三维建模技术在机械制图教学中的应用

摘　要：针对机械制图教学中存在的一些问题,阐述了三维建模技术作为辅助教学工具的优势,可有效地帮助学生理解教学内容,提高学生空间想象能力.

关 键 词：三维建模技术；机械制图；组合体；剖视图

机械制图是机电类各专业的一门专业基础课程,该课程的主要任务是培养学生绘制和识读机械图样的能力,培养学生的空间想象能力和空间思维能力.但由于机械制图课程具有抽象、难懂的特点,很多学生学习起来很困难,因此教师就应该探索较好的教学方法及教学手段,激发学生的学习兴趣,引导学生轻松学习.

一、传统机械制图教学中存在的问题

在传统教学中,为了逐步培养学生的空间想象能力和空间构思能力,提高教学效果,教师会利用一些木质的模型来增强学生的感性认识,以便提高学生对实物、图形相应面线关系的理解能力.但是由于购写的模型大都比较简单,而且也不够全面,因此有些老师就会自制教具,以弥补教学模型的不足.但复杂的模型,特别是一些具有复杂相贯线和截交线的模型难以制造,且费时费力,成本较高.为了解决制图教学中存在的种种问题,现在很多教材都配备了多媒体课件,但是这些多媒体课件在形式上都是平面的,即使是一些轴测图或者是立体图也不能实时从不同的方向观察几何体的形状、内部结构,仍然不能解决教学中向学生讲解清楚空间几何体的形体这一难题.因此,就要求教师在教学中不断开拓,大胆创新,探求新的教学手段,满足新形势下的教学需要.于是我想到了将三维建模技术应用在制图教学中,结合其他的教学方法使上述问题得以解决.

二、三维建模技术的特点

三维建模技术是采用参数化和特征造型技术由二维草图创建任意复杂的实体,灵活地生成工程图,快捷地组成装配体,并可以进行装配体干涉检查,生成爆炸图,而且还可以针对实体进行后续的数控加工仿真及编程等工作.随着三维建模技术的大力

发展和广泛应用,其相应的软件种类也增多,如UG、Pro/Engineer、

Solid　Works等等,在机械、电子、建筑、汽车等各个领域均有应用.

三、三维建模技术在机械制图教学中的应用

1．建立三维立体模型

在组合体视图画法的教学中,题型多为补画第三视图和补缺线,要求学生由三视图想象出空间三维实体的形状,学生在学习过程中常常因想象困难而导致不愿想、想不清,不能完成视图补画及线条补画,而老师讲解起来也很困难,其结果就是学生很难画出正确的三视图.现在我们可以借助三维建模软件,方便快捷地建立物体的三维模型,逐步向学生演示组合体的形成过程,使他们建立起二维视图和实物模型之间的对应关系,逐步培养学生的空间思维能力.

在讲解截交线、相贯线时,可以直观地将立体表面的交线修改成其他的颜色,着重表示或者从立体上提取出来,加强学生对其形状的了解；也可利用三维建模软件的参数化功能,修改立体的尺寸或相对位置,观察截交线、相贯线的变化.

2．直观展示各种剖视图

剖视图是表达机件内部形状和结构的常用方法,学生在学习中往往不知道如何合理选择剖切方法及剖切平面的剖切位置,在作图时搞不清哪些部分被剖切平面剖切,哪些地方要画剖面线.于是我们可以先对几何体造型,然后在不同位置对几何体进行剖切,并生成工程图,引导学生分析剖切位置对剖视图画法的影响,由学生发现最合理的方法,教师进行归纳总结,从而加深对剖视图画法的理解.

3.直观展示装配图中零件间的装配关系

识读装配图是学生在学习中很难掌握的一部分内容,对此也可以借助三维建模软件分别建立各零件的模型,并可根据不同的位置和装配约束关系组装成部件.使学生深入了解各零件间的装配关系,还可以将装配好的部件进行爆炸式分解,进一步展示各零件的相对位置和装配关系.同时可利用三维建模软件的动画功能生成动画,使学生更好地了解部件的工作原理、装拆顺序,提高学生画图与读图的能力.

综上所述,利用三维模型的直观性、形象性、易修改等特点,将三维建模技术与机械制图的教学结合起来,可以使学生的空间想象能力、空间分析能力得到提高,可在使学生掌握知识的同时,实现教师与学生的良好互动,提高学生的学习效率和积极性,激发学生的创造力,有利于培养学生的创新能力,从而使学生的综合素质得到进一步提高,使他们能更好地适应社会需要.