UG三维软件在“机械制图”教学中的应用与探讨

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工程图的实际运用，在降低教学难度、提高学习兴趣和积极性、丰富课堂内容等方面起到明显促进作用。实践证明，运用UG_维软件在“机械制图”教学改革中具备可行性。
关键词：机械制图；教学改革；UG_维软件
机械制图是一种用于表达设计意图和制造要求以及交流经验的技术文件，常被称为工程界的语言。作为一名工程技术人员，必须掌握这种基本的技术语言，需要具备画图和看图的能力。因此，培养高级工程科学技术人员的高等工科院校，在教學中把“机械制图”作为一门重要的技术基础课‘1]。
“机械制图”课程学习要求学习者具备一定的空间想象力和三维思维能力，对学生的空间想象能力要求较高。在传统的教学中，教师使用圆规和三角板在黑板上绘图、CAI课件零件实物图片展示、实体模型、多媒体动画等方式来帮助学生建立三维空间能力。因为教学资源有限、显现的方式固定和无法根据教学需要随意改变，导致教学过程缺乏互动，教学效果不理想‘2]。因此，对目前的教学形式进行重组、优化和改革十分必要。新的教学方式通过利用UG_维建模软件建立零件的三维实体，将书本上的内容以立体、有色的生动画面展现立体模型和零部件。对于复杂的型腔零件的内部构造，通过实体剖切和改变其透明度的方法让学生进行观察，并且根据不同的教学内容进行不断修改和实时更新现有的教学模型。将课堂上抽象的内容采用最直观的方式展示给学生，让学生的平面思维转换到立体空间的空间思维，利用物体的平面图形的投影与实际零件实体紧密联系起来的教学方法来降低教学难度，提高学生学习能力、创新思维对同时对“机械制图”课程的教学改革具有重要意义。
1 UG三维设计软件应用于“机械制图”教学中的优点
UG是Siemens PLM Software公司开发的一款集CAD/CAM/CAE-体操作软件。其软件功能强大，能实现实体建模、生成曲面、虚拟装配和出工程图等设计功能[3]。同时操作方便而简单，零件参数修改应用于“机械制图”教学中具有明显优势。
（1）UG三维软件具备良好的用户界面，绝大多数操作都可通过图标建模，使用对象操作时，具有自动推理功能。同时在操作过程中都有相应的提示信息，方便用户做出正确的选择。对零件透明度调节、实体剖切、缩放以及旋转都有指定的图标，操作简单方便。
（2）UG具备特征建模功能，如孑L、凸台、型胶、槽沟、倒角等可直接作为实体造型基础，其图标形象直观，在建模过程中能采用参数驱动。
（3） UG还具备出工程图功能，可直接从三维实体模型直接生成二维工程图。并且能对实体进行旋转剖、阶梯剖和轴测图剖切后直接生成相应剖视图，同时可以根据教学需要，随时在三维模型和二维视图之间进行切换。能实现形象化的读图过程，减轻了学生空间思维负担，明显提升教学效果。
2 UG在“机械制图”教学中的应用实例
“机械制图”在教学的过程中通过UG_维软件对零件建模、剖切、视图转换和制作分解动画等辅助教学。
2.1建立基本体教学模型的应用
平面投影是“机械制图”最基本的内容，投影作图主要是通过圆柱、圆锥、棱台等基本体进行学习。在教学中使用UG_维软件对基本体零件进行实体建模，利用旋转、只显示线框等方式让学生能快速建立基本体的三维空间的思维能力和了解投影作用的基本原理。同时UG零件库的功能建立大量实体在教学的过程中能快速、方便调用，常用基本体的教学模型如图1所示。
2.2在截交线中的应用
截交线和相贯线是教学中的难点内容，要求学习者具有很高的空间想象能力，教学过程中往往学生对其内容很难掌握。为了让学生对其内容更好地掌握，利用UG_维软件进行实体建模创建不同的截平面来得到相应的截交线。通过将三维零件转为工程图进行验证，这种直观的方法让学生快速掌握截平面和截交线相关内容学习。不截平面与圆锥相切实体时产生不同的截交线（见图2）。
