如何提高機械類中職生在三維繪圖軟件中的繪圖效率

朱偉健

關鍵詞：三維繪圖軟件;繪圖效率;空間辨識度

機械類中職生在校期間學習的常用軟件根據軟件用途一般分為計算機輔助設計（CAD）類和計算機輔助制造（CAM）類軟件。根據軟件繪圖的屬性一般分為參數化和非參數化繪圖。作者在教學過程中經常碰到的問題是由于學生的空間辨識度不夠高，作圖效率較低，還經常出錯。本文就如何提高機械類中職生在參數化與非參數化繪圖軟件中的繪圖效率，選取極具代表性的參數化軟件：計算機輔助設計類軟件Pro/E，和非參數化軟件：計算機輔助制造類軟件Master CAM，進行論述和分析并給出解決方案。

一、空間辨識度對作圖效率影響的案例

如圖（一）所示的三維線框，如果你對CAM軟件的空間非常了解，你會很快想到解決方案。并且每個線條分布在那個構圖面，Z值是多少，在那個熒屏視角繪圖等，這些信息很快會進入腦海。

第一步：確定繪圖空間為前視圖構圖面的俯視圖熒屏視角。然后繪制80*90的矩形，再通過倒圓角功能和平行線繪制，最后修剪出Z0時對應圖層的圖案。

第二步：Z值設置成30繪制上面一層的形狀或者直接用平移加復制把Z0時對應圖層的相關線段平移30距離。

第三步：在空間繪圖功能下對相關構圖面進行連線和繪制R40的圓弧。再分別在R12和兩個R6的中點創建三個點。利用這三個點創建構圖面，然后繪制R120.

綜上，正是由于對空間辨識度的理解，使得學生對每一個點、線、面的位置了如指掌，對建立每一個構圖面的圖元才會有深入把握，使整個繪圖過程猶如行云流水般。

二、參數化與非參數化軟件的繪圖空間特點

參數化與非參數化軟件的繪圖空間各有其特點，很多學生由于沒有很好地區分參數化與非參數化軟件的繪圖空間特點，故而在同時學習參數化與非參數化軟件的時候產生了很多困惑。下面選取常用的參數化軟件（PRO/E）和非參數化軟件（CAM）作為實例，進行深入的繪圖空間和操作界面分析。希望可以幫助軟件學習和使用者區分其空間特點，提高作圖效率。

（一）如何理解參數化軟件Pro/E與非參數化軟件Master CAM的繪圖空間

要理解Pro/E軟件的繪圖空間，首先要清楚的一個問題是：理解Pro/E軟件開發的初衷。因為Pro/E軟件是針對工業產品的設計而開發的一個應用軟件，一個產品在設計階段免不了要進行反復的修改，只有把要修改的項目進行參數化才是最省時和最方便的做法。所以我們在Pro/E軟件的繪圖界面能夠看到一個把整個繪圖過程進行記錄和分類的功能樹，這個功能樹叫作設計樹。而作為計算機輔助制使用的Master CAM軟件是針對數控銑床開發的一款軟件。工作過程是把圖紙上的零件繪制到Master CAM軟件中，然后確定用何種功能進行加工，設置好加工參數，制定加工工藝，得到加工刀路，最后生成加工程序，把程序拷貝或者導入到數控銑床中進行實際的調試和加工，得到對應的零件產品，即Master CAM是用來輔助加工的，而不是設計。

如圖（三）所示， Master CAM軟件的繪圖空間不同于Pro/E的參數化設計，為了方便理解Master CAM軟件的繪圖空間，在Master CAM軟件的繪圖空間中繪制了如圖（三）所示的圖形，把一個立方體放置在空間的中心，用相應的文字來說明空間的六個方位，這樣可以清楚方便地說明繪圖空間中構圖面和熒屏視角之間的關系。簡單地說，就是在Master CAM軟件的繪圖空間中，“構圖面”是用來繪圖的，而“熒屏視角”則是用來看圖的。在Master CAM軟件的繪圖空間繪圖過程中，必須要遵循的一個原則就是：先確立構圖面，設置好Z值，然后再來確定熒屏視角。

（二）非參數化軟件Master CAM繪圖中的常見問題

由于很多中職生的數學基礎比較差，空間抽象思維不強，在學習三維軟件時由于空間辨識度不夠而造成繪圖過程出現諸多困惑。例如在下題的舉升曲面操作中：

（三）參數化軟件與非參數化軟件在構圖過程中的操作區別

綜上所述，參數化軟件與非參數化軟件的區別在于：參數化繪圖軟件把所有繪圖的要素進行參數化，并記錄在設計樹上，這樣當你完成了一個設計項目時，可以在設計樹上清楚地看到每一個環節要素的相關參數。而非參數化繪圖軟件的繪圖過程只有繪圖者自己知道，并且如果前期有操作錯誤項返回修改是比較麻煩的，只能刪除重做。所以非參數化軟件更加要求學生在繪圖過程中一步到位，盡量不能出錯，否則會大大降低繪圖效率。通過比較兩種軟件的操作特點不難看出，在一般建模過程中，非參數化軟件對空間辨識度的要求往往更高。

四、結合實際分析

從機械類中職生的課程體系出發，大部分中職類機械專業學生在高一年級時都開設制圖類的科目。例如，高一年級學習《機械制圖》和《畫法幾何》等科目比較好的學生，在學習三維軟件時會比較容易一些。因為制圖類課程中的內容掌握得不好會影響學生的讀圖識圖能力，進而影響了學生在三維軟件中的作圖能力?？偟膩碚f，要想提高機械類中職生在三維繪圖軟件中的繪圖效率，可從以下幾方面進行努力：

1.深入理解參數化軟件和非參數化軟件的構圖原理，根據軟件特征對圖樣進行思考。提高數學心算能力和空間抽象能力，這樣便于快速處理圖樣中的標注尺寸和理解圖形結構，并有助于提高繪圖時的空間辨識度。

2.打好基礎，深入掌握制圖類基礎課程，提高閱圖能力，能夠在最短的時間理解圖樣表達的內容。

3.掌握快捷鍵的使用，形成良好的繪圖習慣。把標準件模塊化，繪制工程圖時盡量避免結構相同或者相似的構件重復畫，靈活運用復制粘貼、鏡像、陣列等功能以及派生功能。

最后，由于筆者水平有限，提高學生繪圖效率的方法還有很多，能夠把知識技能高效地傳授給學生是每一個老師的夢想，歡迎批評指正以及共同探討。

參考文獻：

[1]周敏 編著.Mastercam 數控加工自動編程經典實例[M] .北京：機械工業出版社，2019.

[2]林清安 編著.完全精通Pro/ENGINEER綜合教程[M].北京：電子工業出版社，2009.

[3]李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊[M] .北京：機械工業出版社，1993.

[4]廣東省中等職業學校教材編寫委員會 組編 機械制圖[M].廣東高等教育出版社，2008.