机械制图与三维建模课改调查表

第一篇：机械制图与三维建模课改调查表

机械制图与三维建模课程改革调查问卷表

您好！为了完善我院机械制造与自动化专业的专业课程改革，培养大批满足企业生产管理所需的高级技能型的人才，现需要调查贵单位人才需求与使用状况。贵单位在招聘、任用人才方面的经验和要求将为我们人才培养提供宝贵的参考，在此非常感谢您的支持与合作。

山东职业学院

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一、基本情况调查（各题为不定项选择）

请将每题对应选项字母填写在（）中。

()1．贵单位性质A、国有企业B、集体企业C、私营企业D、合资企业E、其它

()2．贵单位认为高职学生在学习《机械制图与三维建模》课程中，应侧重

A、识图读图能力 B、手工绘图能力 C、零件二维绘图能力 D、零件三维造型能力

()3．总体而言，贵单位需要哪类机械专业人才A、技术型B、市场开发型C、管理型

D、生产操作型E、其他（请说明）_______________________________

()4．贵单位认为《机械制图与三维建模》课程对于高职学生工作能力的培养作用是A、不重要B、一般情况C、重要D、非常重要

()5．如果校企合作进行《机械制图与三维建模》课程开发建设，贵单位能够提供的资源

有：A、产品零件图纸 B、产品实物模型 C、产品电子图档 D、学习实践场所

()6．贵单位对职业院校机械专业人才具有机械制图专业英语的要求A、不要求B、一

般C、良好D、较高E、极高

()7.贵单位目前正在使用的绘图与造型软件有： A、AutoCAD B、UG NX C、PRO/E（Creo）

D、CAXA E、CatiaF、中望CAD G、SolidworksH、其它软件

()8.贵单位最急需技术岗位是：A、普通设备操作人员B、钳工、模具装配工 C、产

品检测人员 D、焊工 E、机械绘图员 F、设备维修人员 G、机械设计（CAD）H、机械销售I、数控加工操作J、其他（请说明）_________________

()10．贵单位对机械专业毕业生识图读图能力要求具体是A、零件图的识读 B、装配图的识读C、技术要求与国家标准的识读 D、国外图纸的基本识读

()11．贵公司认为《机械制图与三维建模》课程总课时（两学期）比较合理的是：A、110

课时 B、120课时C、130课时D、140课时以上

()12．贵公司在员工招聘过程中是否会考察学生的机械制图知识与绘图能力

A、必须的 B 偶尔的 C 没有

()13．贵公司目前有没有实行“甩图纸”工程，采用数字化设计与制造技术，实现设计

制造业务流程的集成与协同：A、已实行 B、正在试点C、没有或不需要

14.除此之外，您认为《机械制图与三维建模》课程改革中还有哪些应该注意的问题：

您能够在百忙之中这么热情的支持我们的工作，再次表示感谢！

贵公司名称：企业专家签名：

第二篇：三维建模技术

计算机三维建模及其应用 作者：刘胜平指导老师：

南昌航空大学航空制造工程学院

摘要：为了更好的应用计算机三维建模技术，本文讲述了计算机三维建模的含义，描述了三维建模的发展历史，说明了三维曲面建模和三维实体建模的主要方法与应用、数据交换接口、三维建模技术的发展趋势。关键字：三维建模技术 1 引言

为了能够在计算机环境下更逼真地模拟现实世界的人和物及其运动形态, 必须在三维空间系统中利用已有的三维建模技术 ,精确地描绘这些事物以实现三维物体的真实再现 ,进而为用户创造一个身临其境、形象逼真的环境。对现实世界的事物进行建模和模拟,就是根据研究的目标和重点, 在三维空间中对其形状、色彩、材质、光照、运动等属性进行研究 ,以达到 3D 再现的过程。因而, 对三维实体的图形图像处理及其模型建模研究显得尤为必要。2三维建模技术的定义、发展历史

