劉永霞 彭如恕

南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 湖南衡陽 421001

基于Pro/E三維建模的工程制圖教學(xué)方法研究*

劉永霞 彭如恕

南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 湖南衡陽 421001

10.3969/j.issn.1671-489X.2010.21.108

*南華大學(xué)校級(jí)教改資助課題（2009ZZ031）。

作者：劉永霞，碩士，講師，研究方向?yàn)楣こ讨茍D。

1 引言

工程制圖是研究繪制和閱讀工程圖樣原理和方法的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，要求學(xué)生掌握?qǐng)D示空間物體的基本知識(shí)和基本方法。目前利用三維軟件強(qiáng)大的造型功能進(jìn)行工程制圖輔助教學(xué)，可以使學(xué)生在較輕松的環(huán)境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，并能顯著提高學(xué)習(xí)效率。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，企業(yè)廣泛、深入應(yīng)用三維設(shè)計(jì)技術(shù)，對(duì)人才三維造型設(shè)計(jì)能力的要求也越來越高[1]。所以，在國家制圖課程教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)2005年修訂的“本科工程圖學(xué)課程教學(xué)基本要求”中明確要求學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)三維造型的基本操作技能[2]。近年來，如何在工程制圖教學(xué)中融入三維CAD技術(shù)是我國圖學(xué)界研究的熱點(diǎn)問題，但到目前為止還沒有形成完善的解決方案，所以有必要對(duì)此展開深入的研究。

2 Pro/E軟件引入工程制圖教學(xué)中的優(yōu)點(diǎn)

美國PTC公司開發(fā)的軟件Pro/E是目前國際上最成熟使用參數(shù)化特征造型技術(shù)的大型CAD／CAM／CAE集成軟件之一，已成為機(jī)械行業(yè)工程技術(shù)人員必須掌握的軟件之一。選定該軟件引入制圖課堂有利于學(xué)生在今后的職業(yè)生涯中熟練掌握該軟件。

將利用Pro/E軟件進(jìn)行三維造型的內(nèi)容融入工程制圖的教學(xué)中，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的三維造型能力，還能使Pro/E軟件成為學(xué)習(xí)工程制圖知識(shí)的重要工具。將二維圖形與三維建模進(jìn)行穿插教學(xué)的方法能夠營造一種形象、直觀、高效、生動(dòng)的教學(xué)氣氛，減輕學(xué)生的畏難心理，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。

3 將Pro/E軟件融入制圖課堂的方法

在工程設(shè)計(jì)中，因二維圖在視圖表達(dá)、尺寸及技術(shù)要求標(biāo)注方面的優(yōu)勢(shì)決定了二維圖與三維圖將長期共存，所以在確定具體結(jié)合方式時(shí)可以采用融合式引入方法，根據(jù)畫法幾何和制圖課程學(xué)習(xí)的不同階段的需要，穩(wěn)步引入三維建模內(nèi)容，進(jìn)而形成完整的教學(xué)內(nèi)容體系。課程將在以下幾個(gè)階段引入三維建模。

3.1 Pro/E在截交線、相貫線教學(xué)中的應(yīng)用

截交線、相貫線內(nèi)容的學(xué)習(xí)一直是制圖教學(xué)的難點(diǎn)之一。在截交、相貫體部分引入三維造型，在課堂上演示典型形體的造型過程，使學(xué)生對(duì)形體有直觀的認(rèn)識(shí)，了解它們的概念以及各種情況下的截交線、相貫線。同時(shí)使學(xué)生初步掌握三維實(shí)體造型的方法。

3.2 Pro/E在組合體教學(xué)中的應(yīng)用

在講授“挖切”形式組合體的三視圖時(shí)，對(duì)于一些挖切多處的形體，求作第三個(gè)視圖時(shí)，學(xué)生遇到的困難較大。如圖1所示的題目，教學(xué)中應(yīng)用Pro/E進(jìn)行三維造型，使學(xué)生看到組合體的形成過程，分析組合體各個(gè)組成部分的相對(duì)位置，再通過輸出視圖得到組合體的主視圖、俯視圖、左視圖。這種教學(xué)方法不但提高了學(xué)生的空間想象能力和思維能力，而且能夠啟發(fā)學(xué)生快速、準(zhǔn)確地作圖和讀圖。

圖1 組合體示例

3.3 Pro/E軟件在零件圖教學(xué)中的應(yīng)用

零件圖在實(shí)際生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，學(xué)生學(xué)好零件圖對(duì)今后的工作非常重要。在零件圖的學(xué)習(xí)中將二維繪圖和三維建模同時(shí)訓(xùn)練，使用Pro/E軟件完成零件模型，再將造型生成工程圖，把工程圖輸入到AutoCAD軟件中，修改圖線的圖層，并標(biāo)注尺寸和技術(shù)要求，生成一張完整的零件圖。這種以虛擬造型環(huán)境為背景的教學(xué)模式，有利于激發(fā)學(xué)生的觀察力、發(fā)現(xiàn)力、想象力及邏輯聯(lián)想力。

3.4 Pro/E軟件在裝配圖教學(xué)中的應(yīng)用

在裝配圖的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以利用Pro/E的動(dòng)畫功能將一些裝置的安裝及拆卸過程做成動(dòng)畫，如圖2所示為安全閥裝配動(dòng)畫完成后的爆炸圖，上課時(shí)演示給學(xué)生，讓學(xué)生對(duì)裝置的結(jié)構(gòu)有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。這種教學(xué)方法使整個(gè)裝配過程具有仿真性，實(shí)踐性強(qiáng)。該方法在教學(xué)上既強(qiáng)調(diào)知識(shí)的理解，又突出知識(shí)的運(yùn)用，還強(qiáng)化能力的培養(yǎng)，這一切都是傳統(tǒng)教學(xué)所無法比擬的。

圖2 裝配圖示例

4 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)三維實(shí)體模型生動(dòng)逼真，空間關(guān)系直觀具體，有助于學(xué)生理解工程制圖的內(nèi)容，還可以輔助思維，提高學(xué)生形體構(gòu)型、圖形分析能力。實(shí)踐表明，Pro/E軟件在工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生空間想象能力，同時(shí)也促進(jìn)學(xué)生積極學(xué)習(xí)并掌握三維設(shè)計(jì)軟件。

[1]侯洪生,張?jiān)戚x,朱玉祥,等.工程制圖教材中傳統(tǒng)內(nèi)容與三維CAD融合的研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2008(2)

[2]葉軍,孫根正.三維建模引入制圖課程的改革研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào),2008(2)

[3]楊梅,毛志松,姚繼權(quán).CAXA-3D三維造型在工程圖學(xué)教學(xué)中的探索與應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造,2005(1)