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[摘要] 文中阐述了运用Pro/E三维软件解决工程制图教学中的难点问题。实践证明,利用Pro/E三维造型技术辅助工程制图教学,能有效地降低教学难度,提高学生的空间思维能力,使教学过程变得直观生动,取得了较好的教学效果。
[关键词] Pro/E 工程制图 空间思维能力
1、前言
《工程制图》是工科类学生必须掌握的一门专业基础课,大多数高校都是在第一个学期就开设这门课程,其主要任务是培养学生具备绘制和识读各类工程图样的能力。[1]刚刚進入高校的学生,大都空间思维能力较弱,同时缺乏生产实践经验。传统制图教学中一般采用实物模型、挂图、幻灯等辅助教学用具来帮助学生理解图形,这些方式繁琐、费时,效果也不佳,尤其讲解求截交线、相贯线以及复杂组合体投影时,学生普遍反映很难理解。最近的教学实践表明,借助一些三维软件的实体造型功能,通过对工程机件的实体模型演示,将其抽象、静止的内容转换成形象、生动的立体模型图,采用先三维、后二维、再三维的模式进行教学,可以有效地培养学生的空间想象能力,收到了较好的教学效果。
2、Pro/E三维软件在制图教学中的应用
2.1 Pro/E三维软件的功能和特点。Pro/E是美国PTC公司开发研制的三维设计软件,基于特征进行参数化设计,用数值参数和几何约束来控制三维几何体建模过程,生成三维零件和装配模型;再根据工程实际需要直接生成二维工程图和各种标注,完成零件工程图和装配工程图。[2]Pro/E三维设计中包括了产品完整的几何结构,可以从三维模式中产生其他各种视图,除基本标准的三视图外,还可生成轴测图、向视图、各种剖视图、局部视图等,如图1所示。由于Pro/E系统中三维和二维的相关性,在不同的设计环境中模型都是相互关联的,可以在三维、二维或其他设计环境中直接修改模型的尺寸和结构,其他的模型就可以自动更新。三维二维的相关性可动生成二维尺寸,并可以灵活调整尺寸的种类和位置。
Pro/E三维软件具有直观快捷的特点,在工程制图教学中应用该软件能激发学生的学习兴趣,提高学习效率,下面运用几个实例讨论一下Pro/E三维软件在制图教学中应用,选用的实例为工程制图的一些难点及重点。
2.2 Pro/E三维软件在求解截交线时的应用。如图2所示,顶尖被水平面P和正垂面Q切割,完成其俯视图[3]。传统的教学模式为:(1)展示顶尖模型。(2)分析截切面的位置及截交线的形状。(3)画出完整的俯视图。(4)利用积聚性求一些特殊点。(5)利用纬线圆求一般点。(6)光滑连接并整理加粗。其求解过程如图3所示。
利用Pro/E三维软件辅助教学的过程如下:(1)建立顶尖三维模型(2)旋转模型让学生观察截交线的形状。(3)直接生成二维工程图。(4)参照生成的三视图完成俯视图。其求解过程如图4所示。
比较两种教学模式,可以发现,利用Pro/E三维软件进行辅助教学,可以让学生建立平面与立体之间的双向思维,更好地培养学生的空间想象能力。
2.3 Pro/E三维软件在求复杂组合体三视图时的应用。如图5所示,根据组合体的主、俯视图,绘制其左视图。
这种练习的难点在于,要在没有立体图的情况下进行形体分析。如果学生的空间思维能力较弱,那么想象起来会比较困难。传统教学模式主要为:(1)通过形体分析法将组合体分割成几个基本部分。(2)利用三等关系将基本部分的主俯投影找到。(3)想象基本部分的立体形状,补全每个基本部分的左视图。(4)将各基本部分综合到一起,形成组合体的左视图。这种模式的缺点在于自始至终没有立体模型,学生必须凭空想象,造成的结果是最后画出的左视图大多数不完整或有错误。
利用Pro/E三维软件辅助教学就可以有效的解决这个问题,其过程如下:(1)找到每个基本部分的投影。(2)对每个部分进行立体建模。(3)综合得到组合体的立体模型。(4)旋转模型,让学生直观地看到组合体的形成过程。(5)直接生成组合体的三视图。(6)绘制左视图。这种模式很好地解决了学生想象难的问题,生动直观地进行形体分析,降低了解题难度。其求解过程如图6所示。
3、结论
实践表明,在工程制图教学中利用Pro/E等三维软件能其难点、重点内容或者口头很难表达清楚的内容,以直观、生动的形式展示在学生面前,从而提高教学质量。面向三维技术的工程制图教学模式,有利于培养学生的空间思维能力、图形表达能力和机械工程的素养,以适应当前科技、社会发展和知识经济时代人才培养的需要。[4]
参考文献
[1] 李媛,易素君,廖士礼. Auto CAD三维功能在工程制图教学中的应用[J].广东交通指职业技术学院学报,2006,5(1):103～105
[2] 顾升路. Pro/E工业设计简明教程[M].航空工业出版社,2009.
[3] 李俊武.工程制图[M].机械工业出版社,2006.