三维建模技术是研究在计算机上进行空间形体的表达、存储和处理的技术，在CAD技术发展初期，CAD仅限于计算机辅助绘图，随着三维建模技术的发展，CAD技术 才从二维平面绘图发展到三维产品建模，随之产生了三维线框模型、曲面模型和实体造型技术等。线框模型：20世纪60年代末开始研究线框和多边形构造三维实体，这样的模型被人称为线框模型。三维物体是由他的全部顶点以及边的集合来描述。曲面模型：曲面模型是在线框模型的数据结构基础上，增加可形成立体面的各相关数据后构成的。

实体造型技术：实体模型在表面看来往往类似于经过消除隐藏线的线框模型在线框模型或经过消除隐藏面的曲面模型；但实体模型上如果挖一个孔，就会自动生产一个新的表面，同时自动识别内部和外部；实体模型可以使物体的实体特性在计算机中得到定义。

特征参数化技术：参数化造型的主体思想是用几何约束、工程方程与关系来说明产品模型的形状特征，从而达到设计一系列在形状或功能上具有相似性的设计方案。

变量化技术：我们在进行机械设计和工艺设计时，总是希望零部件能够让我们随心所欲地构建，可以随意拆卸，能够让我们在平面的显示器上，构造出三维立体的设计作品，而且希望保留每一个中间结果，以备反复设计和优化设计时使用。三维曲面建模和三维实体建模的主要方法与应用

第三篇：谈谈机械制图教学与三维软件相结合

谈谈机械制图教学与三维软件相结合

摘 要：《机械制图》是研究机械零件图样绘制及识别规律的一门学科，是职业院校机械加工类专业的专业课程之一，也是车、钳、铆、焊等工业种类必须掌握的一个最重要的工种科目之一，因此课程教学质量的好坏将直接关系到学生对日后专业课的学习和研究、考取证件的考试以及工作岗位的工作质量。

关键词：机械制图 教学改革 教学体系

机械零件和机械的图纸被称为“机械中能够表达设计者的灵魂”。图形相对于别的形式来说更直观易懂一些。这个科目主要是以培养学生的动手能力、实践能力及识图能力为目的，学生们还要有一定空间想象力；并能够熟练的掌握机械制图国家的标准，能熟练利用课上所学的知识、理论等。正确的绘制与表达出该产品的图纸和零件的装配图，是一个有非常强的理论性和实践性的专业技能科目。经过课堂的知识所学的制图软件、推理和想象等思维活动，能够识别物体、锻炼几何思维和空间想象能力。光凭教师的口述教学，通常都会使教师没有办法说得很清楚，学生通常也难以理解，致使教学的效果不是很理想。经过这门科目教学实践，我认为把三维立体制图软件利用到《机械制图》的课堂和教学中，可一定程度上解决以上几个常见的教学问题。我把Inventor三维立体制图软件教学的一些效果和体会总结如下。

一、传统教学的模式

传统对于机械制图的教学中常见的难题如下：

1.教学模型容易被学生破坏，所以教师只能由口述来表达教学内容。

2.教师的口述导致学生缺乏动感和空间想象力，远远没有自己动手的学习效果好。

3.由于没有自己动手切割的过程所以对这门知识的认识不足，当没有模型演示时，学生通常觉得不知该怎么去理解分析，造成了对这门科目的学习和理解上有了更大的困难，同样也有可能失去学习的信心和动力。

二、三维立体软件的应用

采用书面教学讲课时，教科书中的内容以静态、乏味、平面性的居多，比较单调，对学生来说起不到很好教课质量。三维立体制图软件的出现，在很大程度上缩减了以往手工绘制机械零件图纸的时间。

往往学生自己手绘的机械零件图纸多少都有大大小小的误差，有些学生在绘制好的图纸上涂抹添加，严重影响了整个机械零件图纸的精准度。有的图纸绘到一半就已经涂抹得难以看清，而且学生在一次次的失败重画的循环下还会失去兴趣等。教师在教学中也同样会遇到很多问题，如教学质量、教学时间等。

