中职加工制造类版-将CAXA软件融入于机械识图教学 公开课

将CAXA软件融入于机械识图教学

摘要：CAXA软件是集二维、三维CAD,工艺CAPP和产品数据管理PDM等为

一体的软件，其中CAXA实体设计与CAXA制造工程师模块已经在中职机械专

业教学中得以应用和推广。如何利用中职学校的办学条件将CAXA软件有机地

与机械专业基础理论课程紧密相连是未来发展的一种趋势，特别是在机械识图课

程中的应用即可以降低学生学习难度，拓展学生思维，提高学生的识图学习兴趣，

有可以成为教师完成识图教学的一大臂膀。

关键词：CAXA实体设计机械识图教学

背景：

浙江省中等职业教育专业课程改革已经经历了5个年头，专业课程改革亟待

改变原府以学科为主线的课程模式，尝试构建以岗位能力为本位的专'也课程新体

系，促进职业教育的内涵发展。根据我省中等职业学校实际现状，最终确立了“以

核心技能培养为专业课程改革为主旨、以核心课程开发为专业教材建设主体、以

教学项目设计为专业教学改革重点”的专业课程新模式。在近3年的专业教学过

程中，作者发现新课改在中职应用推广上出现了不同程度上的困扰，主要体现在

中职教师对新课改教材的把握和实际教学应用上的不协调。基于这样的背景，作

者尝试以一个多年从事中职教学第一线的普通机械专业教师的角度畅谈对

CAXA实体软件如何与《机械识图》课程进行有机结合使机械识图教学更加有效

性的想法。

正文：

一、寻求机械识图课程教学方式的改变

机械识图课程是工科学校的一门重要的课程，我们继续充分认识

和感受到这门课程的重要性,提高重视程度和学习的自觉性。那么我

们究竟为什么要学习这门课程呢?举例来说吧，任何机械设计和制造

人员，如果缺乏绘制和识读机械图样的能力，就无法从事这一工作，

以最简单的车工和钳工生产实习为例，如果看不懂图，就无法生产零

件。如果从事机械维修工作,看不懂图就不能理解机械的结构和原理,

甚至无法更换损坏的零件。对于每一个未来的技术工人，学好机械识

图这门课程才能有能力做好自己的本职工作。因此学好机械识图对我

们今后的学习乃至工作都可能有重要影响，不能掉以轻心，必须认真

学好。

机械识图是一门有一定难度的专业课，也是学生怕学、难学的

课程。在学习上，只有知道“难。才会知道需要多花功夫，想轻轻

松松地混过去是不行的。但若由“知难”而变成恐惧那也不行。这门

课程的所谓“难”实际是指必须经过认真学习，艰苦的努力才能掌握。

若不努力，不认真，就不能掌握，就会感到“难二但是尽管这门课

有一定难度，但过去还是有些学生学得很好，有些甚至是基础较差的

同学也能学好这门课。目前为了保证专业实践操作的学时，中职学校

将专业基础课程的教学时数进行了大幅度的压缩，有限的学时内，如

何合理、有效的优化课堂教学内容，培养学生绘图和读图的综合能力,

以便于后续专业课程的学习，这就需要在识图的教学方式上进行改进

和创新。如果按照传统的教学模式，教师必须使用大量的实物模型来

辅助教学，以培养学生的空间想象能力，在学时少的情况下显然是很

困难的。机械识图课程，从用实物模型辅助教学到利用CAI多媒体课

件进行课堂教学，确实是一个很大的进步。但仅用图片或课件演示，

重复地播放看似直观、明了，但学生总体反映这门课难学，老师认为

这门课难教。因为用多媒体设备教学只是替代了原来的黑板，不能表

达机械识图的思想，不能说明二维图形与三维零件的关系，不能说明

机械图样中相关规定的由来，更无法引导学生的思路在三维空间与二

