《機(jī)械制圖》課程與Pro/E融合式教學(xué)研究

龐永俊 賈玉貴 馬宏

隨著科技的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在我國(guó)得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)已成為人們不可缺少的一部分，計(jì)算機(jī)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，廣泛的應(yīng)用于教學(xué)中，尤其是機(jī)械制圖課程。機(jī)械制圖課程作為機(jī)械專業(yè)最重要的一門基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是最難的科目。當(dāng)前，我國(guó)機(jī)械制圖已不在局限于“二維設(shè)計(jì)”時(shí)代，而是向“三維設(shè)計(jì)”邁進(jìn)，Pro/E 設(shè)計(jì)軟件的應(yīng)用，將二維平面設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S動(dòng)態(tài)立體設(shè)計(jì)，顯著提升設(shè)計(jì)的形象性、直觀性、以及抽象性，增強(qiáng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，思維空間和想象力。

1 Pro/E在平面與基本立體相交教學(xué)中的應(yīng)用

基本立體制作作為機(jī)械制圖的基本環(huán)節(jié)，主要包括：平面立體、回轉(zhuǎn)體。在基本立體和回旋體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，可以將Pro/E 軟件中的拉伸、掃描、旋轉(zhuǎn)和混合等四項(xiàng)基本功能組合使用，即可方便的設(shè)計(jì)出基本立體（三角形、菱形）并通過(guò)旋轉(zhuǎn)得到旋轉(zhuǎn)體（圓錐體、圓柱體），在繪制基本體三個(gè)視圖環(huán)節(jié)中，可通過(guò)三個(gè)方向分別對(duì)立體圖形進(jìn)行觀看，從而使學(xué)生直觀的觀測(cè)到立體圖形的正面、地面與側(cè)面，清晰的分辨出各個(gè)線條的虛實(shí)。如在機(jī)械制造教學(xué)中，可以借助于Pro/E的三個(gè)視圖直觀的觀測(cè)到待加工零件的三維造型，通過(guò)這個(gè)功能，學(xué)生能夠充分的了解零件圖，并有助于學(xué)生清晰掌握零件的尺寸。同時(shí)，利用縮放、旋轉(zhuǎn)等功能，能夠觀測(cè)到零件的各個(gè)方位。此外，Pro/E中還具有多種功能，如隱藏、平移等，這些功能的存在有助于學(xué)生充分掌握機(jī)械制圖的基本立體的各個(gè)環(huán)節(jié)，便于學(xué)生了解機(jī)械制圖的原理與定位，從而顯著提升教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生設(shè)計(jì)能力，以及創(chuàng)造力。

2 Pro/E在相貫線教學(xué)中的應(yīng)用

相貫線作為機(jī)械制圖中最重要的部分，是制圖的一大難點(diǎn)，它是由兩個(gè)平面相交形成的交線，相貫線可能是平面與平面，或曲面與曲面。由于相貫線繪制難度較大，形式多樣，若要繪制出精確的相貫線，需要擁有足夠的相交點(diǎn)，同時(shí)在繪制過(guò)程中，需要學(xué)生在腦海中事先將相貫線的具體形狀想象出，這是相貫線繪制的最重要的一步。而在生活中，我們所見(jiàn)到的實(shí)體圖形基本上都是由多個(gè)立體面相交形成，因此，學(xué)生在繪制相貫線時(shí)常感到困難，無(wú)從入手，尤其是相貫線空間想象環(huán)節(jié)。在繪制回轉(zhuǎn)體的相貫線中，常用兩個(gè)方法分別為：表面取點(diǎn)法與輔助平面法。在機(jī)械設(shè)計(jì)教學(xué)中，運(yùn)用Pro/E實(shí)時(shí)演示功能，展現(xiàn)各種類型的相貫線、具體的位置、相互組合方式、兩個(gè)旋轉(zhuǎn)體的空間位置，以及相貫線的形狀與不同相交位置的形狀變化。此外，也可展現(xiàn)相交線變化規(guī)律，以及投影的特點(diǎn)。例如，在曲面立體正交及偏交相貫線形狀變化講述中，運(yùn)用Pro/E實(shí)時(shí)演示功能讓學(xué)生直觀的觀測(cè)到圓柱，隨著直徑的變化放大或縮小，將圓柱和通過(guò)多個(gè)畫面展現(xiàn)出，此外，學(xué)生可隨意設(shè)置畫面的大小以及投影的方向，以展示立體截切后的圖形在任意方向下的投影。從而提升學(xué)生對(duì)相貫線的了解，充分掌握相貫線繪制原理。

