摘要：CAXA實體設(shè)計具有獨特的可視化造型方法，獨有的三維球等工具，非常適合機械制圖的教學(xué)。在《機械制圖》課程的教學(xué)中，將CAXA實體設(shè)計應(yīng)用到形體分析、零件裝配等。CAXA實體設(shè)計可直接構(gòu)建交互式教學(xué)平臺，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使教學(xué)效果大大提高。 Lo"s12fr  
關(guān)鍵詞：CAXA實體設(shè)計；機械制圖；教學(xué)；應(yīng)用 HDz"i  
機械制圖是一門實踐性較強的技術(shù)基礎(chǔ)課。本課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握機械制圖的基礎(chǔ)知識、基礎(chǔ)投影理論和有關(guān)國家標準。機械制圖課程著重培養(yǎng)學(xué)生識圖能力及空間想象能力，使學(xué)生能看懂機械零件圖和裝配圖。 .tK]-f2  
機械制圖課程，從用實物模型輔助教學(xué)到利用CAI多媒體課件進行課堂教學(xué)，確實是一個很大的進步。但僅用圖片或課件演示，重復(fù)地播放看似直觀、明了，但學(xué)生總體反映這門課難學(xué)，老師認為這門課難教。因為用多媒體設(shè)備教學(xué)只是替代了原來的黑板，不能表達機械制圖的思想，不能說明二維圖形與三維零件的關(guān)系，不能說明機械圖樣中相關(guān)規(guī)定的由來，更無法引導(dǎo)學(xué)生的思路在三維空間與二維平面之間轉(zhuǎn)換，也很難調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這些都是機械制圖教學(xué)中長期存在的難題。作者認為如能直觀地表達二維圖形與三維實體的關(guān)聯(lián)關(guān)系，賦予三維實體模型以機械屬性，使數(shù)字三維模型成為實際機械零件，機械制圖的學(xué)習(xí)將會變得相對簡單。通過對多種三維CAD軟件的對比試用，筆者認為在機械制圖等課程的課堂教學(xué)中只要掌握CAXA實體設(shè)計軟件的簡單操作方法，借助CAXA機械制圖三維實體模型庫，利用CAXA實體設(shè)計軟件獨特的可視化造型方法和三維球等工具，利用多媒體教學(xué)設(shè)備，不僅可以將“機械加工廠”搬到課堂中來，現(xiàn)場完成零件加工，零件拆裝，圖紙的生成。更重要的是構(gòu)建一個交互式教學(xué)平臺，使機械制圖易教易學(xué)。 ~c\2'  
一、 建立CAXA機械制圖三維實體模型庫 [kPl7[OL  
首先，必須以多種版本的《機械制圖》教材為基礎(chǔ)建立CAXA機械制圖三維實體模型庫。該實體模型庫應(yīng)包含基本體、組合體、各種典型（常用）零件、各種裝配件、常用標準件等制圖教材和生產(chǎn)中的各種實體模型。這些數(shù)字模型應(yīng)按制圖教學(xué)思路制作。在基本體的基礎(chǔ)上用切割或疊加方法生成組合體，零件，部裝件或裝配件。為了方便學(xué)生理解，按工作原理設(shè)計零件或整體裝配件的動作，利用CAXA的動畫功能播放動畫，展示部裝件或整體裝配件的工作原理、裝配過程。 Xj:\B] v]  
在CAXA實體設(shè)計軟件中，三維圖形與二維圖形是關(guān)聯(lián)的。三維模型庫創(chuàng)建好后，利用CAXA實體設(shè)計二、三維關(guān)聯(lián)性，與之對應(yīng)的二維圖形庫也同時建立。三維設(shè)計環(huán)境修改后，軟件會立即詢問二維圖紙是否需更新，確認后，原有的二維圖形立即按三維設(shè)計環(huán)境的修改進行更新。同時，在二維繪圖環(huán)境中，可以進行各種標注、生成明細表。二維布局圖可以由一張圖紙，也可由多張圖紙構(gòu)成，可以包含一個視圖，也可以包含多個視圖。 $us7f
