥和圆柱孔正交相贯，利用 工程图学教学模式的深刻变化。传统的工 ｄｗｏｒｋｓ软件只需正确画出圆锥和圆柱孔 程图学的教学重点主要放在平面投影、二 实体建模系统具有易教、易学、易用的特 Ｓｏｉ维工程制图的表达…，很多学生由于缺乏空 点。 的三维图，相贯线便会自动产生，学生很容 Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ软件具有很强的智能装配功 易观察到。将实体设置为透明，无论是在实 间想象力对该门课的学习感到吃力，而三 维设计过程由于和学生的思维规律一致， 能，不用单击任何命令，仅用鼠标模拟人手 体的内部或外部，直观性都大大增强如图１实现了思维过程和设计过程的统一。我们 操作就能完成装配工作，能够根据已经建 所示，再利用旋转命令，我们就可以从不同 利用三维设计软件Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ的强大三维 造型功能，进行工程图学的辅助教学，将人 工读图的思维方式和利用软件建模结合起 剖面线，如果修改三维模型，与其相关的工 来，一边进行教学内容讲解，一边演示作图 程图、装配体会自动更新。它还具有利用特 半径由小变大，就可以动态观察相贯线随 过程，从而引导学生的思维不断的深入，不 征管理器来记录特征的创建过程的结构 尺寸的变化情况。 ｄｗｏｒｋｓ在装配图教学中的应用 断和相关知识进行有机结合，提高了学生 树，可以使模型展示回放到不同的状态，结 ２．２ ＳｏｉＳｏｉｄｗｏｒｋｓ具有强大的零件虚拟装配设 的学习兴趣和空间想象能力，收到了较好 构树还提供激活零件、装配体或工程图的 大纲视图，这将使观阅模型或装配体如何 计功能，虚拟装配是虚拟制造的重要组成 的效果。 建造以及检查工程图中的各个图纸和视图 部分，利用虚拟装配可以验证装配设计和 全国大学生先进图形技能与创新大赛中， 更容易，设计人员可以在任何时刻显示和 操作的正确与否，以便及早的发现装配中 我校代表队荣获了大赛机械类最高奖团体 编辑实体的结构树，可以暂时关闭结构树 的问题，适时对模型进行修改，并通过可视 化显示装配过程。 等奖的优异成绩，下面我们把如何利用 上的某一分支，以提高运算速度。 Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ三维设计软件进行工程图学教 例如，我们在进行工程图学装配图内 ２ Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ在机械制图教学中的应用 容的讲解时，直接进行零件的虚拟组装，帮 学过程作一简要介绍。 助学生了解装配体的工作原理、装配关系、 ２．１ Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ相关贯线教学中的应用 １ Ｓｏｌ ｉｄｗｏｒｋｓ软件简介 画出物体的截交线和相贯线是工程图 各零件的相对位置关系、以及典型零件的 一化实体建模设计工具，它集零件造型、装配 造型和自动生成二维工程图等功能干一 体，不仅具有强大的建模能力，而且有高效 的零件建模效率＿２】。Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ目前全球用 户超过２０万，国外大多数公司在招聘人员 时要求具有使用Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ的经历，其三维 相交物体内部的相贯线和截交线的显示却 为力，利用Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ软件进行绘制和 处理图形，通过构造三维模型，不仅可以直 观地显示截交线和相贯线，还可以动态地 显示截交线和相贯线的变化。 立的三维模型自动生成完整的，实际生产 认可的工程图，可以在剖视图中自动生成 的角度观察到相贯线的显示状态，此时可 以结合相贯线的一些特殊点，进行画法讲 解。如果将圆锥的形状保持不变，圆柱孔的 在２００９年９月份举行的第二届“高教杯” Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ是美国Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ公司开发 的三维ＣＡＤ软件，是一个基于特征的参数 学教学中的难点，以前的教学中需要用大 量的实物去演示说明，但是这些实物对于 结构特点，在虚拟装配和零件的干涉检查 过程中，零件的建模和装配错误都会被准 图１ 圆锥和圆柱孔正交相贯 图２齿轮泵装配图 图３齿轮泵爆炸图 ①基金项Ｅ１：河南科技大学教学改革重点资助项目，项目编号：２００７Ｚ－００２。 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ １ ４９ 科技教育 确直观地显示出来，因为在虚拟装配实施 ２．３ Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ在机件表达方法教学中的应用 培养学生的空间想象能力和思维能力，培 对象、操作过程，均与生产实际情况高度吻 Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ的三维模型可以自动生成精 养学生的现代工程设计意识，适应现代培 合，因而可以生动直观地反映产品装配的 确的二维工程图纸，并可以在二维视图中 养模式的要求。 真实过程，使仿真结果具有高可信度．强化 显示尺寸和技术要求。在授课过程中可利 了学生的工程设计理念。在装配体中可以 用三维造型模块创建三维实体，再把三维 参考文献 将和典型零件无关的零件隐藏起来，只剩 实体直接插入到二维的工程图纸中去，生 【１］何铭新．机械制图［Ｍ】．高等教育出版社． ２００６：１４９． 