维平面之间转换，也很难调动学生的学习兴趣。这些都是机械识图教

学中长期存在的难题。作者认为如能直观地表达二维图形与三维实体

的关联关系，赋予三维实体模型以机械属性，使数字三维模型成为实

际机械零件，机械识图的学习将会变得相对简单。通过对多种三维

CAD软件的对比试用，作者认为在机械识图等课程的课堂教学中只要

掌握CAXA实体设计软件的简单操作方法，借助CAXA机械识图三维实

体模型库，利用CAXA实体设计软件独特的可视化造型方法和三维球

等工具，利用多媒体教学设备，不仅可以将“机械加工厂”搬到课堂

中来，现场完成零件加工，零件拆装，图纸的生成。更重要的是构建

一个交互式教学平台，使机械识图易教易学。

CAXA实体设计是国家863计划重点支持具有国际领先技术的新

一代三维CAD系统，提供了对设计元素的简单直观的拖放式操作及独

特强大、灵活的三维空间定向、定位工具，实现真正三维CAD设计；

提供了包括基本体和轴承、紧固件等标准件、常用件（完全符合国标）

在内的丰富三维图库，具有强大、快捷的三维图库扩展功能；提供丰

富的特征造型功能；零件设计与装配设计集中同一设计环境，提供装

配、干涉检查、动画设计、三维渲染与一体；二维、三维双向关联，

图纸或实体的任一修改，都将会使另一方相应更正；能完全地符合新

国标，提供多种数据接口。在作者学校，经过长期是教学设施的建设,

目前已经基本具备每个教室都配备电子白板和手提电脑，通过此平台

在课前备课和课堂教学过程中效果得以体现。应用计算机软件结合多

媒体技术建立基于三维CAD技术的教学环境，不仅可以完全克服传

统教具的缺点，也是实施校本课程改革中的重要组成部分。

二、在教学过程中应用CAXA实体设计技术

（一）CAXA实体设计技术可以满足课堂教学模型演示需求

根据教学的不同情况，采用方便的尺寸驱动功能，随时选取其高

级图素中的形体进行切割与叠加、截交与相贯，剖视图、剖面图、零

件图等模型加以更新，还能使用零件实体进行模拟装配，它的设计功

能、爆炸视图功能和运动仿真功能，使学生容易接受和掌握。例如，

在组合体的教学中，基本体的组合方式、表面连接关系是教学的重点

和难点，也是读图和作图的基础。在讲这一部分时，书中介绍的方法

是线面分析法和形体分析法。学生的绘图速度和正确性取决于其头脑

中对所给形体的理解程度，简单的形体还容易很快反映出来，对于复

杂的形体，使用切萝卜、捏橡皮泥、草绘轴测图的方法也很难制作出

来，没有实体的对照，老师讲得口干舌燥，学生还是不能理解。利用

CAXA实体设计软件中的拉伸、旋转、除料、倒角、抽壳等三维实体

造型功能，课堂上可以很方便、快捷地创建任何复杂形状的三维实体。

如果根据视图严格的尺寸要求，可以构造出十分精确的模型，这些形

体可以清晰表达出组合体的组合形式，各部分的实际形状和连接关

系，而且可以利用它的旋转功能让学生看清楚形体前后、左右、上下

各个方位的连接关系，有了直观的形体，学生可以轻松的画出三视图

或补齐视图中所缺的图线，提高了教学质量。在CAXA实体设计软件

中，三维图形与二维图形是关联的。三维模型库创建好后，利用CAXA

实体设计二、三维关联性，与之对应的二维图形库也同时建立。三维

设计环境修改后，软件会立即询问二维图纸是否需更新，确认后，原

有的二维图形立即按三维设计环境的修改进行更新。同时，在二维绘

图环境中，可以进行各种标注、生成明细表。二维布局图可以由一张

图纸，也可由多张图纸构成，可以包含一个视图，也可以包含多个视

图。教学过程中可以多平台向学生展示三视图效果。

