Pro/E三維軟件在中職《機(jī)械制圖》教學(xué)中的應(yīng)用策略

高海發(fā)

機(jī)械制圖是中職機(jī)電專業(yè)學(xué)生必修的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課程，它是機(jī)械工程的通用語(yǔ)言，主要培養(yǎng)學(xué)生的讀圖、繪圖和空間想象能力。對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，提高空間想象能力是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，也是學(xué)好機(jī)械制圖課程的關(guān)鍵，Pro/E軟件具有三維建模的功能，其建模過(guò)程能直觀展示幾何體的成型。因此，在機(jī)械制圖課程中應(yīng)用Pro/E三維軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，能有效提高學(xué)生的空間想象能力，從而提高課堂效率。

一、機(jī)械制圖教學(xué)中存在的問(wèn)題

機(jī)械制圖課程是一門(mén)實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，它是鉗工、機(jī)床實(shí)操和機(jī)械設(shè)計(jì)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)，機(jī)械制圖課程要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象能力和空間轉(zhuǎn)換能力，而中職生普遍存在空間立體感和空間轉(zhuǎn)換能力不強(qiáng)的缺點(diǎn)，從而導(dǎo)致部分學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)存在一定的困難，久而久之就失去了學(xué)習(xí)的動(dòng)力和興趣。而在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，授課老師多數(shù)通過(guò)多媒體教學(xué)手段，利用圖片、視頻展示幾何體，或者在課堂上反復(fù)展示各種實(shí)體模型，以增強(qiáng)學(xué)生的空間想象能力，并通過(guò)大量的繪圖練習(xí)提高學(xué)生的繪圖能力，傳統(tǒng)的教學(xué)方法耗時(shí)且效果不明顯，而如今三維軟件的出現(xiàn)為機(jī)械制圖教學(xué)提供了新的教學(xué)方法。

二、Pro/E三維軟件的特點(diǎn)

目前常用的三維設(shè)計(jì)軟件有Pro/E、3DMAX、SolidWorks等，每款軟件都有不同的側(cè)重點(diǎn)，3DMAX是一款側(cè)重于三維動(dòng)畫(huà)渲染和制作的軟件，SolidWorks具有功能強(qiáng)大、易學(xué)易懂的特點(diǎn)，Pro/E則側(cè)重于三維建模，是一款比較流行的CAD/CAM/CAE的應(yīng)用軟件，Pro/E具有參數(shù)化設(shè)計(jì)、特征構(gòu)建實(shí)體等功能，可以實(shí)現(xiàn)三維建模直接轉(zhuǎn)換為二維工程圖的設(shè)計(jì)功能。

在眾多三維軟件中Pro/E軟件的三維建模特點(diǎn)最能直觀形象地展示幾何體的成型過(guò)程，有利于學(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)。例如Pro/E軟件的三維建模有四個(gè)基本方法：拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和混合，我們可分別利用這四種方法對(duì)圓柱、軸承座、支架等基本幾何體進(jìn)行三維建模，Pro/E軟件的建模過(guò)程直觀展示了幾何體模型如何從二維轉(zhuǎn)換為三維立體的過(guò)程，若教師在課堂上用Pro/E軟件展示幾何體模型的建模過(guò)程，一方面能讓學(xué)生直觀地了解幾何體的形成過(guò)程，另一方面可以快速培養(yǎng)學(xué)生的立體感。而且Pro/E軟件的繪圖功能能把幾何體模型直接轉(zhuǎn)換為三面投影的CAD平面圖，相對(duì)于AutoCAD軟件的平面圖繪制，利用Pro/E軟件的三維轉(zhuǎn)二維功能，教師可快速生成幾何體的平面圖，節(jié)省了教師的時(shí)間，從而提高課堂效率。因此Pro/E軟件相對(duì)其他三維設(shè)計(jì)軟件更適用于機(jī)械制圖課程的輔助教學(xué)。

三、Pro/E三維軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用方法

針對(duì)機(jī)械制圖教學(xué)中學(xué)生存在的空間立體感培養(yǎng)的問(wèn)題，結(jié)合Pro/E三維軟件建模的特點(diǎn)，在機(jī)械制圖課程中應(yīng)用Pro/E軟件進(jìn)行輔助教學(xué)很有必要，下面將從基本幾何體的表達(dá)與識(shí)讀、組合體的表達(dá)與識(shí)讀和裝配圖的識(shí)讀三個(gè)方面分析Pro/E三維軟件在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用方法。

1.基本幾何體的表達(dá)與識(shí)讀

基本幾何體是機(jī)械零件的基本組成單元，了解和熟悉基本幾何體的投影是培養(yǎng)學(xué)生建立空間想象能力的重要環(huán)節(jié)，也為組合體的表達(dá)與識(shí)讀奠定基礎(chǔ)。常見(jiàn)的基本幾何體有：圓柱、圓錐、棱柱、球等，這些基本幾何體可用Pro/E軟件的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描和混合四種基本建模方法進(jìn)行快速三維建模，通過(guò)建模展示讓學(xué)生從中了解基本幾何體的構(gòu)造和投影。如在講授圓柱幾何體的知識(shí)時(shí)，教師可用Pro/E軟件中的拉伸、旋轉(zhuǎn)和掃描三種建模方法進(jìn)行圓柱體建模，例如采用拉伸方法建模時(shí)，圓柱是由圓沿軸心方向拉伸成型的，若采用旋轉(zhuǎn)的方法建模，則圓柱是由長(zhǎng)方形沿著中心軸旋轉(zhuǎn)一周形成的，不同的建模方法能讓學(xué)生從不同的角度了解圓柱的成型。

