机械制图与CATIA实验教学整合探究

　　1 机械制图与CATIA软件介绍

　　机械制图是用图样确切表示机械的结构形状、尺寸大小、工作原理和技术要求的学科。图样由图形、符号、文字和数字等组成，是表达设计意图和制造要求以及交流经验的技术文件，常被称为工程界的语言。另外机械制图也是工科高等院校机械类及相关专业开设的一门基础必修课程之一。

　　CATIA是法国达索公司创造的CAD/CAM绘图软件。它包含了机械产品制造的整个过程，可以通过建模帮助制造厂商设计他们未来的产品，并通过具体的设计、分析、模拟、组装到维护在内的全部工业设计流程，不仅缩短产品的开发周期，还提高设计质量，从而降低开发经费。目前在很多领域都有应用，如航空、航天、机械、电子、汽车、船舶、电器等。

　　2 机械制图与CATIA实验教学现状

　　机械制图与CATIA实验是两门相对独立的课程，机械制图是专业基础理论课，一般在大一为机械专业学生开设，这门课的教学任务是培养学生快速读取与绘制机械图纸的能力、分析与讲解简单三维建模实体的能力及对产品装配体和部件位置关系的逻辑思维和空间想象的能力。在常规的机械制图理论教学中，教师需要使用多媒体课件、教学实物模型边演示边教学，来帮助学生理解所学内容。整节课程中缺乏师生互动，甚至有些学生因为枯燥乏味而玩手机或者睡觉，难以集中精力听课学习，更无法建立空间思维达到课堂教学应有的目的。

　　CATIA实验教学，开设的时间在大三，该实验课依托于机械CAD/CAM理论课而开设的。从表面看，这两门课是相对独立的，分别由不同的教师讲授，且开课的时间相隔一年，以至于把两门关系密切的课程分割开来，其教学效果不甚理想。要想改?这一现状，关键在于课程的整合，在理论教学的同时加入实践元素，将二者有效结合。

　　3 机械制图教学与CATIA实验教学的整合

　　教师在机械制图课堂上除了运用模型演示，还可以在多媒体上安装CATIA软件，并在课堂教学中逐步渗入三维建模的理念，引导学生把虚拟实体通过三维模式多角度、多方位展示出来。另外在机械制图理论教学中增加对CATIA实验的学习，其零件设计功能、产品装配功能、运动仿真功能，能帮助学生快速地熟识三维空间形体，不仅丰富了教学内容，激发了学生的学习兴趣，还培养学生的空间想象能力。

　　增加CATIA实验的好处：

　　（1）学生在学习CATIA软件并熟练运用命令图标后，就可自行在课后学习，同时在操作使用的过程中，通过课堂知识学习与实验中创建不同的三维实体来增强对制图知识的理解和运用，使理论和实验相辅相成，为今后制作工程文件打下良好的基础。

　　（2）对于大一学生来说，CATIA软件中学习零件设计模块、产品设计及工程图模块是非常有用的，这些模块可将二维视图通过拉伸的方式生成实体进行三维建模，同时还可将三维实体通过生成工程图的方式获得我们所需的多个二维视图，学习者能直观地看到二维平面和三维实体的相互转换过程，对提高课程学习效果起很大的作用。

　　（3）CATIA软件中有部件装配和曲线曲面设计的功能，学生可以自行创新，设计出不同的产品，提高机械制图的学习兴趣。

　　4 CATIA软件在机械制图教学中的应用

　　4.1 零件的三维建模

　　机械制图这门课程需要建立一定的抽象思维，而对于刚入门的大一学生来说，这种思维的建立就会比较困难，常规教学方法都是教师上课带着很多制图模型，边演示边讲解，以此来帮助学生学习理解，但模型教学有些死板，学生容易注意力不集中，如果借助三维软件辅助讲解，学生就会很感兴趣。

　　CATIA软件是以草图为基础，建立基本的特征，以修饰特征的方式创建形体。`这些特征命令有的是增加材料，如拉伸、旋转体、加强筋等，有的是从已有的材料中去除部分材料，如挖槽、打孔等。还可在此基础上进行修饰和形体的变换，如倒圆角、切角、平移、对称、镜像等这些命令能够快速地创建三维实体，也就是零件。同时通过对零件的放大、缩小、翻转等演示，增强学生从二维到三维空间转换的意识，强化对课本知识的理解。

　　4.2 部件装配

　　部件装配是CATIA最基本的、也是区别于其他绘图软件使其处于领先地位的功能模块。具有新建装配体、将特定装配部件或多个零件装配到装配体内、制定每个部件之间的装配关系等主要功能。产品（装配体）是由不同的零件按一定的顺序组装而成，结构复杂，其装配图也很难读懂，如结合CATIA的知识可提高教学效果。

　　CATIA有创建部件、改变部件的位置及创建约束的功能，通过改变部件的位置，对每个零件进行智能移动、面与面重合、面与面接触、两个平面偏移、两表面角度约束等功能，按照装配图的装配顺序和部件之间的位置关系进行装配，同时也可运用分解命令将装配体分解，使学生有更深刻的理解。

　　4.3 生成工程图

　　根据已经建好的三维模型，CATIA软件可以将创建的三维形体映射为二维的各种视图，可对图形进行尺寸标注、公差标注，可填加表面粗糙度符号、焊接符号等，还可在右下角添加零件编号、标题栏、文本注释及明细表，保存特有的图形文件。这样生成的工程图可以帮助大一学生尽快理解三维建模与二维工程图的相互变换，也可检测自己所画视图是否正确。

　　5 结论

　　在机械制图理论课程的教学中，引入CATIA三维绘图软件的实验教学，将二者有效的整合在一起，不但可以丰富课堂内容，活跃教学气氛，而且对理论知识的理解也有很大的帮助，为今后人才的培养提供便利。

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