基于模塊化案例教學(xué)的《UG三維造型設(shè)計(jì)及制圖》課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

戴曉琴

摘要：采用以模塊化案例教學(xué)的方式來組織教學(xué)，通過選擇八個(gè)典型產(chǎn)品——階梯軸、連桿、支架、座體、電熱杯、燈罩、熨斗、閥門作為案例，實(shí)現(xiàn)將課程學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)穿插、融合到案例中，可以讓學(xué)生在理解UG三維造型設(shè)計(jì)及制圖基本理論的同時(shí)，使實(shí)際操作能力得以快速提升。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué)；《UG三維造型設(shè)計(jì)及制圖》；課程內(nèi)容設(shè)計(jì)

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）03-0181-02

一、引言

UG是一個(gè)交互式CAD/CAM系統(tǒng)，它的功能非常強(qiáng)大，主要包括工業(yè)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、CNC加工和模具設(shè)計(jì)等，可以輕松實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體、造型的建構(gòu)以及數(shù)控加工的編程。UG軟件在機(jī)械行業(yè)使用頻率最高的功能模塊有CAD模塊（產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊）、CAM模塊（CNC加工模塊）和MoldWizard模塊（模具設(shè)計(jì)模塊），各個(gè)模塊之間獨(dú)立性很強(qiáng)，每一個(gè)模塊的功能都非常強(qiáng)大。

為了培養(yǎng)應(yīng)用型專業(yè)人才，很多本科院校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的CAD/CAM課程都選擇了UG軟件。應(yīng)用型本科機(jī)械專業(yè)UG課程應(yīng)該包含CAD模塊、CAM模塊和MoldWizard模塊。CAD模塊可以安排在《機(jī)械制圖》課程中進(jìn)行教學(xué)，作為《機(jī)械制圖》課程的一部分內(nèi)容，或者在學(xué)生學(xué)完《機(jī)械制圖》后，再安排一門單獨(dú)的課程《UG三維造型設(shè)計(jì)及制圖》。

二、課程的教學(xué)模式

我們采用了模塊化的案例教學(xué)，教師把每一個(gè)模塊的基本理論知識的學(xué)習(xí)和技能的訓(xùn)練，通過精心策劃，細(xì)分到各個(gè)案例中，以案例的學(xué)習(xí)帶動理論知識的學(xué)習(xí)和運(yùn)用，在掌握理論知識和技能的同時(shí)，起到舉一反三、融會貫通的效果。

案例教學(xué)是整個(gè)教學(xué)過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行的好壞是整個(gè)教學(xué)成敗的關(guān)鍵。重點(diǎn)是一定要把握好案例教學(xué)的宗旨。講案例的目的是為了明白理論、掌握技能，案例是以理論為依托的，講解案例的目的是要讓學(xué)生理解UG軟件中常用菜單、工具的功能和基本使用方法，并且能夠舉一反三，靈活運(yùn)用。在操作時(shí)，教師帶著學(xué)生做，要求講解清晰、步驟明確、教練結(jié)合、邊學(xué)邊做，以學(xué)生為活動主體，使“教、學(xué)、做”三位一體，學(xué)生在和教師同步做案例的同時(shí)也掌握了相關(guān)的理論知識和思路，達(dá)到了最佳的教學(xué)效果。

三、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)和案例的選取

教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)是以案例為主線，選取五個(gè)典型產(chǎn)品作為案例，將《UG三維造型設(shè)計(jì)及制圖》課程學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)穿插、融合到這五個(gè)典型案例中。每個(gè)學(xué)習(xí)案例的工作任務(wù)、包含的知識點(diǎn)和學(xué)習(xí)要求如下。

1.階梯軸。工作任務(wù)：根據(jù)平面圖建立三維模型。包含知識點(diǎn)：（1）軟件的啟動；（2）操作界面的認(rèn)識；（3）部件導(dǎo)航器的使用；（4）文件管理；（5）模型的顯示；（6）鼠標(biāo)和鍵盤的使用；（7）工作環(huán)境的設(shè)定（包括背景顏色設(shè)定、可視化部件顏色設(shè)定、工作對象顏色設(shè)定、工具條設(shè)置方法以及圖層操作）；（8）點(diǎn)構(gòu)造器的使用；（9）基準(zhǔn)軸的構(gòu)建；（10）類選擇器的使用；（11）坐標(biāo)系的設(shè)置；（12）基本體素特征（長方體、圓柱體、圓錐體、球體）；（13）布爾特征；（14）倒斜角特征；（15）基準(zhǔn)平面的構(gòu)建；（16）設(shè)計(jì)特征（包括孔的構(gòu)建、凸臺的構(gòu)建、腔體的構(gòu)建、鍵槽的構(gòu)建、開槽的構(gòu)建）；（17）特征的定位方法。學(xué)習(xí)要求：（1）熟悉UG圖形用戶界面，熟悉主菜單、工具條、操作提示行、主窗口標(biāo)題等內(nèi)容；（2）掌握文件管理內(nèi)容，包括建立新文件、打開文件、保存文件和關(guān)閉文件；（3）會進(jìn)行工具條的定制，包括工具條的隱藏與顯示，工具條圖標(biāo)尺寸、顏色及提示行與狀態(tài)行的位置，會自定義工具條；（4）熟練掌握類選擇器、點(diǎn)構(gòu)造器、矢量構(gòu)造器、平面工具、坐標(biāo)系構(gòu)造器，并且能靈活運(yùn)用；（5）熟練進(jìn)行對象操作，熟練的進(jìn)行對象的編輯、隱藏、顯示及其他變換；（6）能熟練運(yùn)用層操作，并且會靈活運(yùn)用，會進(jìn)行視圖的合理布局；（7）靈活運(yùn)用坐標(biāo)系，在繪圖過程中要很好的利用坐標(biāo)系來方便繪圖；（8）掌握基本體素特征建模的方法并靈活運(yùn)用；（9）掌握設(shè)計(jì)特征建模的方法并靈活運(yùn)用。

