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[摘 要] 简述了机械制图在专业课中的重要性，分析了学生在学习机械制图过程中遇到的困难，着重突出利用SolidWorks软件的三维造型等功能，有效地幫助学生读图、绘图，从而培养学生的空间想象能力。
[关 键 词] SolidWorks；机械制图；三维建模；课堂教学
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）28-0072-02
机械制图是一门研究绘制和识读机械图样的技术基础课程。在现代化工业生产中，机械、化工或建筑工程等都是根据图样进行制造和施工的。它是设计者表达设计意图、制造者指导生产、使用者了解结构性能的重要载体，是交流传递技术信息、思想的媒介和工具。因此，被称为工程界通用的技术语言。
由于机械制图对学生的空间思维能力要求较高，致使理解能力较差的学生感觉非常难学，产生厌学、畏学的想法。为了增强学生学习制图的兴趣，激发学习热情，提高绘图和读图的能力，采用有效的教学方法尤为重要。本文结合机械制图与三维造型软件 SolidWorks 的教学实践，提出一种利用三维SolidWorks软件辅助机械制图教学的方法。
一、机械制图课程教学中存在的问题
在高职教育中，机械制图是工科专业学生必须掌握的一门课程，一般开设在一年级，它对后续专业课程学习有直接的影响。对于刚步入大学的几何基础较差的高职学生而言，学习这样一门课程，要求具有丰富的空间想象能力，很多学生在学习中感觉很吃力。为了增强学生的空间想象和形象思维能力，传统的教学方法是向学生展示简单的实物模型以表达机械零件的结构和形状。但是在施教过程中，由于实物模型形式比较单一，始终是静态展示，不利于学生接受。因此，传统的教学方法和教学手段已经不适应当今学校培养学生综合能力和创新精神的要求。本文将SolidWorks三维造型软件运用到机械制图课堂进行辅助教学研究，以期有效地帮助学生读图、绘图，激发学生的学习兴趣，提高学生的空间想象能力，提高教学效果。
二、SolidWorks软件辅助教学的意义
SolidWorks软件为达索系统（Dassault Systemes S.A）开发的一款高端设计软件，是世界上第一套专门基于Windows系统开发的三维CAD软件，也是一套完整的三维CAD产品设计解决方案，具有强大的计算机辅助设计与分析功能，广泛应用在机械、汽车、飞机等设计领域。该软件以参数化特征造型为基础，具有功能强大、易学、易用等特点。将SolidWorks软件用于机械制图课程的教学，主要有以下优点：
（一）SolidWorks软件具有强大的三维建模和参数化设计功能，使用简单且方便
建立的模型形象，应用鼠标的放大与缩小、旋转、平移功能，可以对模型进行实时动态的观察，而且参数化设计，修改非常方便，弥补了传统教学方式存在的直观性差、模型不能修改的缺点。
（二）可以在教学过程中绘制模型
学生可以清楚地认识产品的形成过程，可以学习到必要的结构设计与工艺知识，为后续机械设计课程和机械加工工艺课程等打下坚实的基础。同时，学生观察教师绘制三维模型，能激发学生学习的积极性。
（三）SolidWorks软件的工程图模块，可以自动地将三维图形转换成二维工程图
如基本视图、剖视图、展开图、向视图等都能得到很好的表达，提高了学生的识图能力，教学效果良好。SolidWorks软件辅助教学，生成模型的时间比较短，在时间有限的课堂中，可以有更多的时间让学生练习，达到更好的教学效果。
三、SolidWorks软件在机械制图教学中的辅助应用
（一）在画法几何教学中的应用
利用SolidWorks软件的特征建模功能可以充分表达零件各组合形体之间的位置和连接关系。在识读零件图时，通过二维图形想象出零件的结构形状是学习过程中的重点和难点。目前，学校在零件图的图形结构表达上基本都是采用多媒体课件，集文字、图形、动画等于一体，教法生动、形象、直观，学生不仅容易理解，而且提高了课堂教学效率。但是也存在致命的弱点，就是课件修改性差，不能根据教学对象、教学内容的变化而随意变化。在教学过程中采用SolidWorks软件进行辅助教学，克服了多媒体课件的不足。
