UG軟件在工程制圖課程教學中的應用

孫義林 胡增榮

摘 要：本文以組合體三視圖、實體表面截交線和相貫線等制圖教學內容為例，介紹UG軟件在工程制圖課程教學中的應用，探討如何應用UG軟件實體建模，幫助學生建立三維空間想象力，提升教學效果。

關鍵詞：UG軟件 三維建模 工程制圖 制圖教學

機械工程圖是表達機械產品的重要技術文件，是體現工程技術人員設計思想的重要工具。工程制圖課程是機械類各專業的一門專業基礎課，是一門既有理論基礎，又有較強實踐性的技術基礎課。對于學生來說，他們沒有生產實踐經驗，空間概念薄弱，對機械零件的模型沒有感性認識，學習上感到非常困難。在教學過程中，教師通常采用多媒體教學，利用零件模型圖片進行教學輔助，或者利用各種類型的實物模型進行直觀展示。采用圖片展示只能是一種靜態的、單一方位的顯示，而且很多內部的結構無法展示；采用實物模型教學固然能夠體現很好的直觀效果，但是由于實物模型使用木材、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，而且模型結構固定、類型有限，不能展示內部細節，不能滿足教學要求，這樣就會造成教師講起來空洞枯燥、學生理解起來困難的局面。因此利用UG軟件的實體建模、裝配設計、工程制圖和線框曲面設計等功能，在計算機上建立虛擬模型并填充顏色，進行動態顯示，很好地彌補了這一缺陷。這一措施激發了學生的學習興趣，調動了學生學習的積極性和主動性，擴展和培養了學生的空間構思能力。

UG NX8.0是Siemens公司新一代數字化產品開發系統，是當前最為先進的面向制造業的計算機輔助設計、分析和制造的高端軟件之一。UG NX8.0具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和工程圖設計等功能的三維設計軟件，利用此軟件不僅可以進行三維造型設計（CAD）和裝配，還可以進行由三維圖形直接生成二維工程圖樣，它不僅造型功能強大，而且其他功能更是獨具特色，是全球應用最廣泛、最優秀的軟件之一。

一、在空間思維鍛煉中的應用

工程制圖課程主要學習如何使用二維工程圖樣表達機械零部件及裝配總成的方法，這就需要學生不斷地在二維平面和三維空間之間靈活轉換。因此，空間思維能力的培養顯得尤為重要。點、直線、平面是構成物體的最基本元素，從基本幾何體上選取點、直線和平面，學生看到實實在在的幾何體，點、直線、平面就顯得很直觀了，這時我們再分析它們的投影特性也就比較易于理解和接受了。長方體是學生熟悉的形體，我們可以結合UG軟件的造型功能，在長方體及其切割體上分析點、直線、平面投影特性，這樣教師講授直觀、靈活，學生觀察直觀、易于理解。教師應用模型旋轉功能，可以全方位觀察模型外形和表面線，不斷提高學生的空間思維能力，如圖1所示。

圖1 一般位置平面的投影特性

二、在截交線、相貫線教學中的應用

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

圖2 圓柱圓錐相貫線展示

三、在零件表達方法教學中的應用

當零件的內部結構比較復雜時，為了清晰地表達零件的內部結構，常采用剖視的畫法。若要將零件的內、外形狀都準確、完整、清晰地表達出來，就必須選擇合適的剖切面及剖切位置。如果學生對剖視圖內部的結構和形狀不能準確地構思，就不能選擇好剖切面和剖切位置。現在使用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來，并且可以任意調整剖切面的位置和方向，詳細查看其內部結構，幫助學生學習剖視圖的內容。如通過圖3所示的零件全剖視圖，既能夠增強學生對實物的感官認識，又能夠用實物的各種剖切面形狀與自己所畫的圖形做比較，找出錯誤，分析錯誤原因，積累制圖經驗。這樣的教學形式可以激發學生的學習熱情。

圖3 三維實體模型的剖切面

四、在制作習題答案中的應用

學好工程制圖，必須多做練習、多思考、多看實物模型、多觀察。學生在培養豐富的空間想象能力的同時，還需要多做練習，通過習題的繪制可以熟悉《工程制圖》國家標準，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。現在我們利用UG軟件可以建立習題中相關題目的三維模型，將三維模型生成平面視圖，還可以創建剖視圖、斷面圖、局部放大圖等視圖。這樣在習題講解中應用，就可以取得一舉多得、事半功倍的目的，如圖4所示。

圖4 三視圖與實體模型

在工程制圖教學過程中應用UG軟件，教師可以在授課過程中對各種內容進行生動、靈活、真實的演示，讓學生直觀地解決學習中遇到的空間想象、立體造型、零件裝配或拆卸等具體問題。學生不僅掌握了知識，而且實現了實時教學互動，既增加了課堂教學的趣味性，激發了學習興趣，又有利于創新能力的培養，收到了良好的教學效果。

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