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高职机械类工程图学课程的三维化改革

江阴职业技术学院机电工程系 张良 2021/2/23 8:41:14

   摘 要:伴随着三维CAD技术的发展,传统装备制造领域的设计思路、工作流程都在发生改变。我校适应地区产业发展趋势,在机械类工程图学课程中引入三维CAD软件,重点从课程体系、课程内容、教学实施流程和教学手段四个方面对课程进行了三维化改革的探索和实践。
   关键词:高职院校;工程图学;三维化;课程教学改革
   中图分类号:G710 文献标志码:A
  
   在很长一段时间内二维图纸是唯一的工程设计语言。虽然我们所看到的和接触到的是三维实体,却要用二维平面图表达出来。而为了要识读二维工程图,必须要通过画法几何、机械制图的学习来掌握投影规律和视图识读基础。近年来三维CAD软件在装备制造类企业迅速普及,逐渐代替二维CAD软件成为设计的主要工具。高职院校也开设了相关课程,主要有SolidWorks、PRO-E、UG和国产的CAXA制造工程师。一般放在机械制图、机械设计基础等课程之后作为单独的一门课程来开设。三维软件可以在电脑中轻松创建各类零件和部件模型,并生成仿真动画,可以应用于各类机构结构和原理的教学讲解,使学生从复杂的图样识读中解放出来,而专注于机构本身的理解。
   Solidworks是达索公司的一款三维设计软件,主打中低端市场。学院所在地无锡江阴市,位居全国百强县第二、工业百强县第一。经调研,江阴地区使用solidworks软件进行设计的装备制造类企业比例超过56%,我校签约的校外实习基地中使用solidworks软件的企业比例更是达到了71%。软件本身易用性强,便于初学者上手。此外,软件的草图、建模等各模块与机械制图的思维逻辑很接近,基于以上考虑,我校以solidworks为工具,对机械类工程图学课程进行了三维化改革。
   一、重新构建制图课程体系
   从宏观上解决三维造型技术与《工程图学》教学内容怎样结合的问题。我校2015年以前采用分段独立式的教学,在不同学期开设图学课程和三维造型课程。这种教学方式的优点是在实际教学过程中容易实施,既达到培养学生三维设计能力的目的,又较好地解决了二维和三维共存的问题。缺点是两部分内容完全分割开,造成内容上的不连续,学生难以将二者融会贯通,难以满足工程应用需要,而且占用学时较多。2016年开始,将三维软件(采用solidworks软件)的内容,融入机械制图相关部分。具体课程体系如图1所示:
  


   图1 制图课程体系新老对比
   二、优选课程教学内容
   进行项目化设计,解决计算机三维造型技术与《工程图学》通过什么载体进行项目化融合的问题。课程内容按照高职“实用、够用、必须”的原则已经进行过大刀阔斧的改革。去除画法几何部分的内容,相贯线按照现行标准GB/T16675.1—2012《技术制图简化表示法第一部分:图样画法》采用省略简化画法来讲解,同时弱化截交线原理性讲解,只针对典型截交线结构进行讲解。从2018年开始,三视图已经成为机械制图课程内容的起点。在确定课程内容的基础上,结合苏锡常地区及江阴周边县市装备制造类企业的实际情况,以“机械零部件的造型与图样识读”为典型工作任务,以上述企业常用零部件为载体,培养学生零部件造型和零部件图样识读能力。通过“简单零件、轴套类零件、盘盖类零件、叉架类零件和箱体类零件”这五类典型零件和“千斤顶、机用虎钳、齿轮油泵以及一级圆柱齿轮减速器”这四个典型部件的造型和图样识读,把三维软件的建模方法和机械制图的相关知识进行有机融合。
   标准件和常用件是机械制图中重要内容,传统教学一般会将这部分内容单列一个章节,我校将这部分内容分解到合适的载体中进行教学。千斤顶中讲解螺纹,机用虎钳讲解螺纹标准件,齿轮油泵讲解齿轮,一级圆柱齿轮减速器讲解键和销。以螺纹紧固件的螺栓连接为例进行说明。第一步,从软件标准件库中按照参数分别生成螺栓、螺母和垫圈,然后对照零件讲解国家标准和尺寸参数;第二步,用螺栓、螺母和垫圈连接两个零件,完成三维装配;第三步,生成螺栓连接装配图,讲解螺栓连接中涉及的装配图画法规则。第四步是尺规抄画螺纹连接装配图。此任务从螺栓、螺母和垫片的模型入手,用这些螺纹紧固件连接两个板类零件,然后装配成典型的螺栓连接装配体,最后创建螺栓连接装配图并抄画。将螺栓连接的使用场合、装配要点和画法规则等各个知识点穿插其中进行讲解,更符合一般的认知规律,贴合高职学生的学习特点。此外,利用齿轮插件geartrax和迈迪三维设计工具集等行业外挂标准件库拓展solidworks软件插件,还可以完成非常规标准件和常用件的建模。
   三、序化教学实施流(未完,下一页

  

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