机械制图与CAD的整合探讨(图文教程)

摘 要：当前技校生对机械制图的学习普遍感到难学、学了出去工作也不会用。其原因一是学生基础差，二是制图课程传统教学方式、方法存在的弊端，因此本文探讨关于制图课程整合CAD计算机辅助设计的教学方法和构想。
【关键词】机械制图   CAD    整合
  随着计算机绘图在现代制造业中的广泛应用，传统的制图方式已经发生了很大的变化，图板丁字尺等绘图工具、绘图仪器已经被计算机所取代；图纸等技术文件已经存进了计算机磁盘；手工绘图已经被计算机绘图所取代。由此许多技工学校开设了《CAD》这门课，这对于机械制图课程的教学起到了极大的促进作用，改变了传统的教学方法，提高了教学效果，同时也方便了课堂教学互动性的开展。
一、教学现状分析
  当前，很多学校把《机械制图》与《CAD》作为两门独立的课程来进行教学，就是加在一起在而具体的教学过程也彼此分开讲, 制图讲识图知识，CAD讲绘图功能。这样把两门有关系的课程割裂分开，既增加了学习课时，还得不到好的教学效果。因此，一些专家也注意到了这样一些问题，着重提到了一个新名词：课程的整合。就是打破课程的系统性、专业性，强调实用性、够用的原则，减轻学生的学习负担，提高教学效果。这个问题提的很好、很及时。我们技工学校的培养目标是生产一线的中、高级技能性人才，目标是要在有限的时间掌握更多的实用技术。因此在机械制图与CAD教学实践中，应该以培养学生的识图能力和空间想像能力为主，以绘图为手段的教学目标。以往的教学实践中，分两段时间开这两门课：先花大量的课时讲机械制图识图，后用比较少的课时讲CAD的基本绘图，这样的教学效果是老师讲得多，学生做得少，结果我们的学生识图能力不足，CAD绘图只能抄图。大多数的学生出去工作的第一份工是生产一线操作工，要求是会看图、会画草图，但对一些优秀学生提出较高要求搞绘图设计时，就必须掌握绘图技巧才可以作绘图工作，因此必须将识图和绘图一起加强在教学中。这样就把《机械制图》与《CAD》这两门课程就整合到一起，成了一门新课：《机械制图与CAD》。
二、如何理解《机械制图》与《CAD》的关系
  目前有这样的两种看法：一是技工学校的学生不搞设计，只开《机械制图》，培养会看图的学生就行了；二是只开《CAD》就可以了，直接在《CAD》里面讲一些制图知识就足够了。这显然是认识上的偏差，只开《机械制图》是一种退步的看法，技校的学生本身并不容易接受机械制图的理论东西，课堂教学效果较差，学生以后工作也难以升职；只开《CAD》是难以全面培养学生掌握机械图样的原理和方法，比方说画零件草图就没办法在CAD里开展，所以我们必须搞清它们之间的关系问题。
  《机械制图》课程就是研究绘制和阅读机械图样的原理和方法的一门专业基础课。它的目的和任务是：学习正投影的基本理论；掌握阅读和绘制机械图样的基本知识、基本方法、贯彻国家标准等技能；培养学生的空间想像能力；养成良好的工作作风和工作态度。而目前我们使用的《CAD》是Autodesk公司开发的一种绘图软件，是当前最流行的计算机辅助设计软件之一。CAD绘图的主要任务是：利用《CAD》的功能绘制各种图样，可以把它看成一种绘图工具：显示器可以看做是图板和图纸；鼠标和键盘可看做是铅笔、直尺和圆规。当然，《CAD》里的工具还要比手工工具丰富的多了，它有很高的绘图精度和绘图质量，这是手工绘图没得比的效果。有许多手工很难绘制的图形，计算机都能绘制出来，比如三维建立体模型。虽然《CAD》取代了手工制图，但并没有取代制图理论和制图的一些标准、规范，相反，它是在机械制图理论、标准下开发出来的绘图软件，并极大的丰富了制图理论，而且，还增加了CAD制图标准。
三、如何整合《机械制图》与《CAD》这两门课在教学中的开展
  《机械制图与CAD》作为一门课程后，把机械制图培养重点的看图、识图能力和CAD的绘图技巧要求整合起来，把CAD作为一种工具来使用在制图的教学过程中。《机械制图》侧重于讲解正投影法、三视图、草画轴测图、简单的图样表达方法、零件图的草绘等内容，是学习制图的开始，也就是说是先学制图的最基础的东西。把制图里的几何作图、复杂的组合体、复杂的图样表达方法、零件图、装配图等内容放在《CAD》里面作为一体化教学来开展。这样用比较少的课时讲解《机械制图》，留多一点的课时花在《CAD》里面的一体化教学来完成。下面结合教学实际谈谈《机械制图与CAD》整合的教学体会。
1、CAD在制图基础中的应用