如果把三维立体绘图软件应用到机械制图中，会使这门课更加生动，更加吸引学生的注意力，可以很好地提升教学质量和绘图时间，在教学难度上也有很大的减小。三维立体绘图软件绘出的机械零件图纸比以往手工绘制得更加精准、更加直观，更可以让学生一目了然的看出这是个什么样的零件，使学生对这门课产生了兴趣，这样才能让学生学得好、爱学。往往使用计算机的三维立体制图软件绘制机械零件图纸的时间是手工绘制机械零件图纸的一到两倍，三维立体制图软件绘出图纸的精准度也比以往手工绘画的图纸要精准得多。计算机三维立体制图软件在机械制图中体现了我国教育的现代化，体现了我国教育逐渐与国际接轨。

实践证明，三维绘图软件辅助教学是让学生亲身感受空间形体、增加实际经验、培养空间想象能力的有效方法。在机械制图教学中充分利用三维绘图软件辅助教学的优势，把机械制图的传统理论与现代计算机技术的先进成果，通过对学生制图“能力”的培养这一目标进行有机整合，既注重了基础理论的学习，又将先进技术手段落实到了课程教学这一生产实践中，“经典”理论与“现代”技术在课程教学内容的组织上珠联壁合、相辅相成。利用形象直观的三维模型，借助动画生动形象地帮助学生建立起空间概念，进一步展示形体和零件的结构特征，呈现机器和部件的工作原理、装配关系、拆卸过程，这些都促进了学生空间分析问题、解决问题能力的提高。

再如，在学习“截交线”一章中的圆球截交线内容时，表面看好像很简单，球经平面截切形成的截切体，得到的截交线都是圆，实际网球的截切体投影是“截交线”一章中最难理解的，最不容易想象的，这部分让学生做的练习是补全图线或解决已知截切体的两个投影，求第三面投影。

更重要的是，三维绘图软件的辅助教学使本来被誉为“机械”的制图变得生动而精彩起来。学生对物体感受越深，理解起来就越容易，知识储存就越丰富牢固，知识迁移转化也就越快。

参考文献

[1]汪溪 李建国 《画法几何》及《机械制图》教学改革的探讨[J].农机化研究，2004，1。

[2]卜国平《机械制图》教学改革的思考与实践[J].上海冶金高等专科学校学报，2000，21。

[3]余明浪 “工程制图”教学改革的反思和探索[J].工程图学学报，2009，5。

[4]赵耀虹 翟海光 制图课教学应注重能力的培养[J].军工高教研究，2004，1。

[5]吴伟涛 胡建平高职制图教学改革的探索与实践[J].工程图学报，2007，2。

第四篇：注塑机三维建模毕业设计

注射模具工作过程中的动画模拟

第1章 绪论

1.1注塑成型模具概述

注塑用模具简称注塑模，主要用于热塑性制品的成型，但近年来也越来越多地用于热固性塑料的成型。注塑成型在塑料制品成型中占有很大比重，世界塑料成型模具产量中约半数以上为注塑模具。

注塑模主

图1-1 化妆瓶盖用模具 要由成型零部件和浇注系统组成，使来自注塑机的熔融物料成型为适应于各种用途的制品。注塑过程中，塑料先加在注塑机的加热料桶内，塑料受热熔融后，在注塑机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，塑料在模具的型腔内固化成型，这就是注塑成型的简单过程。

1.2注塑成型模具的分类及其典型结构

1.2.1注塑成型模具的分类

生产中使用的注塑模具种类繁多，可从不同的角度分类。本论文要模拟模具的工作和装配过程，要对各类不同的模具结构进行精密的三维建模，因此本文按照模具的结构不同来对其进行分类：单分型面注塑模具，双分型面注塑模具，带活动镶件的注塑模具，横向分型抽芯的注塑模具，自动卸螺注塑模具，多层注塑模具，无流道注塑模具等。下文将主要针对单分型面，双分型面，斜导柱抽芯注塑模具以及目前应用广泛的潜伏浇口的注塑模具进行模拟。

