UG软件在机械制图课程教学中的应用

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摘 要：本文结合作者实际教学实践，将UG软件应用于机械制图课程各个章节中，对机械类专业的制图一体化教学进行了探索，大大提高了学生学习制图的兴趣，实际教学收效明显。
关键词：UG软件 机械制图 应用
一、问题的提出
机械制图是研究绘制和识读机械图样的原理和方法的一门学科，被称为“机械工程界技术交流的语言”，也是职业教育机械类专业一门重要的技术基础课，这门课程旨在培养学生空间想象能力、识图能力、绘图能力和综合应用能力等。根据常规的教学安排，机械制图往往安排在第一学期开展，这对于文化底子相对薄弱、空间想象能力不足的技校类学生确实存在很大困难，学生容易产生厌学情绪。笔者通过多年的实际教学，经过课前备课和课后反思等不断总结，巧妙地将三维造型软件UG引入制图课堂中，发现学生无论从学习兴趣、参与程度、接受程度、作业评定方面都有显著提升，学生的空间想象能力得到不小的提高，产生良好的教学效果。
二、UG软件简介
UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。UG在工业设计、产品设计、装配仿真、数控加工、模具设计、开发解决方案等方面都得到广泛运用，在企业实际生产中普遍受到工程师的欢迎，可谓是三维造型软件排行榜中的“龙头老大”。
UG软件具有三个特点。
一是采用基于特征（如孔、凸台、型腔、槽沟、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能用参数驱动。
二是出图功能强，可以方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。能够按ISO标准和制图国家标准标注尺寸、形位公差和汉字说明等，并能直接对实体生成各种二维工程图，增强了绘制工程图的实用性。
三是具有友好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图标实现。在进行对象操作时，具有自动推理功能，在每个操作步骤中，都有相应的提示信息，以便于用户做出正确的选择。其企业运用广，用户入门快，非常适合教师和学生的学习。
三、UG软件丰富制图教学素材
在机械制图教学中，传统教学必须借助实物、挂图、模型等教具，但是此类教具存在简单单一、数量有限、制作困难诸多不足，当教学进行到复杂的零件图、装配图阶段更是无法开展。UG软件利用其草图绘制功能以及拉伸、旋转、扫描、孔、倒角、布尔运算等命令就能生成复杂的组合体、零件图的三维造型，利用其装配功能将一部机器各个零件装配起来，生成机器的总装配图。其便于中职、技工类学生在第二阶段开展组合体、机械图样常用表达法、零件图、装配图的学习。教师可以将参阅部分课本和习题册，将一些典型常见的题目图样进行三维造型，尺寸自行设计，保证形状的相似性。教师经过多年教学可以不断完善、丰富制图教学素材，弥补实物模型的不足。
基于UG软件能够轻易地实现二维平面与三维实体之间灵活转换，帮助学生在脑海建立二维平面的立体形状，有助于学生空间想象力的形成和提高，同时教师可以根据教材的调整更新，及时补充目前的模型素材，这样教师很容易适应新教材的教学，降低教师备课上课的难度。这也是新形势下推行机械制图课程一体化改革的发展趋势之一。对于自学能力较强的高职高技类学生，笔者认为可以提前安排学生把习题册里的尺寸自行测量并标注完整，教师则演示几个典型三维实体零件的绘制，将一些基本指令讲解明白，学生就可以独自将标注好的习题自行生成三维实体，教师则参与课堂的指导和点评。通过大量的训练既让学生掌握尺寸标注的基本方法，又让学生掌握UG软件的基本操作，极大地调动学生参与课堂的积极性，提高学生的动手操作和空间想象能力，解决传统制图教学中“老师难教、学生难学”的困难，实现学生由“被动接受的模仿型”向“主动实践、手脑并用的创新型”转变。
四、UG软件在机械制图教学中的具体应用
1.UG软件辅助组合体的讲解
组合体这章的习题主要是补画第三视图和补画漏线。学生需在看懂两个视图后，想象出这个模型的空间形状。在此二维平面与三维空间的转换过程中，学生往往出现想象不清楚、不全面，在绘制的过程中经常犯漏画某条线、漏画某个形体、把相切或相交的关系搞混等错误。如果提前采用UG对习题中组合体进行三维造型，上课时教师首先让学生根据两个视图初步想象三维立体，然后提问学生想象三维立体中包含什么形体、相互之间的关系如何等等，最后把组合体的立体图动态旋转展示在学生面前，并做点评讲解。经过一个章节的训练，学生观察实体模型多了，对组合体也有更全面深入的认识，空间想象力进一步增强，形成机械从业者独特的“立体思维”，这样学习后续章节就不显得吃力了。
2.UG软件辅助剖视图的讲解
剖视图这一章节涉及的基本概念多，各种表达方法的注意事项也很多，导致学生在此章节学习时遇见一个模型不知道哪些部位需要表达、采用哪种表达方案、在哪个位置剖切、哪位区域需要填充剖面符号等诸多困惑。笔者通过UG软件辅助教学，通过将三维模型在学生面前放大、旋转、透明化显示，这样学生就可以清晰认识到其外部形状、内部结构，然后教师假想一剖切面剖开模型，将模型与剖切面接触的剖面区域直观地展示给学生，学生对此类问题则触类旁通。教师在讲解各种表达方法时，通过各类模型讲解，最终必须给学生总结归纳各种表达方法的适用情况。笔者将UG软件应用剖视图教学，学生能对中等复杂机件想象明白，基本上能够采用各种表达方法将机件的各部分表达清楚，分析思考和应用知识的能力有较大的提高。
3.UG软件辅助装配图的讲解
装配图章节一直是制图教学中的“老大难”。通过教学反馈显示，学生普遍难以读懂装配图，看到线条繁多的图样有畏惧心理。在传统教学中，教师因绘制装配图复杂耗时无法直接在黑板演示，借助几张挂图静态教学，教学效果不佳。笔者利用UG把装配图中各个零件造型出来，将每个零件用不同颜色显示，再通过UG装配模块中的装配约束功能将每个零件组装成一个完整的装配体。在课堂上，教师将装配体投影，利用UG动态化旋转放大、爆炸图分解、虚拟仿真功能，同时要求学生对照课本上的装配工程图学习，学生就容易理解装配图中各零件的所处位置、装配关系、工作原理、结构形状等，这样在接下来拆画零件图时，学生也就容易下手了。
五、小结
笔者将UG引入制图课堂，采用形象直观教学方式，激发学生学习兴趣，调动学生学习主动性和积极性。学生上课睡觉玩手机现象大为减少，期末考试平均分提高6.8分，学生对教师评教评学的分数也高达98.85分。学生平时完成作业质量较以前高，课后相互讨论的学习气氛浓厚，最终把所学的知识基本转化成技能，为日后从事职业工作打下良好基础。学生分析问题、解决问题、应用知识、空间想象能力都得到很大提高，制图课堂教学收效明显。
参考文献：
[1]钱可强.机械制图（第五版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.
[2]冯开平，左宗义主编.画法几何与机械制图[M].广州：华南理工大学出版社，2001.
[3]周树锦.UG应用实训[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.
（作者单位：广东省惠州市技师学院）