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在CAXA機械制圖三維實體模型庫中，利用CAXA實體設(shè)計可輸出零件、圖紙、圖像、動畫四種格式的文件，可將各模型轉(zhuǎn)到使用者熟悉的其它CAD/CAM應(yīng)用程序使用，也可作為制作CAI課件的素材。這為使用者提供了很大的方便。 ("=24R=a
 
為讓不熟悉CAXA軟件的使用者也能在教學(xué)中用該模型庫，建立CAXA實體模型庫時應(yīng)考慮設(shè)有必要的使用簡介，且做成文字或 *.avi格式的文件。使用簡介包括軟件界面、主要工具（設(shè)計樹、三維球、操作手柄）的操作方法、多視窗顯示這三部分，使用者只需幾分鐘就可借助CAXA機械制圖三維實體模型庫學(xué)習(xí)機械制圖了。 <u  
CAXA機械制圖三維實體模型庫所包含的內(nèi)容如圖1所示。
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二、CAXA實體設(shè)計在機械制圖教學(xué)中應(yīng)用舉例 (&/~q:a>  
1、操作手柄的應(yīng)用 ffa
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在CAXA實體設(shè)計軟件中拖動操作手柄可直接改變實體的幾何尺寸。當(dāng)你選中一個標準零件并進入智能圖素編輯狀態(tài)時，缺省情況下會出現(xiàn)黃色的包圍盒和一個手柄開關(guān)并顯示為包圍盒狀態(tài)。手柄開關(guān)可以使您在2個不同的智能圖素編輯環(huán)境之間切換。拖動操作手柄可修改圍繞智能圖素的包圍盒的長、寬、高；或直接修改構(gòu)成智能圖素的截面的尺寸和形狀如圖2所示。 R]o2_r7N"}  
調(diào)出三維模型后拖動操作手柄，可修改智能圖素的幾何尺寸。動態(tài)觀察曲面或平面立體的表面相貫線或平面截交線的空間形狀，隨尺寸改變形狀的變化情況，進行組合體的線、面分析，如圖3、圖4所示。 c{jTCkzq  
直接拖動操作手柄修改零件的尺寸，對進行相切、相交、共面，不共面等組合體表面關(guān)系分析時非常直觀。 T\Jm=+]c!  
2、三維球的應(yīng)用 5)gC<  
三維球是CAXA實體設(shè)計一特有的三維空間定位工具，它可以很方便的通過平移、旋轉(zhuǎn)和其它復(fù)雜的三維空間變換精確定位任何一個三維物體；同時三維球還可以完成對智能圖素、零件或組合件生成拷貝、直線陣列、矩形陣列和圓形陣列的操作功能。 W@~a#~1O  
三維球可以附著在多種三維物體之上。選中零件、智能圖素、錨點、表面、視向、光源、動畫路徑關(guān)鍵幀等三維物體后，點擊三維球工具按鈕 打開三維球，使三維球附著在這些三維物體之上，從而很方便的對它們進行移動、相對定位和距離測量。 ETfoL.d$(  
三維球是一個非常杰出和直觀的三維圖素操作工具。通過對X、Y、Z方向的三個手柄操作可迅速建立三維空間概念。在機械制圖用三維球工具對空間坐標建立；尺寸標注；零件裝配等很有幫助。如圖5所示應(yīng)用三維球工具講解如何進行軸系零件的裝配及裝配圖尺寸標注。 WTZuf9:  
3、設(shè)計樹的應(yīng)用 ,@Elw>^  
應(yīng)用設(shè)計樹/壓縮工具可采用切割或疊加方法將基本幾何體“加工”成較復(fù)雜的組合體或零件，逐步展示三維實體形成過程，同步更新二維工程圖，時實演示從三維到二維的本質(zhì)變化。 gNh4c{Al9  
如圖6所示。通過三維實體、二維視圖的對照比較，舉一反三對投影的概念，形體的線、面分析有較大幫助。 F_V/&OV  
同理，設(shè)計樹也可用于分析較復(fù)雜組合體的構(gòu)成，把組合體拆分為簡單的幾何體，如圖7所示，從底板開始逐個疊加、切割逐步形成組合體，配合三維球移動簡單的幾何體，可以讓學(xué)生理解什么是正確的尺寸標注，為什么要這樣標注尺寸。 E FBvi  
4、利用動畫功能觀察運動情況 Wa%p+(\<uB  
