孫義林 胡增榮

摘 要：本文以組合體三視圖、實(shí)體表面截交線(xiàn)和相貫線(xiàn)等制圖教學(xué)內(nèi)容為例，介紹UG軟件在工程制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用，探討如何應(yīng)用UG軟件實(shí)體建模，幫助學(xué)生建立三維空間想象力，提升教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：UG軟件 三維建模 工程制圖 制圖教學(xué)

機(jī)械工程圖是表達(dá)機(jī)械產(chǎn)品的重要技術(shù)文件，是體現(xiàn)工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)思想的重要工具。工程制圖課程是機(jī)械類(lèi)各專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，是一門(mén)既有理論基礎(chǔ)，又有較強(qiáng)實(shí)踐性的技術(shù)基礎(chǔ)課。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，他們沒(méi)有生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，空間概念薄弱，對(duì)機(jī)械零件的模型沒(méi)有感性認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)上感到非常困難。在教學(xué)過(guò)程中，教師通常采用多媒體教學(xué)，利用零件模型圖片進(jìn)行教學(xué)輔助，或者利用各種類(lèi)型的實(shí)物模型進(jìn)行直觀展示。采用圖片展示只能是一種靜態(tài)的、單一方位的顯示，而且很多內(nèi)部的結(jié)構(gòu)無(wú)法展示；采用實(shí)物模型教學(xué)固然能夠體現(xiàn)很好的直觀效果，但是由于實(shí)物模型使用木材、橡塑材料或鋁合金材料制作，制作成本高，體積較大，不僅攜帶不方便，而且模型結(jié)構(gòu)固定、類(lèi)型有限，不能展示內(nèi)部細(xì)節(jié)，不能滿(mǎn)足教學(xué)要求，這樣就會(huì)造成教師講起來(lái)空洞枯燥、學(xué)生理解起來(lái)困難的局面。因此利用UG軟件的實(shí)體建模、裝配設(shè)計(jì)、工程制圖和線(xiàn)框曲面設(shè)計(jì)等功能，在計(jì)算機(jī)上建立虛擬模型并填充顏色，進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示，很好地彌補(bǔ)了這一缺陷。這一措施激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，擴(kuò)展和培養(yǎng)了學(xué)生的空間構(gòu)思能力。

UG NX8.0是Siemens公司新一代數(shù)字化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，是當(dāng)前最為先進(jìn)的面向制造業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造的高端軟件之一。UG NX8.0具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖設(shè)計(jì)等功能的三維設(shè)計(jì)軟件，利用此軟件不僅可以進(jìn)行三維造型設(shè)計(jì)（CAD）和裝配，還可以進(jìn)行由三維圖形直接生成二維工程圖樣，它不僅造型功能強(qiáng)大，而且其他功能更是獨(dú)具特色，是全球應(yīng)用最廣泛、最優(yōu)秀的軟件之一。

一、在空間思維鍛煉中的應(yīng)用

工程制圖課程主要學(xué)習(xí)如何使用二維工程圖樣表達(dá)機(jī)械零部件及裝配總成的方法，這就需要學(xué)生不斷地在二維平面和三維空間之間靈活轉(zhuǎn)換。因此，空間思維能力的培養(yǎng)顯得尤為重要。點(diǎn)、直線(xiàn)、平面是構(gòu)成物體的最基本元素，從基本幾何體上選取點(diǎn)、直線(xiàn)和平面，學(xué)生看到實(shí)實(shí)在在的幾何體，點(diǎn)、直線(xiàn)、平面就顯得很直觀了，這時(shí)我們?cè)俜治鏊鼈兊耐队疤匦砸簿捅容^易于理解和接受了。長(zhǎng)方體是學(xué)生熟悉的形體，我們可以結(jié)合UG軟件的造型功能，在長(zhǎng)方體及其切割體上分析點(diǎn)、直線(xiàn)、平面投影特性，這樣教師講授直觀、靈活，學(xué)生觀察直觀、易于理解。教師應(yīng)用模型旋轉(zhuǎn)功能，可以全方位觀察模型外形和表面線(xiàn)，不斷提高學(xué)生的空間思維能力，如圖1所示。