在SolidWorks软件中，无论零件的结构有多复杂，都能在教学现场生成，将零件结构的各部分体现出来，学生很容易就能清楚零件是由哪些基本体构成的，以及它们之间的位置关系。在SolidWorks软件的工程图模块中，还能自动地将三维图形转换为二维工程图。适当地控制图的生成可以形成基本视图、剖视图、向视图、局部视图等。
1.基本体的投影
基本体的投影是学生学习机械制图、培养空间思维的基础。学好这个知识点，能够很好地调动学生学习机械制图的积极性，为后续的组合体学习打好基础。在讲解基本体的投影时，将SolidWorks软件引入课堂，演示基本体的建模过程，学生通过观摩，很容易建立三维空间概念，课堂效果非常不错。具体操作过程：运用特征成型的各种命令建立所要讲解的基本立体，而后进入制图模块，将基本体投影成主视图、俯视图、左视图、轴测图等。当学生直观、形象地观察模型生成过程时，就很容易轻松地理解概念。通过这样的方法，依次做其他基本体的投影，从而直观、高效地让学生了解投影的过程，提高学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习，增强学习机械制图课程的积极性。
2.截交线
截交线是指用一个或几个切割平面切割立体，在切割平面和立体表面上形成的交线。切割是由基本体过渡到组合体的重要台阶，求切割体的投影关键是截交线。截交线往往比较抽象，对于初学者来说，抽象思维能力较差，很难想象切割体截交线的形状特征。如，截平面切割圆锥产生的截交线，作图的难点在于平时学生缺乏这类形体结构的直观感受，当截平面的位置发生变化时，截交线的形式会是双曲线或者两相交直线。引入SolidWorks软件很好地解决了这个问题，通过特征建模功能进行基本立体造型的绘制，使用切除命令切除基本立体，切割后的三维实体可以很明显地体现形成的截交线。 3.相贯线
相贯线是立体与立体相交产生的交线。它是机械制图课程中比较难的一个教學章节，是机械行业工作人员在零件的设计、生产过程中经常会碰到的现象，如圆柱与圆柱、圆锥与圆柱之间的相贯线、圆柱或圆锥与复杂曲面之间的相贯线。相贯线作图的过程十分繁琐，很不方便，而且精度也会随着图形的复杂程度而降低。对于初学者来说，复杂的相贯线很难理解，增加了学习的难度。
运用SolidWorks软件画复杂的相贯线就显得非常简单，首先根据实体在软件中建模，形成立体图形，再由立体图形转化为工程图形，这样视图中的相贯线就可以很清晰地表达在工程图形中。对于实体内部看不见的孔相贯，可以利用SolidWorks软件中的剖视图功能给以展示。相贯线的形成过程非常简单，且形象、直观，可以很好地激发学生的学习兴趣，提高学生的空间想象能力。更重要的是，将三维软件运用到课堂上，可以让学生了解建模的过程，增强学习机械制图课程的兴趣，提高教学质量。
（二）在组合体讲解中的应用
由若干个基本体的叠加或切割而形成的新的较为复杂的形体，称为组合体。画组合体的基本方法是形体分析法，即将复杂的组合体假想地分解成若干个基本形体，然后按其组合规律，逐个画出各形体的投影。讲解组合体的三视图时，已知两个视图求解第三个视图是该教学环节中的重点和难点，它考查学生对三视图知识点的掌握程度，同时检查学生三维空间想象能力。对于一些有叠加又有切割的复杂形体，求作第三个视图时，学生往往无从下手或完全想象不出形状。任课教师也费尽了心思，除了教给学生必须掌握的作图技巧外，还要借助不同的模型给他们看。采用SolidWorks软件授课后，学生在学习过程中就轻松了许多，我们可以用SolidWorks软件中的特征建模功能生成基本体，在基本体的基础上作切割，或者另外生成基本体作叠加操作。建模过程清晰、直观，形成组合体的过程一目了然。
