基于CATIA软件的机械制图课程教学探索

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)西安航空职业技术学院 作者:佟立杰

  机械制图课程是西安航空职业技术学院飞机制造技术专业的一门专业基础课,其毕业生将来的就业岗位是航空制造企业的制造岗位和装配岗位,这决定了本课程教学内容应比传统的机械类制图课程更侧重于航空零件和装配知识的讲授。机械制图课程目标是要使学生在掌握基本机械零件读图和画图的基础上,熟练识读航空零件图。现在国内外的大部分航空制造企业实现数字化制造过程都少不了CATIA 软件,所以我们把该软件引入机械制图课堂,以期帮助学生顺利开展学习。

  CATIA 软件简介

  CATIA 是法国达索公司的CAD/CAE/CAM 一体化软件,它能为数字化企业建立一个针对产品整个开发过程的工作环境。产品整个开发过程包括概念设计、详细设计、工程分析、成品定义和制造,乃至成品在整个生命周期中的使用和维护。CATIA 系列产品已经在汽车、航空航天、船舶制造、厂房设计、电力与电子、消费品和通用机械制造这七大领域里成为首要的3D 设计和模拟解决方案。国内外航空制造企业和较大的汽车研发和制造单位都在使用CATIA 软件,可以说CATIA 已成为当今先进制造企业的主流工具软件。

  教学中使用CATIA 软件构建三维实体

  我校机械制图课程授课的教师在教授过程中普遍感受到的问题是学生的空间想象力较弱,空间构型能力不强。空间观念是发展空间想象力的基础,是教学中的一项主要任务。而在现实的学习活动中,学生往往缺乏的就是想象力,复杂几何体,特别是切割几何体的三面投影的学习成为他们学习中最薄弱的环节。以往的教学活动中,在教师讲解的基础上,使用挂图和实物教具等手段帮助学生思考和理解起到很好的辅助作用。但是挂图和教具有制作周期,在新产品日新月异的现代,这种实物的手段存在严重滞后性,已经不能完全满足现代教学的需求。

  为了打破时间和空间的限制,教师可以利用CATIA 软件构建几何体的建模,结合多媒体课件进行课堂教学。引导学生在充分思考和设想后,把数学虚拟实体多角度、全方位展示出来,帮助学生纠正错误,得出正确结论和归纳总结经验。另外利用软件,教师可建立更复杂有趣的实体,带领学生做大量的练习,从而跳出了教具的限制。

  教学中使用CATIA 软件模拟现场环境

  本专业所开设的制图课程要求毕业生能够识读航空机械相关图样,如果想要顺利读懂航空装配图样,包括零件图样、装配图样和工装图样,必然要求学生对航空行业及相关机械原理有一定程度的了解。要想更多了解飞机制造单位的情况,让学生走进工厂去体验是最佳的选择,但是因为航空行业和企业有一定的特殊性,安排大批学生进厂实习存在诸多困难。但完全靠教师描述,不能给学生直观的展示,对学生理解上的帮助是非常有限的。现在我们可借助CATIA 软件,借用它资源库里自带的制造业常用设备,借用这个平台快速地打造虚拟的工作现场。使用三维仿真软件建立虚拟仿真的工厂车间,在车间中可以看到工作的工人,看到具体的工作,让学生看到真实的工厂实际操作情形,这可取代学生必须要去参加工厂实习,不但节约了成本,同时也给学生统观全局的机会。

  课程内容中安排对CATIA 软件的学习

  传统的课程中工程软件教学内容安排的是Auto CAD 软件,该软件属于普遍应用的基础工程软件,用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、轻工化工等诸多领域。但是当代的航空航天行业,CATIA 软件凭借其强大的三维造型能力和公认的完美曲面造型能力已能成为行业的主流。

  学习CATIA 软件有以下几点优势。首先,学生在熟练运用软件后就可自主学习,同时可在练习使用软件的过程中,通过构建课程或习题中的实体来提高知识掌握能力,使理论学习和软件学习相辅相成。其次,对于学习制图的大学一年级学生而言,CATIA软件的“工程制图”模块是非常有用的,这个模块可以通过数字三维实体直接生成所需要的二维视图,方便使用者,也可使初学者直观地看到三维立体到二维平面的转化过程,对提高课程学习效果大有裨益。最后,CATIA 软件曲面造型能力强大,学生可以根据喜好建立喜欢的复杂曲面实例,以提高学生的学习兴趣。

  总结

  在机械制图课程的教学活动中,教师使用CATIA 软件制作机械行业基本零件和航空零件的三维模型,帮助学生培养空间想象力,让学生在教室中看到飞机制造单位所使用的工具,制造的零件,营造真实的工作环境。另外,课程中计算机绘图软件的学习内容加入了CATIA 软件学习,熟练运用该软件,学生不仅可以帮助自己对制图知识的理解和运用,还能因为熟悉航空行业主流软件,为将来进入航空企业快速看懂CATIA 制作的工程文件,甚至是制作工程文件打下良好的基础。

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