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高職機械類工程圖學(xué)課程的三維化改革
江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程系 張良 2021/2/23 8:41:14
摘 要：伴隨著三維CAD技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)裝備制造領(lǐng)域的設(shè)計思路、工作流程都在發(fā)生改變。我校適應(yīng)地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，在機械類工程圖學(xué)課程中引入三維CAD軟件，重點從課程體系、課程內(nèi)容、教學(xué)實施流程和教學(xué)手段四個方面對課程進行了三維化改革的探索和實踐。
關(guān)鍵詞：高職院校；工程圖學(xué)；三維化；課程教學(xué)改革
中圖分類號：G710 文獻標(biāo)志碼：A
在很長一段時間內(nèi)二維圖紙是唯一的工程設(shè)計語言。雖然我們所看到的和接觸到的是三維實體，卻要用二維平面圖表達出來。而為了要識讀二維工程圖，必須要通過畫法幾何、機械制圖的學(xué)習(xí)來掌握投影規(guī)律和視圖識讀基礎(chǔ)。近年來三維CAD軟件在裝備制造類企業(yè)迅速普及，逐漸代替二維CAD軟件成為設(shè)計的主要工具。高職院校也開設(shè)了相關(guān)課程，主要有SolidWorks、PRO-E、UG和國產(chǎn)的CAXA制造工程師。一般放在機械制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)等課程之后作為單獨的一門課程來開設(shè)。三維軟件可以在電腦中輕松創(chuàng)建各類零件和部件模型，并生成仿真動畫，可以應(yīng)用于各類機構(gòu)結(jié)構(gòu)和原理的教學(xué)講解，使學(xué)生從復(fù)雜的圖樣識讀中解放出來，而專注于機構(gòu)本身的理解。
Solidworks是達索公司的一款三維設(shè)計軟件，主打中低端市場。學(xué)院所在地?zé)o錫江陰市，位居全國百強縣第二、工業(yè)百強縣第一。經(jīng)調(diào)研，江陰地區(qū)使用solidworks軟件進行設(shè)計的裝備制造類企業(yè)比例超過56%，我校簽約的校外實習(xí)基地中使用solidworks軟件的企業(yè)比例更是達到了71%。軟件本身易用性強，便于初學(xué)者上手。此外，軟件的草圖、建模等各模塊與機械制圖的思維邏輯很接近，基于以上考慮，我校以solidworks為工具，對機械類工程圖學(xué)課程進行了三維化改革。
一、重新構(gòu)建制圖課程體系
從宏觀上解決三維造型技術(shù)與《工程圖學(xué)》教學(xué)內(nèi)容怎樣結(jié)合的問題。我校2015年以前采用分段獨立式的教學(xué)，在不同學(xué)期開設(shè)圖學(xué)課程和三維造型課程。這種教學(xué)方式的優(yōu)點是在實際教學(xué)過程中容易實施，既達到培養(yǎng)學(xué)生三維設(shè)計能力的目的，又較好地解決了二維和三維共存的問題。缺點是兩部分內(nèi)容完全分割開，造成內(nèi)容上的不連續(xù)，學(xué)生難以將二者融會貫通，難以滿足工程應(yīng)用需要，而且占用學(xué)時較多。2016年開始，將三維軟件（采用solidworks軟件）的內(nèi)容，融入機械制圖相關(guān)部分。具體課程體系如圖1所示：
圖1 制圖課程體系新老對比
二、優(yōu)選課程教學(xué)內(nèi)容
進行項目化設(shè)計，解決計算機三維造型技術(shù)與《工程圖學(xué)》通過什么載體進行項目化融合的問題。課程內(nèi)容按照高職“實用、夠用、必須”的原則已經(jīng)進行過大刀闊斧的改革。去除畫法幾何部分的內(nèi)容，相貫線按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB/T16675.1—2012《技術(shù)制圖簡化表示法第一部分：圖樣畫法》采用省略簡化畫法來講解，同時弱化截交線原理性講解，只針對典型截交線結(jié)構(gòu)進行講解。從2018年開始，三視圖已經(jīng)成為機械制圖課程內(nèi)容的起點。在確定課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，結(jié)合蘇錫常地區(qū)及江陰周邊縣市裝備制造類企業(yè)的實際情況，以“機械零部件的造型與圖樣識讀”為典型工作任務(wù)，以上述企業(yè)常用零部件為載體，培養(yǎng)學(xué)生零部件造型和零部件圖樣識讀能力。通過“簡單零件、軸套類零件、盤蓋類零件、叉架類零件和箱體類零件”這五類典型零件和“千斤頂、機用虎鉗、齒輪油泵以及一級圓柱齒輪減速器”這四個典型部件的造型和圖樣識讀，把三維軟件的建模方法和機械制圖的相關(guān)知識進行有機融合。
標(biāo)準(zhǔn)件和常用件是機械制圖中重要內(nèi)容，傳統(tǒng)教學(xué)一般會將這部分內(nèi)容單列一個章節(jié)，我校將這部分內(nèi)容分解到合適的載體中進行教學(xué)。千斤頂中講解螺紋，機用虎鉗講解螺紋標(biāo)準(zhǔn)件，齒輪油泵講解齒輪，一級圓柱齒輪減速器講解鍵和銷。以螺紋緊固件的螺栓連接為例進行說明。第一步，從軟件標(biāo)準(zhǔn)件庫中按照參數(shù)分別生成螺栓、螺母和墊圈，然后對照零件講解國家標(biāo)準(zhǔn)和尺寸參數(shù)；第二步，用螺栓、螺母和墊圈連接兩個零件，完成三維裝配；第三步，生成螺栓連接裝配圖，講解螺栓連接中涉及的裝配圖畫法規(guī)則。第四步是尺規(guī)抄畫螺紋連接裝配圖。此任務(wù)從螺栓、螺母和墊片的模型入手，用這些螺紋緊固件連接兩個板類零件，然后裝配成典型的螺栓連接裝配體，最后創(chuàng)建螺栓連接裝配圖并抄畫。將螺栓連接的使用場合、裝配要點和畫法規(guī)則等各個知識點穿插其中進行講解，更符合一般的認知規(guī)律，貼合高職學(xué)生的學(xué)習(xí)特點。此外，利用齒輪插件geartrax和邁迪三維設(shè)計工具集等行業(yè)外掛標(biāo)準(zhǔn)件庫拓展solidworks軟件插件，還可以完成非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)件和常用件的建模。
三、序化教學(xué)實施流（未完，下一頁）
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