  《机械制图》国家标准是机械制图的基础，是现在工业生产中最基本的技术文件。图纸幅面、标题栏、字体、比例、线型按国家标准放在讲CAD的基本设置里面讲。圆弧连接的方法放在CAD画平几何图性里面练习。这样在讲《机械制图》的制图基础时就可少了2/3的课时。
2、CAD在组合体中的应用
  组合体这部分内容是制图教学的重点和难点，多为知二求三要求想立体补出第三视图和补缺图线。在《机械制图》讲的时候只采用一些形体简单的例子分析，而对于形体复杂可放在讲CAD时候借助AutoCAD 进行建模，先建一些实体模型让学生在里面画三视图，然后用二维视图让学生建立三维实体。整个教学过程先简单后复杂，实体模型画三视图采用形体分析法和线面分析法，一边分析一边对照实体模型进行讲解。二维视图建立三维实体采用叠加法、切割法，讲、练相结和。利用AutoCAD 进行建模还有的好处是能对局部或整体进行自由缩放，能看清重点部分或细小结构的形状，通过自由旋转实体，看清楚形体在前后、左右、上下六个方位上表面的连接关系。先讲后让学生自己操作，在学生操作的过程多给指导，目的是让学生充分掌握投影原理和画图方法，充分发挥了学生的空间想像能力。 通过具体的实例训练后，学生普遍觉得制图课没有以前那么难学，而是生动有趣了，学习兴趣也大大提高了。
3、CAD在剖视图中的应用
  剖视图是表达机件内部结构的一种方法，用剖视图表达的形体有孔、槽等结构，因而图形中虚线较多、形体也更加复杂。同样在《机械制图》讲的时候只用一些形体简单的例子分析，而对于形体复杂可放在讲CAD时候借助AutoCAD 进行建模后在进行剖切，这样学生也比较好理解。用AutoCAD 通过建立各种零件模型后，用"绘图"中的"剖切"的功能，剖开零件，分析里面的孔、槽等结构；通过用不同的位置剖切平面对形体进行剖切，分析出剖切位置对剖视图画法的影响，从而达到加深理解剖视图的画法。在实际教学过程中，五种基本剖切方式的例子可用教具来作实体建模后在作剖切，然后对照教具的剖切面，看看是否一致，这样对学生来讲又有很高的建模的操作技能和看图分析能力。使用这些功能和加强训练，教师讲课自如、方便，学生学习有强劲、有兴趣，不用费很多课时就能很好地完成教学任务，达到事半功倍的效果。
4、CAD在零件图中的应用
  零件图的识读和绘制是学生必需掌握的重点知识，也是用工单位要考察的重点。而且，就业后工作是看图做事，因此把教学形式改成项目式，把每个零件图看成单一的项目，在《机械制图》讲怎么看图就行，其他放在CAD里进行训练绘图。看图要强调入手方法，训练绘图要讲究技巧和方法。同时，尺寸标注方法在画零件图进行，不必在讲《机械制图》时讲，其要求按CAD中的尺寸标注的尺寸标注样式的设置和尺寸标注命令的使用进行讲解。 技术要求中的表面粗糙度按的块的属性设置进行讲授，形位公差按快速引线的标注方法，极限尺寸按多行文字注释方法。这样将它们有机地穿插在一起，增加了教学的直观性和趣味性，彻底改变了传统的教学模式，节省了讲零件图时所花的大量课时，提高了教学效益。
　5、CAD在装配图中的应用
  对于装配体的教学，技工学校的实习比较单一，往往注重工种的训练，缺乏对装配体的整体认识，其结构、工作原理、零件间的装配、连接关系及主要零件的结构形状都缺少感性认识。在教学中仅靠教具模型和图例是远远不能满足教学需要的。为此，利用CAD中块的这一功能，把多个三维实体零件装配在一起形成装配体，并对装配体进行模拟装配。在这方面的操作，老师操作演示给学看为主，对学生的实际操作可不作要求，只要学生能通过零件模型看到每一个装配体的真实形状，能看明白各零件之间的连接关系、动力传动路径，就达到目的了，最后老师要分析出各个零件在装配体中的作用，并要求学生从装配图中拆画零件图。
  总之，CAD极大的丰富了机械制图的教学内容，改变了机械制图的传统教学方法， 而且CAD中三维模型的设计就是制图学中没有的内容。随着CAD/CAM技术的进步与推广，CAD制图教学也将得到进一步的发展。现在珠三角一带制造业多数采用U-G、Pro-E、Solidworks等先进的三维绘图软件，其应用已经很普遍。因此我们的高技能人才培养要跟随企业的要求而改进，要按企业的要求来培养我们的学生，课改要有新颖的想法和做法，所以我们要进行课程的整合，改变那些交叉重复、陈旧老化，不符合社会发展要求的课程内容。补充一些新的、企业需要的、对学习提高有用的相关知识。
参考文献：
1、《机械制图》，中国劳动社会保障出版社。第五版   钱可强主编
2、广东省中级《计算机绘图员职业技能鉴定考试指南》 刘林
主编