機(jī)械制圖與CATIA實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合探究

機(jī)械制圖與CATIA實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合探究

1機(jī)械制圖與CATIA軟件介紹

機(jī)械制圖是用圖樣準(zhǔn)確表示機(jī)械的結(jié)構(gòu)外形、尺寸大小、工作原理和技術(shù)要求的學(xué)科。圖樣由圖形、符號(hào)、文字和數(shù)字等組成，是表達(dá)設(shè)計(jì)意圖和制造要求以及溝通閱歷的技術(shù)文件，常被稱為工程界的語(yǔ)言。另外機(jī)械制圖也是工科高等院校機(jī)械類及相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門基礎(chǔ)必修課程之一。

CATIA是法國(guó)達(dá)索公司制造的CAD/CAM繪圖軟件。它包含了機(jī)械產(chǎn)品制造的整個(gè)過(guò)程，可以通過(guò)建模關(guān)心制造廠商設(shè)計(jì)他們將來(lái)的產(chǎn)品，并通過(guò)詳細(xì)的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程，不僅縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，還提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，從而降低開(kāi)發(fā)經(jīng)費(fèi)。目前在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，如航空、航天、機(jī)械、電子、汽車、船舶、電器等。

2機(jī)械制圖與CATIA試驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

機(jī)械制圖與CATIA試驗(yàn)是兩門相對(duì)獨(dú)立的課程，機(jī)械制圖是專業(yè)基礎(chǔ)理論課，一般在大一為機(jī)械專業(yè)同學(xué)開(kāi)設(shè)，這門課的教學(xué)任務(wù)是培育同學(xué)快速讀取與繪制機(jī)械圖紙的力量、分析與講解簡(jiǎn)潔三維建模實(shí)體的力量及對(duì)產(chǎn)品裝配體和部件位置關(guān)系的規(guī)律思維和空間想象的力量。在常規(guī)的機(jī)械制圖理論教學(xué)中，老師需要使用多媒體課件、教學(xué)實(shí)物模型邊演示邊教學(xué)，來(lái)關(guān)心同學(xué)理解所學(xué)內(nèi)容。整節(jié)課程中缺乏師生互動(dòng)，甚至有些同學(xué)由于枯燥乏味而玩手機(jī)或者睡覺(jué)，難以集中精力聽(tīng)課學(xué)習(xí)，更無(wú)法建立空間思維達(dá)到課堂教學(xué)應(yīng)有的目的。

CATIA試驗(yàn)教學(xué)，開(kāi)設(shè)的時(shí)間在大三，該試驗(yàn)課依托于機(jī)械CAD/CAM理論課而開(kāi)設(shè)的。從表面看，這兩門課是相對(duì)獨(dú)立的，分別由不同的老師講授，且開(kāi)課的時(shí)間相隔一年，以至于把兩門關(guān)系親密的課程分割開(kāi)來(lái)，其教學(xué)效果不甚抱負(fù)。要想改?這一現(xiàn)狀，關(guān)鍵在于課程的整合，在理論教學(xué)的同時(shí)加入實(shí)踐元素，將二者有效結(jié)合。

3機(jī)械制圖教學(xué)與CATIA試驗(yàn)教學(xué)的整合

老師在機(jī)械制圖課堂上除了運(yùn)用模型演示，還可以在多媒體上安裝CATIA軟件，并在課堂教學(xué)中逐步滲入三維建模的理念，引導(dǎo)同學(xué)把虛擬實(shí)體通過(guò)三維模式多角度、多方位展現(xiàn)出來(lái)。另外在機(jī)械制圖理論教學(xué)中增加對(duì)CATIA試驗(yàn)的學(xué)習(xí)，其零件設(shè)計(jì)功能、產(chǎn)品裝配功能、運(yùn)動(dòng)仿真功能，能關(guān)心同學(xué)快速地生疏三維空間形體，不僅豐富了教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)了同學(xué)的學(xué)習(xí)愛(ài)好，還培育同學(xué)的空間想象力量。

