cad 论文：

基于三维

CAD 的机械制图改革与探索

　摘要：在计算机支撑的产品信息可视化背景下，使得按照机械产品的设计和创新规律，
以三维实体造型功能为平台，实现三维真实感建模表达设计、制造一体化过程成为可能，并
给工程图学教育提出了新的课题。本文介绍了立足于产品三维实体几何、拓扑和工程信息的
计算机描述的机械制图教学改革与探索。

 

　　关键词：三维

CAD；二维投影；机械制图 

　　在工业生产中，工程图是人们用来描述或表达空间物体的几何、拓扑及工程信息定义最
直接的工具，因此常被比喻为

“工程界的语言”。传统意义上的工程图样是建立在画法几何投

影理论基础上、借助二维投影图反映三维空间物体的一种间接表示法。不可否认，在相当长
的历史时期，它在工业生产中发挥了巨大的作用。然而，随着近些年计算机辅助设计软件三
维功能和产品信息可视化技术的不断增强和扩充，使得在工程各领域直接用三维造型描述
物体的结构和形状、进行创新设计成为可能。由于用三维实体描述工程对象的方式更符合人
类的认知过程，因而较二维投影图更具优越性。

 

　　一、机械制图教学体系的改革方向

 

　　目前一些企业已经将三维设计为主导的现代的产品设计和制造信息的描述应用于机械
产品的设计与生产过程中，而很多高校依然采用以

“画法几何+机械制图+计算机绘图”为主

线的教学内容和模式，明显地落后于设计部门和企业的产品设计对工科学生专业素质的要
求。改革机械制图的课程体系和培养模式，是目前丞待解决的问题。笔者认为，课程改革的
灵魂是体制和内容的改革，机械制图课程的改革必须从根本上转变以二维投影图为主线的
教学体系，重新构建以三维表达为主、二维工程图为辅的现代工程图学教学内容新格局。

 

　　二、面向产品信息的计算机描述规划教学内容

 

　　机械产品或工程对象的描述是传统内容与新体系的共同出发点。课程改革应围绕产品的
信息化描述为核心，引入三维

CAD 设计方法组织教学内容，将产品信息化描述的理论、方

法、技术结合起来，故课程内容的选择原应本着：①以形体的计算机描述展开教学，在保证
绘制和阅读机械图样基本内容的同时，注重创新设计能力的培养；②引入特征造型和参数
化造型技术，强调与产品设计的联系与统一；③强调用三维建模思想分析问题解决问题，
强调轴测投影和透视投影；④通过三维构型分析突出形象思维能力和形状的创新设计能力；
⑤通过工程结构和标准培养学生工程素质和工程实践能力。为此，将机械制图课程内容划分
为

5 个模块，如下图。 

　　三、以机械产品三维表达为主导的教学实践

 

　　

1.建立三维模型库，强化三维形象思维能力 

　　应本着

“设计为主导，能力为目标”的原则组织教学。以“体”为中心展开教学，按照以形

体三维表达为出发点建立多面正投影图、轴测图及透视图的概念，再由三维形体抽取其上的
点、线、面进行投影分析，画出二维图形开展教学。机械制图是学生在大学接触到的第一门工
程技术基础课，为了增加学生空间形体储备、增强形象思维能力，我们建立了基于

Pro/E 的

虚拟模型库，根据授课内容运用三维造型与二维表达的关联性，统一性制作多媒体课件，
将三维设计理念融入教学过程，通过实例演示三维形体与二维视图的对应关系，使学生直
观理解二维图形的表达方法。

 

　　

2.构型能力和图形表达能力是组合体教学的主要任务 

　　传统的机械制图教学组织严谨，注重基础理论的完整性，但缺乏与生产实际的联系，
往往使制图课等同于画图课，也就是说在专业技能的培养方面是有缺憾的，在开发学生的
创新性思维方面也明显不足。而依靠目前具有三维造型功能的软件，完全可以按照产品表达
的需要生成工程信息全面的三维实体图和二维工程图，而且利用三维实体向二维工程图的