1.2.2注塑成型模具的典型结构

注塑模具的结构是由塑件结构合注塑机的形式决定的。凡是注塑模具均可

注射模具工作过程中的动画模拟

1.4课题的研究内容

a 用3ds max制作各种塑料模具零件，包括动定模板，凸模，凹模，导柱，导套，复位杆，推杆以及连接螺钉的建模；

b 把零件装配成成型系统，浇注系统，脱模系统，抽芯系统，再将各系统装配成整套模具，并附有相关图片和文字说明；

c 模拟上述各类模具的工作过程及其装配过程。

注射模具工作过程中的动画模拟

者丰富的创造欲望，这一特点正满足了本设计中图片细致的后期处理要求。

2.3会声会影的选用

会声会影是一套影片剪辑软件，具有其它视频工具无法替代的视频文件编辑功能，能独立编辑影片的视频，背景音乐和旁白解说音轨。本论文正是利用这些特有功能对3ds max渲染出的无声视频文件加上标题，转场效果并且配上背景音乐，使动画更加生动丰满，有声有色。

注射模具工作过程中的动画模拟

模架。适用于立式或卧式注射机上。用于直浇道，采用斜导柱侧面抽芯、单型腔成型，其分型面可在合模面上，也可设置斜滑块垂直分型的注射模。

3.2典型注塑模具的特征

在本设计工作开展之初，为了更加准确的表达清楚模具的内部结构，本组成员到模具车间进行了现场调查，通过工人师傅的讲解和部分照片资料的收集，笔者对本课题涉及的模具有了更加深刻的认识。此外，在设计中期，我们还到外校模具实验室参观了注塑模具木结构模型，并进行了现场拆装实验，为设计提供了丰富的实践素材。现介绍本文将涉及的几种典型模具的具体特征。

3.2.1单分型面注塑模具

顾名思义，在动模与定模之间只有一个分型面的注塑模叫单分型面注塑模，有些资料也将其称为两板式注塑模或标准模。具体特点是主流道开设在定模板一侧，分流道和测浇口设置在分型面上，开模后，塑件连同浇口，流料凝料一起滞留在动模一侧。动模中的顶出脱模机构在注塑机的顶杆驱动下，从动模上把塑件和凝料一齐顶出。图3-2所示是一种单分型面的注塑模具。

图3-2单分型面注塑模具

3.2.2双分型面注塑模具

除了动模和定模之间的一个分型面之外，还设有另外一个具有辅助功能的分型面的注塑模叫做双分型面注塑模具，又称作三板式注塑模。与单分型面注

注射模具工作过程中的动画模拟

此种类型的单独给出介绍。

潜伏式浇口的断面形状和尺寸类似点浇口，它除了具备点浇口的特点外，其进料部分一般选在制件侧面或背面较隐蔽处，不至于影响制件的外观，同时可以采用较简单的两板式模具浇口进浇点潜入分型面的下方沿斜向进入型腔，在动模和定模分型或者推出时流道凝料和制件被自动切断，故分型或推出的时候必须有较强的外力驱动，对于强韧的塑料，潜伏式浇口是不适用的。图3-5所示为潜伏式浇口示意图。

图3-5 潜伏式浇口

3.3三维模具模型的建立

本文要实现三维动画的效果，首先要对各部分模具零件进行三维建模。对于此部分工作，本课题采用3ds max 5.0应用软件。首先对各类模具的单个零件进行建模，最后装配在一起成为完整的一套模具。下面对上述四种典型模具的建模过程进行详细阐述。

3.3.1单分型面模具建模

在这部分的模型建立中，笔者的主要工作有标准模架的模型建立，包括动模底板，支架，动模垫板，动模板，定模板，定模底板，推板以及推杆固定板等板类零件的建模；凸模和凹模的建模；杆类零件模型的建立，包括复位杆，注射模具工作过程中的动画模拟

柱体，最后将复位杆复制三份，推杆复制七份，调整好各自的相对位置。由于这部分采用的是Z字头拉料杆，因此对拉料杆的末端还要进行处理。利用自由

图3-10 导柱和导套

图3-11 杆类零件

图3-12推板导柱及导套 曲线工具创建Z字形二维形状，然后用extrude拉伸命令将其拉伸至一定厚度，最后用拉料杆减去这部分形状即可得到Z字头拉料杆。杆类零件的全部效果图如图3-11所示。

