用三维CAD推动机械设计课程改革

　　摘 要 本文探讨了CAD的发展与现状,认为用三维CAD推动机械设计课程教学体系改革迫在眉睫。
关键词 CAD 机械设计 课程改革
中图分类号:G420文献标识码:A

1 CAD的发展

CAD是衡量一个国家工业水平,技术水平的重要标志。今天,三维设计,e设计等理念已被欧、美如西门子、诺基亚、波音、通用等大公司全面使用。在美国已全面普及使用三维CAD、PRO/E、SOUDWOLD进行设计。
当前我国的应用状况是,国有大企业,如一汽集团于2002年开始应用PRO/E设计出具有世界水平的J6重卡,而中外合资的大型企业如:一汽大众、上海通用,爱立信、大唐、三一重工等已全面推广使用三维CAD设计,沿海等地的外资和部分民营企业也大量采用PRO/E、SOLIDWORK等进行三维设计,市场需求并呼唤掌握三维CAD的人才。但应指出,在我国高校三维CAD教学和应用势头却远不如当年普及二维CAD时那样的迫切。目前只有哈工大、清华等几所重点高校对本科学生开设三维CAD等相关课程,浙大、上海交大、西安交大、西工大等也开始着手开设三维CAD的教学。如果我校能及时抓住时机开设三维CAD的教学,必能为我校缩小与西安交大、西工大等重点高校在基础教学中的差距,与名校并驾齐驱。

2 我校CAD的现状

我校于1998年开始开设机械设计CAD技术基础课程,随着CAD技术的发展,我校CAD教学不断深入。2004年开始介绍AutoCAD的三维实体设计。2008年在教师和研究生中普及和推广PRO/E、SOLIDWORD等。三维实体设计可以实现以三维进行思维,创意,并以三维实体表达,符合设计者思维意识流的连续性,避免了学生用三维空间来思维,用二维平面来表达图形的烦恼;三维实体设计改变了二维图形只能面向生产,难以面向用户的缺点,通过材料、灯光、渲染等手段,可以生成具有真实照片感的立体图像,使设计直接面向用户,用户可以对设计发表意见,参与设计,这在崇尚个性化设计的互联时代是十分重要的,三维实体设计又可自动生成在教学或企业生产时所熟用的二维图形,极大地方便了教学与生产。

3 思考与启示

CAD是设计工具,解决“工欲善其事,必先利其器”中的“器”,只起辅助作用,不能代替人。CAD教学的目的或教学重点是:使学生掌握先进设计工具,掌握CAD的思维方法和工作方法,来表达自己的设计意图和设计思想,完成设计任务。
设计的本质在于创新,在新产品设计阶段,设计者先构思,然后将其构思表达为三维图形。三维图形比二维图形直观,使用起来要顺手,适应了设计师的需要,也符合学生的思维学习习惯,教师好教,学生易懂。这是三维机械CAD蓬勃兴起的原因之一。原因之二是随着Internet和电子商务的普及,用户追求产品个性化,参与设计的欲望日益强烈,三维CAD适应了这一需求。原因之三是日益激烈的全球化经济竞争的需要。在欧美等国一些制造业,特别是IT产业,早在10年前就已经做到了“三个一”,即产品生(续致信网上一页内容)命周期为三年,产品的制造周期为三月,产品的设计周期为三周,而目前在我国中型企业的产品的平均生命周期为l 0.5年,平均开发周期为18个月,产品开发周期长,质量不高,竞争力差。究其原因是欧美早已把三维CAD作为主要设计工具普及化,而我国刚刚普及二维CAD,急需三维CAD的普及和掌握PRO/E,SOLIDWORK等三维设计能力的技术人才。三维CAD已经不仅是纯设计技术问题,而是涉及企业生存的问题,关系到国家竞争力的大问题。
教育必须面对未来市场之需求,作为教育产出的学生能否具有市场所急需的技能与素质,直接反映了学校声誉。今年我们机电学院首次被三一重工设计院录用的两位研究生就是因为熟练掌握了PRO/E、SOLIDWORK等三维CAD的设计技能而深受三一重工的欢迎。
在2009年全国机械设计研讨会期间,我们参观了东南大学学生用PRO/E等软件设计的产品并在数控切割机、数控加工中心等设备上加工生产出的实物样品,对此我们深有感触,在本科教育中增设三维CAD,关系到学生未来的就业竞争力和学校的名誉。通过我们在AutoCAD的讲授和2009年全国机械设计研讨会的参加,给了我们如下启示:(1)从CAD软件的发展和应用,可以感觉到发达国家的设计技术发展之快,及其所处的优势状态,感到我国差距之大;更感受我校与名校之差距。(2)既有差距,又有机遇,只要马上动手,我校将在机械设计CAD教学上与国内名校将同处同一个起点。(3)CAD涉及国家工业水平,涉及国家竞争力,对我国CAD应用之现状和我校CAD教学现状有长矛对火枪之痛感,但三维CAD必为发展的方向,需马上进行,时不我待。(4)经济全球化下的机械设计教育,教学只讲零件,不讲设计方法,不讲设计工具,设计手段是跟不上世界潮流的,二维CAD主要解决了机械制图中电子化的问题,而三维CAD必将带来机械设计方法、理念和手段的全面更新,从这个侧面看,三维CAD必将推动机械设计课程教学体系的改革。

注释
① 荣涵锐.新编机械设计CAD技术基础[M].北京:机械工业出版社,2002:1～2