新形势下CAD技术和机械制图的教学

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1008-925X(2011)11-0187-02摘 要:当前,三维CAD技术被越来越多地应用到机械设计中去,开展新形势下CAD技术和机械制图的教学研究是必要之举.基于此,本文分析了CAD技术三维化的影响,介绍了三维建模的方式,并据此提出若干提升教学效果的措施.关 键 词:CAD技术；机械制图；教学；三维CAD技术随着信息技术的不断发展,三维CAD技术被越来越多地应用到机械设计中去,作为一种辅助设计技术,三维CAD改变了制造业的理论和技术,使人们的思维和工作方式都发生了很大的变化.为了适应现代化设计制造、培养出较高素质的机械设计人才,我们有必要对新形势下的CAD技术和机械制图的教学做出研究.1CAD技术出现了三维平台为设计制造提供了方便传统的二维设计平台虽然设计者脑中已经形成了设计产品的三维图像,但是受到技术条件的制约,只能把脑中的三维图像以二维的形式表现在设计图纸上,只有根据多张产品设计的二维图纸才能想象出图纸中所表达的三维产品,有时在图纸翻译的过程中还会遗漏一些产品设计的信息,可见二维设计平台有其弊端.现代CAD技术为设计制造提供了一个三维平台,设计者对脑中已经形成的设计产品的三维图像可以通过CAD软件表现于电脑屏幕上,三维平台不仅能表现出设计产品的三维图像,还能直观地看到产品各个零部件的材质以及不同零件之间装配关系,因此,CAD技术支持下的三维平台改变了传统的设计制造的概念.计算机图形和CAD技术教学已经被引入到制图教学中,但是效果却不如预想的那么好,在实际的产品设计中,产品实体造型软件应用较少,学生们更多的还是使用传统的二维绘图软件.2三维建模的方式三维CAD系统与二维CAD系统不同,三维CAD系统提供多种产品的实体造型和特征造型的功能,在产品的设计过程中,可以实现产品的拉伸、旋转、打孔、阵列等多种功能,也可以采取多种方式对产品进行三维建模.2.1满足设计要求和工艺要求的建模方式.一个完整的产品是有多个零部件构成的,从产品零部件的设计角度来看,零部件在产品中发挥的功能作用直接决定了零部件的整体结构,因此应该充分考虑到产品装配的相关性.从产品零部件的设计共计角度来看,零部件的工艺,如倒角、退刀槽等也直接影响着零部件的局部结构.特征互相叠加、形成特征树是三维建模过程的主要要素.这些特征之间有着密切的关系.例如特征之间父子关系,子特征的体现必须依赖父特征的存在；父特征在发生修改等变化时,子特征也要随之变化.例如图1（a）所示的是一个轴,从设计的角度来看,要求轴必须有4个轴段；从加工工艺来看,要求轴必须经过倒角和退刀槽等工艺步骤；轴左侧的倒角和退刀槽是左侧轴段子特征.使用旋转和拉伸的方法对各个轴段进行建模,最后使用布尔运算将设计出的4个轴段相连.2.2适应机内造型的建模方式.为了使产品的内部零部件的结构清晰、便于修改,可以使用多种方法对内部零部件进行建模.例如：2.2.1简化建模过程的结构,对零部件进行建模的过程中要尽量减少零部件的特征数量,减少各个零部件之间的布尔运算.例如,图1（a）表示的轴,可将图1（b）所示的面绕旋转轴旋转生成,各轴段与倒角和退刀槽一次同时形成.2.2.2将具有功能相同特征相同的设计特征组合在一起.2.2.3为了避免相同的操作多次使用,将多种不同的特征相组合,最后进行统一操作.2.3三维建模的教学安排.在教学的过程中,应该对建模方法的顺序做出合理的安排,为了更好的培养学生的工程意识,首先,在学生实际设计制造的前提下,让学生学会满足制造工艺要求和设计标准的建模形式.其次,学生应该学会机内造型的建模方式,并且学生要通过计算机内部建立数字化集合模型,并进行三维模型显示的原理、灵活多边的建模方法.这对于发散思维、创新思维大有益处.针对机械设计专业知识举出比较薄弱的学生,应该淡化学生对产品工艺专业性的要求,并且把如何设计产品的三维形状作为重点.给学生留的二维环境下的机械制图方面的作业,可以更好的帮助学生消化所学的概念性内容,但是学生的创造性思维也将受到限制.三维环境下的机械制图方面的作业,可以让学生在设计产品的过程中,对产品的存在的内部缺陷进行修改,极大的激发的学生们的创造,同时也很大程度开阔了同学们的视野.3改变教学方式3.1以“体”为中心.在实际的教学中应该以“体”为中心,因为学生对立体感的图形比孤立的图认知能力更好,所以我们应该从三维物体本身着手,将原来的点、线、面教学方法整改为抽点、抽线、抽面的教学方法.将点、线、面、体组合成多种三维图像和二为图像,增强学生这图形组合能力的训练,可以增加学生对常见三维图形的记忆,从而增强空间思维能力.3.2适度地增减教学内容,适应现代设计制造技术.有些教学内容可以适当的降低其内容的难度,例如机械制图中相贯线的相关内容,这些内容对培养学生的空间三维能力不能起到很好的作用,而且在三维CAD中,输入关键数据后相贯线也能自动生成,因此对于这些内容,我们只需掌握其概念和基本画法就足够了.因为CAD系统提供了全面的标准件库,因此对于螺纹等标准件的教学内容也可以适当的做出修改.4结束语三维CAD技术的发展,对CAD技术和机械制度的教学提出了严峻的考验,机械制图等教学的改革都应该制造理论技术和现代信息科技技术为参照,加强对学生CAD技术和机械制图能力的培养,以满足现代社会发展对专业人才培训的需求.