2.教學(xué)案例：連桿。工作任務(wù)：根據(jù)平面圖建立三維模型。包含知識點(diǎn)：（1）草圖基本環(huán)境；（2）草圖曲線繪制命令；（3）草圖的約束；（4）草圖操作；（5）拉伸特征；（6）回轉(zhuǎn)特征；（7）布爾特征；（8）邊倒圓特征。學(xué)習(xí)要求：（1）學(xué)會建立草圖及建立草圖的幾何對象，會激活草圖；（2）熟練建立草圖的幾何約束，熟練建立草圖的尺寸約束，掌握草圖的定位與約束條件；（3）熟練進(jìn)行草圖的編輯、拖動草圖、偏置抽取線及鏡像草圖；（4）掌握使用拉伸特征建模的方法并靈活運(yùn)用；（5）掌握對模型進(jìn)行布爾運(yùn)算的方法；（6）掌握使用回轉(zhuǎn)特征建模的方法并靈活運(yùn)用；（7）掌握邊倒圓特征的使用。

3.教學(xué)案例：支架。工作任務(wù)：根據(jù)平面圖建立三維模型。包含知識點(diǎn)：（1）直線的繪制；（2）圓弧和圓的繪制；（3）基本曲線工具；（4）多邊形的繪制；（5）橢圓的繪制；（6）拋物線、雙曲線的繪制；（7）螺旋線的繪制；（8）偏置曲線工具；（9）藝術(shù)樣條的繪制；（10）曲線操作工具（橋接曲線、投影曲線、相交曲線）；（11）編輯曲線工具。學(xué)習(xí)要求：（1）掌握直線、圓弧、圓的多種建立方法，注意每一種建立方法的優(yōu)點(diǎn)和實(shí)用場合；（2）了解其他類型曲線的建立方法，包括正多邊形、矩形、橢圓、藝術(shù)樣條等的建立；（3）熟練掌握曲線的編輯：包括修剪拐角、修剪曲線、編輯曲線參數(shù)等內(nèi)容，要求熟練運(yùn)用；（4）會對曲線進(jìn)行操作，會進(jìn)行曲線的偏置、曲線的投影，了解曲線的橋接。

4.教學(xué)案例：座體。工作任務(wù)：根據(jù)平面圖建立三維模型。包含知識點(diǎn)：（1）細(xì)節(jié)特征（包括拔模、縮放體、抽殼、拆分體、修剪體）；（2）關(guān)聯(lián)復(fù)制；（3）鏡像特征；（4）鏡像體。學(xué)習(xí)要求：熟練掌握草圖的繪制、特征操作、細(xì)節(jié)特征和關(guān)聯(lián)復(fù)制等命令，熟練掌握通過草圖截面、特征命令來創(chuàng)建零件模型的能力。

5.電熱杯。工作任務(wù)：根據(jù)平面圖建立三維模型。包含知識點(diǎn)：（1）通過曲線組；（2）有界平面；（3）修剪片體；（4）縫合；（5）加厚。學(xué)習(xí)要求：掌握使用“草圖”功能繪制產(chǎn)品輪廓曲線及使用通過曲線組、拉伸曲面、有界曲面、修剪片體和縫合功能創(chuàng)建一般曲面模型的能力。

6.燈罩。工作任務(wù)：根據(jù)平面圖和外觀造型圖建立三維模型。包含知識點(diǎn)：（1）通過曲線網(wǎng)格；（2）掃掠；（3）直紋。學(xué)習(xí)要求：掌握使用“草圖”功能繪制產(chǎn)品截面，以及通過“掃掠”、“修剪體”、“通過曲線網(wǎng)格”、“直紋”和“縫合”等命令創(chuàng)建一般曲面模型的能力。

7.熨斗。工作任務(wù)：根據(jù)外觀造型圖建立三維模型。包含知識點(diǎn)：（1）點(diǎn)集；（2）從點(diǎn)云；（3）修剪和延伸；（4）面倒圓；（5）偏置面；（6）截面。學(xué)習(xí)要求：掌握綜合使用“掃掠”、“通過曲線網(wǎng)格”、“從點(diǎn)云”、“修剪和延伸”、“修剪體”、“面倒圓”和“截面”等命令創(chuàng)建較復(fù)雜曲面模型的能力。

8.閥門。工作任務(wù)：根據(jù)零件三維模型創(chuàng)建裝配體。包含知識點(diǎn)：（1）裝配體和子裝配體；（2）組件對象；（3）組件部件；（4）單個(gè)零件；（5）自底向上裝配；（6）自頂向下裝配；（7）混合裝配；（8）主模型；（9）引用集；（10）裝配導(dǎo)航器；（11）添加組件；（12）定位組件；（13）創(chuàng)建爆炸圖；（14）組件炸開。學(xué)習(xí)要求：（1）掌握裝配件和子裝配件的概念，掌握組件部件、組件對象、單個(gè)零件、主模型概念等，了解多零件裝配和虛擬裝配兩種模式，了解自頂向下裝配和自底向上裝配以及混合裝配的概念；（2）了解引用集的基本概念，掌握引用集的創(chuàng)建，靈活利用裝配導(dǎo)航器。

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