应用Inventor软件辅助机械制图多维教学的探索与实践

2022-09-10

机械制图是中职院校机械类专业一门非常重要的专业基础课, 主要培养学生识读和绘制机械图样的能力。粉笔、模型、挂图或多媒体等传统教学模式, 未能把书本或习题册中出现的每种零件相应的模型呈现出来, 也没能展现模型多个方向的特点。这就导致学生的空间想象力得不到提高, 学生也逐渐地失去了学习的兴趣和积极性。本人近年来在指导学生参加世界技能大赛全国选拔赛的过程中, 深刻地认识到Inventor软件的优点, 不断尝试和探索将Inventor软件辅助应用到机械制图多维教学中, 使二者有机融合, 让学生做中学、学中做, 收到了良好的效果。

一、Inventor软件的基本功能简介

Inventor软件是Autodesk公司开发的三维参数化实体建模软件, 可以经济、高效地创建数字化模型, 是实现产品设计的有力工具, 已成为概念设计、工程设计、加工制造等领域中最重要的软件之一, 更是世界技能大赛全国选拔赛CAD机械设计项目比赛的指定软件。它具有优秀的实体造型功能和部件约束装配功能, 能生成简明易懂的装配表达视图和严谨科学的二维工程图, 功能全面, 操作方便, 简单易学。

(一) 零件设计

Inventor软件的零件设计功能是基于特征的三维参数化实体造型技术。首先根据产品的设计方案和分析计算进行概念化设计, 然后再进行详细设计, 是将几何设计与零件设计融为一体。

(二) 装配设计

Inventor软件的装配设计完全支持各种设计流程, 无论是自顶向下, 还是自底向上设计, 或者是混合设计, 均能很方便地在零件环境和装配环境中转换。由于在装配过程中采用了自适用技术, 装配设计是基于装配关系的关联设计, 从而使得设计流程更加顺畅。

(三) 表达视图

表达视图演示了在整个装配的过程及装配体的具体组成, 整个分解过程可以录制并保存动画。学生可容易理解装配体的安装及拆解过程, 更好地读懂装配体。

(四) 二维工程图

Inventor软件中二维工程图是由三维实体模型直接生成的, 包括基准视图、轴测图、剖视图、辅助视图、投影视图和局部放大视图等。二维工程图与对应的零件模型或装配体模型具有全相关性, 其二维工程图可以保存为其他格式, 便于和其他软件交流。

二、Inventor软件在机械制图教学中的应用

(一) 在零件图教学中的应用

对于一年级的学生来说, 因为还没有进行车工技能实训, 所以对零件机械加工过程与工艺性结构不清楚, 学习难度较大。按照传统教学方法让学生来学习零件图, 学生会感到非常吃力, 而利用Inventor软件可以把零件的机械加工过程一步一步地展示给学生, 让学生清楚零件的加工流程。零件绘制完成后, 还能利用制图模块可以直接生成零件图。

(二) 在截交线和相贯线中的应用

机械制图教学中, 立体部分和组合体部分都是教学的重点也是难点, 尤其是两立体相交产生相贯线时, 更使学生感到无从下手, 直接的原因就是生活中的实践经验比较少, 有的学生能够描绘出立体外部产生的相贯线, 但对于立体空腔内部的相贯线却束手无策, 学生缺乏直接触摸真实形体的感性经验, 极大地制约了空间想象能力的发展, Inventor软件完美地解决了这个大难题。

(三) 在装配图中的应用

装配图是机械制图教学的最后一个环节, 是对学生之前所学知识的大综合。学生完成装配图的前提是必需对装配体本身的结构和功能比较了解, 还要熟悉装配体的装配和拆卸的顺序。在以前教学过程中, 只能通过挂图或幻灯片进行讲解, 没有形象直观的感觉, 只能初步了解各零件之间的相对位置情况, 对整个装配的过程还是无法搞清楚。我们利用Inventor软件提供的表达视图的功能就可解决这个难题。除此之外, 还可以借助创建动画功能, 动态地模拟整个装配过程, 更加逼真形象, 它能保存成动画文件格式, 方便演示播放。

(四) 在世赛全国选拔赛中的应用

我院学生已连续四届参加世界技能大赛广西选拔赛CAD机械设计项目的比赛, 取得了优异的成绩, 并代表广西参加全国选拔赛。在比赛中所使用的三维设计软件就是Inventor。现代产品设计的基础就是基于特征的三维建模, 因此在机械制图教学中如何融入CAD教学, 利用功能强大的Inventor软件促进学生空间思维能力和看图绘图能力的提高。