劉田田

摘 要：《機(jī)械制圖》在中職機(jī)電專業(yè)中是一門基礎(chǔ)、重要的學(xué)科，機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)既是難點(diǎn)也是重點(diǎn)，為了幫助學(xué)生克服學(xué)習(xí)制圖的困難，結(jié)合我多年在企業(yè)中熟練使用Autodesk Inventor三維軟件，我將Autodesk Inventor運(yùn)用于機(jī)械制圖的學(xué)習(xí)中，提高學(xué)生的空間想象力，取得較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞： Autodesk Inventor軟件 中職 機(jī)械制圖

引言

《機(jī)械制圖》這門課程在我們學(xué)校機(jī)電專業(yè)開(kāi)設(shè)多年，對(duì)機(jī)械制圖的教學(xué)一直局限在使用講練結(jié)合、多媒體教學(xué)、模型教學(xué)，在實(shí)際教學(xué)中也存在不少問(wèn)題：課本及練習(xí)冊(cè)上的每個(gè)圖形都沒(méi)有對(duì)應(yīng)的模型，學(xué)生看圖不直觀;多媒體展示的也是局限的幾個(gè)面，不全面;模型太小看不清，太大攜帶不方便，并且不能從多方面展示內(nèi)部結(jié)構(gòu)等局限性，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不是太高，空間想象力得不到很好的培養(yǎng)，容易造成學(xué)生放棄學(xué)習(xí)機(jī)械制圖。針對(duì)以上問(wèn)題，結(jié)合我使用Autodesk Inventor多年，可以將Inventor與機(jī)械制圖有機(jī)結(jié)合，解決實(shí)際中遇到的問(wèn)題。^[1]

一、Autodesk Inventor軟件功能介紹

Autodesk Inventor是美國(guó)AutoDesk公司推出的一款三維可視化實(shí)體模擬軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)從二維設(shè)計(jì)到三維設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變，軟件主要包含五個(gè)模塊：零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、表達(dá)視圖設(shè)計(jì)、工程圖設(shè)計(jì)以及動(dòng)畫(huà)與渲染，還加入了用于纜線和束線設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)及PCB IDF文件輸入的專業(yè)功能模塊，并加入了由業(yè)界領(lǐng)先的ANSYS技術(shù)支持的FEA功能，可以直接在Autodesk Inventor軟件中進(jìn)行應(yīng)力分析。在我們制圖的教學(xué)中還是使用常用的五個(gè)模塊來(lái)進(jìn)行輔助教學(xué)。通過(guò)這些模塊可以很方便地得到三維實(shí)體模型，通過(guò)旋轉(zhuǎn)功能展現(xiàn)實(shí)體的各個(gè)方面、可以迅速生成與之相關(guān)的二維工程圖、二維工程圖會(huì)隨著三維模型的改變而發(fā)生改變，并且支持導(dǎo)入導(dǎo)出多種數(shù)據(jù)格式（如IGES、STEP、DWG、三維PDF等）。^[2]

二、Autodesk Inventor軟件在機(jī)械制圖中的應(yīng)用

1.二維工程圖讓學(xué)習(xí)三視圖不再是難題

三視圖是將物體向三個(gè)相互垂直的投影面做正投影所得到的一組圖形。三視圖反映了物體三個(gè)視圖之間的投影關(guān)系，即“長(zhǎng)對(duì)正、高平齊、寬相等”的投影規(guī)律。這一投影規(guī)律反映了三視圖的重要特性，也是畫(huà)圖和讀圖的依據(jù)。在教學(xué)過(guò)程中要求學(xué)生有較強(qiáng)的空間想象力，如何把三視圖與物體方位的對(duì)應(yīng)關(guān)系講清楚，讓學(xué)生掌握投影規(guī)律是教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。

利用Inventor可以方便快捷的創(chuàng)建物體的立體模型，觀察物體三視圖的形成，克服了傳統(tǒng)的三投影面體系模型、簡(jiǎn)單幾何體模型等的局限性，在創(chuàng)建好三維圖形保存后，新建Inventor工程圖模板（Standard.idw），在工程圖中布置三視圖（圖1），在布置時(shí)螺紋及隱藏線等是否顯示都可以進(jìn)行設(shè)置，更形象直觀，還可以多方向視圖，了解物體的整體外觀，增強(qiáng)學(xué)生的空間立體感。并且創(chuàng)建三視圖過(guò)程直觀地顯示出物體的表面與投影面的位置關(guān)系和投影特性。在實(shí)際教學(xué)中可以通過(guò)演示更改三維零件圖中草圖的尺寸，退出草圖后三維圖更新，切換到二維工程圖后也會(huì)跟隨著更新，也可以對(duì)某個(gè)零件去材料處理，二維工程圖中三視圖也會(huì)隨著更新，學(xué)生可以非常直觀地看出視圖隨物體形狀的改變而變化的情況。

