基于UG的《机械制图》教学改革

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　　摘　要：研究了UG在《机械制图》教学中的应用。利用UG软件的三维造型及工程图两大模块功能讲解形体的构成、机件的表达方式，使课堂教学变得形象生动，激发学生的学习兴趣，学生的空间思维能力得到了较大提高。
　　关键词：UG；机械制图；模型
　　
　　中图分类号：TH126
　　文献标识码：A
　　文章编号：1006-3315(2010)10-139-001
　　
　　一、UG简介
　　
　　UG(UG NX)是一个集CAD／CAM／CAE于一体的计算机辅助设计制造软件，他的四大功能模块包括：基础模块、CAD设计模块、CAM加工模块及CAE仿真模块。UG软件无论是造型设计、工程出图还是虚拟装配和仿真加工，都具有操作容易、使用方便的特点，所以UG在国内外各制造加工企业应用广泛。
　　CAD模块中的两大子模块――建模Model模块和制图Drafting模块就是我们要引入机械制图教学中的重要内容。建模模块提供了草图、曲线、实体、自由曲面等工具，可以设计各种形状复杂的实体和曲面。制图模块使工程人员能方便地获得与3D实体模型完全相应的2D工程图，当3D模型改变时，2D工程图也会同步更新。
　　讲解组合体、相贯线、截交线及机件表达方法时，采用UG基于特征(如孔、凸台、沟槽、倒角等)的建模和编辑方法作实体造型，形象直观，便于让学生从不同角度观看和分析形体，提高授课质量与效率。
　　
　　二、传统《机械制图》的特点
　　
　　《机械制图》是机械类或近机类专业必修的一门专业基础课，核心内容是图样。近几年，由于《机械制图》的国家标准总是落后于企业的实际应用情况，很多院校《机械制图》的教学内容没有及时更新，教学方式也没有改革，情况如下：
　　1.过于强调手工绘图的技巧，忽略计算机绘图，有些院校甚至从不讲授计算机绘图的内容。学生从上课到练习接触的都是手工仪器绘图，毕业出来的学生只会用圆规、铅笔绘图，作图效率很低，不能胜任企业的工作。
　　2.《机械制图》的教学全都采用第一视角投影法来建立视图。学生只习惯这种投影方式。随着台资、外企的大量涌入，企业大都采用国际ISO为主的第三视角视图，学生在面试和就业时感到很困难。
　　3.有些老师对三维实体图和二维工程图的相结合关系把握不准。随着计算机技术的发展，各种流行的三维设计软件(AutoCAD、Pro／E、UG、Sdidworks等)绘制三维的产品图已不再困难，学习二维的工程图是否还有必要?从实际情况看，二维工程图不可取代，占主体的地位不可动摇。
　　3.1在立体图上无法像二维工程图一样，能够完整、清晰的标上各种加工所需要的尺寸和符号等。
　　3.2复杂机件的内部结构如凹槽和斜孔，不能通过立体图清楚表示，但通过二维工程图却可以清晰表示。
　　3.3工程图一直是工程技术人员反映其设计思想的工具，工程师通过选择最合理的投影面、剖切位置和剖切方式等，就可以充分表达零件的几何信息和加工信息。
　　3.4三维实体模型也不可或缺，它是数控编程、模拟与仿真的基础。
　　以投影原理为基础的工程图具有简单、完整、准确等特点。二维工程图仍然是企业工程师所经常应用的。在教学中，投影视图和剖视图不可替代，要加强。对于三维图，也需要安排一定的课时量教学，要求学生能够熟练绘制常用的零件图。
　　
　　三、UG在教学中的应用
　　
　　1.UG在组合体中的应用
　　UG软件具有强大的三维设计和实体渲染功能，它能制作形象逼真的实体模型的图形。教师最好在课堂上当堂绘制，这要求教师对UG操作非常熟练，课前充分备课。绘制出基本体，通过叠加或剪切形成组合体，使学生更加明白该模型的形成与特征。一边绘制，一边讲解其线面特征，引导他们对模型进行形体分析。
　　我们还把典型习题中的视图做成了立体图，当学生想象不出空间结构时，把虚拟模型给学生看，旋转模型，引导他们思考归纳，培养学生的空间想象能力。
　　
　　2.UG在三视图中的应用
　　三视图是制图教学中的重点和难点，内容抽象，要求学生利用投影规律，根据两个视图想出立体结构，画出第三个视图。在讲授这部分内容时，需要借助实物模型或虚拟的立体模型，如果没有模型，学生很难画出正确的三视图。调出相应模型，旋转它，展现模型的各个面和内部结构，讲解点、线、面的投影特点，拓展学生的解题思路。
　　利用UG的工程图模块，可以把三维图形转化为相应的二维投影视图，让学生熟悉第三角视图投影规律，学生能更好地适应外资企业对人才的需求。
　　
　　3.UG在剖视图中的应用
　　剖视图是表达零件内形的图样。剖视图由于剖切位置和剖切方法的不同，内容繁多容易混淆。如果光用模型和挂图给学生讲解结论，学生还是不知道如何合理选择剖切方法和剖切位置，在作图时也不清楚哪里要画投影线，哪里要画剖面线。在课堂上，采用UG软件进行实体造型后，利用“剖面视图”工具，对不同位置的剖切平面进行剖切，并通过零件模型生成工程图，选择相应的剖切平面生成剖视图。
　　
　　4.UG在装配图中的应用
　　学习机械制图的目的之一就是能看懂装配图。装配图是制定装配工艺规程，进行装配、检验、安装及维修的技术文件。利用UG强大的装配功能，使学生看清楚各零件间的连接情况，帮助学生理解零件之间的装配关系，分析各零件在装配体中的作用，进而读懂装配图。
　　
　　四、总结
　　
　　传统的《机械制图》教学依靠黑板和挂图、有限的木头模型，边讲边画，对物体的投影过程无法完全直观化，也很难用语言形象地表达完全。我们将UG引入制图课程教学，与多媒体课件穿插使用，使原本枯燥的课堂变得形象生动，大大提高了学生的学习兴趣，学生识读图的能力加强了，空间立体概念逐步形成，为后续专业课的学习打下了坚实的基础。
　　
　　参考文献：
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　　[4]沈铁敏.Pro／engineer在机械制图教学中的应用研究科技资讯，2007(30)：86-87
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