（二）根据教学内容建立和运用CAXA模型库和图库

1.机械识图模型库、图库。结合《机械识图》教材和练习册

中习题，利用CAXA实体设计软件建造虚拟的模型库。三维模型库分

为基本体、组合体、零件和装配体组成。其中基本体分解为平面体和

曲面体，基本体通过截切或相贯产生截切体和相贯体，基本体通过叠

加和挖切形成组合体。建立了虚拟的模型库不但减轻了教师辅导的工

作量，克服了实物模型教学的诸多不足，大幅度扩大了课堂知识容量,

提高教学效率。主要包括以下方面：（1）三维模型库；（2）二维图样;

（3）动画仿真库。利用三维模型可以自动生成精确的二维工程图，

包括基本视图，剖视图及其轴测图。在二维视图中还可以显示出尺寸

和技术要求注释，二维图样和三维模型之间存在着相互关联功能。在

绘制中更改三维模型或二维视图的尺寸，三维实体和二维视图会自动

更新。这样在讲解中不断充实学生的二维和三维之间转换的思维训

练，学生的空间构思能力有明显提高。并且模型库、图库的建立可以

构建学校专业教学资源平台，使得成果得以分享、共享。

2.进行零件建模。在CAXA实体设计中，创建零件从智能图素

开始，如果没有标准智能图素适合新零件，可以利用“二维绘图”工

具，结合拉伸、旋转、扫描和放样工具生成自定义智能图素。快捷的

拖放功能是添加图素最简单的方法，利用“包围盒”重置图素尺寸。

通过“智能尺寸”可以实现各个图素的精确定位，最后利用软件提供

的工具条构造所需要的工艺特征，如倒圆、倒角及拔模斜度等，还可

以进行材质的渲染，讲解过程清晰直观，便于学生接受，收到事半功

倍的效果。

三、在教学过程中的应用CAXA实体设计的意义所在

1.直观性强，增加了学生的学习兴趣。CAXA实体设计中三维造

型功能解决了传统教学中凭空想象问题。在教学过程中直接地描述空

间形体，使空间想象直观、形象地表现出来，对较难想象的立体及交

线有了明确的感性认识，使学生产生了浓厚的兴趣，极大地调动了学

生学习的积极性。

2.快速、省时，提高了学生的学习效率

CAXA实体设计软件中，对简单的典型零件造型方便、快捷、省

时，在建模过程中，反复应用视角转换，使学生逐渐认识了空间形体

与正投影之间的对应关系，这个过程就是由三维空间到二维平面的思

维转换过程。在课堂上构建模型，帮助学生加深对零件形体的想象，

促进学生理解知识，提高了学生的空间想象力，学习效率明显提高。

3.造型生动，激发了学生的学习主动性

三维教学手段的应用，改变了传统制图课枯燥、繁重的教学状况,

使学生在轻松、自由的环境下学习。制图课不再是单纯的“教师讲，

学生听”，而是动手实践、大胆创意、主动学习的过程。

4.提前入门三维软件，为后续学习打下了坚实的基础

经过一定量的建模实践，学生在不知不觉中掌握了三维立体与二

维平面图形的对应关系，提高了空间想象力，尤其在数控专业后续要

学习CAXA制造工程师进行零件造型及模拟仿真和AutoCAD软件时有

了良好的基础。

四、CAXA实体设计应用后续的些许思考

教学实践中应注意的问题与用其它手段辅助教学类似，用CAXA

实体设计辅助机械制图课程教学，构建数字模型不能只追求直观、生

动，画面构图，不能偏离机械制图课程的任务，一切须围绕课程目标

而展开。三维实体模型库中的各实体模型对教学效果有直接的影响，

建模型库时不仅要依照机械制图的思想，而且要熟悉机械加工工艺；

测量方法、国家标准体系等相关内容，使数字模型具有“机械”属性。

总之，用CAXA实体设计作为机械制图课程的教学平台是非