（三）在剖视图讲解中的应用
当机件的内部结构比较复杂时，在视图中就会出现许多虚线，这些虚线与其他图线重叠往往会影响图形的清晰度，给读图和标注尺寸带来不便。为了清晰地表达机件的内部结构，常采用剖视图的画法。在剖视图教学中，由于机件内部结构看不见，学生在理解上就会有一定的难度，同时对于机件剖切方式和剖切位置的选择更加困难。在教学中运用SolidWorks软件进行建模，使用其剖切功能进行演示，这个问题就会很轻松地解决。
（四）在装配图教学中的应用
装配图是机械制图中的重要教学内容，主要用于表现组成零件和部件之间的装配关系，学生在学习过程中反映难度较大，特别是复杂结构的图形。采用多媒体课件也可动画显示，但是不容易修改，不能随意地动态观察和掌握装配的顺序以及禁忌。而教师利用SolidWorks软件进行装配，学生不仅能够多角度观察零件的形状和相互的位置关系，而且可以清楚地感知装配过程。甚至可以将装配图做成运动模拟并进行干涉检查，便于学生理解装配件的工作原理，增强主动学习的兴趣。
总之，SolidWorks软件可以快速地构建三维立体模型，非常直观且便于修改。将其用于辅助教学，可以有效地与教学内容融合，同时可以克服传统教学方式的缺陷，如，多媒体课件灵活性不够等。因此，在机械制图教学过程中正确使用SolidWorks软件，一方面有助于帮助教师丰富教学内容，将更多的时间交给学生练习；另一方面，学生可以更加透彻地理解教学内容，空间概念更容易形成，可以提高学生的学习兴趣，培养学生的形体构思能力和空间想象能力。将SolidWorks软件引入机械制图课程教学中，学生提前学习了三维软件，可以为后续专业课程的学习打好基础。
参考文献：
[1]汤海武.基于三维建模的机械制图教学改革实践探析[J]. 天津职业大学学报，2016，25（1）：41-43.
[2]魏芳波.机械制图中相贯线的求解研究[J].高教学刊， 2016（5）：122-123.
[3]张伟华.SolidWorks工程图中复杂剖视图的创建方法[J]. 自动化与仪器仪表，2016（7）：93-95.
[4]吴翠琴.基于SolidWorks软件辅助机械制图教学研究[J].实验室科学，2016，19（2）：81-83.
[关 键 词] SolidWorks；机械制图；三维建模；课堂教学
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）28-0072-02
机械制图是一门研究绘制和识读机械图样的技术基础课程。在现代化工业生产中，机械、化工或建筑工程等都是根据图样进行制造和施工的。它是设计者表达设计意图、制造者指导生产、使用者了解结构性能的重要载体，是交流传递技术信息、思想的媒介和工具。因此，被称为工程界通用的技术语言。
由于机械制图对学生的空间思维能力要求较高，致使理解能力较差的学生感觉非常难学，产生厌学、畏学的想法。为了增强学生学习制图的兴趣，激发学习热情，提高绘图和读图的能力，采用有效的教学方法尤为重要。本文结合机械制图与三维造型软件 SolidWorks 的教学实践，提出一种利用三维SolidWorks软件辅助机械制图教学的方法。
一、机械制图课程教学中存在的问题
在高职教育中，机械制图是工科专业学生必须掌握的一门课程，一般开设在一年级，它对后续专业课程学习有直接的影响。对于刚步入大学的几何基础较差的高职学生而言，学习这样一门课程，要求具有丰富的空间想象能力，很多学生在学习中感觉很吃力。为了增强学生的空间想象和形象思维能力，传统的教学方法是向学生展示简单的实物模型以表达机械零件的结构和形状。但是在施教过程中，由于实物模型形式比较单一，始终是静态展示，不利于学生接受。因此，传统的教学方法和教学手段已经不适应当今学校培养学生综合能力和创新精神的要求。本文将SolidWorks三维造型软件运用到机械制图课堂进行辅助教学研究，以期有效地帮助学生读图、绘图，激发学生的学习兴趣，提高学生的空间想象能力，提高教学效果。
