Pro/E三維軟件在中職《機械制圖》教學(xué)中的應(yīng)用策略

高海發(fā)

機械制圖是中職機電專業(yè)學(xué)生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，它是機械工程的通用語言，主要培養(yǎng)學(xué)生的讀圖、繪圖和空間想象能力。對于初學(xué)者來說，提高空間想象能力是學(xué)習(xí)的難點，也是學(xué)好機械制圖課程的關(guān)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(yīng)用Pro/E三維軟件進行輔助教學(xué)，能有效提高學(xué)生的空間想象能力，從而提高課堂效率。

一、機械制圖教學(xué)中存在的問題

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

二、Pro/E三維軟件的特點

目前常用的三維設(shè)計軟件有Pro/E、3DMAX、SolidWorks等，每款軟件都有不同的側(cè)重點，3DMAX是一款側(cè)重于三維動畫渲染和制作的軟件，SolidWorks具有功能強大、易學(xué)易懂的特點，Pro/E則側(cè)重于三維建模，是一款比較流行的CAD/CAM/CAE的應(yīng)用軟件，Pro/E具有參數(shù)化設(shè)計、特征構(gòu)建實體等功能，可以實現(xiàn)三維建模直接轉(zhuǎn)換為二維工程圖的設(shè)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(xué)生空間想象能力的培養(yǎng)。例如Pro/E軟件的三維建模有四個基本方法：拉伸、旋轉(zhuǎn)、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(zhuǎn)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(xué)生直觀地了解幾何體的形成過程，另一方面可以快速培養(yǎng)學(xué)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(zhuǎn)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(zhuǎn)二維功能，教師可快速生成幾何體的平面圖，節(jié)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(shè)計軟件更適用于機械制圖課程的輔助教學(xué)。

三、Pro/E三維軟件在機械制圖教學(xué)中的應(yīng)用方法

針對機械制圖教學(xué)中學(xué)生存在的空間立體感培養(yǎng)的問題，結(jié)合Pro/E三維軟件建模的特點，在機械制圖課程中應(yīng)用Pro/E軟件進行輔助教學(xué)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(xué)中的應(yīng)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(yǎng)學(xué)生建立空間想象能力的重要環(huán)節(jié)，也為組合體的表達與識讀奠定基礎(chǔ)。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(zhuǎn)、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(xué)生從中了解基本幾何體的構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)的方法建模，則圓柱是由長方形沿著中心軸旋轉(zhuǎn)一周形成的，不同的建模方法能讓學(xué)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(gòu)成。了解組合體的結(jié)構(gòu)是識讀幾何體的關(guān)鍵。因此在繪制組合體前，首先對組合體進行結(jié)構(gòu)分析，分析該組合體是由哪些基本幾何體構(gòu)成，了解這些基本幾何體的相對位置關(guān)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(tǒng)教學(xué)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(xué)時，教師只需向?qū)W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(jié)構(gòu)，這樣的方法能讓學(xué)生更直觀地了解軸承座的結(jié)構(gòu)。

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(cè)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(xué)生更能弄清軸承座組合體的形體特征，對于后續(xù)三面投影的學(xué)習(xí)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(zhuǎn)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(xué)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(guān)系，掌握各零件之間的裝配關(guān)系是識讀裝配圖的關(guān)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(guān)系實現(xiàn)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(guān)系，且軟件也提供了創(chuàng)建裝配體爆炸視圖的功能，教師可對創(chuàng)建好的裝配體生成爆炸圖，從而使學(xué)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?qū)W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(guān)系進行裝配，并輔以講解其各零件間的約束關(guān)系，如圖3所示為用Pro/E軟件創(chuàng)建的滑動軸承部件的總裝圖，若學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)生更好地研究運動機構(gòu)模型。

四、Pro/E軟件應(yīng)用到機械制圖教學(xué)中的作用

實踐證明，通過應(yīng)用Pro/E軟件進行機械制圖輔助教學(xué)，能夠使學(xué)生更容易理解幾何體、組合體的結(jié)構(gòu)和三面投影，學(xué)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(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)機械制圖的積極性，提高了課堂效率，更重要的是能夠培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計的意識，為當(dāng)今企業(yè)培養(yǎng)工程設(shè)計人才。

責(zé)任編輯陳春陽