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Solidworks在机械制图测绘教学中的应用

2021-10-20方清华

湖北农机化 2021年18期
关键词:绘图机械制图绘制

方清华

(江汉大学智能制造学院,湖北 武汉 430056)

机械制图测绘是一门综合实践类课程,是学生接触的第一次综合性实践教学过程。在开展此实践环节之前,学生已经学过机械制图课程及计算机绘图课程,在教学过程中,教师可以选择实验班或者第二课堂,应用三维绘图软件Solidworks进行测绘训练,让同学能够将所学理论与实际设计结合起来,激发学生探索工程设计的兴趣,提高分析问题、解决问题及实践动手能力。通过三维绘图软件Solidworks对测绘零件进行构型、装配及生成工程图等环节训练,大大地激发了学生学习兴趣和提高了测绘效率,同时也能够提高教师的课堂教学管理效率及效果。

1 《机械制图测绘》课程概述

《机械制图测绘》是对机器或部件进行实物测量与绘制的课程,根据现有的机器和部件进行测量,画出草图,然后绘制装配图和零件图的过程称为测绘[2]。在生产实践中,设计新产品,引进新技术,仿制某种产品、对原有设备进行技术改造或修配时,都会遇到测绘工作。在对现有机器或部件测绘前,要初步了解测量工具的使用和测量方法,分析部件的用途、性能、工作原理、装配关系、安装过程及拆卸顺序等等。在拆卸零件时,注意装拆顺序,要先用简单的图线和符号绘制装配示意图,甚至可以应用照相或录像等手段记录。接下来,要对零件的结构进行分析,使用工具对零件进行相关结构和数据的测量,可徒手绘制零件草图,并注重零件与零件之间的尺寸关系和协调。然后可以应用尺规或计算机绘图整理各零件图,绘制部件的装配图。通过机械制图测绘环节训练,为以后的工程实际应用奠定基础。机械制图测绘课程一般在大一第二学期末或大二第一学期开始进行,既是工科学生的基本功,也为后续课程学习打下基础。

2 机械制图测绘传统教学方法的不足

机械制图测绘的传统模式主要采用的是手工尺规绘图为主,往往集中在一周之内完成,时间安排短,所选部件多为减速箱,工作量大,学生为了赶进度,匆忙画图,往往没有经过细致的分析,总结零件的结构特点和表达方案,对一些标注的合理性,工艺结构的要求等等,以及装配图的布图,工作原理,编号排序等等,各方面考虑会有不足。时常会出现表达错误、布图不合理,需要返工的现象,修改起来很麻烦,往往重新绘制的多,加大了学生工作量。由于手绘工作量大,学生会出现畏难情绪,迟迟不愿动笔。一些同学应付心理强,机械性的模仿多于思考。

同时,如果考虑到大多数同学进度,选用台虎钳或齿轮油泵,对于有些基础知识扎实、绘图速度快的同学,有吃不饱的现象,不便于个性化教学。传统教学是注入式教学,学生处于被动性学习状态,有些班级虽结合CAD二维绘图软件,绘制零件图及装配图,方便修改各零件间的结构尺寸协调,但也会出现拷贝现象,增加老师批改查重的工作量。

3 将Solidworks应用到机械制图测绘教学中

针对机械制图测绘所选部件多为台虎钳或齿轮油泵或减速箱,下面以台虎钳为例,将三维教学软件Solidworks引入教学中,Solidworks三维软件可以生成爆炸图、渲染图,甚至可以模拟动画和运动仿真。对于读图能力要求高的机械制图测绘环节,测绘完成后,可以利用Solidworks构建三维模型,通过三维软件的自身特点进行虚拟装配,生成爆炸图,反映零件的装配干线,生成工程图,并与自己的草图表达方案对比,进行调整和修改工程图,同样的方法可以绘制装配图。

在教学过程中间可以引进二维三维绘图软件,通过测绘徒手绘制草图,用二维绘图软件整理成正规的零件图,用三维软件构型立体,并进行装配,围绕强调过程、知识应用、工程能力3个方面进行考核,学生学习参与主动性提高,师生之间是互动性学习状态。在整个环节过程中,强化徒手绘图能力和计算机绘图相结合的综合能力,不仅能表达产品的几何形状,还可以对产品的性能进行优化。

3.1 在过程化教学中的应用

机械制图测绘的改革,可以将机械制图测绘环节分散到机械制图教学过程中进行,对应于不同章节内容进行,而非集中一周内教学集中一周教学,时间节奏紧,学生并没有弄清楚整个测绘过程,而只是忙于应付完成画图任务,依赖老师批改纠错,效果差。

学生在机械制图测绘分散过程化教学中,在每周完成不同的零件测绘,包括徒手绘制草图,CAD绘制零件图,Solidworks绘制三维立体图。如图1所示,学生在过程化教学中用Solidworks绘制的非标螺纹,虎钳零件方螺母。

图1 非标螺纹方螺母

3.2 在分组式教学中的应用

机械制图测绘课程的改革,若因为课程学时限制而无法采用分散的过程化教学时,在测绘周建议改革成分组式教学。虽然传统教学也有分组,但大多内容相同,都忙于自己画图,没有团队合作意识。

分组式教学,可以加强学生的自主性、选择性,也可以提高团队队员的创新意识。

采用分组式教学,让学生自主地选择传统的测绘部件方式,还是选择组合的测绘方式?学生可以自主地进行团队组队,自由选择成员,每组可以根据不同同学的实力,分配不同的任务,各尽所能,共同完成一整套的测绘任务,团队队员之间无需做重复性劳动,不仅节约了时间,而且也避免了拷贝。如图2所示,某组甲同学绘制的活动钳口。

如图3所示,某组乙同学绘制的固定钳身,图2及图3是分组式教学过程中不同同学学习Solidworks之后绘制的台虎钳不同零件的三维立体图。

图2 活动钳口

图3 固定钳身

3.3 虚拟装配的应用

Solidworks三维设计包括草图绘制、零件建模、虚拟装配等[3],在分组式教学中,完成零件建模后,可以汇总到组长或某一个同学进行装配,如图4所示,台虎钳。还可以进行干涉检查,生成并按照国标修改调整工程图等。

图4 台虎钳

同时,测绘工程引入Solidworks三维设计软件后,针对不同同学,可以开展个性化教学,比如可以对本组测绘内容进行延伸,同学可以自选渲染图、爆炸图,也可以选择动画演示及运动仿真等。

将Solidworks三维设计软件应用到机械制图测绘教学中,不管是过程化教学还是分组式教学,既可以锻炼学生独立完成某项任务的能力,更能培养学生的协作能力和团队精神,根据不同分工,学生可以完成零件建模,虚拟装配以及后续的技术文档撰写,课程结业答辩的PPT制作等等,收到事半功倍的效果。

4 结语

将Solidworks应用到机械制图测绘中,将抽象的视图变得更为简单和直观,解决了由“立体到视图再到立体”的闭环训练,有利于培养学生的创新能力和实际工程能力,提升了三维空间的想象力,提高了测绘的工作效率。在重视徒手绘图能力训练,引入二维三维绘图实践的基础上,未来可以根据学校条件,加入3D打印技术,打印零部件,让测绘更有趣。

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