2.組合體的表達(dá)與識(shí)讀

組合體的表達(dá)與識(shí)讀是機(jī)械制圖課程的重點(diǎn)，組合體是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的基本幾何體構(gòu)成。了解組合體的結(jié)構(gòu)是識(shí)讀幾何體的關(guān)鍵。因此在繪制組合體前，首先對(duì)組合體進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，分析該組合體是由哪些基本幾何體構(gòu)成，了解這些基本幾何體的相對(duì)位置關(guān)系，是否共面、相切還是相交等。

圖1所示用Pro/E軟件所建的軸承座組合體模型，它由底板、支承板、圓筒和肋板組成。軸承座是機(jī)械制圖課程中一種典型的組合體，在傳統(tǒng)教學(xué)中，教師首先需借助圖片或者實(shí)物展示等方式進(jìn)行軸承座的形體分析，然后講授軸承座三面投影的畫(huà)法，若用Pro/E三維軟件進(jìn)行輔助教學(xué)時(shí)，教師只需向?qū)W生展示用Pro/E軟件進(jìn)行軸承座組合體的模型過(guò)程，并輔以講解其結(jié)構(gòu)，這樣的方法能讓學(xué)生更直觀地了解軸承座的結(jié)構(gòu)。

首先利用Pro/E軟件的拉伸命令畫(huà)出底板和支承板，然后分析底板和支承板的接合面，底板的底面與支承板底面共面，接著同樣用拉伸命令畫(huà)出圓筒，圓筒的底面與支承板的側(cè)面相交，最后畫(huà)出肋板，肋板分別與底板、支承板和圓筒相交。通過(guò)邊建模邊分析的方法使學(xué)生更能弄清軸承座組合體的形體特征，對(duì)于后續(xù)三面投影的學(xué)習(xí)有很大幫助。

軸承座的三維模型建好后，教師可利用Pro/E軟件中的drawing（繪圖）模塊講解軸承座的三面投影畫(huà)法，drawing（繪圖）模塊提供了三維模型直接轉(zhuǎn)換為CAD二維圖的功能，且通過(guò)drawing（繪圖）模塊能生成模型任何視圖方向的投影，提高了學(xué)生對(duì)模型各方向投影的理解。如圖2所示為運(yùn)用Pro/E軟件的drawing（繪圖）模塊將軸承座三維模型直接生成工程圖。

3.裝配圖的識(shí)讀

裝配圖是表達(dá)機(jī)器或者部件的圖樣，主要表達(dá)機(jī)械各零件間的相對(duì)位置、連接方式和裝配關(guān)系，掌握各零件之間的裝配關(guān)系是識(shí)讀裝配圖的關(guān)鍵。Pro/E軟件的裝配模塊是通過(guò)定義各零件模型之間的約束關(guān)系實(shí)現(xiàn)零件的裝配，通過(guò)Pro/E軟件組裝的裝配體能夠清晰展示各零件模型之間的約束關(guān)系，且軟件也提供了創(chuàng)建裝配體爆炸視圖的功能，教師可對(duì)創(chuàng)建好的裝配體生成爆炸圖，從而使學(xué)生可以直觀地觀察到裝配體中各零件所在的位置。例如在講解滑動(dòng)軸承部件的識(shí)讀時(shí)，教師首先把滑動(dòng)軸承部件的各個(gè)零件進(jìn)行建模，然后在課堂上向?qū)W生展示用Pro/E軟件的裝配模塊把各零件模型按一定的約束關(guān)系進(jìn)行裝配，并輔以講解其各零件間的約束關(guān)系，如圖3所示為用Pro/E軟件創(chuàng)建的滑動(dòng)軸承部件的總裝圖，若學(xué)生還沒(méi)有掌握各零件在部件的位置時(shí)，教師可把裝配好的部件模型生成爆炸圖，以加深學(xué)生的理解。圖4為用Pro/E軟件生成的滑動(dòng)軸承部件爆炸圖。

最后在講解滑動(dòng)軸承部件的三面投影畫(huà)法時(shí)，同樣可通過(guò)Pro/E軟件的drawing（繪圖）模塊展示裝配體的三面投影，使學(xué)生掌握滑動(dòng)軸承部件的三面投影方法。

另外，對(duì)于一些零件存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝配體如變速箱中的齒輪傳動(dòng)部件，可通過(guò)使用Pro/E軟件中的模型分析工具，對(duì)傳動(dòng)部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡、位移等運(yùn)動(dòng)情況的分析，以便讓學(xué)生更好地研究運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)模型。

四、Pro/E軟件應(yīng)用到機(jī)械制圖教學(xué)中的作用

實(shí)踐證明，通過(guò)應(yīng)用Pro/E軟件進(jìn)行機(jī)械制圖輔助教學(xué)，能夠使學(xué)生更容易理解幾何體、組合體的結(jié)構(gòu)和三面投影，學(xué)生無(wú)論是畫(huà)圖、讀圖能力還是空間想象能力都得到明顯的提高，同時(shí)也極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械制圖的積極性，提高了課堂效率，更重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)的意識(shí)，為當(dāng)今企業(yè)培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)人才。

責(zé)任編輯陳春陽(yáng)