机械制图与机械CAD的有机结合①

摘 要：随着计算机技术的广泛应用,机械制图与机械CAD两门课程的结合是机械专业课程改革的必然趋势,也是整个工程界的迫切需要.本文主要简述了机械制图与机械CAD之间的关系及其结合的必要性,分析了机械制图和机械CAD的有机结合,并提出了完善其有机结合的建议,以促进专业机械制图技术的发展.

关 键 词：机械制图机械CAD结合

中图分类号：TH126文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）07（a）-0158-02

《机械制图》是工科院校的专业基础课程之一,旨在培养学生阅读、绘图工程图的能力,并提高学生空间想象、分析及解决问题的能力.工程图是工程师之间的语言.绘图不仅是工程设计至关重要的环节,而且是工程项目建设的关键环节.然而,工程图样的绘制是繁琐、复杂的一项工作,随着计算机技术的快速发展以及工程界的迫切需要,CAD（puteraideddrafting,计算机辅助绘图）由此产生并得到了极为广泛的应用.由此看来,机械制图与机械CAD的有机结合是十分必要的,其有机结合不仅能提高学生构形工程图样与运用计算机绘图技术的能力,还能促进专业机械制图技术的发展.

1机械制图与机械CAD的关系

机械制图是研究绘制与阅读机械图样原理和技巧的一门专业基础课程.其主要教学任务在于掌握绘制与阅读机械图样的基本方法、技能和知识,并培养学生的空间想象、分析能力.机械制图是专业技术人员开展产品设计、研发与生产等各项工作的必备武器.传统机械设计的方法主要包括“在大脑里建立起三维模型—将实体投影到平面且绘出二维图—还原大脑的三维实体模型”这三个步骤.由于设计图形需要不断地进行修改与完善,因此,“投影—还原—再投影—再还原”这一过程将会在设计人的脑海中不断重复,直到设计完成为止[1].

CAD是Autodesk公司研发的一个计算机设计与绘图软件包,是现行最流行的设计、绘图软件之一,主要研究如何利用各种指令绘制各种图样.AutoCAD里的工具相对于手工绘图工具而言是相当丰富的,许多手工无法绘制出来图形,在AutoCAD里面都能绘制,并且是手工绘图效率的10～20倍.因此,它是机械设计与机械制图的一场大革命,不仅能提高绘图的效率与质量,还能实现设计、制图过程的信息化和自动化.

所以,机械制图就相当于是理论基础,而CAD是重要的绘图工具.机械制图与机械CAD之间是一种相辅相成的关系,应当将二者有机结合起来,进行综合性学习.

2机械制图与机械CAD有机结合的必要性

机械制图是一门重要的专业基础课,也是专业工程技术人员充分掌握专业知识的关键所在.随着计算机绘图技术的快速发展,在实际工程领域中,CAD的应用领域越来越广泛,技术要求越来越高,专业的CAD制图技术人员也越来越受到各工程单位的青睐.然而,在没有机械制图专业知识支撑的情况下去学习CAD的软件应用,不仅实际绘制的图样会漏洞百出,而且专业知识与技术的运用也会受到很大的限制.

机械制图课程的绘图原理与技巧均较为抽象、复杂,因此,在进行机械制图时会普遍感觉到难度大而失去学习兴趣；并且需要花费大量的时间去熟练使用传统尺规进行绘图.机械制图与机械CAD的有机结合,除了可以激发学习兴趣、提高学习效率,同时还可以充分利用时间练习CAD绘图,巩固制图知识.

由此可见,机械制图与机械CAD在实际教学中的有机结合是十分必要的.

3机械制图与机械CAD的有机结合分析

CAD绘图技术的应用丰富了机械制图的教学内容,简化了机械制图的教学课程,改变了机械制图的教学方式,是制图教学的一场革命.具体的结合形式如下.

3.1机械制图的内容与机械CAD结合

机械制图研究的是阅读与绘制机械图样的方法、原理,其课程目的在于学习正投影的基本理论；掌握绘制与阅读机械图样的基本方法、技能和知识,并培养学者的空间想象、分析能力.CAD是一种计算机绘图工具：把显示器当作是图板和图纸；把鼠标和键盘当作是铅笔、圆规和直尺.当然,CAD的绘图工具要比手工绘图工具丰富许多,并且CAD在绘图效率和绘图质量上也有明显优势.比如CAD的三维模型,它虽然取代了传统的手工制图方法,但它并未取图的理论与制图的规范、标准,相反之下,它是依据机械制图理论与标准研发的一个计算机绘图软件,不仅丰富了制图的理论,而且还增设了CAD制图的标准.

当前学校所使用的教材都会存在着陈旧老化、面面俱到、实用性不强、交叉重复等各种缺点,难以适应当下机械制图课程教学的需求,因此,应对其课程的内容进行调整与改革,以“够用、实用”为原则,将机械制图与机械CAD的相关内容进行有机结合[2].

