作者：张毅
传统的机械制图的教学模式和生产模式紧密相关，生产模式是“三维概念一完整三维模型的二维表达（工程图）一从二维表达还原成完整的三维模型”，因此传统的制图教学模式为绘图、读图。学生从高中进入大学，形体和视图对学生来说很陌生，不少学生缺乏空间想象能力，容易造成学生对机械制图学习的不适应心理。为此，开展基于SolidWorks的机械制图案例式教学研究有一定的实际应用价值。
1 基于SolidWorks的案例教学法
1.1 传统手工绘图和基于SolidWorks的三维设计对比
SolidWorks是世界上第一套基于Windows系统开发的三维CAD软件，以参数化特征造型为基础，具有功能强大、易学易用等特点，是当前最优秀的三维CAD软件之一。
在机械制图教学中引入三维设计软件进行辅助教学，能使教学内容由难变易，增加课堂的教学信息量，传统手工绘图与基于SolidWorks的三维设计对比见表1，基于SolidWorks的三维设计不仅有助于培养学生的空间想象能力，而且有助于学生设计能力和创新意识的培养。
1.2案例教学法的优点
案例教学法体现了学生的主体地位。在案例教学中，教师可以依据具体案例将知识点讲解透彻，学生也易于理解。老师引导学生主动参与讨论，通过学生不断发现问题、讨论问题、解决问题，及时提高学生的思维能力，同时对疑难问题的讨论可以提高学生的思维表达能力和语言沟通能力。
2 案例教学法的实施应用
2.1 三视图的形成和投影规律（案例教学1）
在绘制机件图样时，世界各国都采用正投影法表达机件的结构形状，有些国家采用第一角画法如我国，有些国家采用第三角画法。应用SolidWorks的视图定向、显示样式等命令，讲解视图的概念、三视图的形成、三视图的投影关系，如图1和图2所示。分组讨论3个问题：三视图的位置关系、三视图的“三等”关系、物体与三视图之间的方位关系。
2.2 切割体的投影（案例教学2）
2. 2.1 平面立体的切割
以正五棱柱被平面截切为例，应用SolidWorks设定不同位置的基准面，应用拉伸切除命令，讨论正五棱柱被不同位置平面截切后的截交线。
应用SolidWorks基准面创建、拉伸切除等命令，讲解切割体及截交线的概念，如图3和图4所示。分组讨论3个问题：截交线的性质、平面立体与截平面的相对位置、截断体的投影。
切割体的投影即求截交线是机械制图教学的难点和重点，如图3和图4给出了同一个正五棱柱被不同位置平面截切的模型。利用SolidWorks教学，正确画出正五棱柱，再在正五棱柱内合适位置创建基准面，使用拉伸切除命令便得到切割体。学生很容易观察到，当改变基准面的位置时会得到不同的截交线。在讲解平面立体的切割时，利用上述方式通过修改截切面即可创建不同位置的基准面，让学生观察到截交线是截平面与截断体表面的共有线，截交线的形状受到基本体形状和截平面位置的影响。
2.2.2 曲面立体的切割
以正圆锥被平面截切为例，应用SolidWorks设定不同位置的基准面，应用拉伸切除命令，讨论正圆锥被不同位置平面截切后的截交线，如图5和图6所示。
2.3 相贯体的投影（案例教学3）
应用SolidWorks参数化设计特性，更改驱动尺寸，讲解轴线正交时表面性质相同而尺寸不同时对相贯线形状的影响。分组讨论3个问题：相贯线的性质、影响相贯线形状的因素、相贯线的画法。
求相贯线是机械制图教学的难点，如两圆柱外表面相交，见图7和图8。两圆柱孔在实体的内表面正交，见图9和图10。利用SolidWorks教学软件，正确建立两正交圆柱的模型，相贯线便自动产生，学生可立即观察到相贯线的形状，理解了相贯线的实质是两立体表面的分界线。更改圆柱的直径，让学生观察圆柱直径变化对相贯线的弯曲方向以及弯曲程度的影响。
2.4组合体读图的方法和步骤（案例教学4）
应用SolidWorks的退回命令，讲解形体分析法和线面分析法，如图11所示。分组讨论3个问题：如何分线框、找投影关系；如何根据投影关系想形状；如何综合起来想整体。
利用SolidWorks教学软件分析形体的已知视图，想象其形状，将主视图分为5个封闭的实线线框。利用投影关系将每一线框的主、俯视图联系分析，逐一想象出各板的形状和位置。形体I为长方体板，形体Ⅱ为圆柱筒，形体Ⅲ为挖去半圆柱，圆筒和半圆柱正交，形体Ⅳ为挖去圆柱，从而产生了截交线和相贯线，形体V为底板凸台及开槽。同时画出模型，一步一步展示出组合体的形成过程。
2.5机件的剖视图表达（案例教学5）
应用SolidWorks的剖视命令，讲解剖视图的表达方案，如图12所示。分组讨论3个问题：如何合理选择主视图的表达方案、剖切方法和剖切平面的选择、如何正确画出剖视图。采用SolidWorks软件进行实体造型后，利用相关剖视指令在视图的不同剖切位置进行剖切，使学生能够很快掌握剖视图的画法，理解剖面线只是一种表达方法，表达被剖切平面剖切到的实体要用细实线绘制。
3 结论
应用SolidWorks强大的三维造型功能，进行机械制图的难点和重点的案例教学，由传统的借助挂图、模型讲解转变为三维动态教学演示，使学生能够观察到实体的建模过程及内部结构，弥补了学生在机械零件方面感性认识的不足，帮助学生培养较强的空间思维能力、构型设计能力。
4摘要：应用三维软件SolidWorks进行机械制图的教学方法创新改进，通过将机械制图课程的教学难点和重点以具体案例进行实施，提高了学生的学习兴趣和理论理解能力，取得了较好的教学效果，同时引导学生从传统的二维设计思路向三维设计的转变，培养了学生的工程意识。