二、SolidWorks软件辅助教学的意义
SolidWorks软件为达索系统（Dassault Systemes S.A）开发的一款高端设计软件，是世界上第一套专门基于Windows系统开发的三维CAD软件，也是一套完整的三维CAD产品设计解决方案，具有强大的计算机辅助设计与分析功能，广泛应用在机械、汽车、飞机等设计领域。该软件以参数化特征造型为基础，具有功能强大、易学、易用等特点。将SolidWorks软件用于机械制图课程的教学，主要有以下优点：
（一）SolidWorks软件具有强大的三维建模和参数化设计功能，使用简单且方便
建立的模型形象，应用鼠标的放大与缩小、旋转、平移功能，可以对模型进行实时动态的观察，而且参数化设计，修改非常方便，弥补了传统教学方式存在的直观性差、模型不能修改的缺点。
（二）可以在教学过程中绘制模型
学生可以清楚地认识产品的形成过程，可以学习到必要的结构设计与工艺知识，为后续机械设计课程和机械加工工艺课程等打下坚实的基础。同时，学生观察教师绘制三维模型，能激发学生学习的积极性。
（三）SolidWorks软件的工程图模块，可以自动地将三维图形转换成二维工程图
如基本视图、剖视图、展开图、向视图等都能得到很好的表达，提高了学生的识图能力，教学效果良好。SolidWorks软件辅助教学，生成模型的时间比较短，在时间有限的课堂中，可以有更多的时间让学生练习，达到更好的教学效果。
三、SolidWorks软件在机械制图教学中的辅助应用
（一）在画法几何教学中的应用
利用SolidWorks软件的特征建模功能可以充分表达零件各组合形体之间的位置和连接关系。在识读零件图时，通过二维图形想象出零件的结构形状是学习过程中的重点和难点。目前，学校在零件图的图形结构表达上基本都是采用多媒体课件，集文字、图形、动画等于一体，教法生动、形象、直观，学生不仅容易理解，而且提高了课堂教学效率。但是也存在致命的弱点，就是课件修改性差，不能根据教学对象、教学内容的变化而随意变化。在教学过程中采用SolidWorks软件进行辅助教学，克服了多媒体课件的不足。
在SolidWorks软件中，无论零件的结构有多复杂，都能在教学现场生成，将零件结构的各部分体现出来，学生很容易就能清楚零件是由哪些基本体构成的，以及它们之间的位置关系。在SolidWorks软件的工程图模块中，还能自动地将三维图形转换为二维工程图。适当地控制图的生成可以形成基本视图、剖视图、向视图、局部视图等。
1.基本体的投影
基本体的投影是学生学习机械制图、培养空间思维的基础。学好这个知识点，能够很好地调动学生学习机械制图的积极性，为后续的组合体学习打好基础。在讲解基本体的投影时，将SolidWorks软件引入课堂，演示基本体的建模过程，学生通过观摩，很容易建立三维空间概念，课堂效果非常不错。具体操作过程：运用特征成型的各种命令建立所要讲解的基本立体，而后进入制图模块，将基本体投影成主视图、俯视图、左视图、轴测图等。当学生直观、形象地观察模型生成过程时，就很容易轻松地理解概念。通过这样的方法，依次做其他基本体的投影，从而直观、高效地让学生了解投影的过程，提高学生的学习兴趣，变被动学习为主动学习，增强学习机械制图课程的积极性。
2.截交线
截交线是指用一个或几个切割平面切割立体，在切割平面和立体表面上形成的交线。切割是由基本体过渡到组合体的重要台阶，求切割体的投影关键是截交线。截交线往往比较抽象，对于初学者来说，抽象思维能力较差，很难想象切割体截交线的形状特征。如，截平面切割圆锥产生的截交线，作图的难点在于平时学生缺乏这类形体结构的直观感受，当截平面的位置发生变化时，截交线的形式会是双曲线或者两相交直线。引入SolidWorks软件很好地解决了这个问题，通过特征建模功能进行基本立体造型的绘制，使用切除命令切除基本立体，切割后的三维实体可以很明显地体现形成的截交线。 3.相贯线
