Autodesk Inventor在中职《机械制图》教学中的应用

• 摘要：《机械制图》在中职机电专业中是一门基础、重要的学科，机械制图的学习既是难点也是重点，为了帮助学生克服学习制图的困难，结合我多年在企业中熟练使用Autodesk Inventor三维软件，我将Autodesk Inventor运用于机械制图的学习中，提高学生的空间想象力，取得较好的教学效果。
  关键词： Autodesk Inventor软件；中职；机械制图
  引言
      《机械制图》这门课程在我们学校机电专业开设多年，对机械制图的教学一直局限在使用讲练结合、多媒体教学、模型教学，在实际教学中也存在不少问题：课本及练习册上的每个图形都没有对应的模型，学生看图不直观；多媒体展示的也是局限的几个面，不全面；模型太小看不清，太大携带不方便，并且不能从多方面展示内部结构等局限性，学生学习积极性不是太高，空间想象力得不到很好的培养，容易造成学生放弃学习机械制图。针对以上问题，结合我使用Autodesk
  Inventor多年，可以将Inventor与机械制图有机结合，解决实际中遇到的问题。
  一、Autodesk Inventor软件功能介绍
  Autodesk Inventor是美国AutoDesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件，能够实现从二维设计到三维设计的转变，软件主要包含5个模块：零件设计、装配设计、表达视图设计、工程图设计以及动画与渲染，还加入了用于缆线和束线设计、管道设计及PCB IDF文件输入的专业功能模块，并加入了由业界领先的ANSYS技术支持的FEA功能，可以直接在Autodesk Inventor软件中进行应力分析。在我们制图的教学中还是使用常用的5个模块来进行辅助教学。通过这些模块可以很方便的得到三维实体模型，通过旋转功能展现实体的各个方面、可以迅速生成与之相关的二维工程图、二维工程图会随着三维模型的改变而发生改变，并且支持导入导出多种数据格式（如IGES、STEP、DWG、三维PDF等）。
  二、Autodesk Inventor软件在机械制图中的应用
  1.二维工程图让学习三视图不再是难题
  三视图是将物体向三个相互垂直的投影面做正投影所得到的一组图形。三视图反映了物体三个视图之间的投影关系，即“长对正、高平齐、宽相等”的投影规律。这一投影规律反应了三视图的重要特性，也是画图和读图的依据。在教学过程中要求学生有较强的空间想象力，如何把三视图与物体方位的对应关系讲清楚，让学生掌握投影规律是教学中的一个难点。
  利用Inventor可以方便快捷的创建物体的立体模型，观察物体三视图的形成，克服了传统的三投影面体系模型、简单几何体模型等的局限性，在创建好三维图形保存后，新建Inventor工程图模板（Standard.idw），在工程图中布置三视图（图1），在布置时螺纹及隐藏线等是否显示都可以进行设置，更形象直观，还可以多方向视图，了解物体的整体外观，增强学生的空间立体感。并且创建三视图过程直观地显示出物体的表面与投影面的位置关系和投影特性。在实际教学中可以通过演示更改三维零件图中草图的尺寸，退出草图后三维图更新，切换到二维工程图后也会跟随着更新，也可以对某个零件去材料处理，二维工程图中三视图也会随着更新，学生可以非常直观的看出视图随物体形状的改变而变化的情况。
   
  图1、三视图
  春季高考中机械制图的考试有较多的出现三视图的题目，比如给定两个视图，补全第三视图（图2）、读懂所给三视图，补画视图中所缺的图线等等，可以利用Inventor软件根据给定的视图完成三维视图的创建，然后直接转成二维工程图（图3），第三面视图或所缺图线会一目了然，可以对每个题目进行三维建模，增强空间想象力，能有效避免漏线及线型错误等问题。
   
      图2、高考例题                图3、高考例题解析
  2.三维模型的改变使截交线与相贯线的教学易如反掌
      在机械制图教学过程中，截交线和相贯线是教学的重点也是难点，尤其在一些稍微复杂的形体相交产生的相贯线（包含过渡线），特别是对特殊的相贯线，由于没有比较直观、逼真的实体模型，学生在理解上非常困难。Inventor软件完美的解决了这个难题。见图4。利用Inventor软件绘制的相贯线实体模型，清楚的将圆柱与圆柱之间的相贯线显示出来，而且还把圆柱与空之间的相贯线体现出来，还可根据不同要求变换各种位置，做各个方向的投影和轴测图，并且含有参数化功能，通过改变相交形体的形状和尺寸，来观察相贯线的变化情况。这样学生可以从不同角度观察形体，极大地增强了空间想象力。
   
   
   
  图4、相贯线
  3.Inventor表达视图功能辅助学生读懂装配图
  装配图的识读是机械制图教学的一大难点。要读懂装配图首先要对装配体的结构和功能较为了解，同时，还必须了解零部件的拆卸装配顺序，这对于尚未入门且没有机械拆装基础的学生而言着实有相当的难度。在教学中，我们可以利用 inventor提供的表达视图来解决这一难题。
  Inventor可以制作部件的爆炸分解图，能精确调整各零部件位置清楚地将各零件间的连接关系、位置关系和装配关系表达出来帮助学生较好地理解装配体的安装及拆卸过程，使学生更好地读懂装配图。
  Inventor还提供了创建动画功能，能将拆分和装配过程录制动画并保存成脱离自身软件的视频，动态地模拟装配体的具体组成和部件拆装的全过程，使拆装过程更形多直观。Inventor的部件装配是通过对零件放置约束条件而进行的，我们还可以驱动约束进行运动仿真，动感地展示装配体中各零部件间的运动关系帮助学生进一步了解装配体的运动工作原理，加快学生认知的进程。
   
  图5、咖啡壶爆炸分解图
   
  结语
  1. Inventor的应用使学生建立了投影三视图、组合体、装配体等的概念，锻炼了学生的空间想象能力，激发了学生的学习兴趣。
  2.教师在备课过程中可以将 Inventor软件制作的模型、动画等作为多媒体课件的素材，丰富了教学内容。
  3.Inventor的使用减少教学模型的投入，降低了教学成本。
  总之，利用Inventor软件强大的几何建模功能和逼真的三维显示的功能，采用“二维一三维-二维”的机械制图教学过程，可以有效改进《机械制图》的教学，增加了课堂的趣味性，直观生动地表达装配原理和装配关系等制图教学的重点、难点内容,有助于提高学生的认知能力和空间想象力。
   
发布日期：2020-12-02 08:18:00 浏览：