淺談UG在《汽車機械制圖》課堂教學中的作用

【摘 要】本文根據高職院校《汽車機械制圖》的學科特點、學生的學情、教師的普通教學方法，對《汽車機械制圖》課堂教學引入UG的三維建模進行可行性分析，找出UG的特色。

【關鍵詞】汽車機械制圖；UG；教學方法

中圖分類號： G712；TH126-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）23-0300-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.138

【Abstract】According to the characteristics of the subject of "Automotive Mechanical Drawing" in higher vocational colleges， the students' academic situation， and the general teaching methods of teachers， this paper analyzes the feasibility of introducing UG 3D modeling into the classroom teaching of "Automotive Mechanical Drawing" to find out UG. Features.

【Key words】Automobile mechanical drawing；UG；Teaching method

1 《汽車機械制圖》的學科特點及在工學結合中的地位

《汽車機械制圖》是一門研究繪制和閱讀機械圖樣的技術基礎課，核心內容是以投影幾何、投影構型為基礎建立起來的工程構型及其圖示圖解，它的研究對象是以圖形為主的工程圖樣，這是工程設計、制造和施工過程中用來表達設計思想的主要工具，也是解決工程中的定位、度量、計算等問題及進行設計和構思的重要工具之一。

本課程雖然是既要求掌握系統理論又要求具有較強實踐能力的技術基礎課。學習本課程，既包含對投影理論等知識的理解，又包含繪圖與看圖基本技能的訓練。可對于汽車工程等制造類高職高專學生來說，工作崗位不是以設計為主，而是在生產一線以產品制造、修理為主，看圖遠比畫圖重要。因此，學好本課程必須要理論聯系實際，多畫、多想、多看，并通過完成較多的習題作業，來加強學生對投影理論和基本概念的理解，培養他們較強的空間想象力和較高的繪圖與看圖的技能。

2 根據學生的學情，分析引入UG三維建模的可行性

高職院校的學生主動學習、自主學習性差，抽象思維能力差，動手能力強。教師在第一學期運用UG建模講解三視圖、剖面圖的畫法，激發學生的好奇心，提高學生的空間想象力。

筆者認為：在畫三視圖之前，腦中一定要存在立體圖，學生才有動力去畫。三視圖與實體圖對照著看的多了，就容易培養空間想象力。可是我們的教學是先從畫圖（畫法幾何）而不是與實物對照著看圖來學習《汽車機械制圖》。從一開始就使學生陷入學習的泥淖。UG是UGS公司推出的一款功能強大的三維CAD/CAM/CAE軟件系統，其內容涵蓋了產品從概念設計、工業造型設計、三維模型設計、分析計算、動態模擬與仿真、工程圖輸出，到生產加工成產品的全過程，應用范圍涉及航空航天、汽車、機械、造船、通用機械、數控（NC）加工、醫療器械和電子等諸多領域。《汽車機械制圖》課重點使用其三維模型設計功能。

3 傳統《汽車機械制圖》教學方法的弊端

第一種方法，也是最普通的做法是照本宣科。教師對自己認為的難點念一念，用粉筆畫一畫平面圖，水平高一點的，有耐心的教師畫一畫軸測圖。這種教學方法耽誤學生的時間，且教師的實際畫圖水平參差不齊，導致學生的聽課效果也不一致。第二種教學方法是使用傳統的教學掛圖或者實物教具。附有軸測圖的教學掛圖在極短的時間內把答案呈現給學生，學生有“亂花漸欲迷人眼”、“老虎吃天——無從下口”的感覺。對于基礎不太好的學生，畏難情緒特別嚴重，自然就容易放棄。也不利于應用教材上先看主體部分，后看細節部分。分線框、定投影；想形狀、定位置；綜合起來想形體等讀圖的基本方法。實物教具，受距離的約束，坐在后排的學生可能看不清楚。第三種方法是PPT課件，PPT課件有它的優勢，省了教師板書的時間。但是，多數教師上課幾乎成了念PPT，大大減少了學生思考的時間，學生容易感到單調、乏味，與學生的互動性差，不利于啟發、誘導學生對問題的深入思考。教師的這種一言堂，幾乎剝奪了學生的能動性，也大大挫傷了學生的成就感。而使用UG軟件動態建模，就可以實現按照讀圖要領，在教師的誘導下，啟發學生去思考，對學生的各種思考結果進行嘗試，去偽存真，大大活躍課堂氣氛，使靜止的枯燥的平面圖形神奇的、不僅能實現六個基本視圖的投影，而且還可以實現任意方位的旋轉，每個細節都可以讓學生看清楚，極大地提高學生學習的趣味性和學習積極性。