相贯线是立体与立体相交产生的交线。它是机械制图课程中比较难的一个教學章节，是机械行业工作人员在零件的设计、生产过程中经常会碰到的现象，如圆柱与圆柱、圆锥与圆柱之间的相贯线、圆柱或圆锥与复杂曲面之间的相贯线。相贯线作图的过程十分繁琐，很不方便，而且精度也会随着图形的复杂程度而降低。对于初学者来说，复杂的相贯线很难理解，增加了学习的难度。
运用SolidWorks软件画复杂的相贯线就显得非常简单，首先根据实体在软件中建模，形成立体图形，再由立体图形转化为工程图形，这样视图中的相贯线就可以很清晰地表达在工程图形中。对于实体内部看不见的孔相贯，可以利用SolidWorks软件中的剖视图功能给以展示。相贯线的形成过程非常简单，且形象、直观，可以很好地激发学生的学习兴趣，提高学生的空间想象能力。更重要的是，将三维软件运用到课堂上，可以让学生了解建模的过程，增强学习机械制图课程的兴趣，提高教学质量。
（二）在组合体讲解中的应用
由若干个基本体的叠加或切割而形成的新的较为复杂的形体，称为组合体。画组合体的基本方法是形体分析法，即将复杂的组合体假想地分解成若干个基本形体，然后按其组合规律，逐个画出各形体的投影。讲解组合体的三视图时，已知两个视图求解第三个视图是该教学环节中的重点和难点，它考查学生对三视图知识点的掌握程度，同时检查学生三维空间想象能力。对于一些有叠加又有切割的复杂形体，求作第三个视图时，学生往往无从下手或完全想象不出形状。任课教师也费尽了心思，除了教给学生必须掌握的作图技巧外，还要借助不同的模型给他们看。采用SolidWorks软件授课后，学生在学习过程中就轻松了许多，我们可以用SolidWorks软件中的特征建模功能生成基本体，在基本体的基础上作切割，或者另外生成基本体作叠加操作。建模过程清晰、直观，形成组合体的过程一目了然。
（三）在剖视图讲解中的应用
当机件的内部结构比较复杂时，在视图中就会出现许多虚线，这些虚线与其他图线重叠往往会影响图形的清晰度，给读图和标注尺寸带来不便。为了清晰地表达机件的内部结构，常采用剖视图的画法。在剖视图教学中，由于机件内部结构看不见，学生在理解上就会有一定的难度，同时对于机件剖切方式和剖切位置的选择更加困难。在教学中运用SolidWorks软件进行建模，使用其剖切功能进行演示，这个问题就会很轻松地解决。
（四）在装配图教学中的应用
装配图是机械制图中的重要教学内容，主要用于表现组成零件和部件之间的装配关系，学生在学习过程中反映难度较大，特别是复杂结构的图形。采用多媒体课件也可动画显示，但是不容易修改，不能随意地动态观察和掌握装配的顺序以及禁忌。而教师利用SolidWorks软件进行装配，学生不仅能够多角度观察零件的形状和相互的位置关系，而且可以清楚地感知装配过程。甚至可以将装配图做成运动模拟并进行干涉检查，便于学生理解装配件的工作原理，增强主动学习的兴趣。
总之，SolidWorks软件可以快速地构建三维立体模型，非常直观且便于修改。将其用于辅助教学，可以有效地与教学内容融合，同时可以克服传统教学方式的缺陷，如，多媒体课件灵活性不够等。因此，在机械制图教学过程中正确使用SolidWorks软件，一方面有助于帮助教师丰富教学内容，将更多的时间交给学生练习；另一方面，学生可以更加透彻地理解教学内容，空间概念更容易形成，可以提高学生的学习兴趣，培养学生的形体构思能力和空间想象能力。将SolidWorks软件引入机械制图课程教学中，学生提前学习了三维软件，可以为后续专业课程的学习打好基础。
参考文献：
[1]汤海武.基于三维建模的机械制图教学改革实践探析[J]. 天津职业大学学报，2016，25（1）：41-43.
[2]魏芳波.机械制图中相贯线的求解研究[J].高教学刊， 2016（5）：122-123.
[3]张伟华.SolidWorks工程图中复杂剖视图的创建方法[J]. 自动化与仪器仪表，2016（7）：93-95.
[4]吴翠琴.基于SolidWorks软件辅助机械制图教学研究[J].实验室科学，2016，19（2）：81-83.