为了推板能在固定的轨道上运动，这里还要建立推板的导柱及其导套的模型，其建立过程和复位杆以及拉料杆的大同小异，同样是建立首先利用圆柱体命令建立两个圆柱体，然后调节其形体参数和相对位置，最后用“布尔和”将它们合并成一个实体。其效果图为图3-12所示。

最后进行各部分连接螺钉的三维建模。在这套模具中，有连接动模底板，支架，动模垫板和动模板的螺钉，有连接推板和推杆固定板的螺钉以及连接定模板和定模底板的螺钉。首先用createextended primiti vesgengon命令创建正六边形棱柱，在用

布尔和运算将它与另一倒角圆柱体合并，然

图3-13螺钉建模 后建立一个弹簧模型，调整其显示参数，使其成为螺纹的形状，最后也将它合并至刚才制作好的复合几何体中，其效果图为图3-13。利用复制命令将其复制到其他位置，并调整好各自的长度，螺钉的模型建立即完成。

由于各杆类零件和螺钉都是装配在模架之中，所以最后还必须在模架中制作与各零件相配合的孔，这项工作可以利用布尔差

运算实现。

此外，再用圆柱体命令建立浇口套和定图3-14 单分型面注塑模具模型

1注射模具工作过程中的动画模拟

用createextended primitivesoiltank命令创建油桶几何体，调节其参数使它的形状和大小复合斜导柱的特征，再创建两个圆柱体，将两个几何体应用布尔和运算合并，效果如图3-17所示。

图3-17斜导柱示意图

图3-18 组合滑块示意图

3注射模具工作过程中的动画模拟

第4章 三维动画的制作

动画是由一系列静止图像构成的，这些静止图像按一定顺序显示在用户的眼前，每个静止图像称为动画的一帧。动画非常适合表现模具的工作过程和装配过程，看过动画之后能十分清楚地了解模具结构。

3ds max5.0拥有强大的动画制作及渲染功能，利用其自带的动画编辑和渲染器能轻松实现三维动画的制作。如图4-1为该软件的动画轨迹视图。

图4-1 3ds max5.0动画轨迹视图

4.1单分型面模具工作过程动画的制作

动画的制作过程也都是大同小异，在此以单分型面的工作过程动画为例来说明动画的制作过程。（1）分析动画过程

该部分动画可以分为5个过程。第一，注塑机开始工作，往模具型腔中注入塑料熔料；第二，注塑过程完毕，动模部分和定模部分开始分开，同时将制件和流道凝料一起和定模脱离一定距离（开模行程）；第三，推板在注塑机的驱动下推动塑料制件离开凸模；第四，脱模过程完成，动模和推板部分一起向定模方向运动，直到复位杆接触到定模板；第五，合模过程结束，并且推板的复位完成，准备开始下一周期的工作。（2）设置关键帧

根据上述分析结果，可以在动画中设置关键帧：第0帧，即为各部分零件的初始阶段，动模和定模闭合；此后每隔20帧设置一个关键帧。第20帧，开模，此时塑料制件仍然在凸模上；第40帧，推出制件和凝料；第60帧，合模；

5注射模具工作过程中的动画模拟

使侧型芯滑块侧向运动完成侧抽芯动作，接着是推杆运动推出制件，最后合模并准备下一周期的注塑工作。

潜伏式浇口所用的是两板结构，其关键帧的设置和单分型面注塑模具十分相似，在此不作重复论述。

4.3装配过程动画的制作

在装配过程动画中，笔者将零件的运动轨迹设置为水平运动，并使各零件依次从屏幕两边“飞”入画面，以实现装配过程的模拟。由于零件数量较多，其关键帧的数量比起模具的工作过程动画来说更多，因此所需的动画时间也较长。具体的设置过程为依次把各零件拖入画面，然后点击关键帧设置按钮，最后选择合适的视频输出尺寸，渲染输出。

