UG技術在機械工程圖學習中的應用和思考

摘要：機械工程圖學習的是機械圖樣繪制方法和識圖方法，現針對傳統的機械工程圖學習過程中存在的缺陷和不足，探討了UG技術在機械工程圖學習中的應用。

關鍵詞：UG;機械工程圖;機械圖樣;學習;應用

1? ? 傳統機械工程圖學習的缺點和不足

機械工程圖的學習主要是探討機械圖樣的繪制方法和識圖方法。機械工程圖通過圖形表達思想、分析事物，具有形象、生動、一目了然的優點，彌補了有聲語言和文字描述的某些不足，特別是其對機器設備和工程結構等結構形狀、一些運動軌跡的描述，是語言和文字無法相比的，因此圖樣也被喻為工程界的技術“語言”。然而，對于剛接觸到機械工程圖的人員來說，由于接觸到的立體物體比較少，缺乏對構件的空間想象力，往往很難想象出物體的幾何形狀，導致學習困難，慢慢地就會失去學習的興趣。在學習中即使使用幻燈片或學習模型，但幻燈片不能很好地展示物體的各個角度，而模型數量有限，且由于體積和重量大，攜帶不方便，安裝和拆卸也都比較困難，操作費時費力，也會影響到學習效果。

2? ? UG三維軟件的優點

UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM（計算機輔助設計與計算機輔助制造）系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。UG有很多應用模塊，但其中的實體建模、虛擬裝配和工程圖等模塊在機械工程圖學習中尤為有用。UG的參數化設計給機械工程圖學習者帶來了很大的方便，建模精度高，形象逼真，色彩豐富，利用UG的局部放大、旋轉、平移等操作，可以很直觀地觀察到物體的外觀、細節和內部結構。

3? ? UG技術在機械工程圖學習中的應用

UG NX軟件在學習中的應用是在吸取國內外先進經驗基礎上探索出的一種新方法。UG學習法以軟件作為載體，從零件構建出發，將抽象的物體具像化，幫助學生快速掌握零件與工程圖要素之間的轉換，切實提高學生的空間想象能力，解決傳統機械工程圖學習中存在的學習內容空洞、抽象的問題。下面就具體探討UG NX在機械工程圖學習中的應用。

3.1? ? UG在建立畫法幾何基本概念中的應用

在機械工程圖學習中，畫法幾何是機械工程圖的基礎內容，重點在于幫助學生建立機械工程圖的基本概念。傳統的學習方法是利用掛圖、幻燈片、模型等方法幫助學生建立機械工程圖的基本概念，這樣的學習方法往往由于模型過小，學生觀察不易，或者是幻燈片中物體也是固定的位置，學生很難從各個不同角度來對模型進行觀察，更不用說將自己看到的內容畫到紙上，對于那些看不到的部分很難通過自身想象把它呈現出來。在學習過程中，教師的解釋枯燥空洞，對學生來說猶如水中月、鏡中花，學生抓不到學習的重點和難點，也很難領會學習的精髓。為了幫助學生更好地理解視圖的概念，教師可以通過UG軟件進行三維模型的制作，利用軟件不同的操作功能如旋轉、放大等幫助學生從不同角度觀察物體，也可以利用UG不同的視圖模式，幫助學生建立從空間三維構件到二維圖形的轉換過程，提高學生的空間想象力，提高學生的識圖能力。

3.2? ? UG在相貫線、截交線學習中的運用

在機械工程圖學習中，相貫線和截交線一直是學生學習的難點。以往教師講解的時候，一般都是通過模型來解析，但模型畢竟數量有限，不可能包羅所有的具象，學生很難把物體空間相貫線與物體的立體表面特點結合起來。而通過UG軟件，基于其實體建模模塊和參數化設計的特點，可以很快地完成相貫體的制作。例如，兩個圓柱體成90°直角交叉在一起（圖1），利用UG參數化設計的優點可以很方便地改變相貫的圓柱體的直徑，直觀地獲得不同直徑圓柱體的相貫線的形狀，學生通過觀察能夠提高自身的空間想象能力，能夠不斷提高自身的空間意識，學習效率也會有很大的提高。在截交線的學習中，利用UG軟件中的特征模塊能夠很快生成實體模型，利用截面功能快速獲得截平面，可以直觀了解截斷面的形狀，快速幫助學生掌握截交線的概念和畫法。

