Pro/E三維軟件在中職《機械制圖》教學中的應用策略

高海發

機械制圖是中職機電專業學生必修的一門專業基礎課程，它是機械工程的通用語言，主要培養學生的讀圖、繪圖和空間想象能力。對于初學者來說，提高空間想象能力是學習的難點，也是學好機械制圖課程的關鍵，Pro/E軟件具有三維建模的功能，其建模過程能直觀展示幾何體的成型。因此，在機械制圖課程中應用Pro/E三維軟件進行輔助教學，能有效提高學生的空間想象能力，從而提高課堂效率。

一、機械制圖教學中存在的問題

機械制圖課程是一門實踐性較強的專業基礎課，它是鉗工、機床實操和機械設計等專業課程的基礎，機械制圖課程要求學生具有較強的空間想象能力和空間轉換能力，而中職生普遍存在空間立體感和空間轉換能力不強的缺點，從而導致部分學生學習起來存在一定的困難，久而久之就失去了學習的動力和興趣。而在傳統教學模式中，授課老師多數通過多媒體教學手段，利用圖片、視頻展示幾何體，或者在課堂上反復展示各種實體模型，以增強學生的空間想象能力，并通過大量的繪圖練習提高學生的繪圖能力，傳統的教學方法耗時且效果不明顯，而如今三維軟件的出現為機械制圖教學提供了新的教學方法。

二、Pro/E三維軟件的特點

目前常用的三維設計軟件有Pro/E、3DMAX、SolidWorks等，每款軟件都有不同的側重點，3DMAX是一款側重于三維動畫渲染和制作的軟件，SolidWorks具有功能強大、易學易懂的特點，Pro/E則側重于三維建模，是一款比較流行的CAD/CAM/CAE的應用軟件，Pro/E具有參數化設計、特征構建實體等功能，可以實現三維建模直接轉換為二維工程圖的設計功能。

在眾多三維軟件中Pro/E軟件的三維建模特點最能直觀形象地展示幾何體的成型過程，有利于學生空間想象能力的培養。例如Pro/E軟件的三維建模有四個基本方法：拉伸、旋轉、掃描和混合，我們可分別利用這四種方法對圓柱、軸承座、支架等基本幾何體進行三維建模，Pro/E軟件的建模過程直觀展示了幾何體模型如何從二維轉換為三維立體的過程，若教師在課堂上用Pro/E軟件展示幾何體模型的建模過程，一方面能讓學生直觀地了解幾何體的形成過程，另一方面可以快速培養學生的立體感。而且Pro/E軟件的繪圖功能能把幾何體模型直接轉換為三面投影的CAD平面圖，相對于AutoCAD軟件的平面圖繪制，利用Pro/E軟件的三維轉二維功能，教師可快速生成幾何體的平面圖，節省了教師的時間，從而提高課堂效率。因此Pro/E軟件相對其他三維設計軟件更適用于機械制圖課程的輔助教學。

三、Pro/E三維軟件在機械制圖教學中的應用方法

針對機械制圖教學中學生存在的空間立體感培養的問題，結合Pro/E三維軟件建模的特點，在機械制圖課程中應用Pro/E軟件進行輔助教學很有必要，下面將從基本幾何體的表達與識讀、組合體的表達與識讀和裝配圖的識讀三個方面分析Pro/E三維軟件在機械制圖教學中的應用方法。

1.基本幾何體的表達與識讀

基本幾何體是機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學生建立空間想象能力的重要環節，也為組合體的表達與識讀奠定基礎。常見的基本幾何體有：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、掃描和混合四種基本建模方法進行快速三維建模，通過建模展示讓學生從中了解基本幾何體的構造和投影。如在講授圓柱幾何體的知識時，教師可用Pro/E軟件中的拉伸、旋轉和掃描三種建模方法進行圓柱體建模，例如采用拉伸方法建模時，圓柱是由圓沿軸心方向拉伸成型的，若采用旋轉的方法建模，則圓柱是由長方形沿著中心軸旋轉一周形成的，不同的建模方法能讓學生從不同的角度了解圓柱的成型。

2.組合體的表達與識讀

組合體的表達與識讀是機械制圖課程的重點，組合體是由兩個或兩個以上的基本幾何體構成。了解組合體的結構是識讀幾何體的關鍵。因此在繪制組合體前，首先對組合體進行結構分析，分析該組合體是由哪些基本幾何體構成，了解這些基本幾何體的相對位置關系，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。軸承座是機械制圖課程中一種典型的組合體，在傳統教學中，教師首先需借助圖片或者實物展示等方式進行軸承座的形體分析，然后講授軸承座三面投影的畫法，若用Pro/E三維軟件進行輔助教學時，教師只需向學生展示用Pro/E軟件進行軸承座組合體的模型過程，并輔以講解其結構，這樣的方法能讓學生更直觀地了解軸承座的結構。

首先利用Pro/E軟件的拉伸命令畫出底板和支承板，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出圓筒，圓筒的底面與支承板的側面相交，最后畫出肋板，肋板分別與底板、支承板和圓筒相交。通過邊建模邊分析的方法使學生更能弄清軸承座組合體的形體特征，對于后續三面投影的學習有很大幫助。

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法，drawing（繪圖）模塊提供了三維模型直接轉換為CAD二維圖的功能，且通過drawing（繪圖）模塊能生成模型任何視圖方向的投影，提高了學生對模型各方向投影的理解。如圖2所示為運用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.裝配圖的識讀

裝配圖是表達機器或者部件的圖樣，主要表達機械各零件間的相對位置、連接方式和裝配關系，掌握各零件之間的裝配關系是識讀裝配圖的關鍵。Pro/E軟件的裝配模塊是通過定義各零件模型之間的約束關系實現零件的裝配，通過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系，且軟件也提供了創建裝配體爆炸視圖的功能，教師可對創建好的裝配體生成爆炸圖，從而使學生可以直觀地觀察到裝配體中各零件所在的位置。例如在講解滑動軸承部件的識讀時，教師首先把滑動軸承部件的各個零件進行建模，然后在課堂上向學生展示用Pro/E軟件的裝配模塊把各零件模型按一定的約束關系進行裝配，并輔以講解其各零件間的約束關系，如圖3所示為用Pro/E軟件創建的滑動軸承部件的總裝圖，若學生還沒有掌握各零件在部件的位置時，教師可把裝配好的部件模型生成爆炸圖，以加深學生的理解。圖4為用Pro/E軟件生成的滑動軸承部件爆炸圖。

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

另外，對于一些零件存在相對運動的裝配體如變速箱中的齒輪傳動部件，可通過使用Pro/E軟件中的模型分析工具，對傳動部件進行運動仿真，并進行運動軌跡、位移等運動情況的分析，以便讓學生更好地研究運動機構模型。

四、Pro/E軟件應用到機械制圖教學中的作用

實踐證明，通過應用Pro/E軟件進行機械制圖輔助教學，能夠使學生更容易理解幾何體、組合體的結構和三面投影，學生無論是畫圖、讀圖能力還是空間想象能力都得到明顯的提高，同時也極大地調動了學生學習機械制圖的積極性，提高了課堂效率，更重要的是能夠培養學生工程設計的意識，為當今企業培養工程設計人才。

責任編輯陳春陽endprint