4.4静态图片的渲染出图

图4-3 渲染动画对话框

为了更清楚的反映模具结构，在配合三维动画的前提下，在此还渲染出更为清楚的静态图片，以弥补三维动画中未曾表达清楚的细节部分零部件。

首先将要显示出图的零件选中，单击右键选择“隐藏未选中零件”，然后放大视图，将零件显示在视图的显眼位置，最后架设好“灯光”和“摄像机”系统，调出渲染动画对话框。此处与渲染动画所不同的地方在于，在选择文件格式时，如果要渲染动画文件则选择“avi”格式，如果是图片，则选择“jpeg”格式，并勾选上渲染“single”，即指渲染单帧。

同样，此时的图片仍然比较粗糙，没有层次感，必须对其进行专门的后期处理才能达到更好的效果。

7注射模具工作过程中的动画模拟

以“单分型面注塑模具的工作动画”为例。播放初稿时，整个动画只有5秒钟，时间过短，整个模具的工作过程难以看清，而且视频开头缺乏标题和标题动画。

在“会声会影9”中打开这段影片剪辑，首先为动画加入标题。单击素材库右边的下三角按钮，在弹出的菜单中选择“视频”命令，在素材库中出现所有可用的视频素材，在此选择一个flash片段作为开头动画，持续时间为3秒钟左右，将其拉入时间轴中即完成标题动画的添加。然后单击“标题”命令，切换到标题面板，在整个项目的开始位置输入“单分型面注塑模具的工作动画”，并将其移动至预览屏幕中央，在窗口中播放影片就能看到标题动画持续大概3秒钟后转入模具动画的播放。

此后可以用调节影片播放时间的方法来调节其播放速度。单击选项面板中的“回放速度”按钮，打开回放速度对话框（图5-3）。移动调节按钮至满意为止。

图5-3 回放速度调节对话框

添加背景音乐的方法和添加标题动画差不多，这里可以在声音素材库中找到一段风格适宜的音乐，直接将其拖入背景音乐轨中，调节播放时间，并加入“淡入淡出”的效果，使文件的播放不至于太突然。

重新预览动画，就可以收到声色俱佳的视频文件效果。

9注射模具工作过程中的动画模拟

结束语

本文主要介绍了单分型面，双分型面，斜导柱抽芯和潜伏式浇口注塑模具的工作和装配过程的动画模拟。文中重点论述了模具的建模过程，动画的制作过程，并且还对图片和动画素材进行了后期处理，使其更容易被受用者接受。但是不足在未能对所有典型注塑模具的结构进行模拟，在已完成的工作中也存在许多缺陷，和预期的目标仍然存在一定的差距。

文章还附带对3ds max，Photoshop和会声会影等软件的应用进行了简单的比较，提到了它们各自的特点以及选用理由。

由于时间仓促以及相关知识和经验的缺乏，本文难免存在许多错误，恳请各位读者提出批评和指正。

1注射模具工作过程中的动画模拟

参考文献

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[2] 《塑料模具技术手册》编委会，塑料模具技术手册，北京：机械工业出版社，2000 [3] 李海楠，注射成型及模具设计实用技术，北京：化学工业出版社，2000 [4] 唐志玉，大型注塑模具设计技术原理与应用，北京：化学工业出版社，2004。[5] 王孝培，塑料成型工艺及模具简明手册，北京：机械工业出版社，2000。[6] 钟志雄，塑料注射成型技术，广州：广东科技出版社，1995。[7] 黄红，塑料成型加工与模具，北京：化学工业出版社，2003。[8] 屈华昌，伍建国主编，塑料模设计，北京：机械工业出版社，1993。[9] 许建南主编，塑料材料，北京：中国轻工业出版社，1999。[10]唐志玉，大型模具设计基础，成都：成都科技大学出版社，1987。[11]唐志玉，王鹏驹，塑料模具技术手册，北京：机械工业出版社，1996。

[12]王四坤，3D Studio MAX R4动画设计培训教程，北京：机械工业出版社，2001。[13]张铭歧，3D Studio MAX3.0三维动画全面速成教程，成都：四川科学技术出版社，新疆科技卫生出版社，2000。

[14]白光羽（韩），3ds max经典案例课堂，北京：中国青年出版社，2003。[15]李振格，3ds max 6入门与提高，北京：清华大学出版社，2004。

[16]李杰臣，会声会影8视频编辑完全实用手册，北京：中国青年出版社，2005。[17].“Trends in injections molding ”by Friedrich Johannaber.Kunststoffe Plastics, 2000.[18].“Gas-Assisted Injection Molding-A New Technology is Commercialized” by Rush Ken C.Plastics Engineering, 1989.

