浅谈基于CAD造型理念的《机械制图》“组合体视图”专题教学

elozeba

[关  键  词] CAD造型;组合体视图;机械制图
[中图分类号] G712       [文献标志码] A  [文章编号] 2096-0603（2015）15-0016-01
《机械制图》作为机械制造类专业的一门专业基础课程，主要解决识图和画图两大基本问题。通过空间与平面之间的相互转化，实现在培养学生的空间想象能力基础上，最终让学生能够正确识读零件图和简单装配图，满足岗位专业知识和能力要求。
目前，随着信息技术的快速发展，CAD技术已经广泛应用于工业产品设计，中专学生除了要掌握《机械制图》的基础知识外，还需要加强CAD绘图技术的学习。部分学生存在这样的想法：既然都可以用电脑绘图了，为什么还要学习手工绘图呢？的确，我们用电脑技术代替了手工绘图，但是其绘图的标准和绘图的思路还是基于《机械制图》的基本理念的，因而，在《机械制图》教学中要注意学科之间的衔接和贯通。笔者结合多年来的教学一线经验，就基于CAD造型理念的“组合体视图”专题教学谈谈自己的想法。
一、注重形体分析，将组合体进行合理分解
组合体视图教学中主要是采用形体分析法和线面分析法，而形体分析法应用更为广泛。“形体分析法”是指假想将组合体分解成若干个基本几何体，再分析各基本几何体之间的相对位置及各几何体间表面过渡关系，再进行画图或读图的方法。以右图轴承座为例，该组合体可以分解为四个部分：底座、圆筒、连接板和筋板。
以底座为基准，在上面叠加连接板、圆筒，加上筋板，实现各部分（单元）的可靠连接。在叠加时，各表面之间有的实现平面的叠加，有的实现平面与圆柱面的相切，还有的实现的是平面与圆柱面之间的相交。这也CAD绘图做造型的基本规律，在教学过程中注意融通和建立关联，有利于CAD绘图的学习。
二、选择合适“工具”，将各组成部分进行造型
审核分解后的各个部分的结构与特点，如何应用CAD“工具”实现其构型。如上图中的底座，分析时，最精简的方法是将其看成是：开有两个圆孔并带有两个四分之一圆角的柱体，再在下面进行切割一个长方体。在此分析的基础上，在CAD绘图造型时，我们可采取的是在基本水平面上绘制基本图形（带有圆角的矩形，
上面有两个圆孔）后，“面域”之后进行“拉伸”，然后运用“差集”去孔，再运用“差集”去除长方体的方法。同样的底座，也可以看成是一个长方体，在长方体上倒两个四分之一圆角，然后挖去两个圆孔，再挖去一个长方体，这样在造型时，就要用到多个工具：拉伸、倒圆、圆孔、差集等绘图工具。从上例中可以看出，构型的理念直接决定了造型时采用的“工具”，因此，我们在学习的过程中要不断将CAD造型工具灵活地与组合体的分解方式和组合形式有机地结合起来，这样才能真正将CAD造型完美地与“组合体视图”结合起来。
三、合理变换坐标，将各组成部分进行组合
在绘制各个基本形体时，由于反映形状特征的平面在不断发生变化，因此在绘制时需要灵活变换坐标，这些基本理念在《机械制图》教学的“组合体的轴测图”教学中就应该有所贯穿，这样在CAD造型时，学生就能灵活应用坐标体系的变换。
在教学中，坐标变换对于大部分学生是一个难点。为了突破这一难点，可以首先引导学生思考形体拉伸的方向，然后应用“新建UCS——Z轴”，应用极轴追踪确定拉伸方向就是Z方向，这样就可以方便地在XY平面内绘制基本图形了。在绘制完基本图形后“面域”-“拉伸”，完成基本形体的构成。
四、善于发现“关系”，合理施加“约束”便于尺寸驱动
CAD三维造型中充分应用了“参数化设计”的理念，当尺寸发生变化时，形体就会发生变化。实际在进行草绘时，我们首先是先定义了图形的基本特征，然后施加“约束”来予以确定图形的唯一性。简单来说，现在需要绘制一个边长为100mm的正方形，我可以任作一个四边形，然后施加几何约束，使两组邻边“垂直”，对边“平行”，这样约束成为一个“矩形”，然后施加约束邻边“边长相等”，此时图形就约束为正方形，这里充分应用了数学上的基础几何知识，在此基础上，只要利用“尺寸驱动”就可以确定任意边长的正方形了。
五、灵活驾驭软件工具，充分激发思考过程
现代教育理念更加注重培养学生创新思维，在《机械制图》教学中更是如此。尽管有很多的标准需要贯穿，但是进行组合体形体分析时仍可有较多思路和方法，在不违背原则的情况下，要大胆鼓励学生思考、假设，充分发挥学生的想象力和创造力。
如果绘制一个长为50mm，宽为40mm，高为30mm的长方体，我们要鼓励每个学生至少有三种以上的绘图方法。我们可以鼓励学生在不同的参考平面上绘制基本的图形，向第三个方向拉伸，此时眼中的长、宽、高就会发生相应的变化。当然，我们也可以直接选用立体造型中的长方体，在命令行根据提示直接输入对应的长、宽、高。总之，我们在教学中，要鼓励学生从不同的角度去思考，这样才能让学生有更广阔的发展思维空间。
“组合体视图”是《机械制图》教学中的一个重要专题，是培养学生空间想象力、夯实制图基础的重要一环，对于后续学习CAD造型有很强的铺垫作用。在教学中，要充分应用CAD造型理念引导学生分析组合体，为学生的专业可持续发展提供有效的帮助。