下典型零件，就可以很容易地了解典型零 成零件的基本视图、斜视图、局部视图、轴 件的结构特点了，这有助于学生对拆画零 测图及剖视图等，然后进行讲解。 ［２】Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ２００７基础培训教程【Ｍ】．人民 件图概念的理解。利用Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ生成齿轮 例如，剖视图是表达零件内部结构形 邮电出版社，２００８：６６． 泵的装配图如图２所示，生成齿轮泵的爆炸 状的主要方法，由于零件内部结构形状比 【３】童秉枢，易索君，徐晓慧．工程图学中引 图如图３Ｎ示。 较复杂，不少学生不知道如何正确选择剖 入三维几何建模情况综述与思考【Ｊ］。工 切方法，以及剖切平面的剖切位置，在作图 程图学学报，２００５，２６（４）：１３０～１ ３５． 时分不清哪些地方应该填充剖面线，导致 ［４］林清夫．引入三维几何建模的工程图教 将剖面线位置画错，针对这种情况，通过 学模式分析与比较［Ｊ］．工程图学学报， 演示这些视图及对应的立体图的制作过 ２００６，２７（４）：１４８～１ ５２． 程，直接观察被剖切后的立体图，就可以解 【５］付秋兰，吴俊岭．机械制图与计算机绘图 决这一问题。除外，Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ三维模型转二 的融合［Ｊ］．黑龙江科技信息，２００８（８）： ６５～６９． 维工程图还能帮助学生理解波浪线作为局 部剖视图的分界线时，不能超出视图的轮 廓线，要在零件的表面有孔或槽处断开等 内容。利用Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓｆｉ０建的支架的三维模 型图如图４所示。 ３结语 利用三维实体造型软件Ｓｏｉｄｗｏｒｋｓ￣大 的三维造型功能，进行工程图学的辅助教 学，这种教学模式能够加深学生对有关教 学内容的重点、难点的理解和掌握，更好地 图４支架的三维模型 （上接１ ４８页） 定，采用Ｐｒｏｆｉｂｕｓ实时总线结构。Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总 线与ＦＦ总线之间采用ＭＯＤＢＵｓ实现不同总 线之间的通信。 程实践能力和创新能力的培养了。就目前 形势而言，为加强学生综合分析问题、解决 的差异，采取不同的实验方式，开展基础实 验、综合实验，使实验与教学内容同步，并 问题的实际动手能力的培养，必须下大力 鼓励学生自主设计。 气建设一个与工程实际接轨的能体现现代 自动化水平的专业性创新实训中心。目前， ３结语 ２实训中心拟解决的主要问题 现场总线控制技术已广泛应用于各个工业 在实践教学环节中，要突出实践能力 实践性教学环节过去一向是学生培养 领域。我校建设高质量的现场总线与控制 培养，通过改革实验教学体系，改革实验内 中的薄弱环节，有的学校往往还会忽视这 系统工程实训中心，能满足自动化专业学 容，改进有效的实验方法，尤其要抓课程设 点，重理论轻实践是过去学生培养中的 生认识实习、生产实习、课程设计、毕业论 计、实习、毕业设计这些环节，工科学生除 弊端，加强学生实践能力的培养要通过改 文设计、综合性实验的要求，提高学生实践 要掌握一定的工程技术知识外，还要有较 革实践性环节入手。通过创新能力与实践 能力和创新能力。 强的实际动手能力。通过现场总线与控制 能力相结合的培养，使学生提高分析问题 研究现场总线与控制系统工程实训中 系统实训中心的建设，可将我校自动化专 与解决问题的能力。注重实践性教学环节， 心的建设，可将我校电气电子类、计算机 业从原来以培养化工自动化专业人才为主 一不断改革课堂教学与实验课教学的方案。 类、机械电子工程类专业的培养目标融合 发展成为机电结合、强弱电互补、硬件软件 认识实习、生产实习、课程设计、毕业 为一体，极大地提高学生的学习兴趣。现场 并肩发展，具有条件较好、实力较强、水平 设计（论文）、综合性实验在自动化专业的教 总线与控制系统工程实洲中心可以为自动 较高、工程特色鲜明的应用专业。 学中占据极其重要的地位，是培养学生综 化、检测技术、机电一体化、机械电子工程、 合运用所学专业知识进行信号的检测、分 计算机技术和电子通讯相关领域的研究提 参考文献 析和处理，进而设计、制作和调试自动控制 供实时仿真的平台，该平台不仅包括先进 【１】刘国海，等．集散控制与现场总线［Ｍ］． 系统等方面的工程实践能力的主要实践教 的控制器和通用的输入输出接口，而且还 北京：机械工业出版社，２００６． 学环节。同时，认识实习、生产实习、课程设 可以包括实时的控制对象，实现新产品、新 【２】刘助柏，梁辰．知识创新学［Ｍ］．北京：机 计、毕业论文设计、综合性实验对于自动化 的控制方法的实验验证，这样可以方便校、 械工业出版社，２００２． 专业学生来说，最具广泛，实践性、量大面 院、系的各种科技活动的开展，无需每次拨 ［３］刘泾．常用低压电器与可编程控制器 广等特点。因此，各工科院校自动化专业都 付大量的资金而造成一些试验研究设备和 ［Ｍ］．西安：西安电子科技大学出版社， ２００４． 把认识实习、生产实习、课程设计、毕业论 仪器的重复购买。 文设计、综合性实验作为首要任务来抓。由 由于本研究涉及面广、对象较多，因此 ［４】严建雯．关于高校创新教育的几点思考 于条件，认识实习、生产实习、课程设 我们拟采取全面调查与重点追踪研究相结 ［Ｊ】．宁波大学学报，２００３（３）． 计、毕业设计（论文）、综合性实验方面效果 合，传统研究手段与现代信息技术手段相 不佳。更不用说开展学生专业综合素质、工 结合的研究策略。根据不同课程实验类型 ５０ 科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
