《機械制圖》課程與Pro/E融合式教學研究

龐永俊 賈玉貴 馬宏

隨著科技的快速發(fā)展，計算機在我國得到廣泛的應用，現(xiàn)已成為人們不可缺少的一部分，計算機因其獨特的優(yōu)勢，廣泛的應用于教學中，尤其是機械制圖課程。機械制圖課程作為機械專業(yè)最重要的一門基礎課程，同時也是最難的科目。當前，我國機械制圖已不在局限于“二維設計”時代，而是向“三維設計”邁進，Pro/E 設計軟件的應用，將二維平面設計轉(zhuǎn)變?yōu)槿S動態(tài)立體設計，顯著提升設計的形象性、直觀性、以及抽象性，增強學生主觀能動性，思維空間和想象力。

1 Pro/E在平面與基本立體相交教學中的應用

基本立體制作作為機械制圖的基本環(huán)節(jié)，主要包括：平面立體、回轉(zhuǎn)體。在基本立體和回旋體的設計環(huán)節(jié)中，可以將Pro/E 軟件中的拉伸、掃描、旋轉(zhuǎn)和混合等四項基本功能組合使用，即可方便的設計出基本立體（三角形、菱形）并通過旋轉(zhuǎn)得到旋轉(zhuǎn)體（圓錐體、圓柱體），在繪制基本體三個視圖環(huán)節(jié)中，可通過三個方向分別對立體圖形進行觀看，從而使學生直觀的觀測到立體圖形的正面、地面與側(cè)面，清晰的分辨出各個線條的虛實。如在機械制造教學中，可以借助于Pro/E的三個視圖直觀的觀測到待加工零件的三維造型，通過這個功能，學生能夠充分的了解零件圖，并有助于學生清晰掌握零件的尺寸。同時，利用縮放、旋轉(zhuǎn)等功能，能夠觀測到零件的各個方位。此外，Pro/E中還具有多種功能，如隱藏、平移等，這些功能的存在有助于學生充分掌握機械制圖的基本立體的各個環(huán)節(jié)，便于學生了解機械制圖的原理與定位，從而顯著提升教學效果，增強學生設計能力，以及創(chuàng)造力。

2 Pro/E在相貫線教學中的應用

相貫線作為機械制圖中最重要的部分，是制圖的一大難點，它是由兩個平面相交形成的交線，相貫線可能是平面與平面，或曲面與曲面。由于相貫線繪制難度較大，形式多樣，若要繪制出精確的相貫線，需要擁有足夠的相交點，同時在繪制過程中，需要學生在腦海中事先將相貫線的具體形狀想象出，這是相貫線繪制的最重要的一步。而在生活中，我們所見到的實體圖形基本上都是由多個立體面相交形成，因此，學生在繪制相貫線時常感到困難，無從入手，尤其是相貫線空間想象環(huán)節(jié)。在繪制回轉(zhuǎn)體的相貫線中，常用兩個方法分別為：表面取點法與輔助平面法。在機械設計教學中，運用Pro/E實時演示功能，展現(xiàn)各種類型的相貫線、具體的位置、相互組合方式、兩個旋轉(zhuǎn)體的空間位置，以及相貫線的形狀與不同相交位置的形狀變化。此外，也可展現(xiàn)相交線變化規(guī)律，以及投影的特點。例如，在曲面立體正交及偏交相貫線形狀變化講述中，運用Pro/E實時演示功能讓學生直觀的觀測到圓柱，隨著直徑的變化放大或縮小，將圓柱和通過多個畫面展現(xiàn)出，此外，學生可隨意設置畫面的大小以及投影的方向，以展示立體截切后的圖形在任意方向下的投影。從而提升學生對相貫線的了解，充分掌握相貫線繪制原理。

3 Pro/E在剖視圖教學中的應用

剖視圖作為機械制圖最重要的一種表達方法，其主要作用是用來表達零件內(nèi)部的復雜結(jié)構(gòu)形狀。按照剖視圖的種類可分為：全剖視圖、局部剖視圖，以及半剖視圖， 按照剖切面以及剖切方法可將剖視圖分為單一剖切平面、階梯剖、以及旋轉(zhuǎn)剖。由于剖切面上線條多，且形狀多樣、結(jié)構(gòu)復雜，因此學生在學習中常遇到各種問題，無法全面的掌握剖切圖的剖切方法、以及剖切位置，這是機械制圖教學中的重點與難點，同時也是教學中，教師著重關(guān)注的知識點。在剖面圖教學中，教師可以運用Pro/E設計軟件，利用剖面功能將立體圖形進行剖切模擬演示。此外講述中，教師可以逐步引導學生想象采用哪種剖面方法、哪個位置剖切效果最好，從而得出最佳的剖切方法。在此基礎上不斷的進行總結(jié)，以激發(fā)學生對機械制圖課程的學習興趣，從而提升整體的教學效果。

4 Pro/E在裝配圖教學中的應用。

裝配圖是組裝機械、顯示機器重要性能指標所需要的基本圖樣，從而使用戶在安裝中、調(diào)試中、使用中，后期維修環(huán)節(jié)有圖可參考。同時也是表達機械各部件與各部件，整體與各部件的裝配關(guān)系、展示各部件結(jié)構(gòu)的基本示意圖，以及機械使用中需要的技術(shù)要求，是機械制圖中不可缺少的。在裝配圖的繪制中，需要設計者熟練的掌握各個裝配體的基本結(jié)構(gòu)與組成。傳統(tǒng)的裝配圖主要以掛圖的形式展現(xiàn)各個組件的位置，但由于零件過多，且組裝復雜，通過掛圖的形式難以滿足學生學習的需求，而通過Pro / E的裝配功能，能夠?qū)C器的各個零件有序的進行組裝。同樣在拆卸圖設計中，也可利用Pro / E 實時模擬，將各個部件與零件有序的拆卸開。無論是機械的組裝還是拆卸都需要清晰的掌握各部件的個數(shù)、基本組成以及安裝、拆卸順序。此外Pro / E 軟件具有強大的約束設計功能，以及編輯能力，在機械裝配過程中，若出現(xiàn)錯誤時通過這一功能及時的更正。對于具有運功功能的裝配件，根據(jù)實際需求，通過Pro / E 可以設定其工作效率，時間參數(shù)等，并進行仿真模擬。從外，Pro / E 仿真演示中自帶干涉檢測功能，在對運動模擬中，可以將不符合需求的裝備件以及運動設置通過系統(tǒng)得以反應，從而使裝配更符合實際需求。

Pro/E在機械制圖課程中的應用，有效的解決了傳統(tǒng)設計方法中存在的問題，將機械制圖各個環(huán)節(jié)中的重點與難點全然展現(xiàn)在學生的面前，使學生充分了解機械設計中的知識點，從而增強學生對機械制圖的掌握，提升整體的教學效果。此外，也可借助網(wǎng)絡平臺，搜索相關(guān)知識，以提升學生的學習自主性，增強學生對機械制圖課程的掌握度。

基金項目：1.河北省高等教育學會高等教育科學研究“十三五”規(guī)劃課題（GJXH2017-86）2.河北省高等教育教學改革研究與實踐項目（2017GJJG170）3.中國建設教育協(xié)會2017年度教育教學科研課題（2017055）4.河北建筑工程學院教育教學研究項目（2015JY2034）。

（作者單位：河北建筑工程學院）