机械制图测绘的虚拟平台教学研究

肖钦兰 彭敏 侯惠兰

摘 要：通过分析传统的机械制图测绘课程存在的问题，借用现代化技术搭建制图测绘实践的虚拟平台，解决机械制图测绘课程的相应问题，完善课程建设内容，进一步锻炼并提高学生的测绘能力。关键词：测绘模型；虚拟平台；装配拆卸机械制图测绘是在机械制图课程之后的必修实践环节，重在培养学生的观察能力、测量能力和制图能力。传统的教学过程中，学生以小组或个人为单位领取一套测绘模型，通过观察和分析测绘模型的结构组成、性能原理、各个零部件之间的装配关系进而完成相应的零件图和装配图，达到实践测绘的目的。然而传统的制图测绘模型存在体积小、零件小、零件细节不完整，加工制造误差较大导致测量不准确等问题，这些对制图测绘的实践锻炼效果有一定影响。其次，传统的制图测绘模型最大的问题就是保存完整性较差，通常由于加工制造和学生操作不当造成部分零部件丢失或损坏，进而影响本届以及下一届学生的使用，甚至不得不重新采购新的测绘模型，在实验经费上造成一定的浪费。最后，许多高校的实验条件有限，测绘场地不能容纳足够的学生、测绘模型种类和数量较少，不能实现每个学生独立拥有一个测绘模型。因此，新的机械制图测绘教学模式亟待开发。为了响应一流本科教育宣言（成都宣言），需要对传统的机械制图测绘教学模式进行革命，把传统的以教师教学为中心转变为以学生自主学习为中心，机械零件测绘应为学生提供一个可以自主探索自主学习的平台，老师作为引导者协助学生自主学习，学生在该平台可以自行探索多样化的零件种类、装配种类、进而研究学习零件的构成关系、结构关系、装配关系、加工方法等知识环节，构建自己的测绘实践知识体系。一、机械制图测绘的虚拟平台实践教学改革以进一步培养测绘实践能力与开拓创新思维能力为改革目的，通过虚拟测绘平台的开发和应用，丰富并优化机械零件测绘内容，将传统的实物模型测绘转变为虚拟平台测绘，学生通过虚拟测绘平台自主选择测绘模型的种类、测绘难度、测绘的拓展训练等。虚拟测绘平台不仅包含传统机械制图的经典教学模型，供学生巩固和温习机械制图的基础知识；还应包含与时俱进的、与当下企业产品设计挂钩的产品模型种类供学生测绘，让学生及时了解行业新产品和新理念。二、机械制图测绘虚拟平台设计思路制图测绘虚拟平台的可作为制图测绘实践环节的主要测绘资源，根据机械类专业或近机类专业的培养方案不同，将符合专业要求的典型测绘模型进行分类建模，并对模型进行难易程度划分。如简单类：盘盖类零件、轴类零件、叉架类零件、箱体类零件等；中等类：溢流阀、节流阀、螺栓连接、齿轮油泵等；较难类：一级减速器、二级减速器、三级减速器等。制图测绘虚拟平台的所有虚拟模型都可以三维软件平台进行零部件和装配体的建模，如通过Solidworks搭建一系列零部件和装配体模型，利用软件的装配功能对装配体进行装配动画和拆卸动画的制作。制图测绘虚拟平台的创建需要完成测绘对象数据库的搭建以及测绘模型室的搭建。其中数据库包含所有的测绘对象，而测绘模型室除了需要调用测绘的零件或装配体以外，还需要测绘工具如长度测量工具、深度测量工具、圆弧测量工具等。在模型数据库搭建的过程中需要注意零部件和装配体的建模一定要确保和实物模型的结构、比例、色彩、材质等特点保持一致，这样有助于学生在接触到真正的产品时不会有生疏的感觉。三、机械制图测绘虚拟平台的开发内容对实践教学模型数据库模型建立好的基础上，通过相关虚拟软件搭建机械制图测绘的虚拟实验室，通过虚拟现实的建模语言VRML、Solidworks、CAD、Pro E等软件建立好的模型数据库，学生可以在虚拟平台上反复学习和巩固相关知识。测绘模型数据库的模型拆卸、测量、装配等步骤可以通过VRML进行浏览和操作，提高学生与测绘对象的交互能力、充分发挥学生的动手和空间思维能力，从而达到虚拟测绘的动态模拟目的。四、结语传统实践测绘教学学生普遍存在拆卸了产品忘记相应零部件在装配体中所处的位置和作用，甚至重新装回去又重新拆，导致时间的浪费。测绘虚拟平台可以随时切换零件或装配体的不同状态进行对比分析，减少分析和思考的时间，直观便捷地进行对比分析。此外，由于传统教学的测绘模型数量有限，大多以小组为单位完成测绘，造成学生分工不合理，个人完成测绘的一部分内容甚至偷懒测绘，实际上没有完成相应的学习任务，实践测绘能力没有得到充分的锻炼。而虚拟平台的应用可以很好的让每个独立完成每个测绘步骤及任务。机械制图测绘虚拟平台实验室可以作为学校的精品课程内容放置在学校教学资源上。学生或其他访问者可以通过网页链接进行远程浏览及相应的虚拟实践操作。解决了传统教学的不足如实践场地有限、实践模型损耗、测绘模型种类少等。此外可以反复利用和优化制图测绘虚拟平台；利用互联网和专业软件搭建虚拟测绘平台有利于对传统的机械制图和制图测绘教学内容进行优化整合，实践过程直观便捷，较好地激发学生的学习兴趣、贯彻以学生为中心的探讨式、自主式教学的发展理念。参考文献[1] 原彬，于彦，孙昂.机械制图课程中虚拟现实技术的应用[J].高教学刊，2018（01）：73-75.[2] 冯桂珍，池建斌等.减速器虚拟拆装实验系统的构建[J].工程图学学报，2011（1）：89-93.[3] 黄艷，尹君驰，潘江如.制图测绘教学环节中虚拟三维模型库的开发[J].大学教育，2016（10）：157-158.基金项目：六盘水师范学院科研计划项目（编号：LPSSY201407）。作者简介：肖钦兰（1989- ），女，汉族，贵州人，六盘水师范学院，讲师，硕士研究生，研究方向：机械设计及理论、数字化设计。