對機械專業(yè)CAD教導(dǎo)改革探析

1、對機械專業(yè)CAD教導(dǎo)改革探析目前,人們開發(fā)出各種CAD軟件,特別是機械CAD軟件,從最初的繪制線 條代替手工繪圖，到實體造型、參數(shù)化造型、變量化造型,CAD軟件的功能越來越 強大、完善,使用越來越方便，可以完成機械產(chǎn)品全生命周期的每一項任務(wù)。在工 業(yè)化國家如美國、日本和歐洲，CAD已廣泛應(yīng)用于設(shè)計與制造的各個領(lǐng)域如工程 建筑、裝飾、機械、電子、汽車、造船、航天、服裝、玩具等行業(yè)，實現(xiàn)了 100%的計算機繪圖。CADS統(tǒng)的銷售額每年以3040%勺速度遞增，各種CAD軟件的功 能越來越完善,越來越強大。國內(nèi)于70年代末開始CA取術(shù)的大力推廣應(yīng)用工作, 已經(jīng)取得可喜的成績,CAD技術(shù)在我國的應(yīng)用方興

2、未艾,出現(xiàn)了以中望CAD為代表 的國產(chǎn)CAD軟件群體。目前CAD技術(shù)在全世界得到了廣泛的應(yīng)用,這就使機械CAD 成為工科院校機械專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程AutoCAD的講授相當普遍，Pro/E、 SolidWorks、UG等三維軟件也在成為機械專業(yè)學(xué)生的必修課。這些軟件的講授 對機械專業(yè)的課程教學(xué)起到了極大的促進作用，也改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教學(xué)效果明顯提高，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性很高。但是這些課程的教學(xué)存在分散進行、 脫節(jié)， 教學(xué)內(nèi)容、方式方法欠妥等問題。下面就針對這些問題做一探討。機械制圖與計算機輔助繪圖（CAD）課程的教學(xué)改革眾所周知,在高校機械專業(yè)中開設(shè)AutoCAD這門課程是為了讓學(xué)生將機 械

3、制圖和計算機輔助繪圖結(jié)合起來，實現(xiàn)從手工繪圖到計算機繪圖的轉(zhuǎn)變。但是 很多高校的機械制圖與AutoCAD是兩門獨立的課程,分別由兩個不同的老師講授, 制圖老師講授機械制圖，另外的老師講授AutoCAD分別講授會造成中間脫節(jié)。機 械制圖課程是講授繪制和閱讀機械圖樣的原理和方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，目的是使學(xué)生掌握閱讀和繪制機械圖樣的基本知識、基本方法和技能。機械制圖就是解 決繪圖的規(guī)則、規(guī)范和內(nèi)容的問題；而AutoCAD軟件僅是一個工具,就是用計算機 把設(shè)計的產(chǎn)品的圖形繪出，他解決的是繪圖速度和繪制線條的質(zhì)量的問題。因此 我校在機械本科專業(yè)的教學(xué)改革中把機械制圖和計算機輔助繪圖合二為一門課 程,以機

4、械制圖為重點,而AutoCAD只安排了 6個學(xué)時的課堂教學(xué)任務(wù),課外給學(xué) 生布置大量的機械零件圖、裝配圖的任務(wù)，讓他們課后自己去實踐-讀圖和計 算機繪圖。同時制定嚴格的考核制度去避免抄襲、文檔復(fù)制，老師檢查學(xué)生提交的作業(yè)后集中對問題進行講評。這樣可使學(xué)生掌握扎實的制圖理論和熟練的計算 機繪圖能力。機械設(shè)計與計算機輔助設(shè)計（CAD）的教學(xué)改革三維參數(shù)化CAD軟件是工程師進行機械設(shè)計和創(chuàng)新的現(xiàn)代化工具和科學(xué) 方法。軟件的使用可大大縮短機械產(chǎn)品設(shè)計周期，提高效率、降低成本,提高設(shè)計 質(zhì)量。計算機輔助技術(shù)的應(yīng)用已從二維繪圖發(fā)展到當今的三維建模、參數(shù)化設(shè)計、 智能設(shè)計、快速設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計,并且已得到廣泛

