機械制圖與CATIA實驗教學整合探究

1、    機械制圖與catia實驗教學整合探究    劉倩宏【摘 要】本文介紹機械制圖與catia實驗教學的應用，將二者的教學有機整合在一起進行探究，將理論與實踐相結合，不僅豐富了教學內容，還激發(fā)了學生的學習興趣?！娟P鍵詞】機械制圖；catia；教學整合1 機械制圖與catia軟件介紹機械制圖是用圖樣確切表示機械的結構形狀、尺寸大小、工作原理和技術要求的學科。圖樣由圖形、符號、文字和數字等組成，是表達設計意圖和制造要求以及交流經驗的技術文件，常被稱為工程界的語言。另外機械制圖也是工科高等院校機械類及相關專業(yè)開設的一門基礎必修課程之一。catia是法國達索公

2、司創(chuàng)造的cad/cam繪圖軟件。它包含了機械產品制造的整個過程，可以通過建模幫助制造廠商設計他們未來的產品，并通過具體的設計、分析、模擬、組裝到維護在內的全部工業(yè)設計流程，不僅縮短產品的開發(fā)周期，還提高設計質量，從而降低開發(fā)經費。目前在很多領域都有應用，如航空、航天、機械、電子、汽車、船舶、電器等。2 機械制圖與catia實驗教學現狀機械制圖與catia實驗是兩門相對獨立的課程，機械制圖是專業(yè)基礎理論課，一般在大一為機械專業(yè)學生開設，這門課的教學任務是培養(yǎng)學生快速讀取與繪制機械圖紙的能力、分析與講解簡單三維建模實體的能力及對產品裝配體和部件位置關系的邏輯思維和空間想象的能力。在常規(guī)的機械制圖理

3、論教學中，教師需要使用多媒體課件、教學實物模型邊演示邊教學，來幫助學生理解所學內容。整節(jié)課程中缺乏師生互動，甚至有些學生因為枯燥乏味而玩手機或者睡覺，難以集中精力聽課學習，更無法建立空間思維達到課堂教學應有的目的。catia實驗教學，開設的時間在大三，該實驗課依托于機械cad/cam理論課而開設的。從表面看，這兩門課是相對獨立的，分別由不同的教師講授，且開課的時間相隔一年，以至于把兩門關系密切的課程分割開來，其教學效果不甚理想。要想改變這一現狀，關鍵在于課程的整合，在理論教學的同時加入實踐元素，將二者有效結合。3 機械制圖教學與catia實驗教學的整合教師在機械制圖課堂上除了運用模型演示，還可

4、以在多媒體上安裝catia軟件，并在課堂教學中逐步滲入三維建模的理念，引導學生把虛擬實體通過三維模式多角度、多方位展示出來。另外在機械制圖理論教學中增加對catia實驗的學習，其零件設計功能、產品裝配功能、運動仿真功能，能幫助學生快速地熟識三維空間形體，不僅豐富了教學內容，激發(fā)了學生的學習興趣，還培養(yǎng)學生的空間想象能力。增加catia實驗的好處：（1）學生在學習catia軟件并熟練運用命令圖標后，就可自行在課后學習，同時在操作使用的過程中，通過課堂知識學習與實驗中創(chuàng)建不同的三維實體來增強對制圖知識的理解和運用，使理論和實驗相輔相成，為今后制作工程文件打下良好的基礎。（2）對于大一學生來說，ca

5、tia軟件中學習零件設計模塊、產品設計及工程圖模塊是非常有用的，這些模塊可將二維視圖通過拉伸的方式生成實體進行三維建模，同時還可將三維實體通過生成工程圖的方式獲得我們所需的多個二維視圖，學習者能直觀地看到二維平面和三維實體的相互轉換過程，對提高課程學習效果起很大的作用。（3）catia軟件中有部件裝配和曲線曲面設計的功能，學生可以自行創(chuàng)新，設計出不同的產品，提高機械制圖的學習興趣。4 catia軟件在機械制圖教學中的應用4.1 零件的三維建模機械制圖這門課程需要建立一定的抽象思維，而對于剛入門的大一學生來說，這種思維的建立就會比較困難，常規(guī)教學方法都是教師上課帶著很多制圖模型，邊演示邊講解，以

6、此來幫助學生學習理解，但模型教學有些死板，學生容易注意力不集中，如果借助三維軟件輔助講解，學生就會很感興趣。catia軟件是以草圖為基礎，建立基本的特征，以修飾特征的方式創(chuàng)建形體。這些特征命令有的是增加材料，如拉伸、旋轉體、加強筋等，有的是從已有的材料中去除部分材料，如挖槽、打孔等。還可在此基礎上進行修飾和形體的變換，如倒圓角、切角、平移、對稱、鏡像等這些命令能夠快速地創(chuàng)建三維實體，也就是零件。同時通過對零件的放大、縮小、翻轉等演示，增強學生從二維到三維空間轉換的意識，強化對課本知識的理解。4.2 部件裝配部件裝配是catia最基本的、也是區(qū)別于其他繪圖軟件使其處于領先地位的功能模塊。具有新建

7、裝配體、將特定裝配部件或多個零件裝配到裝配體內、制定每個部件之間的裝配關系等主要功能。產品（裝配體）是由不同的零件按一定的順序組裝而成，結構復雜，其裝配圖也很難讀懂，如結合catia的知識可提高教學效果。catia有創(chuàng)建部件、改變部件的位置及創(chuàng)建約束的功能，通過改變部件的位置，對每個零件進行智能移動、面與面重合、面與面接觸、兩個平面偏移、兩表面角度約束等功能，按照裝配圖的裝配順序和部件之間的位置關系進行裝配，同時也可運用分解命令將裝配體分解，使學生有更深刻的理解。4.3 生成工程圖根據已經建好的三維模型，catia軟件可以將創(chuàng)建的三維形體映射為二維的各種視圖，可對圖形進行尺寸標注、公差標注，可

8、填加表面粗糙度符號、焊接符號等，還可在右下角添加零件編號、標題欄、文本注釋及明細表，保存特有的圖形文件。這樣生成的工程圖可以幫助大一學生盡快理解三維建模與二維工程圖的相互變換，也可檢測自己所畫視圖是否正確。5 結論在機械制圖理論課程的教學中，引入catia三維繪圖軟件的實驗教學，將二者有效的整合在一起，不但可以豐富課堂內容，活躍教學氣氛，而且對理論知識的理解也有很大的幫助，為今后人才的培養(yǎng)提供便利?！緟⒖嘉墨I】1鄔金鳳.“微課”在機械制圖課程教學中的實踐運用j/ol.中國培訓，：1（2017-06-15）.http：/2許國玉，蘭朝鳳.機械制圖融合式交互課件研究與教學實踐j.圖學學報，2015，36（06）：960-965.3楊薇，張京英，張輝，佟獻英.機械制圖三結合實踐教學模式的探索j.圖學學報，2014，35（01）：