第五篇：三维建模思路教学浅析

AutoCAD（中级）培训中三维建模思路教学浅析

谢珍真

内容摘要：复杂的形体大多都是由简单的基本形体进行布尔运算或面截切得到的。在教学中从简单零件的画法开始，就注重引导学生进行形体分析，养成良好的建模思维习惯，同时，让学生理解UCS变换的目的是至关重要的一步。重视建模思路的分析引导，让学生自主探求模型的构建方法，使不同层次的学生得到不同程度的发展。

关键词：三维建模思路，形体分析，UCS变换

AutoCAD是目前应用最广的计算机辅助设计（CAD）通用软件，从AutoCAD2000以后，其三维建模与功能随着软件版本的不断升级而日显强大。AutoCAD（中级）培训其主要任务是完成三维建模的学习。这个过程既是AutoCAD 三维建模技能的教学过程，更是为学生构建三维设计理念，拓展三维设计视野，为今后触类旁通地学习其他更专业的3D参数化设计软件做铺垫的过程，因此在教学中不仅要重视通过建模实例熟悉命令，更应注重通过三维建模思路的分析，让学习者能举一反三，熟悉三维建模的思维过程，达到真正理解与掌握三维建模过程的目的。本文拟通过多年的AutoCAD实践对三维建模思路的教学加以总结分析。

一、形体分析是三维建模的思维基础

正如我们在《工程制图》教学中，形体分析法是读懂图纸的基本分析方法一样，在3D设计中，无论是象AutoCAD这种基于二维发展起来的三维设计模块，还是参数化3D 设计软件：如3dmax、Pro/E、ug，其建模的基本思路都是首先对模型进行形体分析，因为复杂的形体大多都是由简单的基本形体进行布尔运算或面截切得到的。在教学中从简单零件的画法开始，就注重引导学生进行形体分析，养成良好的建模思维习惯，只有这样才能使学生真正掌握三维建模的技能。

三维建模时的形体分析（本文主要讨论实体造型），主要从以下几方面进行考虑：1）是否为3d工具条中已有基本体（长方体、圆柱体、球体、圆锥体、楔体、圆环体, AutoCAD2007又新增了螺旋体、棱锥体等）的布尔运算（并、差、交集），2）是否为二维几何面拉伸、旋转、放样（2007新增）后与基本体的布尔运算3）是否为基本体的面截切。一些形体，尽管看起来复杂，但基本形体的判断与分解并不困难，这是由于组合形体主要是布尔并、差运算，运算后基本形体的特征仍然明显。例如（图1）所示泵体，建模时可将其分解为图2所示的二维几何面拉伸体与圆柱体的布尔并、差运算,复杂的形体也就变得简单了。而有些形体，看似简单，但初学者却感觉无从下手，例图3，六角螺母的倒角，不少初学者常常在倒角与倒圆命令上兜圈子，而其形体的形成应是六棱柱与圆锥的布尔交运算所得，采用布尔交运算后的得到的形体，其基本形体的特征已不明显，往往不易判断，因此，在形体分析时，应熟悉布尔交运算结果的特点：两形体的共有部分。形体分析的目的是在弄清形体结构的基础上，确定建模方法。一个形体，其构建的方法往往并不是唯一的，因此，在教学中，通过形

图3 体分析启发学生探讨建模方法，并对各种方法加以分析比较，选择最简方法，可以使学生在学习中不拘于教材或老师的建模步骤而独立完成三维建模，真正掌握三维造型的技能，达到授之以渔的目的。