[4] 王莺,施高萍.三维CAD 技术在机械制图教学中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报,2009,21(1):88～90
作者简介
万志华,男,(1983-),硕士研究生,武汉船舶职业技术学院助教,从事工程制图、Auto CAD以及Pro/Engineer等教学与研究。
[关键词] Pro/E 工程制图 空间思维能力
1、前言
《工程制图》是工科类学生必须掌握的一门专业基础课,大多数高校都是在第一个学期就开设这门课程,其主要任务是培养学生具备绘制和识读各类工程图样的能力。[1]刚刚進入高校的学生,大都空间思维能力较弱,同时缺乏生产实践经验。传统制图教学中一般采用实物模型、挂图、幻灯等辅助教学用具来帮助学生理解图形,这些方式繁琐、费时,效果也不佳,尤其讲解求截交线、相贯线以及复杂组合体投影时,学生普遍反映很难理解。最近的教学实践表明,借助一些三维软件的实体造型功能,通过对工程机件的实体模型演示,将其抽象、静止的内容转换成形象、生动的立体模型图,采用先三维、后二维、再三维的模式进行教学,可以有效地培养学生的空间想象能力,收到了较好的教学效果。
2、Pro/E三维软件在制图教学中的应用
2.1 Pro/E三维软件的功能和特点。Pro/E是美国PTC公司开发研制的三维设计软件,基于特征进行参数化设计,用数值参数和几何约束来控制三维几何体建模过程,生成三维零件和装配模型;再根据工程实际需要直接生成二维工程图和各种标注,完成零件工程图和装配工程图。[2]Pro/E三维设计中包括了产品完整的几何结构,可以从三维模式中产生其他各种视图,除基本标准的三视图外,还可生成轴测图、向视图、各种剖视图、局部视图等,如图1所示。由于Pro/E系统中三维和二维的相关性,在不同的设计环境中模型都是相互关联的,可以在三维、二维或其他设计环境中直接修改模型的尺寸和结构,其他的模型就可以自动更新。三维二维的相关性可动生成二维尺寸,并可以灵活调整尺寸的种类和位置。
Pro/E三维软件具有直观快捷的特点,在工程制图教学中应用该软件能激发学生的学习兴趣,提高学习效率,下面运用几个实例讨论一下Pro/E三维软件在制图教学中应用,选用的实例为工程制图的一些难点及重点。
2.2 Pro/E三维软件在求解截交线时的应用。如图2所示,顶尖被水平面P和正垂面Q切割,完成其俯视图[3]。传统的教学模式为:(1)展示顶尖模型。(2)分析截切面的位置及截交线的形状。(3)画出完整的俯视图。(4)利用积聚性求一些特殊点。(5)利用纬线圆求一般点。(6)光滑连接并整理加粗。其求解过程如图3所示。
利用Pro/E三维软件辅助教学的过程如下:(1)建立顶尖三维模型(2)旋转模型让学生观察截交线的形状。(3)直接生成二维工程图。(4)参照生成的三视图完成俯视图。其求解过程如图4所示。
比较两种教学模式,可以发现,利用Pro/E三维软件进行辅助教学,可以让学生建立平面与立体之间的双向思维,更好地培养学生的空间想象能力。
2.3 Pro/E三维软件在求复杂组合体三视图时的应用。如图5所示,根据组合体的主、俯视图,绘制其左视图。
这种练习的难点在于,要在没有立体图的情况下进行形体分析。如果学生的空间思维能力较弱,那么想象起来会比较困难。传统教学模式主要为:(1)通过形体分析法将组合体分割成几个基本部分。(2)利用三等关系将基本部分的主俯投影找到。(3)想象基本部分的立体形状,补全每个基本部分的左视图。(4)将各基本部分综合到一起,形成组合体的左视图。这种模式的缺点在于自始至终没有立体模型,学生必须凭空想象,造成的结果是最后画出的左视图大多数不完整或有错误。
利用Pro/E三维软件辅助教学就可以有效的解决这个问题,其过程如下:(1)找到每个基本部分的投影。(2)对每个部分进行立体建模。(3)综合得到组合体的立体模型。(4)旋转模型,让学生直观地看到组合体的形成过程。(5)直接生成组合体的三视图。(6)绘制左视图。这种模式很好地解决了学生想象难的问题,生动直观地进行形体分析,降低了解题难度。其求解过程如图6所示。
3、结论
实践表明,在工程制图教学中利用Pro/E等三维软件能其难点、重点内容或者口头很难表达清楚的内容,以直观、生动的形式展示在学生面前,从而提高教学质量。面向三维技术的工程制图教学模式,有利于培养学生的空间思维能力、图形表达能力和机械工程的素养,以适应当前科技、社会发展和知识经济时代人才培养的需要。[4]
参考文献
[1] 李媛,易素君,廖士礼. Auto CAD三维功能在工程制图教学中的应用[J].广东交通指职业技术学院学报,2006,5(1):103～105
[2] 顾升路. Pro/E工业设计简明教程[M].航空工业出版社,2009.
[3] 李俊武.工程制图[M].机械工业出版社,2006.
[4] 王莺,施高萍.三维CAD 技术在机械制图教学中的应用[J].浙江水利水电专科学校学报,2009,21(1):88～90
作者简介
万志华,男,(1983-),硕士研究生,武汉船舶职业技术学院助教,从事工程制图、Auto CAD以及Pro/Engineer等教学与研究。