圖1 一般位置平面的投影特性

二、在截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)教學(xué)中的應(yīng)用

截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)的內(nèi)容是工程制圖教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在以往的教學(xué)中，我們下了很大的功夫來(lái)講授此部分內(nèi)容，用語(yǔ)言描述、用掛圖講解，學(xué)生仍然不易接受。使用UG軟件建立截交、相貫后的實(shí)體模型，并建立投影平面，使用法向視圖命令觀察圖形變化，可以讓學(xué)生對(duì)截交線(xiàn)、相貫線(xiàn)有非常直觀的了解。也可以任意更改圓錐體、圓柱體的尺寸、相對(duì)位置，這樣就會(huì)大大降低該部分講授的難度，學(xué)生也會(huì)很直觀地理解相貫線(xiàn)的產(chǎn)生及繪制方法，如圖2所示。

圖2 圓柱圓錐相貫線(xiàn)展示

三、在零件表達(dá)方法教學(xué)中的應(yīng)用

當(dāng)零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，為了清晰地表達(dá)零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，常采用剖視的畫(huà)法。若要將零件的內(nèi)、外形狀都準(zhǔn)確、完整、清晰地表達(dá)出來(lái)，就必須選擇合適的剖切面及剖切位置。如果學(xué)生對(duì)剖視圖內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和形狀不能準(zhǔn)確地構(gòu)思，就不能選擇好剖切面和剖切位置?，F(xiàn)在使用UG軟件的剪切工作截面和編輯工作截面功能，就可以將零件完全剖切開(kāi)來(lái)，并且可以任意調(diào)整剖切面的位置和方向，詳細(xì)查看其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)剖視圖的內(nèi)容。如通過(guò)圖3所示的零件全剖視圖，既能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)實(shí)物的感官認(rèn)識(shí)，又能夠用實(shí)物的各種剖切面形狀與自己所畫(huà)的圖形做比較，找出錯(cuò)誤，分析錯(cuò)誤原因，積累制圖經(jīng)驗(yàn)。這樣的教學(xué)形式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

圖3 三維實(shí)體模型的剖切面

四、在制作習(xí)題答案中的應(yīng)用

學(xué)好工程制圖，必須多做練習(xí)、多思考、多看實(shí)物模型、多觀察。學(xué)生在培養(yǎng)豐富的空間想象能力的同時(shí)，還需要多做練習(xí)，通過(guò)習(xí)題的繪制可以熟悉《工程制圖》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，掌握三視圖、零件圖、裝配圖的繪制技巧，形成正確的空間思維方式?，F(xiàn)在我們利用UG軟件可以建立習(xí)題中相關(guān)題目的三維模型，將三維模型生成平面視圖，還可以創(chuàng)建剖視圖、斷面圖、局部放大圖等視圖。這樣在習(xí)題講解中應(yīng)用，就可以取得一舉多得、事半功倍的目的，如圖4所示。

圖4 三視圖與實(shí)體模型

在工程制圖教學(xué)過(guò)程中應(yīng)用UG軟件，教師可以在授課過(guò)程中對(duì)各種內(nèi)容進(jìn)行生動(dòng)、靈活、真實(shí)的演示，讓學(xué)生直觀地解決學(xué)習(xí)中遇到的空間想象、立體造型、零件裝配或拆卸等具體問(wèn)題。學(xué)生不僅掌握了知識(shí)，而且實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)教學(xué)互動(dòng)，既增加了課堂教學(xué)的趣味性，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，又有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，收到了良好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]毛文武.美國(guó)加州大學(xué)圣迭戈分校工程圖學(xué)課程教學(xué)研究[J].工程圖學(xué)學(xué)報(bào)，2007（28）.

[2]孫保福，唐愛(ài)華.基于現(xiàn)代制造技術(shù)的工程圖學(xué)課程改革之初探[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2005（4）.

[3]唐川林等.三維設(shè)計(jì)的教學(xué)研究[J].株洲工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005（1）.