基于UG的《機械制圖》教學改革

摘 要：研究了UG在《機械制圖》教學中的應用。利用UG軟件的三維造型及工程圖兩大模塊功能講解形體的構成、機件的表達方式，使課堂教學變得形象生動，激發學生的學習興趣，學生的空間思維能力得到了較大提高。

關鍵詞：UG；機械制圖；模型

中圖分類號：TH126

文獻標識碼：A

文章編號：1006-3315(2010)10-139-001

一、UG簡介

UG(UG NX)是一個集CAD／CAM／CAE于一體的計算機輔助設計制造軟件，他的四大功能模塊包括：基礎模塊、CAD設計模塊、CAM加工模塊及CAE仿真模塊。UG軟件無論是造型設計、工程出圖還是虛擬裝配和仿真加工，都具有操作容易、使用方便的特點，所以UG在國內外各制造加工企業應用廣泛。

CAD模塊中的兩大子模塊——建模Model模塊和制圖Drafting模塊就是我們要引入機械制圖教學中的重要內容。建模模塊提供了草圖、曲線、實體、自由曲面等工具，可以設計各種形狀復雜的實體和曲面。制圖模塊使工程人員能方便地獲得與3D實體模型完全相應的2D工程圖，當3D模型改變時，2D工程圖也會同步更新。

講解組合體、相貫線、截交線及機件表達方法時，采用UG基于特征(如孔、凸臺、溝槽、倒角等)的建模和編輯方法作實體造型，形象直觀，便于讓學生從不同角度觀看和分析形體，提高授課質量與效率。

二、傳統《機械制圖》的特點

《機械制圖》是機械類或近機類專業必修的一門專業基礎課，核心內容是圖樣。近幾年，由于《機械制圖》的國家標準總是落后于企業的實際應用情況，很多院校《機械制圖》的教學內容沒有及時更新，教學方式也沒有改革，情況如下：

1.過于強調手工繪圖的技巧，忽略計算機繪圖，有些院校甚至從不講授計算機繪圖的內容。學生從上課到練習接觸的都是手工儀器繪圖，畢業出來的學生只會用圓規、鉛筆繪圖，作圖效率很低，不能勝任企業的工作。

2.《機械制圖》的教學全都采用第一視角投影法來建立視圖。學生只習慣這種投影方式。隨著臺資、外企的大量涌入，企業大都采用國際ISO為主的第三視角視圖，學生在面試和就業時感到很困難。

3.有些老師對三維實體圖和二維工程圖的相結合關系把握不準。隨著計算機技術的發展，各種流行的三維設計軟件(AutoCAD、Pro／E、UG、Sdidworks等)繪制三維的產品圖已不再困難，學習二維的工程圖是否還有必要?從實際情況看，二維工程圖不可取代，占主體的地位不可動搖。

3.1在立體圖上無法像二維工程圖一樣，能夠完整、清晰的標上各種加工所需要的尺寸和符號等。

3.2復雜機件的內部結構如凹槽和斜孔，不能通過立體圖清楚表示，但通過二維工程圖卻可以清晰表示。

3.3工程圖一直是工程技術人員反映其設計思想的工具，工程師通過選擇最合理的投影面、剖切位置和剖切方式等，就可以充分表達零件的幾何信息和加工信息。

3.4三維實體模型也不可或缺，它是數控編程、模擬與仿真的基礎。

以投影原理為基礎的工程圖具有簡單、完整、準確等特點。二維工程圖仍然是企業工程師所經常應用的。在教學中，投影視圖和剖視圖不可替代，要加強。對于三維圖，也需要安排一定的課時量教學，要求學生能夠熟練繪制常用的零件圖。

三、UG在教學中的應用

1.UG在組合體中的應用

UG軟件具有強大的三維設計和實體渲染功能，它能制作形象逼真的實體模型的圖形。教師最好在課堂上當堂繪制，這要求教師對UG操作非常熟練，課前充分備課。繪制出基本體，通過疊加或剪切形成組合體，使學生更加明白該模型的形成與特征。一邊繪制，一邊講解其線面特征，引導他們對模型進行形體分析。

我們還把典型習題中的視圖做成了立體圖，當學生想象不出空間結構時，把虛擬模型給學生看，旋轉模型，引導他們思考歸納，培養學生的空間想象能力。

2.UG在三視圖中的應用

三視圖是制圖教學中的重點和難點，內容抽象，要求學生利用投影規律，根據兩個視圖想出立體結構，畫出第三個視圖。在講授這部分內容時，需要借助實物模型或虛擬的立體模型，如果沒有模型，學生很難畫出正確的三視圖。調出相應模型，旋轉它，展現模型的各個面和內部結構，講解點、線、面的投影特點，拓展學生的解題思路。

利用UG的工程圖模塊，可以把三維圖形轉化為相應的二維投影視圖，讓學生熟悉第三角視圖投影規律，學生能更好地適應外資企業對人才的需求。

3.UG在剖視圖中的應用

剖視圖是表達零件內形的圖樣。剖視圖由于剖切位置和剖切方法的不同，內容繁多容易混淆。如果光用模型和掛圖給學生講解結論，學生還是不知道如何合理選擇剖切方法和剖切位置，在作圖時也不清楚哪里要畫投影線，哪里要畫剖面線。在課堂上，采用UG軟件進行實體造型后，利用“剖面視圖”工具，對不同位置的剖切平面進行剖切，并通過零件模型生成工程圖，選擇相應的剖切平面生成剖視圖。

4.UG在裝配圖中的應用

學習機械制圖的目的之一就是能看懂裝配圖。裝配圖是制定裝配工藝規程，進行裝配、檢驗、安裝及維修的技術文件。利用UG強大的裝配功能，使學生看清楚各零件間的連接情況，幫助學生理解零件之間的裝配關系，分析各零件在裝配體中的作用，進而讀懂裝配圖。

四、總結

傳統的《機械制圖》教學依靠黑板和掛圖、有限的木頭模型，邊講邊畫，對物體的投影過程無法完全直觀化，也很難用語言形象地表達完全。我們將UG引入制圖課程教學，與多媒體課件穿插使用，使原本枯燥的課堂變得形象生動，大大提高了學生的學習興趣，學生識讀圖的能力加強了，空間立體概念逐步形成，為后續專業課的學習打下了堅實的基礎。

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