在机械制图教学中引入三维建模应用的探索

王修业 李定哲

摘  要：本文介绍机械制图课程所涉及的知识，分析了三维建模的基本步骤，并分析了在每一步三维建模的步骤中使用了哪些在机械制图课程中所学的知识。简略的分析了及时运用机械制图课程中所学知识在三维建模中应用的优势。

关键词：机械制图;三维建模;应用;教学

机械制图是工科类学生普遍需要学习的一门基础课程，是工科类学生后续专业学习中的重要基础。现如今，随着信息技术的发展，三维建模技术愈发成熟，开始占据工程制造中的主导地位，三维设计、三维建模已成为现代设计流程的重要组成部分。现阶段已经出现了将三维建模融入机械制图的课程教学中，并且已经取得了不俗的效果。而如何将机械制图的知识融会贯通并应用于三维建模仍然是我们需要探索的问题。

1机械制图的基本知识

机械制图的课程一共将内容划分为了五个部分，分别为机械制图的基本知识和基本技能、几何元素的投影、体的构成及投影、形体的表达方法和机械零部件的表达方法。第一部分主要讲授的是机械制图的国家标准，手工绘图的基本技能;第二部分是投影定理与投影变换;第三部分学习了如何表达组合体的三视图，轴测图与透视图的画法。第四部分为机件的表达方法（剖视图、断面图）和有关尺寸标注的基础;第五部分有螺纹、齿轮、轴承等零件的画法，也有绘制零件图、装配图的方法与步骤。

2三维建模的过程分析

当使用CAD、Creo等三维建模软件进行三维建模时，第一步都是绘制二维的平面图形，此时，我们需要使用到第二部分以及第三部分的知识，其中最主要的是三视图部分的知识，绘制所需模型的三视图，并选择其中的一个视图将其绘制在草图上。在这个步骤中，需要正确的绘制出模型的三视图，并且正确的标注尺寸。及时的使用知识，能够熟练掌握机械制图的基本功，同时熟悉三维建模软件的基本操作和命令，为后续学习打下牢固的基础。

将视图转变为面域后，沿轴向进行拉伸，建立最初的实体。将实体调整为正等轴测图，将坐标系设置在实体面上，将平面投影进行拉伸、旋转或扫描。在过程中，主要使用的依然是投影定理。若是进行齿轮、轴承等机械零部件建模的话，将要使用到绘制零件图的基本知识，参考国家标准进行三维建模。

在机械制图课程中的第五部分学习了零件的测绘和装配体拆装和测绘，使用三维绘图软件中各种建模命令，进行装配体设计及生成装配体工程图，识别装配图并将各个模型进行组装，注意装配方向、装配基准、装配关键尺寸、配合公差等。对三维环境中的零件、间隙进行尺寸標注。可借助三维环境独特的可视性和可操作性，随意进行剖切、拆卸、翻转。明确的观察部件内部结构及装配关系，了解装配体的工作原理、拆装顺序。在机件的表达方法中，用剖视图、局部剖视图的知识配合使用建模软件的三维剖切、三维观察器等工具可以达到一目了然的效果。

对于复杂的模型，如叠加体和切割体的模型建立，可以利用软件中的剖切功能，在建模过程中，可以清晰直观的认识其形成的过程，通过视觉直接的观察模型复杂的内部结构。组合体在三维建模中需要使用到形体分析和面型分析的知识。使用三维建模可以从各个不同的角度对复杂模型进行投影。这往往是二维图形无法全部表达的。

3优势

在使用三维建模时，人们需要在大脑中构造的是一个实物图形而不是平面图形通过三维建模，利用电脑将所想的模型实际的反映出来，将大脑中的空间想象可视化，在平常的学习中，人们是通过画图的形式，用平面图形进行表达的。而在读图时，人们所看到的是平面图形，当图形比较复杂，或者视图比较特殊时，仅仅通过想象难以构建立体图形。使用三维建模软件，可以将平面图形和空间想象相连接，促进三维形状和二维图形之间直觉思维的形成。

将机械制图应用在三维建模中，相对于传统制图，使用三维制图软件制图效率更高，更加的精确，能节约大量的时间，所建成的模型同样可以通过视角的调整来达到二维图形的效果。对于越复杂的零件，使用建模软件分析更为方便。

4结论

机械制图是我国理工类大学生必修的一门专业基础课程，涉及的知识多，应用范围广，对空间想象力要求较高。正应如此，将机械制图运用在三维建模中，既能很好的将所学知识进行实战使用，又能更进一步的提升空间想象能力。其次，三维建模所涉及运用的领域逐渐广泛，机械制图所学习的知识是正确建立三维建模的重要基础。让同学们在学习完相应的知识后，通过三维建模软件进行课后的练习，达到一举两得的功效。

参考文献

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[3]周楠，史艳红，王兰兰，等.三维CAD建模融入工程制图教学的尝试[J].九江职业技术学院学报，2012（01）：26-27.

基金项目：本文是南京理工大学2020年“本科教学改革与建设工程”项目一流课程建设（JY1.2.2）研究成果。