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【摘 要】在中职《机械制图》教学中,利用CAXA实体设计软件的三维造型功能,建立三维实体模型,展示零部件立体结构,激发学生学习兴趣,提高学生空间想象能力,达到较好的教学效果.
【关 键 词】CAXA；机械制图；教学；整合
《机械制图》是中职机械及机械相关专业开设的一门基础课.这门课程既有讲述绘制工程图样,读工程图样方法的理论知识,同时又有需要学生自己画图的实践环节,是理论紧密联系实践的一门课程,是后续学习机加工工艺,数控编程等机械专业课的基础课.
中职机械及机械相关专业培养的毕业生,很多人将来都会从事数控加工的工作.因此,学好《机械制图》对中职生来说至关重要,对中职毕业生自身的持续发展也极其有利.
一、传统《机械制图》的教授方法
由于刚从初中毕业,中职学生没有任何专业背景,缺乏空间想象能力.因此,在学习机械制图时,学生普遍反映该课程难学难懂,对《机械制图》有恐惧感,很多人在学习中感觉枯燥乏味,知难而退.所以,为帮助学生克服畏难情绪,树立信心,尽快建立起空间想象力,有必要研究新的教学手段、教学方法.
在《机械制图》教学中,引入CAXA实体设计软件,运用三维实体造型进行辅助教学,有助于帮助学生更好地理解空间形体,使枯燥的教学过程趋于灵活化,形象化、生动化和过程化；有助于学生空间想象能力的形成和深化,活跃课堂气氛,大大提高课堂教学效率,实现启发式教学.
二、CAXA实体设计软件
CAXA实体设计是北航海尔公司研制开发的国产绘图软件,全汉化环境,集二维草绘、三维实体造型等于一体,将设计全生产过程集成到一起,让用户能够同时进行同一产品的设计,制造等工作,受到众多用户的广泛认可.
CAXA实体设计具有以下优点：
1.易学、易用、界面友好、操作过程直观简单、功能强大.
2.具有强大的实体造型功能,可快速设计出三维实体零件.
3.可使用造型的实体零件进行仿真装配,动态观察可运动零部件的运动情况.
三、CAXA实体设计与中职《机械制图》教学的整合
(一)截交线和相贯线
截交线和相贯线是机械制图教学中的难点.学生在刚刚接触制图不久就开始学习截交线、相贯线的内容,若只靠数量不多的模型和平面挂图,让他们去想象基本体的截切、相贯,画出截交线的形状,往往是不容易实现的.
在讲截交线时,可以利用CAXA实体设计,先建出基本体模型,然后在三维操作界面中直观地演示各种切割方法及各种切割位置下截交线的变化.通过演示,使学生深刻理解截交线的实质：截交线既在截平面上,又在立体表面上,截交线是截平面和立体表面的共有线.教师尝试让学生自己总结截交线的求法：求截平面与立体表面的共有点.在CAXA建模时,被截切立体的形状遵循从简单到复杂,从易到难的原则,循序渐进地展示,不断地培养学生的空间想象和思维能力.如图1所示开槽圆球的截交线.
在讲解相贯线时,可先用CAXA实体设计建立两个相交体的模型,引导学生观察交线的形状并判断出相贯线的性质：相贯线是立体表面共有点的集合.教师趁热打铁总结出相贯线的求法：表面取点法和辅助平面法.在观察模型的过程中,可不断转换各个角度让学生观察,慢慢激发学生的形象思维能力和逻辑判断能力.如图2为圆柱与圆柱、半圆柱的相贯线.
(二)组合体
组合体的组合形式有叠加型和切割型两种.学生一般能分析并正确补画叠加型组合体的三视图；但对于切割型组合体,学生往往不知如何下手.可以采用CAXA实体设计三维模型进行授课,如图3所示的切割型组合体可以看成是由一个四棱柱体经3次切割而成的.先用CAXA实体设计做出四棱柱（如图4所示）,然后依次用不同的截平面去切割它,得到所求的立体.讲课时,可先让CAXA的模型回溯到完整的四棱柱状态,再动态依次演示整个切割过程,提高学生的学习兴趣.
(三)剖视图
在讲述剖视图时,传统教学往往是采用挂图直接讲解,一旦题型发生改变,学生就不能合理选择剖切方法及剖切平面.
利用CAXA实体造型后,可以采用“剖面视图”工具对不同立体位置进行剖切,引导学生仔细观察,先由学生来选择最合理的剖视图,发现最合理的剖切方法,分析出不同的剖切位置对剖视图的影响,教师进行归纳总结,使学生学会选择合适的剖切方法.图5所示为表达机件内部结构的全剖视图.当机件内部结构呈对称形状时,又可采用半剖.当大部分形体已表达清楚,只需表达局部结构时,又可采用局部视图.不同的情况都可在CAXA实体设计中快速、方便的表达出来,并采用合理的剖切方法.
(四)装配图
由于缺乏实践经验,学生难以理解装配体的工作原理,零件装配、联接关系,更不能对装配体进行独立分析.
CAXA三维实体设计中,可动态仿真产品的装配关系.CAXA还可以旋转、剖切、模拟拆分零件,对学生理解装配图中各零件之间的装配位置关系极为有利.
四、结语
CAXA软件操作方法简单易学,在教学中可利用CAXA软件将图形的分析和想象过程形象地表达出来,针对不同的教学对象、教学要求,可随时随地调整现有模型或建立新的模型.
CAXA实体设计与中职《机械制图》教学的有效整合,可使传统的以教师为中心的教学模式,转变为以学生为认知过程主体,学生主动参与双边活动的新型教学模式.同时,也可以改变传统教学中粉笔加黑板的单一、呆板的表现形式,将抽象、生涩的知识直观化、形象化,激发学生学习兴趣,取得良好的教学效果.