狄金葉 ，黃海龍 ，陳 艷 ，張 麗

（1.青島工學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，山東 青島 266300；2.吉林大學(xué)工程訓(xùn)練中心，吉林 長春 130025）

隨著全球工業(yè)對機(jī)械制造和應(yīng)用的需求不斷提升，機(jī)械專業(yè)人才的培養(yǎng)要求正變得更加嚴(yán)格。機(jī)械類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生在校就讀期間，應(yīng)努力提升自身的識圖、讀圖、繪圖能力，具備扎實的分析表達(dá)力與合理的空間想象力。《機(jī)械制圖》課程作為必修專業(yè)課程，是培養(yǎng)以上能力的基礎(chǔ)課程，經(jīng)過專業(yè)教學(xué)培養(yǎng)后，學(xué)生應(yīng)達(dá)到掌握良好制圖知識技能的教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)前，機(jī)械制圖的實際教學(xué)仍存在諸多教學(xué)困難，因而積極借助UG等專業(yè)的三維實體制作軟件來輔助機(jī)械制圖教學(xué)，深度推進(jìn)機(jī)械制圖課程的教學(xué)改革，是十分必要的。

1 UG軟件概述

UG軟件是深度融合計算機(jī)功能輔助完成CAD/CAM/CAE一體操作的參數(shù)化軟件，功能強(qiáng)大，主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)建模、設(shè)計制圖、加工裝配、模具仿真等方面，其在具體功能表現(xiàn)中，具有易操作的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用在機(jī)械、模具設(shè)計制造、機(jī)電一體化以及數(shù)控加工等領(lǐng)域。UG軟件中所裝載的CAD模塊，常會在具體課程教學(xué)中突出兩方面內(nèi)容：其一是建模Model模，可提供相關(guān)工具來設(shè)計參數(shù)復(fù)雜的實體及曲面；其二是制圖Drafting模塊，能相應(yīng)有效獲得與三維實體模型對應(yīng)的二維工程圖[1]。UG軟件的應(yīng)用，能夠?qū)μ厥饨Y(jié)構(gòu)組合中的難點部分進(jìn)行必要的編輯建模，以便學(xué)生搭建更有效的觀察途徑來提升教學(xué)質(zhì)量。

2 機(jī)械制圖傳統(tǒng)教學(xué)表現(xiàn)與改革必要性

機(jī)械制圖課程教學(xué)始終將圖樣作為重點內(nèi)容。面對當(dāng)前市場需求及行業(yè)競爭的日益激烈，國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺稍顯滯后，同步性不足，弊端頻現(xiàn)。一方面教師的教學(xué)需要借助實物演示才能更有說服力和指導(dǎo)性，但實物的更新?lián)Q代較快，實物演示的教學(xué)方法中信息滯后性嚴(yán)重；另一方面學(xué)生的抽象邏輯與空間思維能力尚且較弱，直接影響到學(xué)生對專業(yè)課程知識點的消化和吸收。因此，長期以來的傳統(tǒng)教學(xué)理念與手段如今已經(jīng)不合時宜[2]。

第一，重手工繪圖而輕機(jī)械繪圖。如今，仍有些院校的機(jī)械制圖課程要求學(xué)生手工繪圖，雖然學(xué)生手繪能力較強(qiáng)，但效率低下，難以勝任企業(yè)要求。第二，教學(xué)視圖習(xí)慣與企業(yè)需求不符，機(jī)械制圖教學(xué)主要以第一視角投影建模組合視圖，而主流企業(yè)采用第三視角視圖，教學(xué)與應(yīng)用存在脫節(jié)。第三，2D、3D圖的教學(xué)重心需要把握。采用輔助軟件進(jìn)行三維機(jī)械圖教學(xué)時，并不應(yīng)該舍棄二維工程圖，而且要堅持多面并重。因為二維圖可標(biāo)明立體圖中無法明示的尺寸，可展示復(fù)雜機(jī)件內(nèi)部構(gòu)造，可表達(dá)設(shè)計人員的獨(dú)特設(shè)計理念。因此，現(xiàn)代機(jī)械制圖課程教學(xué)中，要加強(qiáng)對二維工程圖與三維實體圖的合理教學(xué)，堅持做好教學(xué)改革，增加二維圖的投影視圖與剖視圖教學(xué)內(nèi)容，同時還應(yīng)合理設(shè)置三維圖教學(xué)課時，合理使用UG等專業(yè)軟件，引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握常用零件圖的繪制。

3 UG軟件的機(jī)械制圖課程教學(xué)改革應(yīng)用

3.1 UG軟件的機(jī)械組合體教學(xué)應(yīng)用

UG軟件的三維設(shè)計與實體渲染等功能，使其可制作形象生動的實體模型圖。教師想要在教學(xué)中及時繪圖，就需要自身具備過硬的UG操作技術(shù)。通過基本體的疊加或剪切轉(zhuǎn)化為組合體后，學(xué)生能更好地獲知模型生成特征[3]。教師利用可視化步驟，可在繪圖中講解不同線面及模型的特性。教師通過將二維視圖轉(zhuǎn)化為三維立體圖后，幫助學(xué)生建立空間模型，可有效增進(jìn)學(xué)生的空間思維能力。