3.3? ? UG在剖視圖學習中的運用

剖視圖一直是機械工程圖學習的重點和難點，直接關系到學生的繪圖以及讀圖的能力。學員學習的難點在于怎么選擇和確定剖切的位置、選用何種剖視方法、剖面線的畫法。在上課前教師可以選擇一個內部結構比較復雜且具有典型性的物體作為例子，通過UG軟件先做好模型，上課時根據零件的結構，剖析剖視圖的構成（圖2），通過軟件操作來確定剖切平面P的位置，將剖切位置展示出來，可以通過軟件操作改變平面P的位置，直觀地觀察零件內部形狀構造，使學生對剖視效果一目了然。

3.4? ? UG在裝配圖學習中的運用

裝配圖是表達機器或部件整體結構、工作原理、運動方式、零件間連接及裝配關系的圖樣，是編制裝配工藝，進行裝配、檢驗、安裝、調試以及維修等工作的依據。裝配圖的識讀是“機械工程圖”課程的重點和難點內容，視圖和線條較多、涉及的畫法較多，需要學生綜合運用已學過的知識來看圖、識圖。傳統的裝配圖識讀學習中，一般是結合若干個靜態的模型或者掛圖進行講解，而模型數量有限，結構簡單，裝拆不方便，老師講得口干舌燥，學生聽得云里霧里，學習效果極差。若將UG NX引入學習中，首先可借助于UG軟件向學生展示構件的整體結構（圖3），啟發學生思考裝配體各零部件的連接、配合關系;其次可運用軟件的裝配模塊，向學生展示裝配體的虛擬裝配過程，引導學生分析裝配體中構件之間的相互關系，進行裝配體拆卸過程的動畫演示，使學生清晰掌握裝配體的裝配過程;最后，通過UG NX的運動仿真模塊，可以演示裝配體的工作原理和運動過程。通過這樣的循序漸進的學習過程，學生對裝配圖各零件結構、裝配關系、裝配流程和工作原理就有了一個全面而直觀的感性認識，繪圖和讀圖能力得以提高。

3.5? ? UG在常用零部件學習中的運用

機械類中很多常用零部件如軸、齒輪、軸承、鍵、螺栓等，也是機械工程圖學習中的一個重點，學生通過這部分的學習可以理解機械中的常用零部件。對于這部分內容，UG軟件中自帶的GC工具箱、重用庫等可以很容易地根據它們的參數生成三維模型，幫助學生理解和掌握常見零部件的結構、基本參數等。例如，繪制齒輪嚙合曲線一直是學生的軟肋，學生很難繪制出正確的嚙合曲線。而利用UG軟件參數化設計的特點，輸入基本參數就可以獲得齒輪的實體模型，再利用裝配和運動仿真模塊讓齒輪運動起來，它們的嚙合關系（圖4）就能很清楚地表達出來，讓學生一目了然，再繪制嚙合曲線就不會覺得抽象，那么齒輪的嚙合關系曲線也是信手拈來。

4? ? UG技術在機械工程圖學習中應用的效果

在機械工程圖學習的時候，將UG軟件運用于學習中，以零件為中心，從三維角度建立零件和機械工程圖的關系，能極大地提高學生的空間想象力和識圖、讀圖能力，提高其繪制和閱讀機械工程圖的能力。當然，在這個過程中也對老師提出了更高的要求，要與時俱進，熟練操作UG軟件，才能更好地發揮UG在機械工程圖教學中的優勢和作用;同時，在學習的時候，合理利用UG軟件能夠有效解決課程學時少的問題，提高學習效率;也能活躍課堂氣氛，激發學生潛力，使學生更加積極主動地學習，極大地提升學習效果，并激發學生對學習UG軟件的興趣，為后繼學習打下堅實的基礎。

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收稿日期：2019-12-09

作者簡介：楊翠英（1972—），女，四川榮縣人，工程碩士，副教授，主要從事機械制造及自動化的教學工作。