UG技術(shù)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(xiàn)針對傳統(tǒng)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(shù)在機械工程圖學習中的應用。

關(guān)鍵詞：UG;機械工程圖;機械圖樣;學習;應用

1? ? 傳統(tǒng)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(yōu)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(shè)備和工程結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)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(shù)“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(gòu)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?qū)W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(shù)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(yōu)點

UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM（計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造）系統(tǒng)，它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復雜實體及造型的建構(gòu)。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(shù)化設(shè)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(zhuǎn)、平移等操作，可以很直觀地觀察到物體的外觀、細節(jié)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

3? ? UG技術(shù)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(nèi)外先進經(jīng)驗基礎(chǔ)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(gòu)建出發(fā)，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(zhuǎn)換，切實提高學生的空間想象能力，解決傳統(tǒng)機械工程圖學習中存在的學習內(nèi)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(chǔ)內(nèi)容，重點在于幫助學生建立機械工程圖的基本概念。傳統(tǒng)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(nèi)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(xiàn)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(lǐng)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(zhuǎn)、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(gòu)件到二維圖形的轉(zhuǎn)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(shù)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(jié)合起來。而通過UG軟件，基于其實體建模模塊和參數(shù)化設(shè)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(shù)化設(shè)計的優(yōu)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(guān)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(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jù)零件的結(jié)構(gòu)，剖析剖視圖的構(gòu)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(nèi)部形狀構(gòu)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(jié)構(gòu)、工作原理、運動方式、零件間連接及裝配關(guān)系的圖樣，是編制裝配工藝，進行裝配、檢驗、安裝、調(diào)試以及維修等工作的依據(jù)。裝配圖的識讀是“機械工程圖”課程的重點和難點內(nèi)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(tǒng)的裝配圖識讀學習中，一般是結(jié)合若干個靜態(tài)的模型或者掛圖進行講解，而模型數(shù)量有限，結(jié)構(gòu)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?qū)W生展示構(gòu)件的整體結(jié)構(gòu)（圖3），啟發(fā)學生思考裝配體各零部件的連接、配合關(guān)系;其次可運用軟件的裝配模塊，向?qū)W生展示裝配體的虛擬裝配過程，引導學生分析裝配體中構(gòu)件之間的相互關(guān)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(jié)構(gòu)、裝配關(guān)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(nèi)容，UG軟件中自帶的GC工具箱、重用庫等可以很容易地根據(jù)它們的參數(shù)生成三維模型，幫助學生理解和掌握常見零部件的結(jié)構(gòu)、基本參數(shù)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(shù)化設(shè)計的特點，輸入基本參數(shù)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(guān)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(guān)系曲線也是信手拈來。

4? ? UG技術(shù)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(guān)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(fā)揮UG在機械工程圖教學中的優(yōu)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(fā)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(fā)學生對學習UG軟件的興趣，為后繼學習打下堅實的基礎(chǔ)。

[參考文獻]

[1] 華中理工大學.畫法幾何及機械制圖[M].北京：高等教育出版社，1989.

[2] 梅紅霞.在機械制圖教學中UG的應用[J].新校園（上旬刊），2016（11）：121.

[3] 彭廣威，汪炎珍，鄧遠華.UG NX 10.0機械三維設(shè)計項目教程[M].北京：航空工業(yè)出版社，2017.

[4] 米俊杰.UG NX 10.0技術(shù)大全[M].北京：電子工業(yè)出版社，2016.

[5] 成大先.機械設(shè)計手冊[M].6版.北京：化學工業(yè)出版社，2016.

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。