三維實(shí)體造型在制圖教學(xué)中的應用論文

　　摘要：高校工程制圖課程的改革，要求既要減少課時(shí)、增加內容，又要保證教學(xué)質(zhì)量。如何利用較少的課時(shí)快速提高學(xué)生的繪圖識圖能力，是工程制圖教學(xué)面臨的實(shí)際問(wèn)題。利用三維實(shí)體造型作輔助演示，可以使學(xué)生快速建立空間立體概念，能取得良好的教學(xué)效果。

　　關(guān)鍵詞：工程制圖；實(shí)體造型；工程形體

　　《工程制圖》是工程類(lèi)學(xué)生必須掌握的一門(mén)實(shí)踐性較強的專(zhuān)業(yè)基礎課，主要任務(wù)是培養學(xué)生具有一定的識讀和繪制工程圖樣的能力與一定的空間想象能力。大量的空間立體分析是本課程不同于其他課程的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)。傳統的教學(xué)模式是從二維到三維再到二維，由于學(xué)生的空間想象能力較差，學(xué)習起來(lái)比較吃力。教學(xué)實(shí)踐表明，借助于CAD軟件的三維實(shí)體造型功能，通過(guò)對工程形體的實(shí)體模型演示，把工程形體的抽象、靜止的內容轉換成形象、生動(dòng)的立體模型圖，采用先三維、后二維、再三維的模式進(jìn)行教學(xué)，既可培養學(xué)生的思維能力，也可提高教學(xué)質(zhì)量，收到良好的教學(xué)效果。

　　CAD三維實(shí)體建模概述

　　目前的三維實(shí)體造型軟件很多。常用的軟件有UG，Pro/Engineer，SolidWorks，CAXA，AUTOCAD等，該類(lèi)軟件一般都具有二維和三維繪圖功能，能完成三維實(shí)體造型并能從實(shí)體造型生成三視圖和剖面圖，可以繪制顯示真實(shí)的色彩、材質(zhì)、表面特征、光影及背景特征的高質(zhì)量效果圖。在教學(xué)中使用三維實(shí)體造型軟件，可以把工程形體制作成效果逼真、生動(dòng)形象的實(shí)體模型，在具體演示中實(shí)體可以實(shí)現任意方向的旋轉、任意截面的剖切，可以很清晰地觀(guān)察物體的各部分結構。AUTOCAD在工程制圖中應用比較廣泛，學(xué)生比較熟悉。

　　AUTOCAD實(shí)體造型在制圖教學(xué)中的應用

　　截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)截交線(xiàn)是由平面截切立體所產(chǎn)生的表面交線(xiàn)，相貫線(xiàn)是兩立體結交所產(chǎn)生的表面交線(xiàn)，是工程制圖教學(xué)中學(xué)生較難掌握的一個(gè)章節。在傳統工程制圖教學(xué)中，求截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)等內容，都是用立體表面取點(diǎn)、輔助面等方法來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題，這樣講解起來(lái)學(xué)生很難理解空間之間的相互關(guān)系。引入三維實(shí)體造型，在A(yíng)UTOCAD中，讓學(xué)生自己觀(guān)察，通過(guò)截切命令后產(chǎn)生的截切形體的截交線(xiàn)的形狀（如圖1所示）以及兩個(gè)物體相交產(chǎn)生的相貫線(xiàn)的形狀（如圖2所示），總結截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)的投影規律，增強感性認識，可以為求截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)的三視圖打下良好的基礎。

