淺談UG在《汽車機械制圖》課堂教學(xué)中的作用

【摘 要】本文根據(jù)高職院?！镀嚈C械制圖》的學(xué)科特點、學(xué)生的學(xué)情、教師的普通教學(xué)方法，對《汽車機械制圖》課堂教學(xué)引入UG的三維建模進行可行性分析，找出UG的特色。

【關(guān)鍵詞】汽車機械制圖；UG；教學(xué)方法

中圖分類號： G712；TH126-4 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）23-0300-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.23.138

【Abstract】According to the characteristics of the subject of "Automotive Mechanical Drawing" in higher vocational colleges， the students' academic situation， and the general teaching methods of teachers， this paper analyzes the feasibility of introducing UG 3D modeling into the classroom teaching of "Automotive Mechanical Drawing" to find out UG. Features.

【Key words】Automobile mechanical drawing；UG；Teaching method

1 《汽車機械制圖》的學(xué)科特點及在工學(xué)結(jié)合中的地位

《汽車機械制圖》是一門研究繪制和閱讀機械圖樣的技術(shù)基礎(chǔ)課，核心內(nèi)容是以投影幾何、投影構(gòu)型為基礎(chǔ)建立起來的工程構(gòu)型及其圖示圖解，它的研究對象是以圖形為主的工程圖樣，這是工程設(shè)計、制造和施工過程中用來表達設(shè)計思想的主要工具，也是解決工程中的定位、度量、計算等問題及進行設(shè)計和構(gòu)思的重要工具之一。

本課程雖然是既要求掌握系統(tǒng)理論又要求具有較強實踐能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。學(xué)習(xí)本課程，既包含對投影理論等知識的理解，又包含繪圖與看圖基本技能的訓(xùn)練。可對于汽車工程等制造類高職高專學(xué)生來說，工作崗位不是以設(shè)計為主，而是在生產(chǎn)一線以產(chǎn)品制造、修理為主，看圖遠(yuǎn)比畫圖重要。因此，學(xué)好本課程必須要理論聯(lián)系實際，多畫、多想、多看，并通過完成較多的習(xí)題作業(yè)，來加強學(xué)生對投影理論和基本概念的理解，培養(yǎng)他們較強的空間想象力和較高的繪圖與看圖的技能。

2 根據(jù)學(xué)生的學(xué)情，分析引入UG三維建模的可行性

高職院校的學(xué)生主動學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)性差，抽象思維能力差，動手能力強。教師在第一學(xué)期運用UG建模講解三視圖、剖面圖的畫法，激發(fā)學(xué)生的好奇心，提高學(xué)生的空間想象力。

筆者認(rèn)為：在畫三視圖之前，腦中一定要存在立體圖，學(xué)生才有動力去畫。三視圖與實體圖對照著看的多了，就容易培養(yǎng)空間想象力。可是我們的教學(xué)是先從畫圖（畫法幾何）而不是與實物對照著看圖來學(xué)習(xí)《汽車機械制圖》。從一開始就使學(xué)生陷入學(xué)習(xí)的泥淖。UG是UGS公司推出的一款功能強大的三維CAD/CAM/CAE軟件系統(tǒng)，其內(nèi)容涵蓋了產(chǎn)品從概念設(shè)計、工業(yè)造型設(shè)計、三維模型設(shè)計、分析計算、動態(tài)模擬與仿真、工程圖輸出，到生產(chǎn)加工成產(chǎn)品的全過程，應(yīng)用范圍涉及航空航天、汽車、機械、造船、通用機械、數(shù)控（NC）加工、醫(yī)療器械和電子等諸多領(lǐng)域?！镀嚈C械制圖》課重點使用其三維模型設(shè)計功能。

3 傳統(tǒng)《汽車機械制圖》教學(xué)方法的弊端

第一種方法，也是最普通的做法是照本宣科。教師對自己認(rèn)為的難點念一念，用粉筆畫一畫平面圖，水平高一點的，有耐心的教師畫一畫軸測圖。這種教學(xué)方法耽誤學(xué)生的時間，且教師的實際畫圖水平參差不齊，導(dǎo)致學(xué)生的聽課效果也不一致。第二種教學(xué)方法是使用傳統(tǒng)的教學(xué)掛圖或者實物教具。附有軸測圖的教學(xué)掛圖在極短的時間內(nèi)把答案呈現(xiàn)給學(xué)生，學(xué)生有“亂花漸欲迷人眼”、“老虎吃天——無從下口”的感覺。對于基礎(chǔ)不太好的學(xué)生，畏難情緒特別嚴(yán)重，自然就容易放棄。也不利于應(yīng)用教材上先看主體部分，后看細(xì)節(jié)部分。分線框、定投影；想形狀、定位置；綜合起來想形體等讀圖的基本方法。實物教具，受距離的約束，坐在后排的學(xué)生可能看不清楚。第三種方法是PPT課件，PPT課件有它的優(yōu)勢，省了教師板書的時間。但是，多數(shù)教師上課幾乎成了念PPT，大大減少了學(xué)生思考的時間，學(xué)生容易感到單調(diào)、乏味，與學(xué)生的互動性差，不利于啟發(fā)、誘導(dǎo)學(xué)生對問題的深入思考。教師的這種一言堂，幾乎剝奪了學(xué)生的能動性，也大大挫傷了學(xué)生的成就感。而使用UG軟件動態(tài)建模，就可以實現(xiàn)按照讀圖要領(lǐng)，在教師的誘導(dǎo)下，啟發(fā)學(xué)生去思考，對學(xué)生的各種思考結(jié)果進行嘗試，去偽存真，大大活躍課堂氣氛，使靜止的枯燥的平面圖形神奇的、不僅能實現(xiàn)六個基本視圖的投影，而且還可以實現(xiàn)任意方位的旋轉(zhuǎn)，每個細(xì)節(jié)都可以讓學(xué)生看清楚，極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性和學(xué)習(xí)積極性。