2.3在组合体中的应用
组合体主要通过基本体经过叠加、切割或打孔等方式组合而成。组合体画三视图时要求学生通过分析其组合形式和相对位置，判断形体相邻表面是否存在共面、相切或相关的关系，然后逐个画出各基本形体的三视图。旧的教学方式讲授时需要采用大量时间来讲解各组合体的连接以及其投影关系，学生的学习效果不好。
在教学过程中如果采用UG_维软件实体建模方法进行讲解，不仅能让学习者直观理解组合体的建模过程，而且将基本体之间的组合形式和连接方法得到充分体现。教师在讲解的过程中也可以通过不同的视角、旋转等方法让学生对其深 入了解。通过将零件转变三维视图的方法，让学生快速掌握其 投影关系，提高教学效率。如图3所示，通过叠加、切割方法做 出的组合体，并且通过三维转二维视图的方法导出工程图。
2.4在剖视图中的应用
剖视图就是用假设的剖切面，在合适的位置剖开机件，将处在观察者与剖切面之间的实体移去，其余实体向投影面投射所得的图样（见图4）。剖视图的传统教学方法主要通过引入“假想剖切面”的概念，借助一些实体模型、课本上的零件剖切图等方法进行教学。因此，在剖视图的学习过程中，要求学生采用逻辑思维想象出剖开后物体的结构进行画图，对学生的空间思维能力具有较高要求，学习的过程中存在较高的难度。为了降低教学难度，使得剖视图知识更为直观、形象化的方法在课堂上讲授。在教学的过程中采用UG_维软件，使用建立实体模型方法，构建剖切平面和实体切割等方面进行演示，让学生深入了解剖视图中的“假想剖切面”、移去的实体以及其余部分形体向投影面产生的投射剖面区域。使原本抽象的逻辑思维转变为具体的形象思维，将抽象、生疏的剖视图知识直观化、形象化，达到简单直观、易学易通的教学效果。
2.5在装配图中的应用
装配图主要用来表达机械或部件的工作原理、零件间的装配关系、零件主要结构形状以及装配、检验、安装时所需尺寸数据、技术要求。在教学过中重点要求学生掌握装配图中视图常用的表达方式、读懂装配图和正确拆画装配图中的零件图。往往一张装配图上零件数量较多，零件间的装配关系复杂。教师在讲授的过程很难完全将知识点讲透彻，学生存在听不懂、难理解的现象。采用UG_维建模与装配图相结合的教学方法很好地解决了装配图教学难题。
在装配图的教学中通过利用UG零件装配功能，将装配图中的零件进行实体建模，然后对其进行零件装配。在讲授时可以对零件进行实时装配过程让学生直观了解零件间的装配关系，同时也可以做零件拆卸、剖切、隐藏和爆炸图等方式进行讲解。让学习者深刻理解装配体的工作原理、各零件间的装配关系，充分提高教学质量和效果，提高学生的学生兴趣和积极性。
3结语
“机械制图”的教学过程中，使作用CAD/CAM三维软仵进行实体建模和灵活运用视图间的转换教学方法，不单能降低教师的教学难度，同时对提高学生学习兴趣和积极性具备良好效果。并且能让学生在工程设计意识和创新思维方面得到明显的提高，为今后的学习打下良好的基础。教学结果证明，结合CAD/CAM_维软件进行“机械制图”课程的教学思路正确，广东技术师范学院学生在新的教学方式中学习对零件的建模和画图能力得到大幅度提高。近几年，该校学生在制图大赛中获得优异成绩，充分说明了将CAD/CAM三维软件引入“机械制图”课程中，对教学具有良好促进作用。
[参考文献]
[1]李曙生，金家楣.三维动画技术在机械类课程教学中的应用[J].泰州职业技术学院学报，2003 （2）：41-43
[2]王大红，陈勇棠.基于UG技术的《机械制图》课程改革[J]装备制造技术，2007 （6）：153-155
[3]李锐，汪小芳.基于UG软件的机械制图教学改革[J].湖南农机，2008 （3）：26-27