基于UG NX軟件的《機(jī)械制圖》教學(xué)改革研究

張慶

摘要：機(jī)械制圖是機(jī)械、機(jī)電專業(yè)學(xué)生的必修專業(yè)基礎(chǔ)課程，在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中經(jīng)常遇到很多教學(xué)困難，需要積極開展課程教學(xué)改革以提升教學(xué)質(zhì)量與效率。簡述了傳統(tǒng)機(jī)械制圖教學(xué)的不足，提出了機(jī)械制圖改革的必要性，進(jìn)一步研究了UG軟件在機(jī)械制圖中的教學(xué)應(yīng)用與實(shí)踐，并探討了教學(xué)改革的相關(guān)成效。

Abstract： Mechanical drawing is a compulsory basic course for students majoring in mechanics and mechatronic engineering. In the traditional teaching process， students often encounter many difficulties in teaching， so it is necessary to carry out curriculum teaching reform to improve teaching quality and efficiency. This paper briefly describes the shortcomings of traditional mechanical drawing teaching， puts forward the necessity of mechanical drawing reform， further studies the teaching application and practice of UG software in mechanical drawing， and discusses the effect of teaching reform.

關(guān)鍵詞：UG軟件;機(jī)械制圖;教學(xué)改革

Key words： UG software;mechanical drawing;the teaching reform

0? 引言

隨著工業(yè)4.0的到來，社會對機(jī)械制造類人才的需求不斷提高，使得專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)變得更加嚴(yán)格。機(jī)械專業(yè)的學(xué)生應(yīng)提高對零件的識圖、讀圖及繪圖能力?！稒C(jī)械制圖》是培養(yǎng)以上能力的一門基礎(chǔ)課程，也是機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的一門必修課程。傳統(tǒng)的機(jī)械制圖的教學(xué)仍存在許多不足和缺陷，因此借助UG軟件來輔助機(jī)械制圖的課堂教學(xué)，推動本課程的教學(xué)改革是很有必要的。

1? UG軟件的介紹

UG軟件是融合計(jì)算機(jī)功能輔助完成CAD/CAM/CAE 一體化操作的軟件，功能強(qiáng)大，廣泛應(yīng)用在機(jī)械、模具設(shè)計(jì)制造、機(jī)電一體化以及數(shù)控加工等領(lǐng)域[1]。在機(jī)械制圖教學(xué)中主要應(yīng)用于以下三個(gè)方面：一是建模功能，根據(jù)零件尺寸來創(chuàng)建三維模型。二是制圖功能，能得到與三維模型相對應(yīng)的零件工程圖。三是裝配功能，能獲得部件的虛擬裝配。

2? 機(jī)械制圖教學(xué)改革必要性

傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)，通過教師借助零件模型、幻燈片和掛圖來進(jìn)行講授，學(xué)生采用傳統(tǒng)的尺規(guī)作圖。在實(shí)際的教學(xué)中，幻燈片不能很好的展示零件的不同角度，而零件模型跟不上行業(yè)的發(fā)展，零件類型變化太快，信息滯后性較嚴(yán)重，尺規(guī)作圖效率低下。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和理念已經(jīng)不能滿足當(dāng)今工業(yè)發(fā)展的需求。

目前繪圖軟件從二維過渡到三維，即UG、CAXA、PROE、Solidworks等三維軟件的廣泛使用極大提高了繪圖者的工作效率[2]。將這些軟件應(yīng)用到傳統(tǒng)的機(jī)械制圖教學(xué)中，能夠提高學(xué)生的三維空間想象能力和對三維模型的感性認(rèn)識，進(jìn)而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。二維圖和三維圖的教學(xué)學(xué)時(shí)需要合理掌握。采用三維軟件進(jìn)行機(jī)械制圖教學(xué)時(shí)，不能完全舍棄二維工程圖，而是要齊頭并重。由于二維圖上面能標(biāo)注零件的位置尺寸和定位尺寸，三維圖無法標(biāo)注。同時(shí)二維圖能表達(dá)零件內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和尺寸，及設(shè)計(jì)人員獨(dú)特的設(shè)計(jì)理念[3]。

因此，要合理安排二維圖與三維圖的教學(xué)學(xué)時(shí)和教學(xué)內(nèi)容，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)改革。利用UG軟件，引導(dǎo)學(xué)生熟練繪制典型零件的零件圖。

3? UG 軟件在機(jī)械制圖課程教學(xué)改革應(yīng)用

3.1 UG軟件應(yīng)用于組合體教學(xué)

UG軟件的三維建模功能，能輕松構(gòu)建三維實(shí)體模型。在組合體教學(xué)中，教師通過對基本體的切割形成組合體，學(xué)生能更加準(zhǔn)確的掌握組合體的特征。教師將三維建模過程進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，并在建模中講解線面及模型生成的特征[3]。如圖1所示，由長方體通過切割轉(zhuǎn)化而成的組合體。教師通過將組合體的二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維立體模型后，能提升學(xué)生的空間想象能力，以及對視圖中線和體的感性認(rèn)識。