CAXA實體設(shè)計所具有的動畫功能不同于其它三維CAD中的爆炸圖，CAXA實體設(shè)計不僅可進行零件復(fù)雜的動作設(shè)計，而且有我們所熟悉動畫播放工具，調(diào)出模型庫中已完成帶動畫設(shè)計的零件，就可直接觀察運動情況。在零件圖或裝配教學(xué)中，可以清楚地描述圖紙上各零件的作用或裝配件的工作情況。如講解如圖8所示差動螺釘?shù)牧慵�圖時，什么是差動？如何理解圖上的尺寸及符號？等等。憑一張圖紙，沒有工廠實踐經(jīng)驗的學(xué)生很難理解這些問題。但裝上標準件螺母，播放動畫后就一目了然。螺釘上的兩段螺距不同，裝上螺母后兩螺母的運動快慢當(dāng)然不一樣，圖上的尺寸、符號也容易理解了。 @rr\Jf""z  
CAXA實體設(shè)計所具有的動畫功能對學(xué)習(xí)裝配圖的工作原理；分析零件的裝拆順序非常有用。 =
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5、其它工具的應(yīng)用
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用顯示工具中的多視窗顯示結(jié)合視向工具，可以從不同角度同時觀察同一個零件或同時打開多個零件。 0EC/l OS  
用CAXA實體設(shè)計中的“曲面生成”工具可講解斜視圖、向視圖、剖面圖的概念等等。如圖9所示，選中零件的某一表面直接生成“曲面”，用三維球移動、旋轉(zhuǎn)該“曲面”與某一基本投影平行，用斜視圖表現(xiàn)機件傾斜部分的形狀。 ^K^rl9  
用視角工具可選擇生成第一視角或第三視角視圖，在三維設(shè)計環(huán)境中顯示三維坐標，對照比較，第三視角的概念，歐美國家第三視角工程圖紙就容易接受了。 Jz-RMX=  
從模型庫或CAXA實體設(shè)計軟件工具庫中調(diào)入標準件，在零件屬性框中修改尺寸參數(shù)或機械屬性，各參數(shù)對標準件特征的影響和作用一目了然，自然理解標準件所規(guī)定的各參數(shù)的意義，對標準件參數(shù)的講解不再枯燥。 MhN8'y(  
用CAXA二維視圖生成工具可由模型直接生成各種視圖，并在視圖上添加工程標注。 Q?dzro4C  
在實際教學(xué)中實踐后，會發(fā)現(xiàn)CAXA實體設(shè)計的許多工具在機械制圖課程的教學(xué)中都是非常有用的，有利于學(xué)生建立空間概念，認識從二維視圖到三維實體的本質(zhì)變化，提高空間想象力和創(chuàng)新能力。 ; VQ:\fG  
三、教學(xué)實踐中應(yīng)注意的問題與用其它手段輔助教學(xué)類似，用CAXA實體設(shè)計輔助機械制圖課程教學(xué)，構(gòu)建數(shù)字模型不能只追求直觀、生動，畫面構(gòu)圖，不能偏離機械制圖課程的任務(wù)，一切須圍繞課程目標而展開。三維實體模型庫中的各實體模型對教學(xué)效果有直接的影響，建模型庫時不僅要依照機械制圖的思想，而且要熟悉機械加工工藝；測量方法、國家標準體系等相關(guān)內(nèi)容，使數(shù)字模型具有“機械”屬性。 @EH@_EwYV  
總之，用CAXA實體設(shè)計作為機械制圖課程的教學(xué)平臺是非常適用的。與此類似，CXAX實體設(shè)計對《機械基礎(chǔ)》，《液壓與氣壓傳動》等課程的教學(xué)也有幫助。 {%X[Snv  
參考資料: Oq95zo  

1. 馮榮坦、黃小云《CAXA實體設(shè)計2005基礎(chǔ)教程》機械工業(yè)出版社，2005
2. 《機械制圖》（第四版）教材 中國勞動和社會出版社
3. 《機械制圖》（第四版）習(xí)題冊 中國勞動和社會出版社

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（來源：CAXA有獎?wù)魑?深圳高級技工學(xué)校 黃小云）

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