3.2 UG軟件的機(jī)械三視圖教學(xué)應(yīng)用

三視圖是機(jī)械制圖的教學(xué)重難點，學(xué)生要學(xué)會掌握不同的投影規(guī)律，靈活結(jié)合兩類視圖來作出第三視圖，從而完成立體與投影的轉(zhuǎn)化，如圖1所示。傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師需要將實物擺放好后，直接選擇三個方向，讓學(xué)生“所見即所得”，繪出可見部分。很多學(xué)生若沒有具體實物模型，空間想象力大打折扣，并不能較好地完成三視圖，久而久之直接影響到學(xué)生的興趣與信心。因此，教師應(yīng)積極使用UG軟件，靈活搭建三維立體模型，并配合講解進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、投影等操作，讓學(xué)生體會立體與投影之間的規(guī)律，掌握必要點、線、面關(guān)系與特點，擴(kuò)展想象力。通過演示UG中三維圖轉(zhuǎn)二維投影視圖的過程，學(xué)生可有效攻克三視圖教學(xué)難點。

圖1 典型三視圖

3.3 UG軟件的機(jī)械剖視圖教學(xué)應(yīng)用

剖視圖是一類用于展現(xiàn)零件內(nèi)形的特殊圖樣集合，其會受剖切位置與方法的差異性影響而出現(xiàn)不同的內(nèi)容，有全剖和半剖之分，如圖2所示。傳統(tǒng)教學(xué)中使用實體模型或掛圖授課，學(xué)生對具體的剖切法與剖切點依然含糊不清，對于投影線、剖面線的作圖更是模棱兩可?？衫肬G軟件構(gòu)建實體模型，直接通過“剖面視圖”工具功能選擇不同點位剖切平面并生成假想剖切工程圖，從投影面觀察就可讀懂剖視圖。

圖2 典型半剖視圖

3.4 UG軟件的機(jī)械裝配圖教學(xué)應(yīng)用

機(jī)械制圖的具體應(yīng)用之一就是要讀圖指導(dǎo)裝配。裝配圖將不同產(chǎn)品的工藝規(guī)程進(jìn)行合理設(shè)計制定，從而成為用于具體工業(yè)裝配、機(jī)械檢修工作的技術(shù)性文件資料。在傳統(tǒng)的機(jī)械裝配圖及零部件拆圖教學(xué)中，常常面臨教師難講、學(xué)生難懂的尷尬局面，因此可直接使用UG軟件繪制三維模型，使得教師所展示的機(jī)械裝配圖可形成實體化的裝配產(chǎn)品，同時教師利用UG軟件來制作各種裝、卸過程的清晰視頻動畫，可有效提高教學(xué)水平與質(zhì)量[4]。UG裝配建模一般秉承“自頂向下”或“由底向上”的原則，需要整體加強(qiáng)UG中零件、裝配模型、裝卸視頻等各方面的創(chuàng)建應(yīng)用。如減速器（見圖3）在UG的創(chuàng)建中，可用UG準(zhǔn)確畫出機(jī)體、齒輪與軸、軸承、軸套、擋油環(huán)、調(diào)整環(huán)、螺栓、油塞、油標(biāo)等箱體附件，并及時根據(jù)約束尺寸來完成主體與空腔的合并與創(chuàng)建。當(dāng)然，利用UG中設(shè)置的裝配模塊還能建立裝配圖的剖視與爆炸圖（見圖4）。讓學(xué)生一目了然讀懂零件間裝配關(guān)系與具體的功能作用，進(jìn)而完成對裝配圖的掌握。

圖3 UG軟件應(yīng)用中的減速器立體效果圖

圖4 減速器裝配爆炸圖

4 基于UG軟件的機(jī)械制圖課程教學(xué)改革效果

4.1 形成了動態(tài)化的教學(xué)過程

授課教師在熟練掌握UG軟件后，可直接在課堂講解中進(jìn)行實體模型的構(gòu)建，并及時結(jié)合教學(xué)需要完成旋轉(zhuǎn)。如在組合體的教學(xué)部分，組合體的不規(guī)則構(gòu)成隨著軟件的任意角度翻轉(zhuǎn)而變得清晰，借助切割功能，幫助學(xué)生掌握到不同投影面的投影效果。

4.2 擴(kuò)大了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

UG軟件的課堂教學(xué)應(yīng)用將集中展現(xiàn)軟件的不同功能，其強(qiáng)大的功能讓學(xué)生耳目一新，教學(xué)難度也相應(yīng)有所降低。學(xué)生會對實體模型的構(gòu)建、空間層面的翻轉(zhuǎn)切割等操作產(chǎn)生濃厚的興趣，從而更有利于掌握二維與三維圖形教學(xué)，進(jìn)一步釋放了學(xué)生的活力，挖掘了學(xué)生潛力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與主動性。

4.3 提高了課程的教學(xué)質(zhì)量

通過UG軟件的綜合教學(xué)應(yīng)用，平面制圖與空間實體創(chuàng)建變得有機(jī)統(tǒng)一，在開發(fā)學(xué)生思維邏輯的同時，保障了學(xué)生綜合能力的提升。通過在機(jī)械制圖課程中開展現(xiàn)代軟件融合的教學(xué)改革，能夠重新定義課程教學(xué)內(nèi)容，讓更多現(xiàn)代軟件服務(wù)于傳統(tǒng)教學(xué)學(xué)科，為傳統(tǒng)教學(xué)升級帶來更多的平臺與載體，有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，為學(xué)生的發(fā)展帶來更大的動力。

5 結(jié)束語

UG軟件在機(jī)械制圖課程教學(xué)中的應(yīng)用，擺脫了傳統(tǒng)課堂中的教學(xué)弊端與缺陷，讓多媒體課件的生動性帶活了課堂氣氛，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大大增加，讀圖繪圖能力相應(yīng)提升，空間構(gòu)造組織能力進(jìn)一步成型，從而為后期的專業(yè)教學(xué)奠定了基礎(chǔ)。