CAXA3D模型在泵类设备教学中的应用
徐瑞锋
（宁夏工业职业学院，宁夏 银川）
摘 要： 泵类设备结构复杂，装配精密等特点使得教学中关于泵的结构和拆装方法一直都是难点。各种教学手段在教学应用中都存在一些局限性，CAXA3D模型、装配爆炸图对教和学两方面都可以提供有力的支持。它的制作和应用丰富了教学手段，提升了教学效果。是一次有益的探索和实践。
关键词： 局限性；优势；CAXA3D模型；装配爆炸图；素材库；更新专业知识
泵是将机械能转变为液体的压力能的机械，在厂矿企业的生产中都有大量的各类泵在广泛使用。
一 各种教学手段在教学应用中的局限性
学生和老师都希望能有一种更为直观的方式来了解和掌握泵的结构和拆装维护方法。我在长期的教学实践中尝试了多种方法，视图、flash动画、模型、真实设备，使用中每种方法都存在着这样或者那样的缺陷。视图往往是通过绘制剖视图的方式来呈现泵的结构，这样的图需要很强的看图能力，并且对泵的真实结构也比较熟悉才有可能看懂，显然绝大多数学生看图能力差，对泵也缺乏认知。所以在以往的教学中教师对着挂图讲的头头是道，学生听的是云里雾里。教师费了很大的力气，学生还是不知其然，教学效果很差。flash动画便于动态的呈现设备拆装过程，但是在表现设备结构时往往精准程度不高，无法表现一些重要的细部结构，也无法做到全方位多角度的观察设备。模型基本能反映设备的结构特征，但是准确度通常不足，只能用来了解基本工作原理和结构。利用真实设备作为教具开展教学，有很大的优势。但是也存在着设备内部不便于观察，多级大泵拆装难度大占用学时长，零配件容易损坏教学成本高等问题，并且拆解装配过程中还存在着一定的安全问题。
李长吉感觉到的“金铜仙人”与“泪”，在诗句中，“泪”字虚晃了一下立即幻化成了“铅水”。因为“金铜仙人”与“泪”，在情理上讲得通，在事理上讲不通，处于既讲得通又讲不通的节骨眼儿上的“泪”忽焉成了“铅水”，收放开阖，顺理成章。似乎诗人自己也不相信金属的“仙人”能流“泪”，纵使能流，也只能流出金属的“铅水”。似泪非泪，非泪似泪，扑朔迷离，恢奇诡谲。
二 CAXA3D实体设备模型应用于教学中的优势
CAXA三维实体设计是一款优秀的具有自主知识产权的国产全中文可视化三维造型软件，已经得到了广泛的推广与应用。它功能强大，操作简便，突破了传统三维造型软件的思维模式，突出智能化、可视化和特征造型与装配一体化。CAXA实体设计软件提供丰富的标准件库，包括螺钉、螺栓、螺母、垫圈、销钉、键、滚动轴承、弹性密封件、钢型材以及齿轮等，在泵的建模过程中节省了大量为标准件建模的时间，显著加快了泵类素材库的建设。有助于在教学中培养学生掌握标准运用标准的意识和能力。利用CAXA三维实体设计软件的高级渲染功能，可以把已经制作出的泵类设备各零部件模型，输出成具有照片级真实感的效果图，还能制作装配动画和爆炸图，这些功能对教和学两方面都可以提供有力的支持。
3D实体设备模型能够非常直观的全方位无死角观察泵的整体和每一个零部件结构，用于解决“看不见、进不去、动不得、难再现”等教学痛点具有显著的优势。我们根据教学需求制作的泵类三维数字模型不同于以往，是通过类似设备制造的方式分别制作每一个零部件的数字模型然后组装成泵，将泵的每一个结构、每一层装配关系都清晰、直观地显示出来，不但可以根据需要查看每一个零部件的结构，还可以通过装配爆炸图掌握装配过程和结构关系。安装后零部件之间的结构关系也可以在制作的实体剖视图中观察到，这一点即便是面对真实的设备也无法做到。
经过长期的教学实践和不断的探索总结，我们利用CAXA三维实体建模的方式为泵构建实体模型，经过两年努力完成了三类泵的建模工作，基本形成泵类的教学素材库。配合视图、动画、真实设备等素材和教具，可以弥补以往教学中的难题，达到较为理想的教学效果。
5.银行业务缺乏创新。在“互联网+”的时代，传统银行业务如果不进行创新改革，将面临着被市场淘汰的命运。许多商业银行虽然意识到业务创新的重要性，但碍于商业银行较为冗长的审批程序，加大业务创新力度往往受阻，并且央行在这一方面也缺乏明确的政策指引，实施业务创新面临着较大的政策性风险，所以银行进行业务创新普遍都只是动其皮毛而未能深入内里革新，因此，目前为止深圳的银行业务仍然是以传统业务为主，缺乏创新。
三 泵类设备三维实体素材库的构成
一直以来，在开展泵类的实训教学过程中，学生七手八脚拆解设备时不注意观察设备的结构和零部件之间的装配关系，误拆、误装导致一些设备零部件损坏的情况时有发生。滚动轴承、骨架密封等各种密封零件、螺纹连接件、甚至叶轮等零件在装配时都经常被损坏。泵装配完成后会出现多出了个别零件，或者看似泵装配起来了，打开一看好多零件都装错了。这些状况之所以出现说明学生对泵的结构没掌握，对零部件的作用和装配关系不清楚。究其原因，往往是学生对教材中泵的结构图看不懂。图2所示多级离心泵的结构图，对于不熟悉泵结构的高职学生来说确实很难看懂。
