淺談Pro/E三維建模在鉗工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

本文淺談Pro/E三維建模在鉗工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、鉗工實(shí)訓(xùn)中存在的問題

鉗工實(shí)訓(xùn)是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的實(shí)踐課程，對于剛步入技工學(xué)校校門的學(xué)生而言，由于空間概念淡薄，又缺乏必要的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)習(xí)上遇到的困難較多。尤其是在零件加工工藝方面，傳統(tǒng)教學(xué)法多是以文字?jǐn)⑹黾又院唵蔚氖止ざS圖形來講授。

以鏨口榔頭的制作為例，如圖1所示。

傳統(tǒng)講解工藝的方法是在黑板上寫出13個加工步驟：

檢查來料尺寸￠30mm×120mm；

按圖樣要求銼準(zhǔn)20mm×20mm長方體；

以一長面及端面為基準(zhǔn)，用鏨口錘子樣板劃出形體加工線(兩面同時劃出)；

然后用手鋸按加工線鋸去多余部分(放銼削余量)；

用半圓銼按線粗銼R15mm內(nèi)圓弧面，用板銼粗銼斜面與R15mm圓弧面至劃線線條。然后用細(xì)板銼細(xì)銼斜面，再用細(xì)板銼細(xì)銼R15mm外圓弧面。最后細(xì)板銼及半圓銼作推銼修整，達(dá)到各型面連接圓滑、光潔、紋理齊整；

按圖劃出腰孔加工線及鉆孔檢查線；

用直徑9.7mm鉆頭鉆孔；

用圓銼銼通兩孔，然后用掏銼按圖樣要求銼好腰孔；

再將腰孔各面倒出1mm弧形喇叭口；

并按圖樣尺寸劃出4-4mm×45°倒角加工線；

銼4-4mm×45°倒角達(dá)到要求。

方法：先用圓銼粗銼出R4mm圓弧，然后分別用粗、細(xì)板銼粗、細(xì)銼倒角，再用圓銼細(xì)加工R4mm圓弧推銼法修整；

20mm端面銼成略凸弧面，并保證工件總長118mm；

用砂布將各加工面全部打光，交件待驗(yàn)。

二、Pro/E的功能和特點(diǎn)

Pro/E三維實(shí)體的建模功能可在計(jì)算機(jī)上虛擬建立立體模型并附以顏色，以動態(tài)顯示，還可以把整個零件的加工工藝以及每一道工序所加工出來的形狀表現(xiàn)得淋漓盡致。不但可以加深學(xué)生對物體的感性認(rèn)識，擴(kuò)展和培養(yǎng)學(xué)生的空間構(gòu)思能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，而且還可以強(qiáng)化教師和學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。此外，還可以為學(xué)生以后學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)輔助制造等后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。

