面向三維CAD/CAM技術的機械制圖教學探討

雷振嶸

摘 要：本文以機械制圖教學作為研究對象，探討面向三維CAD/CAM技術的機械制圖教學及相關問題。首先結合計算機的發展情況與教學對其進行了簡要概述；主要介紹了我國研究發三維CAD/CAM技術的必要性，分析了現代的cad/cam技術為當前的設計和制造提供的三維化平臺；并以此為基礎，討論了計算機——繪圖工具和思維工具，以及三維建模思路構建；提出了針對性的教學實踐探索方面的問題。

關鍵詞：三維CAD/CAM技術；機械制圖；教學

在我國，諸多高校雖然開設了三維機械制圖課程，到目前為止，由于其版本更新、技術豐富多樣化，加之理論教學與實踐教學結合的緊密度還有待提高，因此，應該對機械CAD/CAM基礎課程教學方面的問題加大研究與討論，從而找到在新環境下的適應因素，使其功能作用得到最大化發揮。

一、現代的cad/cam技術為當前的設計和制造提供了三維化的平臺

在設計制造領域，傳統設計平臺以二維為主，目前，通過對CAD/CAM技術的引入與應用，實現了由二維到三維的轉變，有利于提高產品設計的創新水準；另一方面，在此技術應用之下，設計產品時采用立體結構，圖紙反映也非常清晰，能夠實現后續的持續性觀察與修改，因而，直觀性更強、形象更為清晰、呈現方式更為簡單，能夠滿足設計者的各方面要求，以某馬達三視圖為例，其個體的制作如下圖1所示。

二、計算機——繪圖工具和思維工具

從三維CAD/CAM設計系統來看，包括技術、操作員、計算機軟硬件三個部分，其中主導者是操作員，通過對該技術在計算機上的應用實現設計意圖；從功能看，計算機屬于電子工具，是實現設計的一個平臺，三維技術屬于操作系統或界面，只需操作員對其設計意圖有一個清晰的構思，通過對CAD/CAM軟件應用方法的熟練掌握與應用，就可以實現產品的設計。與二維技術相比，三維技術在設計環境上是一個較大的突破，而且，它不僅僅是作用繪圖工具，更為有效的是，它對操作員或者設計師的思維進行了極大的擴展與延伸，設計者可以透過這個立體的三維虛擬空間實現各種意圖的具體表達，而且，能夠將其更為高級的闡釋為對設計師頭腦意象設計的具體呈現，它的要素是大小、形狀，但是透過一系列的工具應用，可以增加材料的各種屬性。在現代化的設計理念中，三維CAD/CAM技術在機械制圖教學中可謂意義深遠，它更好的讓學生的主體性得到了突顯，能夠讓學生的真正具有創意的設計得到完整表達。

三、三維建模思路構建

1、構建思路

思路決定出路，三維CAD/CAM技術的發明、發展、廣泛應用，提升了人類在設計過程中的思考能力，尤其是思維擴展與實現方面有了具體的表達；關于三維建模思路的構建實際上與機械制圖教學要密切關聯起來；具體來看，就是行進行三視圖、組合體方面的基礎學習，然后再透過對物的幾何要素如點、直線、平面、立體、投影變換的認知分析，以及通過軸測圖、組合體截切、相貫、徒手繪圖練習，加上各種連接件、表示法，以及評估來實現全面的三維建模教學。

2、實例舉要

以實際中的數控車床加工中對于三維圖設計方面的CAD/CAM技術應用為例，先模擬數控車床（CYNC-400P型）、FANUC Oi–TB數控系統，對蝸桿加工路徑加以明確；蝸桿正確加工路徑敘述如下：一是車刀沿齒槽中心車一刀，二是同一深度下，沿齒槽左、右兩側各一刀，加工順序為中、左、右，三是重復這一操作過程，其加工圖制作如下圖1所示。

通過優勢分析，如從加工方法看，車刀進刀時的加工余量小，而且較均勻，切削時較為平衡，刀具受力較少，而且振動小，齒面表面質量好、可以有效保證加工精度。具體來講，在齒槽中心向左、右兩側偏置距離會根據進給深度的增加而減少。用公式表達，可以將偏置距離設為a，進給深度設為t，則其數學關系的表達式可以用公式a=ttan20°.在此，需要用到上面所說的宏程序，而且應該把切削深度當作主變量、將齒槽中心向左右兩側的偏置距離設置為隨變量，當賦予變量一定數值時，即可發現，在齒槽中心向左、右兩側偏置距離會根據進給深度的增加而減少這個基本的規律。當結合多頭螺紋車削循環指令G32時，可以編制完整程序，自動完成整個蝸桿的加工。比如，設置程序O001，為粗加工齒槽，可設置數據，導程（61.5mm），深度步距（0.1mm），單邊留量（0.25mm）。程序O002，為精加工齒槽兩側面，可設置深度步距（0.2mm），左側導程（60.319mm），右側導程（62.832mm），距左端面45毫米部位測量結果表明，齒厚為6.5毫米，上為0毫米，下為負的0.1毫米（用齒厚卡具測量）。刀具尺寸選擇，精車刀40°，刀尖寬度2.2毫米；粗車刀為39.5°，刀尖寬度2.2毫米。根據這些數據即可進行具體的程序編制，最終通過三維模式清晰、直觀的呈現出來，透過編程完成整個實踐工藝。

結束語

總之，三維CAD/CAM技術專業性強，應用性也強，因此，在教學方面，應該注重時代精神，與時俱進地把握好當下社會對人才需求的各項標準，注重對于學生綜合素質的培養，應該將理論教學與實踐教學相結合，從創新的角度去培養學生，使其創造能力、創新思維、主觀能動性得到一定的訓練，從而提高整體教學質量，應該在各環節上注重整體與局部關系的處理，建立起良好的評估體系，從而使該課程的教學能夠在新環境下取得較好的效果。

參考文獻

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