工程制图和机械设计基础课程是很多专业的必修课程。近些年, 由于课程调整, 学时的削减, 许多教学环节都被迫取消。这使得对学生空间想象力、构型能力的培养难度增大;同时, 学生又缺少生产实践经验, 对某些涉及工程实践的问题很难理解, 这在一定程度上增加了教学的难度。
针对上述问题, 本文尝试着将CAXA实体设计软件引入到工程制图和机械设计基础课程的教学中。利用该软件, 探索新的教学模式, 取得了良好的教学效果。既方便了教学, 又便于学生理解掌握, 又弥补了学时减少和学生工程实践的不足, 将制图和设计结合起来, 实现工程制图和机械设计基础一体化教学。
1 CAXA实体设计在工程制图和机械设计基础教学中的应用
CAXA实体设计软件是北京北航海尔软件有限公司开发的, 具有我国自主知识产权的一种三维设计软件, 该软件具有以下特点。
(1) 他采用第一角投影法, 符合国技术制图的投影体制。
(2) 它设有“工具”设计元素库、“智能动画库”等, 并能实现由三维实体直接生成二维工程图。
(3) 它与AutoCAD互通, 且为中文界面, 更容易为学生所接受。
CAXA实体设计主要有三种零件创建方式, 一是直接利用智能图素库中已有图素创建零件;二是在已有智能图素的基础上进行编辑修改;三是利用“二维绘图”工具, 结合拉伸、旋转、扫描和放样等操作生成自定义智能图素。
1.1 CAXA实体设计组合体和剖视图的教学
众所周知, 工程制图课程具有很强的空间性和形象性, 在教学过程中需要很多配套的挂图、模型。但由于传统的模型、挂图携带不方便, 灵活性较差, 且挂图的视觉效果不是很好, 已不能满足当前教学的需要。现在, 工程制图课程大都采用多媒体教学。因此, 可以充分利用这一优势, 运用CAXA实体设计软件制作电子模型, 帮助学生去理解、掌握所学内容, 培养空间想象力。
教学中发现, 大部分学生在掌握了基本投影理论和作图方法后, 能够做出基本形体的投影。但上升到组合体时, 尤其是遇到较复杂的形体时, 就显得很吃力, 说明这个由空间到平面再由平面到空间的思维过程还需要进一步地培养和训练。对于这种学生难以理解的复杂组合体, 可以先借助于CAXA实体设计的三维造型功能绘制出所需的组合体, 再利用三维实体生成二维工程图功能, 可以很方便地自动生成组合体的三个视图。这样可以让学生先看到实体模型, 分析组合体的各个组成部分及其相对位置, 然后再看到三视图, 帮助学生完成从空间形体到平面图形, 再从平面图形到空间形体两个思维过程的飞跃, 有助于学生空间想象力和形象思维能力的培养, 更好地掌握读、画组合体。
1.2 CAXA实体设计辅助零件图的教学
利用CAXA实体设计软件中的“工具”设计元素库, 只需设置参数便可方便地生成各种规格的标准件和常用件。采用CAXA实体设计软件辅助教学, 可以利用CAXA生成测绘模型的三维实体, 然后用过渡、倒角、抽壳、拔模等特征的处理手段对生成的实体作局部修改, 使学生对零件上的特定结构的形成及其作用有更深一步的了解, 并通过尺寸标注模拟测量零件。再利用三维立体生成二维工程图功能, 自动生成零件的二维视图。这样, 既便于学生学习, 又适当弥补了缺少动手测绘零件的不足。
1.3 CAXA实体设计辅助装配图和机械设计课程设计的教学
课程设计是机械设计基础课程的一项重要实践环节, 它即考查学生对整个设计过程的掌握, 也考查学生画装配图的能力。因此, 这也体现了装配图在整个工程制图教学中的重要性。
为了使学生更好的掌握这部分内容, 更深刻地理解课程设计, 在教学过程中可以利用CAXA实体设计软件, 课前创建好零件和装配体, 在课堂上以动画形式演示装配体的装拆过程。这在机械设计的课程设计, 尤其是轴系部件设计的授课过程中收到了非常好的效果。CAXA实体设计提供了三维球装配、无约束装配、约束装配等方式, 利用这些装配工具可生成各种装配体及其分解的动画 (如图1, 减速器装配及分解图)。
通过这种演示, 帮助学生深入理解课程设计过程和读、画装配图, 深受学生的欢迎, 大大提高了教学效果。
2 实现工程制图和机械设计基础一体化教学
工程制图是学习机械设计基础的必备先修课程, 二者相互贯通, 有着密切的联系。在讲工程制图的标准件、零件图和装配图时, 经常和机械设计基础联系起来。经常有学生(特别是工业设计专业学生)在最后的毕业设计时, 不能很好地运用所学过的工程制图和机械设计知识, 有些国标规定常常会被学生遗忘(尤其是标准件和尺寸标注部分)。CAXA的自动标注尺寸功能和工具元素库, 可以弥补学生在设计绘图时的这些不足。而CAXA三维造型的应用, 不但提高了学生的空间想象能力和创新思维, 而且激发了学生的学习热情和主动性, 课后通过该软件自己创建零件和装配体, 即有利于零件图和装配图的学习, 也为后续的机械设计基础课程打下良好的基础;同时, 通过CAXA三维造型和二维工程图自动生成功能, 辅助机械设计基础教学, 使学生对课程设计有了更深入的理解, 更进一步促进学生对所学过的工程制图知识的掌握, 切身体会到两门课程之间的联系。这样通过CAXA软件将制图和设计结合起来, 使两门课程互相促进, 实现工程制图和机械设计基础一体化教学, 进一步推进精品课程建设。
3 结语
三维技术的飞速发展, P R O/E、U G、以及CAXA实体设计等三维造型软件的逐渐普及, 不仅意味着设计手段的改变, 也给教学的改革和发展带来了新的契机。作为工程制图和机械设计基础课程授课教师, 应适应当前形式的发展, 探索新的教学模式, 将三维立体造型技术引入到教学中, 优化教学效果。在教学实践中证明, CAXA实体设计软件在工程制图和机械设计基础教学中的应用, 使三维设计理念与设计制图相结合, 强化了学生的实践意识, 拓宽了知识面, 激发了学生的学习积极性和主动性。
摘要：本文结合CAXA实体设计软件的优点和教学实际情况, 将该软件引入到工程制图和机械设计教学中, 探索新的教学模式, 将制图和设计结合起来, 实现工程制图和机械设计一体化教学。
关键词：CAXA实体设计,工程制图,机械设计,教学
参考文献
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