机械工程教学改革中的SolidWorks应用

　　本文探讨了机械工程教学改革中的SolidWorks应用。

　　1引言。

　　机械工业和机械T程是国民经济建设和社会发展的支杜产业和基础学科之一。机械类人才的培养在整个教育体系中占有极其重要的位置。随着计算机科学技术的迅速发展，世界制造业已经进人了数字化设计、分析与制造时代，先进的三维设计、制造方式正在迅速的发展和推广。为了适应先进制造技术的发展，将三维CAD设计软件SolidWorks应用到机械工程各专业的教学实践中，对陈旧的机械类课程与教学内容进行适当重组和优化。实践证明，通过教学改革，对于提高机械工程大学生现代工程素质和培养创新能力方面具有积极的意义。

　　2传统机械工程教学中存在的问题。

　　传统的机械类课程休系一般采用二维设计平台进行教学，所存在的主要问题如下:

　　2.1传统的二维设计仅仅用于设计工程图，无法满足后续CAE/CAM/PDM等课程的信息需求。在设计与制造之间的三维-二维-三维的转换过程中容易理解错误。也无法表达复杂曲面，造型、渲染和动画能力差，也难以为后续课程毕业模具设计提供基础。

　　2.2以二维设计为主线展开教学，耗时过大，又不便于掌握和理解。

　　2.3课程体系松散，没有考虑课程之间的相互关系，无法形成产品从设计到制造整个生命周期的信息链条。

　　2.4传授的知识陈旧，无法体系现代制造技术的特点，因而也无法满足用人单位的需要。

　　2.5设计、制图、修改工作大，使学生无法把主要经历放在创新设计上。因而也不利于学生综合创新能力的培养。

　　3 Solirlwoks软件平台的特点。

　　目前，我校已引进Solidworks设计平台，该软件平台主要有以下几个方面的特点:

　　3.1完全基于Windows的设计界面，方便、易用，目前在国内外中小企业中得到了广泛的应用;

　　3.2 Solidworks软件已经进行完整的汉化，而且含有国标零件库，学生学习无任何语言障碍;

　　3.3 Solidworks兼容AutoCAD,井可以在二维和三维之间进行转换，这样可以继续保留原来的设计成果;

　　3.4可以方便地在Window、环境下进行二次开发，支持COM,.net对象编程;

　　3.5 Solidworks和其它三维主流CAD软件之间进行模型转换非常方便;

　　3.6 Solidworks开发商和世界许多著名软件公司都有合作伙伴关系，使之成为一个完全放的系统。便于为后续的有限元、运动学和动力学分析、数控编程以及产品数据管理等提供必要的信息。

　　4教学改革的途径和方法。

　　我校机械设计制造及其自动化专业已经形成了以Solidworks份维设计为主线的教学体系，取得良好的教学效果。教学改革的途径和方法如下。

　　4.1工程制图教学改革。传统的设计方法是首先在设计者头脑中建立起产品的三维实体形状然后借助于正投影方法，把头脑中的三维实体投影为多二维视图。在读图时又需要将各个视图的信息通过想象加以综合，在头脑中恢复回原来的三维实体形状，冉进行工艺设计、加工等工作。这样一个复杂的过程，大大降低工作效率，且容易出错。受传统设计模式的影响，工程制图教学重点在_维平面上，而对于三维立体特征的形成则描述过少，这样培养出来的学生缺乏现代制造的理念。因此在工程制图课程教学中，大幅度增加三维设计的内容，改变传统设计以二维-三维-二维的传统教学模式，运用Solidworks系统进行二维实体设计技术，采用新的三维-二维-三维的教学新模式，加强了大学生的计算设计训练，培养了大学生的空间想象能力和设计思想表达能力，为学生提供了一个创新思维表达的平台，同时也激发了学生的学习兴趣和积极主动性。

　　4.2机械基础课程教学改革。机械基础课程包括理论力学、材料力学、机械原理、机械零件等课程，内容多，枯燥难学。把Solidworks引入到这些课程的教学中可以极大地提高学牛的学习效率和学习的积极性，也为应用型、创新型人才培养奠定了素质基础。

　　Solidworks软件不仅可以进行机械产品设计、还可以进行装配、运动学和动力学分析。例如图1中曲柄滑块机构的设计在图1的设计中不仅可以进行三维造型设计，在产品的转配过程还可以了解各个运动幅之间的约束情况，还可以加上力或力矩对系统进行驱动，动态地测出各个构件的运动速度和加速度。进一步还可以利用CosmosWorks软件进行有限元分析和强度校核，甚至进行优化设计等内容。这样在Solidworks软件平台下各门机械基础课程的知识就可以融合在个产品的设计之中了，充分体现了学以致用的原则。

　　4.3课程设计教学改革传统课程设计内容绘图工作量大，学生的大部分精力都放在了手工制图或二维绘图上。引人Solidworks后，学生的学习积极性提高了，最后设计的作品还可以进行装配体的爆炸动画以及装配动画，设计的效果很快就可以进行评价，一个成功的设计使学生的学习很有成就感，进一步加强了付专业的认识。图2是我校学生课程设计中的减速器三维装配动画作品。

　　4.4数控技术教学改革。数控技术课程在编程上，尤其是复杂曲面编程上都采用计算机辅助制造技术。Solidworks软件也充分体现了现代制造工程的特点。它提供了无缝集成的CAMWorks擂件数控加工环境，该环境提供数控车、数控铣、数控线切割、加工中心的编程等内容，基本可以满足现代数控加工技术的需求。它可以产生刀具路径、加工仿真、动态干涉检查、后置代码处理以及机床DNC等加工能力。这样学生在上数控机床操作之前就可以进行虚拟加工，经检验正确后再进行实际的机床加工该过程的训练可以极大地提高学生工艺分析和加丁参数设置的能力。

　　4.5毕业设计中的应用。毕业设汁是大学生最后的一个集中性学习和实践环节。该环节中我们大量地引人了Solidworks软件的应用。比如，注塑模具设计的整个过程都可以在Solidwork环境下进行。设计流程如图3所示。

　　4.6综合创新能力的培养。在技术进步的大背景下，产品的制造和加工工艺越来越精细，产品的成品品质越来越精致、优良。表现在产品的性能特征方面是产品的功能日益强大化，产品的形态特征上表现为品种的多样化，在操作、控制上越来越简单方便化。比如:照相机由原先的机械手动型到电子傻瓜型再到数码自动型，产品的款式和品种越来越丰富多彩，体现功能在不断地改进，操作在不断地简易化，体积也在进一步走向小型化和多样化。Solidworks是一款综合性的创新平台，利用其可以设计多样化的产品。例如图5是利用Solidwork软件设计的手电筒式打火机，实现了手电筒和打火机的复合功能，而且还可以进行渲染动画，如同真是的产品一样。

　　此外，Solidworks还提供了大量的其它软件之间的接口，使得模型之间的转化十分方便同时Solidworks还可以实现多学科的联合方针，比如，Solidworks软件和Simulink的接口功能使得Solidworks设计的机械模型可以使用SolidWorks设计的控制模型联合仿真，以便于分析实际工作中的控制和运动效果。这种多学科之间的交叉性对于大学生创造性思维培养而言是十分重要的。

　　5结束语。

　　大连民族学院机械设计制造及其自动化专业以现代制造为核心，以先进设计软件为载体进行卓有成效的教学改革，辐射了机械基础和专业课程，培养了一批优秀的综合应用型人才。通过教学改革，提高了办学的层次和效率，进一步体现了现代化教学的思想和艺术性，提高了大学生的学习主动性和积极性，实现机械类课程教学和科研水平的跨越式发展。