春季高考中機(jī)械制圖的考試有較多的出現(xiàn)三視圖的題目，比如給定兩個(gè)視圖，補(bǔ)全第三視圖（圖2）、讀懂所給三視圖，補(bǔ)畫(huà)視圖中所缺的圖線等等，可以利用Inventor軟件根據(jù)給定的視圖完成三維視圖的創(chuàng)建，然后直接轉(zhuǎn)成二維工程圖（圖3），第三面視圖或所缺圖線會(huì)一目了然，可以對(duì)每個(gè)題目進(jìn)行三維建模，增強(qiáng)空間想象力，能有效避免漏線及線型錯(cuò)誤等問(wèn)題。

2.三維模型的改變使截交線與相貫線的教學(xué)易如反掌

在機(jī)械制圖教學(xué)過(guò)程中，截交線和相貫線是教學(xué)的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，尤其在一些稍微復(fù)雜的形體相交產(chǎn)生的相貫線（包含過(guò)渡線），特別是對(duì)特殊的相貫線，由于沒(méi)有比較直觀、逼真的實(shí)體模型，學(xué)生在理解上非常困難。Inventor軟件完美地解決了這個(gè)難題。見(jiàn)圖4。利用Inventor軟件繪制的相貫線實(shí)體模型，清楚的將圓柱與圓柱之間的相貫線顯示出來(lái)，而且還把圓柱與空之間的相貫線體現(xiàn)出來(lái)，還可根據(jù)不同要求變換各種位置，做各個(gè)方向的投影和軸測(cè)圖，并且含有參數(shù)化功能，通過(guò)改變相交形體的形狀和尺寸，來(lái)觀察相貫線的變化情況。這樣學(xué)生可以從不同角度觀察形體，極大地增強(qiáng)了空間想象力。^[3]

3.Inventor表達(dá)視圖功能輔助學(xué)生讀懂裝配圖

裝配圖的識(shí)讀是機(jī)械制圖教學(xué)的一大難點(diǎn)。要讀懂裝配圖首先要對(duì)裝配體的結(jié)構(gòu)和功能較為了解，同時(shí)，還必須了解零部件的拆卸裝配順序，這對(duì)于尚未入門且沒(méi)有機(jī)械拆裝基礎(chǔ)的學(xué)生而言著實(shí)有相當(dāng)?shù)碾y度。在教學(xué)中，我們可以利用 inventor提供的表達(dá)視圖來(lái)解決這一難題。^[4]

Inventor可以制作部件的爆炸分解圖，能精確調(diào)整各零部件位置清楚地將各零件間的連接關(guān)系、位置關(guān)系和裝配關(guān)系表達(dá)出來(lái)幫助學(xué)生較好地理解裝配體的安裝及拆卸過(guò)程，使學(xué)生更好地讀懂裝配圖。

Inventor還提供了創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)功能，能將拆分和裝配過(guò)程錄制動(dòng)畫(huà)并保存成脫離自身軟件的視頻，動(dòng)態(tài)地模擬裝配體的具體組成和部件拆裝的全過(guò)程，使拆裝過(guò)程更形多直觀。Inventor的部件裝配是通過(guò)對(duì)零件放置約束條件而進(jìn)行的，我們還可以驅(qū)動(dòng)約束進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，動(dòng)感地展示裝配體中各零部件間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系幫助學(xué)生進(jìn)一步了解裝配體的運(yùn)動(dòng)工作原理，加快學(xué)生認(rèn)知的進(jìn)程。

結(jié)語(yǔ)

1.Inventor的應(yīng)用使學(xué)生建立了投影三視圖、組合體、裝配體等的概念，鍛煉了學(xué)生的空間想象能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.教師在備課過(guò)程中可以將 Inventor軟件制作的模型、動(dòng)畫(huà)等作為多媒體課件的素材，豐富了教學(xué)內(nèi)容。

3.Inventor的使用減少教學(xué)模型的投入，降低了教學(xué)成本。

總之，利用Inventor軟件強(qiáng)大的幾何建模功能和逼真的三維顯示的功能，采用“二維—三維—二維”的機(jī)械制圖教學(xué)過(guò)程，可以有效改進(jìn)《機(jī)械制圖》的教學(xué)，增加了課堂的趣味性，直觀生動(dòng)地表達(dá)裝配原理和裝配關(guān)系等制圖教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，有助于提高學(xué)生的認(rèn)知能力和空間想象力。

參考文獻(xiàn)

[1]莊乾飛，陳道斌.Autodesk Inventor機(jī)械設(shè)計(jì)教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2012.

[2]馬福貴，王俊峰.Autodesk Inventor在機(jī)械制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用.

[3]單春陽(yáng)，魏杰.Autodesk Inventor Professional 2018中文版標(biāo)準(zhǔn)版實(shí)例教程機(jī)械設(shè)計(jì)入門.機(jī)械工業(yè)出版社.

[4]曹峰，宋小紅.Autodesk Inventor在《機(jī)械制圖》多維教學(xué)中的應(yīng)用。