　　組合體組合體是由若干個(gè)基本體所組成的物體，工程形體雖然很復雜，但若加分析，都可以看成是基本體的組合。學(xué)習組合體的識讀和繪制，其目的是掌握繪制和閱讀工程圖樣所必需的分析方法，并培養投影作圖的技能和空間結構分析能力，是整個(gè)投影基礎的重點(diǎn)。組合體中的題目是給出二視圖要求繪制三視圖，如圖3所示。常規的作圖方法是采用形體分析的方法，假想把組合體分解成若干基本體，然后再弄清它們之間的相對位置、組合方式（切割、疊加、綜合）及各部分之間的表面連接關(guān)系，從而對所要表達的組合體的形體特點(diǎn)形成總的概念，為畫(huà)視圖做好準備。但大部分題目都沒(méi)有實(shí)體模型，對于剛接觸制圖的初學(xué)者，他們的空間想象能力還不是很強，僅僅依靠教師用語(yǔ)言描述，既浪費時(shí)間，學(xué)生也很難建立起完整的空間立體形狀，如不分析物體的形狀，只是單純地利用找點(diǎn)法做出三視圖是比較困難的。所以，解決問(wèn)題的關(guān)鍵就是幫助學(xué)生建立起空間立體形狀。借助于A(yíng)UTOCAD軟件的實(shí)體造型功能，制作出和題目形體一樣的實(shí)體模型圖，然后在多媒體教室的投影屏幕上進(jìn)行演示。以圖4所示的軸承座為例，軸承座是綜合型組合體，可以想象分解為底板、肋板、支承板、圓筒和凸臺(小圓筒)五部分。支承板的左右兩側面和圓筒外表面相切，相切處無(wú)線(xiàn)；肋板與圓筒大圓柱面相交，相交處有交線(xiàn)；圓筒與凸臺相交，產(chǎn)生內、外相貫線(xiàn)；其他各部分間表面連接關(guān)系均是相貼。利用AUTOCAD軟件的旋轉功能，可以很靈活方便地將實(shí)體模型進(jìn)行任意位置、任意角度的旋轉，引導學(xué)生從不同的方位進(jìn)行觀(guān)察，進(jìn)一步分析組合體的形體特點(diǎn)及各基本體之間的關(guān)系，很容易就可以完成三視圖的投影圖。

　　剖視圖剖視圖是為了說(shuō)明工程形體的內部結構形狀而采用的一種表達方法，假想用剖切平面將物體切開(kāi)，移去觀(guān)察者與剖切平面之間的.部分，對剩余的部分向投影面所得的圖形。剖視圖的題目一般是畫(huà)剖視圖或者改錯、補線(xiàn)等（如圖5所示）。由于沒(méi)有實(shí)物或模型，剖切后物體的投影，單憑主觀(guān)想象去畫(huà)，學(xué)生往往感到無(wú)從下手。利用AUTOCAD軟件的實(shí)體功能，繪制出工程形體的實(shí)體模型，然后應用剖切功能，根據需要對實(shí)體模型在相應的平面內進(jìn)行剖切（如圖6所示），把看不到的內部結構直觀(guān)地呈現在學(xué)生面前，學(xué)生很快就能掌握內部結構，且印象深刻，制圖能力得到很大提高。

　　利用CAD三維實(shí)體造型軟件實(shí)現實(shí)體模型的演示，要充分發(fā)揮教師的主導作用，不能讓學(xué)生僅僅停留在看實(shí)體模型演示，要采用互動(dòng)式的教學(xué)方法，引導學(xué)生分析各部件之間的關(guān)系，建立解題的空間幾何模型，確定空間解題步驟以及引導學(xué)生想象作圖結果的空間情況等，使學(xué)生在空間——平面——空間這樣一個(gè)反復的過(guò)程中，對教學(xué)內容加深理解，并培養學(xué)生空間想象能力和分析能力。

　　借助CAD三維實(shí)體造型軟件進(jìn)行教學(xué)，可以把原來(lái)用大量語(yǔ)言闡述的內容，如組合體的立體結構、各個(gè)基本組合體之間的相互位置關(guān)系、復雜物體的內部結構等，做成實(shí)體模型來(lái)演示，使學(xué)生看了一目了然，不用過(guò)多的語(yǔ)言描述。這樣，既提高了教學(xué)效率，同時(shí)又使學(xué)生在輕松愉快中完成學(xué)習，而且能更好地幫助學(xué)生建立空間概念，提高學(xué)生的制圖能力。

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