5、應(yīng)用。比如：美國福特汽車公司 應(yīng)用三維CAD技術(shù)將新型汽車開發(fā)的周期從18個月縮短到12個月,實物模型減 少了 90%,新產(chǎn)品的設(shè)計更改減少了 50沖上,新汽車試制成本減少了 50%投資效 益提高了 30%波音飛機的公司新一代波音 777客機實現(xiàn)了“無圖紙設(shè)計和生 產(chǎn)”。在我國機械工業(yè)中，三維機械CAD技術(shù)的應(yīng)用日益受到重視，特別是在新產(chǎn) 品開發(fā)創(chuàng)新設(shè)計中顯現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。為了培養(yǎng)出合格的符合社會需求的機械專 業(yè)大學(xué)生,我校開設(shè)的機械設(shè)計或其它的設(shè)計類專業(yè)課加入CAD內(nèi)容,我們選擇Pro/E ngi neerUGNXSolidworks 這些軟件與設(shè)計類專業(yè)課程聯(lián)合進行教學(xué)。在 設(shè)計類專業(yè)課程

6、的教學(xué)中引入 CAD技術(shù),我們首先教會學(xué)生建立每個零件的三維 模型,利用模型的立體感直觀地檢查零件結(jié)構(gòu)，使設(shè)計更快捷和正確。然后介紹各 種標準件庫的使用，要生把零件模型裝配起來，設(shè)計零件之間的裝配關(guān)系和結(jié)構(gòu) 約束,檢查零件間的干涉，使設(shè)計的產(chǎn)品更完善。接著進行曲面造型和曲面質(zhì)量的 分析,使學(xué)生開發(fā)的產(chǎn)品的外觀更符合審美。最后完成三維立體模型到平面工程 圖的轉(zhuǎn)換,最終得到符合要求的工程圖紙，并可按圖紙生產(chǎn)。在教學(xué)過程中，大量 采用少講多練的模式，布置多張多種機械的裝配圖，要生自己看圖，把機械的每一 個零件拆出來，用軟件建立每一個零件的實體模型，并按照裝配圖的結(jié)構(gòu)組裝得 到裝配體;用軟件仿真模擬，

7、發(fā)現(xiàn)干涉及其它問題并修正。好處在于訓(xùn)練了學(xué)生的 讀圖能力，軟件的應(yīng)用能力。完成訓(xùn)練的學(xué)生具有相當?shù)臋C械設(shè)計水平。機械專業(yè)中CAD勺教改初步探索機械CAD教學(xué)應(yīng)注重理論與實際相結(jié)合將計算機輔助繪圖與機械制圖結(jié) 合起來進行，把他們的內(nèi)容相互滲透；把計算機輔助設(shè)計與機械設(shè)計類的課程，比 如:夾具設(shè)計、模具設(shè)計、減速箱設(shè)計等結(jié)合起來進行；使學(xué)生在掌握扎實的掌握 專業(yè)知識基礎(chǔ)上，并學(xué)會一個輔助工具的使用，實現(xiàn)一舉兩得。在進行CAD課程的 教學(xué)中，要以學(xué)生為主體，注重基礎(chǔ)理論的講解，實際操作能力的培養(yǎng)，在理論與 操作的講述中要結(jié)合實際的例子。使學(xué)生可以在較短的時間內(nèi)”即學(xué)即用，即查即用”。機械CAD教學(xué)要

8、教會學(xué)生思考理論課的講授要著重講解繪圖思路，教會 學(xué)生思考。比如一個由四條線組成的長方形，可以先求出四個頂點的坐標，通過輸 入2點的坐標劃直線，重復(fù)四次畫出長方形；也可以分別畫2條水平線和2條垂直 線讓其首位相連得到；也可以直接用畫矩形的命令完成。這就是 3種思考方式， 是把圖形看成一個整體矩形、還是四條線、或是四個頂點，讀圖時首先獲得是整體或線或點的信息，這是學(xué)生的思維決定的。再比如圓弧的繪制AutoCAD軟件中 有8中畫圓弧法，難道學(xué)生必須記牢他們？當然用這8種方法能畫出我們需要的圓 弧,但實際上圓弧是圓的一部分，我們可以告訴學(xué)生可以先在適當?shù)奈恢卯嬕粋€ 圓，然后修剪得到所需要的圓弧，這樣

