CATIA三维软件在工程制图课程教学中的应用

摘要　　本文应用CATIA三维设计软件辅助工程制图课程的教学，提高了课堂教学效率，激发了学生的学习兴趣；将最新的CAD三维技术融入应用实践，有效地推进了工程制图的教学工作。

关键字  CATIA　工程制图　应用

    《工程制图 》是工科类各专业的一门重要的专业基础课，主要是培养学生的绘图和识图能力，空间思维能力和创新能力。长期以来，工程制图的教学一般是教师通过使用大量的挂图、实物模型来进行辅助教学，帮助学生理解教学内容。整个教学过程缺乏互动，学生在学习中感觉枯燥乏味，难以建立空间概念，从而失去了对该门课程的兴趣。

CAD技术的飞速发展，提供了优良的三维CAD软件，如UG， CATIA，Pro/E等为工程制图的教学提供了一个良好的平台[1]。若能将三维CAD 设计软件引入工程制图教学中，并与传统的CAI 课件有机地结合起来，逐步引导学生从三维设计的角度来分析问题，更直接、更真实地增强学生的空间概念，弥补学生空间想象力的不足，使学生对该门课的学习不再吃力，提高了课堂教学质量。下面，笔者将结合CATIA三维设计软件在工程制图课程教学中的应用做简要介绍。

1CATIA三维软件介绍

CATIA，是由法国 Dassault System 公司所开发的一款高端CAD/CAE/CAM一体化软件，其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析运算、动态模拟与仿真、工程图输出、到生产加工成产品的全过程。CATIA这款三维软件广泛地应用在航天、汽车制造、造船、机械制造等行业，有效地缩短企业产品的开发周期，提高产品设计质量，降低了企业开发成本[2]。在工程制图的教学过程中，可以借助于CATIA软件中的部分模块与多媒体制作出动态演示画面，将一些抽象的概念形象化、具体化，一方面有利于学生空间概念的建立，同时也有助于学生了解三维的设计理论和造型过程。

2 CATIA软件在工程制图教学中的应用

(1)CATIA在截交线、相贯线教学中的应用

截交线、相贯线部分的内容一直是工程制图教学的难点之一。在截交线、相贯体部分引入三维造型，在课堂上演示典型形体的造型过程，使学生对形体有直观的认识，了解各种情况下的截交线、相贯线。我们可以通过CATIA建立三维实体模型，如圆柱和圆锥正交相贯，相贯线便自动产生，实时动态演示给学生，这样表达直观清楚，学生比较容易理解。CATIA的参数化设计功能，通过对模型形状尺寸及位置尺寸的修改，实现模型重建，可以使学生观察到相贯线的动态变化规律，不仅启发学生归纳总结相贯线的画法，而且拓展了学生的思路。

(2) CATIA在组合体中的应用

组合体部分的内容是工程制图教学的重点，对于学生识图和制图的能力的培养起着至关重要的作用。在教学中利用CATIA 进行零件建模，可以有效地帮助学生理解基本体之间的组合方式、基准与尺寸关系、表面连接方式及组合体的空间形状，建立起二维视图和组合体模型之间的对应关系，逐步训练学生的空间思维能力。

(3) CATIA在剖视图中的应用

剖视图，是机件表达方法里面一种重要的表达方式，通常用于内、外结构形状复杂机件的表达，其形成过程是用假想的剖切面对机件进行剖切，通常学生对这种“假想”的剖切难以理解，弄不清剖切平面的剖切位置，不知道哪些实体被剖切平面剖切，哪些地方要画剖面线。在教学中采用CATIA特征分割的操作，即可将实体模型 “剖切 ”，有助于学生分析剖切位置对剖视图画法的影响，加深了对剖视图表达的理解。同时CATIA的工程模块里面，能够对视图编辑，产生半剖视图、局部剖视图、局部视图及断面图等，对于学生掌握相应的画法很有帮助，利于学生的学习。

(4)CATIA在零件图中的应用

零件图在实际生产中广泛应用。在教学中可以应用CATIA的零件设计模块，应用凸台、凹槽、旋转体建立板类或轴类零件，调用孔、抽壳、倾斜、肋板、螺旋、螺纹等操作完善零件局部特征的创建，零件模型建立完成后再通过工程图模块的视图生成、尺寸标注和文本编辑等操作功能建立完整的零件图。这种以虚拟造型环境为背景的教学模式，有利于激发学生的观察力及想象力。

(5)CATIA在装配图中的应用

装配图，是表示机器或部件的结构形状、装配关系、工作原理和技术要求的图样。传统的教学方式是展示给学生一张某部件的二维装配工程图，由于学生空间想象能力还没有完全建立，无法读懂装配图。为解决这个问题，可以借助于CATIA的数字化装配模块可以制作某机器或部件的装配动画及运动仿真，动态地演示给学生，可以让学生对机器或部件的结构和工作原理有直观的认识，进一步理解装配图中零件间的连接、定位及装配关系[3]。这种教学方法不仅增强了学生对知识的理解，而且突出了对知识的运用，是传统的教学方式无法比拟的。

结论

在工程制图课程中用CATIA三维软件辅助教学，可以创造一种形象、直观、高效、生动的教学气氛，提高了课堂教学的效率，激发了学生的学习兴趣和学习的主动性，有助于学生空间想象能力的建立；还可以培养学生三维造型能力，也能使CATIA软件成为学习工程制图知识的重要工具，为后续CATIA课程的学习奠定良好的基础；

在工程制图课程中引入CATIA三维软件，改变了传统的教学模式，构建二维与三维教学相结合的新教学模式[4]，实现了将课程经典理论与现代CAD技术有机结合,有效地推进了工程制图课程的教学工作。

 

 

参考文献

１．刘万强 汤黎明 张海英　基于三维绘图软件 Catia 的工程图学教学改革的实践

中国科技创新导刊　　２００９．３４

２．邢 莉 惠学芹 冯 伟　　浅谈CATIA在机械制图教学中的应用　　

2012 年 8 月第 22 期　　科技视界

３．王桂录，张晓莹　.基于 CATIA 的“机械制图”动态演示教学研究[J].

中国电力教育，2012（7）：54-55．

４．林清夫 .引入三维几何建模的工程图学教学模式分析与比较 [J]. 工程图学学报 ,2006,(4):148-152.

 

作者简介：

李云平(1981-),女,河南南阳人,助教,硕士,主要从事CAD /CAM技术研究与开发

 

带上课题：

课题名称： 基于职业技能竞赛的教师实训培训与教学改革的研究
课题编号：ZJGA201332
课题单位：湖北省职业技术教育学会科学研究