3.2机械制图的课程与机械CAD结合

在机械制图与CAD的教学实践过程中,应打破常规课程的专业性、系统性,强调实用性原则；减轻学生们的负担,提高课程的教学质量；以绘图为教学手段,以培养学生的看图能力以及空间想象能力为主要教学目标.过去的实践教学中,通常是以培养学生的CAD绘图能力为重点,但基本没有学生从事绘图工作,大部分学生都是在流水线上操作,只需要他们会看图即可.因此,应该进行正对性教学,对优秀的学生要求掌握绘图技巧,然后,对一般学生只要求会看图便可.为此,机械制图课程与CAD课程应当进行综合,结合为一门新课程《机械制图与CAD》.

在教学实践中,教师将两门课程结合起来一同讲授,要互相穿插进行,课时比例按1∶3进行,以CAD为主,机械制图为辅,先讲机械制图,后讲CAD,以机械制图为主线在整个课程中贯穿.在讲CAD时,要将机械制图国家标准贯穿始终,用以CAD带动机械制图,每节CAD课程,都要将机械制图的简要进行简单的介绍,特别是要根据机械制图的知识建立CAD三维立体图,以深刻地体会其作法[3].3.3机械制图的教学方式与机械CAD结合

在机械制图的教学过程中,为了更好的培养学生的空间想象能力,达到较好的教学效果,常会使用挂图与教学模型相结合的教学方式,再辅在黑板上进行课堂绘图,这一过程需要占用大量的课堂时间.但是倘若刻意去减少课堂绘图,又会对教学效果产生较大的影响.所以,在课堂教学的有限时间里,仅能讲授少量知识,而且还会因为板书的限制,需要花费不少的事情去更新；与此同时,教师在课程绘图的过程中,无法与学生进行过多的交流,这对组织教学非常不利.学生需要通过习题练习以及手工绘图练习来巩固所学知识,然而,在做习题的过程中会出现各种各样的问题,比如,教学中所用的模型并不能完全覆盖习题集,在没有模型参照的情况下仅依靠口述或者板书讲解,是很难把一个立体结构图形讲述清楚的,至少对于缺少空间想象能力或者实物感官能力的学生而言,要理解没有模型参照的口述或者板书讲解不是一件简单的事情.

在机械制图的教学中,部分章节的重点、难点问题可以通过CAD软件加以讲解,比如整个机械制图教材的“装配图”里面的“零件的拆画”是重点、难点内容.教师可以通过使用CAD软件的块功能与图层功能,将各种零件分别放置在不同图层中制成图块,若需要对其进行单独显示,只需打开该零件所在图层即可；若需要对其进行拆画,只需将其复制或者剪贴到相应的地方,再补画因为装配而没能绘制出来的轮廓线；最后还能从电脑中调出绘制好的零件的立体结构图形与学生的想象相比较对照[4].

又如在机件表达中的关于机件内形的识读问题,特别是内部的相交、相贯轮廓线的理解,教师可以利用CAD中的形体切割功能将物体先剖开再分离,然后利用旋转与缩放等CAD里的特殊功能从不同视角进行观察,帮助同学们更好的理解,并加深同学们的印象；再如当需要选择零件的机件表达方法时,教师也可以利用CAD软件把立体机件转换成所需的投影,并进行比较和筛选,这在验证答案时非常实用,不仅省时省力而且效果非常好.

4机械制图与机械CAD有机结合的完善建议

为了使机械制图与机械CAD更好的结合起来,以更好的提高制图教学的质量,下面给出几个完善建议.

4.1加强教材配套改革

目前所使用的教材受到篇幅与教学重点等方面的限制无法将机械制图与机械CAD很好的融合起来,无法满足课程教学需要.为了更好的培养学生的绘图与识图能力,充分地掌握课程所学的知识,在教学过程中,可以在学生练习绘制二视图的同时介绍各种线型的画法和技巧；并在练习具体接卸制图的同时系统讲解绘图工具的使用方法等.这样能够将枯燥乏味的基础知识生动化、具体化,有助于学生更好的理解与应用,有利于学生理解课程结合后的教材知识体系,更好地将机械CAD的内容融会贯通到机械制图教学.

4.2重置教学评价方法

机械制图和CAD两门课进行整合后,评价学生掌握程度的标准和方法就必然要进行相应的改变.机械制图和CAD两门课进行整合教学后,我们不但要要求学生识读图,还要要求学生根据实物在电脑上进行制图.因此,在考试方法和学生评价上,我们必须尽量给出实物,让学生先测绘,再用电脑绘出最终视图效；还可以给出视图要求,然后让学生用电脑绘制出实物的立体图；最后根据学生的图形表达能力和电脑运用能力得出评分[5].

4.3培养学生综合能力

机械制图与机械CAD两门课程进行结合之后的课程教学培养目标应当改为培养学生运用专业知识的能力、读图能力以及电脑制图能力,为以后专业课的学习奠定扎实的基础.因此,我们应当把能力的培养作为主导理念,根据课程的知识结构框架,进行课程结合,将制图与识图能力并重,实行模块式教学,重点培养学生专业实践能力.

5结语

随着CAD绘图技术的广泛运用以及工程界对其需求的日益加剧,机械制图与机械CAD两门课程的结合成为了教学专业课程改革的必然趋势.因此,我们要结合学生的知识结构与社会的需求,充分有效地利用教学资源,尽可能地降低课程的改革成本,以加强专业制图能力的培养,并为培养高技术的新型专业人才打好基础.