9、可以省去找圓弧的弧長、圓心角、中心點、 端點的坐標等。關(guān)鍵在于教會學(xué)生如何去思考，怎樣去認識圖形，又符合機械習(xí)慣， 畫圖既快且正確。機械設(shè)計類課程與三維 CAD軟件聯(lián)合教學(xué),要教會學(xué)生建模、 設(shè)計的方法，特征之間的父子關(guān)系及其相互影響，特征的識別，特征的參數(shù)設(shè)置 等。比如階梯軸的建立：很多學(xué)生把軸的對稱剖面全部一次畫好，通過旋轉(zhuǎn)命令得 到整個軸的模型，就是一個零件只有一個特征；這種方法的弊端是一個剖面上有 很多線條,太復(fù)雜；如果這根軸的某一軸段不需要了 ，這種建模就很困難刪除去除 這個軸段,造成修改不易。實事上整個軸應(yīng)是由多個軸段組成，每一個軸段為一個 特征,每一個軸段上附加有圓角、倒角、退刀

10、槽、鍵槽等特征，可以按照軸的加工 方法、加工工序去分解特征并建立模型。關(guān)鍵是要生建立的模型父子關(guān)系明確、 模型修改方便，參數(shù)的設(shè)置合理，方便建立與其他有裝配關(guān)系的零件之間的尺寸、 形狀的約束關(guān)系。機械CAD教學(xué)要由淺入深機械CAD的教學(xué)要注重由淺入深的方 法。這種方法是將每項任務(wù)都以簡單的操作步驟和圖例方式講述，學(xué)生可以”照葫蘆畫瓢”做好手中的事情；當學(xué)生具備了基本理論和基本操作能力之后，再進 行較復(fù)雜的訓(xùn)練。例如,三維作圖是AutoCAD中重要且相對較難的一部分,它要求 一方面培養(yǎng)學(xué)生的空間想象力，另一方面也要學(xué)生熟練地使用用戶坐標系和三維 繪圖命令。因此，采取由淺入深的方法的教學(xué)，以簡單的

11、三維形體為教學(xué)切入點， 在三維空間中直接去認識和感知空間幾何元素，直觀、形象，易于學(xué)生接納。在制 起始教學(xué)中可畫一些立體圖供學(xué)生觀看，并讓學(xué)生模擬著畫一些簡單的比較接近 正等測的草圖。這樣,通過示范,學(xué)生能很快畫出棱柱、圓柱、圓錐等基本幾體的 軸測圖。通過練習(xí)，學(xué)生對各種基本體的輪廓有了了解，初步樹立了空間概念。然 后再畫一些組合體，將各種基本形體合理運用。真正行之有效地提高和發(fā)展學(xué)生 的空間想象力和創(chuàng)造力,促進課程教學(xué)核心目標的實現(xiàn),這樣學(xué)生利用 AutoCAD 進行計算機三維繪圖的熱情被調(diào)動起來。機械CAD教學(xué)要注重實踐機械專業(yè)中CAD教育要加強實踐環(huán)節(jié),CAD教學(xué)如果讓學(xué)生只學(xué)不練,那只能是紙上談兵,很 難培養(yǎng)學(xué)生的實際工作能力。因此機械 CAD課程的課時安排，應(yīng)充分考慮上機的 實踐環(huán)節(jié)，保證學(xué)生有一定的時間去實踐所學(xué)內(nèi)容 ，使課堂上學(xué)過的東西得以充 分地吸收,從而達到學(xué)以致用的目的。機械 CAD機械要教會學(xué)生自學(xué)全程導(dǎo)航方 法,在短課時內(nèi)，要把軟件的所有內(nèi)容一一講透是十分困難的，因此在任何時候為 學(xué)生提供學(xué)習(xí)建議和在線幫助，特別是教會學(xué)生使用軟件自帶的幫助信息，讓學(xué) 生”先見森林，再識樹木”，亦不失為一種好的教學(xué)方式。讓學(xué)生在不知一些命令 時可以自己去摸索，學(xué)習(xí)自己想知道的內(nèi)容。另外，在改進教學(xué)方式的同時，盡量 采