二、UCS变换是三维建模的关键

形体分析为三维建模奠定了建模方法的思维基础，但能不能完成建模，关键还在于对UCS的理解与灵活运用。

UCS为user coordinate system的缩写，即用户坐标系。在AutoCAD中有两个坐标系，一是WCS（世界坐标系），另一个就是UCS。在二维绘图中，我们采用的是WCS，其原点位置和坐标轴的方向是固定不变的。而UCS是一个原点位置和坐标轴方向可根据用户需要变换的坐标系。由于是在2D平面绘制3D图形，因此，所有的3D软件都要解决同一问题，即2D绘图平面的变换，只是各自的术语不一样而已，如：pro/E将二维绘图平面称为草绘平面，masterCAM中将其称为构图面，Solidworks将其称为基准面。AutoCAD中没有明确给出二维绘图面的名称，而是用可变换的UCS确定二维绘图面XY平面，理解了这一点，UCS变换也就容易掌握了，同时对于其他3D软件的入门也起到触类旁通的作用。

初学者对UCS变换目的不理解，在建模时最感困难的就是UCS 的应用。因此，在教学中，让学生理解UCS变换的目的是至关重要的一步。UCS变换的一个重要目的，就是建立新的XY平面，由于许多2D绘图及编辑命令（如PLINE、ARC、CIRCLE、ELLIPSE）只能在xy平面内绘制，而三维实体命令（圆柱、圆锥、长方体、楔体及拉伸、旋转、扫描，放样）都是基于2D图形形成的，因此在三维建模时必须通过UCS变换将XY平面建立在所需的空间任意平面内，使各个方向基本形体得以完成。如图4示的机件，是由1、2、3块板组合而成，而创建1、2、3板的2D几何平面图形只能在xy平面内绘制，通过UCS的变换，就可以使 xy平面位于图示所需的三种位置，达到构建各个方位基本形体的目的。

（图4）

明白了UCS变换的目的，再让学生来理解和应用UCS变换的各个命令就容易的多了。UCS变换命令的灵活应用则在于让学生熟悉UCS工具条中各命令的特点，为了让学生能熟练掌握各命令，可以根据各UCS变换命令特点分类介绍：

1）绕坐标轴旋转（），其特点是原点不变，只改变坐标轴的方向，例图5，1 绘水平方向圆柱 绕Y轴旋转90°（图5）

绕X轴旋转45°绘斜圆柱

配合原点平移命令，可以将XY平面变换到任何位置与角度。2）原点、坐标轴方向变换（），这三个命令原点都可改变。为原点平移，理解与应用不会有困难，灵活应用可以在确定基本形体位置时简化坐标输入。图6示确定键槽位置时，UCS变换后，轴向坐标（X）输入1.5 即可。

为定原点及Z轴正向，为三点定新XY平面，应用的前提是已知Z方向

或已知平面的三点，这两个命令应用得当，可以使UCS变换快捷简单。(图7)

3)变换到指定平面（）），这三个命令的特点是 指定某面（对象、实体表面、视图）为新的XY平面。对于 指定对象确定新的坐标系，学生一般感觉较困难，但在实际 中应用并不多，因此可以简略介绍即可。(图8)

指定实体平面

（图8）

图7 Z轴正向

教学中注意给出UCS 变换的典型实例，注意分解难点。如（图8）的建模，形体分析简单，但须经多次UCS变换才能完成。（图9）

（图9）

无论是已有模型的绘制，还是三维创意的表达，形体分析是三维建模思维的基础，只有清楚了各部分的基本形体，才能确定建模的方式。而UCS变换则是解决各基本形体在各个不同空间方位的绘制。三维模型的构建，重要的是建模思路的构建。在教学中，宜采用引导——探究教学方法，探究学习理论认为，传统的理科学教学热衷于灌输和记取结论性知识，不利于学生思维能力的发展，而该理论强调学生自主地通过探究过程式学生的思维得到开发并获取知识。教学中不是照本宣科地讲授命令或绘图步骤，而是重视建模思路的分析引导，让学生自主探求模型的构建方法。采用引导-探究式教学可以让学生成为学习的主体，从而使不同层次的学生得到不同程度的发展。参考文献

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