如何提高机械类中职生在三维绘图软件中的绘图效率

朱伟健

关键词：三维绘图软件;绘图效率;空间辨识度

机械类中职生在校期间学习的常用软件根据软件用途一般分为计算机辅助设计（CAD）类和计算机辅助制造（CAM）类软件。根据软件绘图的属性一般分为参数化和非参数化绘图。作者在教学过程中经常碰到的问题是由于学生的空间辨识度不够高，作图效率较低，还经常出错。本文就如何提高机械类中职生在参数化与非参数化绘图软件中的绘图效率，选取极具代表性的参数化软件：计算机辅助设计类软件Pro/E，和非参数化软件：计算机辅助制造类软件Master CAM，进行论述和分析并给出解决方案。

一、空间辨识度对作图效率影响的案例

如图（一）所示的三维线框，如果你对CAM软件的空间非常了解，你会很快想到解决方案。并且每个线条分布在那个构图面，Z值是多少，在那个荧屏视角绘图等，这些信息很快会进入脑海。

第一步：确定绘图空间为前视图构图面的俯视图荧屏视角。然后绘制80*90的矩形，再通过倒圆角功能和平行线绘制，最后修剪出Z0时对应图层的图案。

第二步：Z值设置成30绘制上面一层的形状或者直接用平移加复制把Z0时对应图层的相关线段平移30距离。

第三步：在空间绘图功能下对相关构图面进行连线和绘制R40的圆弧。再分别在R12和两个R6的中点创建三个点。利用这三个点创建构图面，然后繪制R120.

综上，正是由于对空间辨识度的理解，使得学生对每一个点、线、面的位置了如指掌，对建立每一个构图面的图元才会有深入把握，使整个绘图过程犹如行云流水般。

二、参数化与非参数化软件的绘图空间特点

参数化与非参数化软件的绘图空间各有其特点，很多学生由于没有很好地区分参数化与非参数化软件的绘图空间特点，故而在同时学习参数化与非参数化软件的时候产生了很多困惑。下面选取常用的参数化软件（PRO/E）和非参数化软件（CAM）作为实例，进行深入的绘图空间和操作界面分析。希望可以帮助软件学习和使用者区分其空间特点，提高作图效率。

（一）如何理解参数化软件Pro/E与非参数化软件Master CAM的绘图空间

要理解Pro/E软件的绘图空间，首先要清楚的一个问题是：理解Pro/E软件开发的初衷。因为Pro/E软件是针对工业产品的设计而开发的一个应用软件，一个产品在设计阶段免不了要进行反复的修改，只有把要修改的项目进行参数化才是最省时和最方便的做法。所以我们在Pro/E软件的绘图界面能够看到一个把整个绘图过程进行记录和分类的功能树，这个功能树叫作设计树。而作为计算机辅助制使用的Master CAM软件是针对数控铣床开发的一款软件。工作过程是把图纸上的零件绘制到Master CAM软件中，然后确定用何种功能进行加工，设置好加工参数，制定加工工艺，得到加工刀路，最后生成加工程序，把程序拷贝或者导入到数控铣床中进行实际的调试和加工，得到对应的零件产品，即Master CAM是用来辅助加工的，而不是设计。

如图（三）所示， Master CAM软件的绘图空间不同于Pro/E的参数化设计，为了方便理解Master CAM软件的绘图空间，在Master CAM软件的绘图空间中绘制了如图（三）所示的图形，把一个立方体放置在空间的中心，用相应的文字来说明空间的六个方位，这样可以清楚方便地说明绘图空间中构图面和荧屏视角之间的关系。简单地说，就是在Master CAM软件的绘图空间中，“构图面”是用来绘图的，而“荧屏视角”则是用来看图的。在Master CAM软件的绘图空间绘图过程中，必须要遵循的一个原则就是：先确立构图面，设置好Z值，然后再来确定荧屏视角。

（二）非参数化软件Master CAM绘图中的常见问题

由于很多中职生的数学基础比较差，空间抽象思维不强，在学习三维软件时由于空间辨识度不够而造成绘图过程出现诸多困惑。例如在下题的举升曲面操作中：

（三）参数化软件与非参数化软件在构图过程中的操作区别

综上所述，参数化软件与非参数化软件的区别在于：参数化绘图软件把所有绘图的要素进行参数化，并记录在设计树上，这样当你完成了一个设计项目时，可以在设计树上清楚地看到每一个环节要素的相关参数。而非参数化绘图软件的绘图过程只有绘图者自己知道，并且如果前期有操作错误项返回修改是比较麻烦的，只能删除重做。所以非参数化软件更加要求学生在绘图过程中一步到位，盡量不能出错，否则会大大降低绘图效率。通过比较两种软件的操作特点不难看出，在一般建模过程中，非参数化软件对空间辨识度的要求往往更高。

四、结合实际分析

从机械类中职生的课程体系出发，大部分中职类机械专业学生在高一年级时都开设制图类的科目。例如，高一年级学习《机械制图》和《画法几何》等科目比较好的学生，在学习三维软件时会比较容易一些。因为制图类课程中的内容掌握得不好会影响学生的读图识图能力，进而影响了学生在三维软件中的作图能力。总的来说，要想提高机械类中职生在三维绘图软件中的绘图效率，可从以下几方面进行努力：

1.深入理解参数化软件和非参数化软件的构图原理，根据软件特征对图样进行思考。提高数学心算能力和空间抽象能力，这样便于快速处理图样中的标注尺寸和理解图形结构，并有助于提高绘图时的空间辨识度。

2.打好基础，深入掌握制图类基础课程，提高阅图能力，能够在最短的时间理解图样表达的内容。

3.掌握快捷键的使用，形成良好的绘图习惯。把标准件模块化，绘制工程图时尽量避免结构相同或者相似的构件重复画，灵活运用复制粘贴、镜像、阵列等功能以及派生功能。

最后，由于笔者水平有限，提高学生绘图效率的方法还有很多，能够把知识技能高效地传授给学生是每一个老师的梦想，欢迎批评指正以及共同探讨。

参考文献：

[1]周敏 编著.Mastercam 数控加工自动编程经典实例[M] .北京：机械工业出版社，2019.

[2]林清安 编著.完全精通Pro/ENGINEER综合教程[M].北京：电子工业出版社，2009.

[3]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册[M] .北京：机械工业出版社，1993.

[4]广东省中等职业学校教材编写委员会 组编 机械制图[M].广东高等教育出版社，2008.