4 具體應(yīng)用示例及優(yōu)勢分析

下面以我院汽車工程系自編教材（《汽車機械制圖習(xí)題冊》 王來華、王進軍、葉建學(xué)、劉敏芳主編 山東科學(xué)技術(shù)出版社）第83頁 7-8 讀托架零件圖為例，利用UG軟件所形成的三維實體，依據(jù)看圖規(guī)律對叉架類零件托架進行識讀。

根據(jù)上圖叉架類零件的平面圖，利用UG的三維模型設(shè)計功能，根據(jù)讀圖方法一步一步動態(tài)解讀平面圖。

4.1 先看主體，后看細(xì)節(jié)。先看易懂部分，后看難懂部分

對于托架，最容易看懂的，并且屬于主體的是右邊外徑為55mm，內(nèi)徑為35mm，高度為60mm的套筒部分。而對于套筒上的凸臺，則先不細(xì)究。套筒左上角的深度為2mm的連接部位，對學(xué)生來說很難理解，可以先忽略。分析完后，教師動態(tài)建模，學(xué)生便會看到下圖。

托架左上角比較容易理解，為一長為128mm，寬為50mm，高為10mm的長方體，頂部切槽，左右兩邊銑了兩個U型通槽。比較難理解的是連接長方體和套筒的n形臂。雖然移出剖面圖詳細(xì)的標(biāo)出其尺寸，但是對移出斷面圖掌握不好或者空間想象力不強的初學(xué)者是不容易想象出立體圖的。通過動態(tài)建模，演示完三維實體后，學(xué)生會有種“柳暗花明又一村”的感覺，也就有了繼續(xù)想象細(xì)節(jié)的信心。通過平面圖分析完后，繼續(xù)動態(tài)建模左上角切槽的長方體，學(xué)生會看到下面的三維實體圖。

4.2 處理完主體和容易理解部分，再看難點和細(xì)節(jié)部分

細(xì)節(jié)之一為凸臺，表達方式采用局部視圖，上有兩螺孔。通過觀察三維實體上的螺孔，使學(xué)生把符號和實際緊密的結(jié)合起來，形象生動，學(xué)生印象深刻。最后是工件上的圓角。通過技術(shù)要求1未注圓角R3～R5和技術(shù)要求2鑄件不得有砂眼、裂紋。不難看出，此為鑄件，毛坯制造工藝為砂型鑄造，工件表面會有非常多的圓角，通過UG上的特征“倒圓角”，把工件的圓角做出來。這樣分析完后，向?qū)W生360°旋轉(zhuǎn)展示下面兩幅實體圖。利用鼠標(biāo)滾輪，擴大局部來顯示細(xì)節(jié)部分。

技術(shù)要求的文字也不再抽象。

5 結(jié)論及展望

通過以上示例可以看出，同樣為《汽車機械制圖》課，本科院校的學(xué)生和高職高專學(xué)生的學(xué)情的不同，要求比本科院校教師的教師授課水平更高，不僅會運用現(xiàn)代化的多媒體數(shù)字技術(shù)，還要用的熟練。使用與本學(xué)科緊密聯(lián)系的專門的軟件（像UG、SOLIDWORKES、CATIA、PRO-E），就可以化繁為簡，化難為易。在本例的教學(xué)中，教師可以提前讓學(xué)生預(yù)習(xí)，找出自己的疑難之處。即使課下沒有時間預(yù)習(xí)的同學(xué)，通過教師一步一步動態(tài)建模的過程，學(xué)生就有思考反應(yīng)的時間，教師和學(xué)生就能產(chǎn)生互動。即使第一學(xué)期《汽車機械制圖》學(xué)的不太扎實甚至厭倦、放棄學(xué)習(xí)這門課的學(xué)生，教師在課堂上這樣講解，他們中就有人憑興趣聽的進去。這種以UG軟件為依托的教學(xué)方式，學(xué)生在聽課過程中感覺新奇、有趣，自然學(xué)的輕松。為下學(xué)期有興趣的同學(xué)開設(shè)《三維實體造型（UG）實踐教程》這門選修課奠定了基礎(chǔ)。