增加CATIA試驗(yàn)的好處：

（1）同學(xué)在學(xué)習(xí)CATIA軟件并嫻熟運(yùn)用命令圖標(biāo)后，就可自行在課后學(xué)習(xí)，同時(shí)在操作使用的過(guò)程中，通過(guò)課堂學(xué)問(wèn)學(xué)習(xí)與試驗(yàn)中創(chuàng)建不同的三維實(shí)體來(lái)增加對(duì)制圖學(xué)問(wèn)的理解和運(yùn)用，使理論和試驗(yàn)相輔相成，為今后制作工程文件打下良好的基礎(chǔ)。

（2）對(duì)于大一同學(xué)來(lái)說(shuō)，CATIA軟件中學(xué)習(xí)零件設(shè)計(jì)模塊、產(chǎn)品設(shè)計(jì)及工程圖模塊是特別有用的，這些模塊可將二維視圖通過(guò)拉伸的方式生成實(shí)體進(jìn)行三維建模，同時(shí)還可將三維實(shí)體通過(guò)生成工程圖的方式獲得我們所需的多個(gè)二維視圖，學(xué)習(xí)者能直觀地看到二維平面和三維實(shí)體的相互轉(zhuǎn)換過(guò)程，對(duì)提高課程學(xué)習(xí)效果起很大的作用。

（3）CATIA軟件中有部件裝配和曲線曲面設(shè)計(jì)的功能，同學(xué)可以自行創(chuàng)新，設(shè)計(jì)出不同的產(chǎn)品，提高機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)愛(ài)好。

4CATIA軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用

4.1零件的三維建模

機(jī)械制圖這門課程需要建立肯定的抽象思維，而對(duì)于剛?cè)腴T的大一同學(xué)來(lái)說(shuō)，這種思維的建立就會(huì)比較困難，常規(guī)教學(xué)方法都是老師上課帶著許多制圖模型，邊演示邊講解，以此來(lái)關(guān)心同學(xué)學(xué)習(xí)理解，但模型教學(xué)有些死板，同學(xué)簡(jiǎn)單留意力不集中，假如借助三維軟件幫助講解，同學(xué)就會(huì)很感愛(ài)好。

CATIA軟件是以草圖為基礎(chǔ)，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(zhuǎn)體、加強(qiáng)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(chǔ)上進(jìn)行修飾和形體的變換，如倒圓角、切角、平移、對(duì)稱、鏡像等這些命令能夠快速地創(chuàng)建三維實(shí)體，也就是零件。同時(shí)通過(guò)對(duì)零件的放大、縮小、翻轉(zhuǎn)等演示，增加同學(xué)從二維到三維空間轉(zhuǎn)換的意識(shí)，強(qiáng)化對(duì)課本學(xué)問(wèn)的理解。

4.2部件裝配

部件裝配是CATIA最基本的、也是區(qū)分于其他繪圖軟件使其處于領(lǐng)先地位的功能模塊。具有新建裝配體、將特定裝配部件或多個(gè)零件裝配到裝配體內(nèi)、制定每個(gè)部件之間的裝配關(guān)系等主要功能。產(chǎn)品（裝配體）是由不同的零件按肯定的挨次組裝而成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其裝配圖也很難讀懂，如結(jié)合CATIA的學(xué)問(wèn)可提高教學(xué)效果。

CATIA有創(chuàng)建部件、轉(zhuǎn)變部件的位置及創(chuàng)建約束的功能，通過(guò)轉(zhuǎn)變部件的位置，對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行智能移動(dòng)、面與面重合、面與面接觸、兩個(gè)平面偏移、兩表面角度約束等功能，根據(jù)裝配圖的裝配挨次和部件之間的位置關(guān)系進(jìn)行裝配，同時(shí)也可運(yùn)用分解命令將裝配體分解，使同學(xué)有更深刻的理解。

4.3生成工程圖

依據(jù)已經(jīng)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(duì)圖形進(jìn)行尺寸標(biāo)注、公差標(biāo)注，可填加表面粗糙度符號(hào)、焊接符號(hào)等，還可在右下角添加零件編號(hào)、標(biāo)題欄、文本解釋及明細(xì)表，保存特有的圖形文件。這樣生成的工程圖可以關(guān)心大一同學(xué)盡快理解三維建模與二維工程圖的相互變換，也可檢測(cè)自己所畫(huà)視圖是否正確。