三、用Pro/E輔助教學(xué)制作鏨口榔頭的加工工藝的過程

第一，在三維模式下調(diào)用“拉伸”命令拉伸成圓柱體（圖略）。

第二，四方加工在三維模式下調(diào)用“剪切”命令，依次剪切成四方體，剪切的順序就是面加工的順序：A面、B面、C面、D面（圖略）。

第三，外形劃線調(diào)用“草繪”命令，劃出外形加工線(圖略)。

第四，調(diào)用“剪切”命令剪切成榔頭外形（圖略）。

第五，調(diào)用“草繪”命令劃出腰孔加工線及鉆孔檢查線（上下兩面都要劃）（圖略）。

第六，調(diào)用“剪切”命令模擬出鉆頭打孔后的形狀(圖略)。

第七，調(diào)用“剪切”命令模擬出腰孔加工好后的形狀（圖略）。

第八，用“掃描”命令模擬出喇叭口的形狀（即楔形口如圖2上面大下面?。▓D略）。

第九，調(diào)用“草繪”命劃出4-4mm×45°倒角加工線(圖略)。

第十，調(diào)用“掃描”命令模擬出用圓銼銼出R4mm圓弧的形狀（圖略）。

第十一，調(diào)用“剪切”命令模擬出4-4mm×45°倒角(圖略)。

第十二，調(diào)用“掃描”命令模擬出底部凸弧面（圖略）。

第十三，最后可以顯示它最終的圖形（圖2）。

四、Pro/E輔助教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的對比

1.傳統(tǒng)教學(xué)的不足之處

（1）文字?jǐn)⑹鎏啵寣W(xué)生感覺到枯燥乏味，且很難理解；

（2）每做一個步驟會出現(xiàn)什么情況，學(xué)生很難想象得到；

（3）即便有實(shí)物演示也很難吸引學(xué)生。

2.用Pro/E輔助教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

演示設(shè)計(jì)：把零件的加工工藝以三維建模的前后順序表現(xiàn)出來。（1）以模型樹的方式演示出（如四方銼削先做哪個面后做哪個面）可以鞏固四方銼削的加工步驟。（2）以模型樹的方式演示榔頭外形、用圓銼銼出圓弧R4mm倒角、喇叭口的形狀、底部凸弧面的加工形狀。要求學(xué)生注意模型的前后順序及每一個步驟所出現(xiàn)的形狀。（3）用模型樹可以簡單明了地顯示出零件的加工工藝：圓鋼毛坯—四方加工—外形劃線—榔頭外形—腰孔加工線及鉆孔檢查線—打孔后的形狀—腰孔加工好后的形狀—喇叭口的形狀—倒角加工線—圓弧倒角—45°倒角—榔頭底部的圓弧面，使學(xué)生更好地觀察零件的形成過程。通過零件的形成過程來更好地掌握零件的加工工藝，可利用Pro/E對其進(jìn)行實(shí)體建模。首先將各組成部分的形狀用二維草圖做出，然后在三維狀態(tài)下通過編輯命令進(jìn)行再加工，以加速其建模工作。

五、效果

第一，改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式，使鉗工實(shí)訓(xùn)與三維零件建模和工藝設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，以啟動學(xué)生的思維能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和操作能力。使學(xué)生大大提高繪圖、制圖和設(shè)計(jì)圖樣的能力，通過設(shè)計(jì)三維模型進(jìn)而把工藝流程融入到其中，使學(xué)生潛移默化地掌握零件的加工工藝，最終按照三維模型編制的加工工藝加工出實(shí)際的零件。這樣環(huán)環(huán)相扣，有利于提高學(xué)生需要的技能及其相應(yīng)的知識。使傳統(tǒng)手工制作與現(xiàn)代制造技術(shù)有機(jī)整合。

第二，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的教學(xué)現(xiàn)場交流，培養(yǎng)學(xué)生邊學(xué)習(xí)，邊思考，邊提出問題的參與式學(xué)習(xí)方法，可以讓學(xué)生更形象地看出每做一步的效果。充分調(diào)動學(xué)生的好奇心與強(qiáng)烈的創(chuàng)作欲望。可使許多學(xué)生從中認(rèn)識到鉗工不再是一項(xiàng)“頭腦簡單、四肢發(fā)達(dá)”的體力勞動，而是需要很高的專業(yè)技能與理論知識和具有一定創(chuàng)新能力的“高級勞動”。隨著計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)的普及與應(yīng)用，各行各業(yè)為了提高效益會逐漸放棄傳統(tǒng)的手工儀器繪圖，而采用計(jì)算機(jī)繪圖。計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助繪圖速度快、精度高，而且繪圖質(zhì)量大大高于手工繪圖。因此，可以通過對Pro/E三維造型產(chǎn)生興趣進(jìn)而帶動這門課的興趣。實(shí)踐教學(xué)表明，Pro/E三維造型在鉗工實(shí)訓(xùn)教學(xué)課中的應(yīng)用，把傳統(tǒng)教學(xué)手段和現(xiàn)代教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來，使教學(xué)的效率與效果大為提高，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動了他們學(xué)習(xí)的積極性，調(diào)動了他們的創(chuàng)新意識，從而使技校畢業(yè)生的綜合素質(zhì)得到進(jìn)一步提高，使他們更適應(yīng)社會的需要。

第三，用Pro/E輔助教學(xué)提升了教師的執(zhí)教能力，更新思維理念，改善知識結(jié)構(gòu)，提高了教師綜合應(yīng)用教學(xué)能力。綜合運(yùn)用多種技術(shù)為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，這將更有助于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（作者單位：上海石化工業(yè)學(xué)校）