3 Pro/E在剖視圖教學(xué)中的應(yīng)用

剖視圖作為機(jī)械制圖最重要的一種表達(dá)方法，其主要作用是用來(lái)表達(dá)零件內(nèi)部的復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀。按照剖視圖的種類可分為：全剖視圖、局部剖視圖，以及半剖視圖， 按照剖切面以及剖切方法可將剖視圖分為單一剖切平面、階梯剖、以及旋轉(zhuǎn)剖。由于剖切面上線條多，且形狀多樣、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)中常遇到各種問(wèn)題，無(wú)法全面的掌握剖切圖的剖切方法、以及剖切位置，這是機(jī)械制圖教學(xué)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，同時(shí)也是教學(xué)中，教師著重關(guān)注的知識(shí)點(diǎn)。在剖面圖教學(xué)中，教師可以運(yùn)用Pro/E設(shè)計(jì)軟件，利用剖面功能將立體圖形進(jìn)行剖切模擬演示。此外講述中，教師可以逐步引導(dǎo)學(xué)生想象采用哪種剖面方法、哪個(gè)位置剖切效果最好，從而得出最佳的剖切方法。在此基礎(chǔ)上不斷的進(jìn)行總結(jié)，以激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖課程的學(xué)習(xí)興趣，從而提升整體的教學(xué)效果。

4 Pro/E在裝配圖教學(xué)中的應(yīng)用。

裝配圖是組裝機(jī)械、顯示機(jī)器重要性能指標(biāo)所需要的基本圖樣，從而使用戶在安裝中、調(diào)試中、使用中，后期維修環(huán)節(jié)有圖可參考。同時(shí)也是表達(dá)機(jī)械各部件與各部件，整體與各部件的裝配關(guān)系、展示各部件結(jié)構(gòu)的基本示意圖，以及機(jī)械使用中需要的技術(shù)要求，是機(jī)械制圖中不可缺少的。在裝配圖的繪制中，需要設(shè)計(jì)者熟練的掌握各個(gè)裝配體的基本結(jié)構(gòu)與組成。傳統(tǒng)的裝配圖主要以掛圖的形式展現(xiàn)各個(gè)組件的位置，但由于零件過(guò)多，且組裝復(fù)雜，通過(guò)掛圖的形式難以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需求，而通過(guò)Pro / E的裝配功能，能夠?qū)C(jī)器的各個(gè)零件有序的進(jìn)行組裝。同樣在拆卸圖設(shè)計(jì)中，也可利用Pro / E 實(shí)時(shí)模擬，將各個(gè)部件與零件有序的拆卸開(kāi)。無(wú)論是機(jī)械的組裝還是拆卸都需要清晰的掌握各部件的個(gè)數(shù)、基本組成以及安裝、拆卸順序。此外Pro / E 軟件具有強(qiáng)大的約束設(shè)計(jì)功能，以及編輯能力，在機(jī)械裝配過(guò)程中，若出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)通過(guò)這一功能及時(shí)的更正。對(duì)于具有運(yùn)功功能的裝配件，根據(jù)實(shí)際需求，通過(guò)Pro / E 可以設(shè)定其工作效率，時(shí)間參數(shù)等，并進(jìn)行仿真模擬。從外，Pro / E 仿真演示中自帶干涉檢測(cè)功能，在對(duì)運(yùn)動(dòng)模擬中，可以將不符合需求的裝備件以及運(yùn)動(dòng)設(shè)置通過(guò)系統(tǒng)得以反應(yīng)，從而使裝配更符合實(shí)際需求。

Pro/E在機(jī)械制圖課程中的應(yīng)用，有效的解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法中存在的問(wèn)題，將機(jī)械制圖各個(gè)環(huán)節(jié)中的重點(diǎn)與難點(diǎn)全然展現(xiàn)在學(xué)生的面前，使學(xué)生充分了解機(jī)械設(shè)計(jì)中的知識(shí)點(diǎn)，從而增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖的掌握，提升整體的教學(xué)效果。此外，也可借助網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，搜索相關(guān)知識(shí)，以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械制圖課程的掌握度。

基金項(xiàng)目：1.河北省高等教育學(xué)會(huì)高等教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題（GJXH2017-86）2.河北省高等教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目（2017GJJG170）3.中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)2017年度教育教學(xué)科研課題（2017055）4.河北建筑工程學(xué)院教育教學(xué)研究項(xiàng)目（2015JY2034）。

（作者單位：河北建筑工程學(xué)院）