4 具體應用示例及優勢分析

下面以我院汽車工程系自編教材（《汽車機械制圖習題冊》 王來華、王進軍、葉建學、劉敏芳主編 山東科學技術出版社）第83頁 7-8 讀托架零件圖為例，利用UG軟件所形成的三維實體，依據看圖規律對叉架類零件托架進行識讀。

根據上圖叉架類零件的平面圖，利用UG的三維模型設計功能，根據讀圖方法一步一步動態解讀平面圖。

4.1 先看主體，后看細節。先看易懂部分，后看難懂部分

對于托架，最容易看懂的，并且屬于主體的是右邊外徑為55mm，內徑為35mm，高度為60mm的套筒部分。而對于套筒上的凸臺，則先不細究。套筒左上角的深度為2mm的連接部位，對學生來說很難理解，可以先忽略。分析完后，教師動態建模，學生便會看到下圖。

托架左上角比較容易理解，為一長為128mm，寬為50mm，高為10mm的長方體，頂部切槽，左右兩邊銑了兩個U型通槽。比較難理解的是連接長方體和套筒的n形臂。雖然移出剖面圖詳細的標出其尺寸，但是對移出斷面圖掌握不好或者空間想象力不強的初學者是不容易想象出立體圖的。通過動態建模，演示完三維實體后，學生會有種“柳暗花明又一村”的感覺，也就有了繼續想象細節的信心。通過平面圖分析完后，繼續動態建模左上角切槽的長方體，學生會看到下面的三維實體圖。

4.2 處理完主體和容易理解部分，再看難點和細節部分

細節之一為凸臺，表達方式采用局部視圖，上有兩螺孔。通過觀察三維實體上的螺孔，使學生把符號和實際緊密的結合起來，形象生動，學生印象深刻。最后是工件上的圓角。通過技術要求1未注圓角R3～R5和技術要求2鑄件不得有砂眼、裂紋。不難看出，此為鑄件，毛坯制造工藝為砂型鑄造，工件表面會有非常多的圓角，通過UG上的特征“倒圓角”，把工件的圓角做出來。這樣分析完后，向學生360°旋轉展示下面兩幅實體圖。利用鼠標滾輪，擴大局部來顯示細節部分。

技術要求的文字也不再抽象。

5 結論及展望

通過以上示例可以看出，同樣為《汽車機械制圖》課，本科院校的學生和高職高專學生的學情的不同，要求比本科院校教師的教師授課水平更高，不僅會運用現代化的多媒體數字技術，還要用的熟練。使用與本學科緊密聯系的專門的軟件（像UG、SOLIDWORKES、CATIA、PRO-E），就可以化繁為簡，化難為易。在本例的教學中，教師可以提前讓學生預習，找出自己的疑難之處。即使課下沒有時間預習的同學，通過教師一步一步動態建模的過程，學生就有思考反應的時間，教師和學生就能產生互動。即使第一學期《汽車機械制圖》學的不太扎實甚至厭倦、放棄學習這門課的學生，教師在課堂上這樣講解，他們中就有人憑興趣聽的進去。這種以UG軟件為依托的教學方式，學生在聽課過程中感覺新奇、有趣，自然學的輕松。為下學期有興趣的同學開設《三維實體造型（UG）實踐教程》這門選修課奠定了基礎。