（一） 零件模型库
在分别制作具有独立功能的部件模型的基础上，按照装配要求以爆炸图、装配动画、实体剖视等方式，展现装配过程、工序控制、零部件装配关系，具有规范的装配工序、清晰的结构特征。泵类设备三维实体素材库所构建的虚拟机械原理教学情境具有高真实感，能逼真地展示泵设备装配过程。这种教学手段的使用有助于激发学生的学习兴趣，提高教学效果，见图1。
（二） 一装配爆炸图
由于采用装配的方式构建设备模型，所以每一个零部件都要进行建模，在精度许可的范围内力求真实准确。对于叶轮、泵壳等零部件的各种结构类型都分别制作了模型并配以文字说明。例如，离心泵的叶轮是使液体产生离心力并获得能量的主要部件。叶轮形式有闭式、半开式、开式和双吸叶轮四种，模型库中就分别对叶轮的这四种类型分别进行了建模。教学中学生通过对几类叶轮的观察和比较能直观的了解叶轮。
教师出示周杰伦的《稻香》中的几句歌词“所谓的那快乐，赤脚在田里追蜻蜓，追到累了，偷摘水果被蜜蜂给， 叮到怕了，谁在偷笑呢，我靠着稻草人，吹着风，唱着歌，睡着了”。这几句歌词简洁明了地展现了童年生活的快乐与美好，但似乎与我们学生的实际生活不贴合，这时就引导学生，根据这几句歌词，联系实际，将歌词中的童年生活化为己用。
图1 清晰直观的多级离心泵3D实体剖视图
四 实施效果分析
素材库定位于“能学、辅教”。“能学”指有学习意愿并具备基本学习条件的学生、教师和企业职工中的学习者，均可以通过素材库，自主选择进行系统化、个性化的学习，实现学习目标。“辅教”指教师可以针对不同的教授对象和教学要求，利用素材库灵活组织教学内容、辅助教学实施，实现教学目标。素材库由大量零部件模型和装配爆炸图、实体剖视装配爆炸图、部装爆炸图等构成，例如多级离心泵素材库就由56个各类零部件和爆炸图构成。教学中这些实体模型依托CAXA实体设计软件使用，不仅能平移、缩放和旋转三种运动控制，还能实现任意的控制和操作。大量的零部件素材，和便捷的操作给教学提供了巨大方便。
图2
CAXA实体设计制作的泵类设备三维实体素材库为教学的设计和实施提供了新的途径。在教学中按照看模型、认零件、熟结构、懂原理的顺序进行，看模型的同时了解设备的工作原理和结构关系，这个时候要把三维实体模型与平面视图反复对照比较，这样做有助于提高学生对设备结构和工作原理的理解，同时也可以提高视图的读图能力。认零件这一步是实体模型对照真实零件，掌握零件的安装位置、安装顺序、结构特征、所起作用以及名称、规格等信息。在看模型、认零件这两个步骤的基础上懂工作原理就是一件顺水推舟的事情了。再进行拆装、维修实训，就基本上可以避免误拆、误装现象，大幅提高教学效果降低损耗。
有一个对比数据可以说明教学效果的变化，以前，我校矿山机电专业的学生在实训中两人一组装配“三联齿轮泵”，在一节课的考核时间内基本上没有能做到保质保量安装完成的，能装上但是有错误的情况占到40%，其余都是装不上的。素材库投入使用后按照新的教学流程，同样是矿山机电专业的学生两人一组装配“三联齿轮泵”，已经全部都能完成安装，错误率不足20%。
之所以称之为校园网络文化，顾名思义就是校园文化和网络文化的结合。高校要加强校园网络文化建设，不仅对校园网络资源进行有效管理，净化校园网络环境；而且要在校园网上进行优良传统文化的教育，让学生们在接受网络新鲜事物的同时兼顾优良传统文化的学习，还要通过网络开展一些积极健康的文化活动，锻炼学生们的能力，丰富学生们的课余生活。
五 结语
泵类设备三维实体素材库的建设和投入使用丰富了教学手段，提升了教学效果。是我们在教学教研中的一次有益探索和实践，实施效果证明这个探索是成功的。
参考文献
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本文引用格式： 徐瑞锋.CAXA3D模型在泵类设备教学中的应用[J].教育现代化,2019,6(67):146-147.
DOI: 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.67.069
基金项目： 1.本文系宁夏回族自治区资源共享精品课建设。宁教职成办[2017]152号，《矿山机械》第一负责人：徐瑞锋；2.本文系宁夏工业职业学院教改项目。《泵类设备数字化模型库建设》第一负责人：徐瑞锋
作者简介： 徐瑞锋（1971-），男，汉族，天津，专科，讲师，研究方向：矿山机械。
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