3.2 UG軟件應(yīng)用于三視圖教學(xué)

零件的三視圖是教學(xué)中的重難點(diǎn)，學(xué)生要根據(jù)零件的三個(gè)投影方向，完整而準(zhǔn)確的繪制出零件的主、俯、左三個(gè)視圖，進(jìn)而完成零件三維與二維的轉(zhuǎn)化，如圖2所示。傳統(tǒng)教學(xué)，采用零件模型、幻燈片和掛圖等學(xué)習(xí)方法，幫助學(xué)生建立三視圖之間的投影關(guān)系。由于模型過小，或者幻燈片處于固定位置，學(xué)生很難從不同角度對零件進(jìn)行觀察，并不能準(zhǔn)確完成零件三視圖的繪制，會影響部分學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

因此，教師使用UG的建模功能，按照零件圖，構(gòu)建三維模型，在創(chuàng)建三維模型的過程中，教師邊建模邊講解，通過對零件進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、線框顯示等操作，讓學(xué)生理解二維圖紙與三維模型之間的投影關(guān)系與規(guī)律，掌握零件的點(diǎn)、線、面關(guān)系，提升學(xué)生的空間想象力。

3.3 UG軟件應(yīng)用于剖視圖教學(xué)

剖視圖是用于表達(dá)零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，所使用的一種視圖。剖視圖會受剖切面的位置與方法的不同，有全剖、半剖和局部剖三種。如圖3所示，減速器的剖視圖。傳統(tǒng)教學(xué)方法使用零件模型和掛圖進(jìn)行講授，學(xué)生對該零件使用何種剖切視圖表達(dá)零件的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)依然模糊不清，對剖視圖的繪制更加模棱兩可。可利用UG軟件創(chuàng)建減速器的三維實(shí)體模型，利用該軟件的“剖視圖”命令選擇不同剖視圖種類，能快速構(gòu)建剖切工程圖，學(xué)生從投影面和三維模型就能快速讀懂零件的剖視圖。

3.4 UG軟件應(yīng)用于裝配圖教學(xué)

UG軟件在機(jī)械制圖的應(yīng)用之一是根據(jù)裝配圖指導(dǎo)零件的裝配。裝配圖是機(jī)器或部件在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中的重要技術(shù)文件和技術(shù)依據(jù)。裝配圖可以用來表達(dá)部件或機(jī)器的工作原理、零件的主要結(jié)構(gòu)和形狀以及它們之間的裝配關(guān)系，為裝配、檢驗(yàn)、安裝和調(diào)試提供技術(shù)要求。在講解零件的裝配和拆裝過程中，教師對裝配關(guān)系知識點(diǎn)難講，學(xué)生對零件拆裝的位置關(guān)系難理解的尷尬局面，因此教師可借助于UG軟件向?qū)W生展示部件的整體結(jié)構(gòu)，啟發(fā)學(xué)生思考各零件的配合和連接關(guān)系，同時(shí)制作零部件的裝配和拆卸過程的清晰視頻動畫，提高教學(xué)水平和質(zhì)量。

UG裝配建模一般秉承“自頂向下”或“由底向上”的原則，學(xué)生需要掌握零部件的裝配和裝卸視頻等各方面的創(chuàng)建應(yīng)用[4]。如沖裁模，可用UG的建模功能構(gòu)建下模座、凹模版、凸模、橡膠及螺釘?shù)娜S模型，并根據(jù)組件結(jié)構(gòu)及零件裝配關(guān)系，采用自底而上的裝配順序，完成沖裁模的裝配效果圖（如圖4所示）與爆炸圖（如圖5所示）。學(xué)生能夠一目了然讀懂各零件之間的裝配關(guān)系，進(jìn)而完成對裝配圖的理解。

4? 教學(xué)改革成效

4.1 形成了動態(tài)化的教學(xué)過程

教師利用UG軟件，可直接在課堂上構(gòu)建三維模型，并及時(shí)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容完成零件的旋轉(zhuǎn)、編輯截面、放大等操作。如在講解組合體內(nèi)容時(shí)，不規(guī)則組合體的結(jié)構(gòu)，可隨著軟件的旋轉(zhuǎn)，從不同角度觀察零件，讓學(xué)生對零件的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)變得更加清晰。

4.2 增加了課程的教學(xué)質(zhì)量

利用UG軟件的綜合教學(xué)，讓抽象的平面投影關(guān)系與實(shí)體模型一一對應(yīng)起來，提升了學(xué)生對二維圖的感性認(rèn)識及空間想象能力。通過機(jī)械制圖課程，讓三維軟件融入教學(xué)改革，需要重新制定課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)，讓三維軟件服務(wù)于傳統(tǒng)學(xué)科，為傳統(tǒng)課程的教學(xué)改革提供平臺，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

5? 結(jié)語

在機(jī)械制圖教學(xué)中使用UG NX軟件，避免了傳統(tǒng)教學(xué)中的不足，讓三維立體模型調(diào)動了課堂氣氛，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心，讓學(xué)生的識圖繪圖的能力和空間想象能力得到快速的提升，為后續(xù)專業(yè)課程的教學(xué)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]狄金葉，黃海龍，陳艷，張麗.基于UG軟件的機(jī)械制圖課程教學(xué)改革研究[J].裝備制造技術(shù)，2018（8）：203-205.

[2]疏劍，楊軍，胡斌.UG在機(jī)械制圖教學(xué)中的應(yīng)用[J].機(jī)電教育創(chuàng)新，2020（3）：135-136.

[3]黃淑芳，陳偉珍，陸美文.基于UGNX軟件的機(jī)械制圖教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].大眾科技，2015（5）：124-125.

[4]葛婧.模具專業(yè)機(jī)械制圖課程的教學(xué)改革研究[J].科教文匯，2015（16）：83-84.