基于UG的《机械制图》教学改革

2022-11-11

机械制图是培养机械类工科人才专业的一门重要技术基础课, 重点培养学生的绘图和识图能力, 提升学生的空间想象能力和实际操作能力。将三维实体的专业设计软件UG应用到机械制图的教学实践中去, 形成新的多媒体教学, 形成图、文、声、像、动画、视频的机结合, 表达常规教学手段不易表达的内容, 展示现场观察不清楚的细节, 将抽象的概念转化为生动活泼的画面, 使课堂教学直观易懂, 易于接受和理解。这就对原有基于二维设计思想的陈旧的机械制图课程与教学内容进行重组、优化及改革[1]。

一、UG软件的优点及应用

UG基于Windows CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统, 界面十分友好, 操作简单。与传统参数化造型CAD系统如AUTOCAD, Pro/E, Solidworks, CAXA相比, 它有许多优特点:

第一, 强大的基于特征的建模功能。特征是用来描述一个模型不同的组件属性的名词, 零件可以由不同的特征表现出来。UG的特征树可以为使用过UG的工程师提供熟悉的设计环境。所以, 我们在建立模型库的时候就只需要关心零部件的特性。

第二, 参数化建模功能。参数化用来描述当尺寸变化后, 几何体形状随尺寸值改变的能力。这对建立同类型的零件, 特别是标准件特别有效。

第三, 高效的实体建模功能。UG建立的是一个虚拟的三维实体模型, 可以赋予密度和质量属性, 给学生以真实的感觉。正是由于该软件有这些特点, 所以它在三维模型的建立与修改中有很强的优势。

二、UG软件在教学的应用

(一) UG建模

良好的空间想象能力有助于学生学好机械制图这门课, 要求学生能够在三维和二维之间灵活地转换。这就需要大量的模型来模拟, 并随社会的发展不断更新。传统的实物模型已经不能满足教材教学的变化和科技发展不断进步的需要。

应用UG可方便建立大量教材内外的三维模型, 一方面, 可根据不同教材及时建立各种新模型, 一次讲课可以携带大量教学模型, 给学生更多的示范, 课上没看明白的, 可以做成动画让学生拷贝一份课后观看;另一方面, 可以根据课堂需要在课堂上更改已有模型的特征, 将一种零件快速变换成另一个零件, 比较两个零件的异同, 给学生深刻的印象。

(二) 采用UG讲解教学难点

机械制图有些教学难点在传统教学中不易讲明白, 学生理解起来很困难, 尤其对于底子薄、学习能力差的技校学生来说更为困难。将三维建模软件UG引入机械制图课程的教学中, 可以很好的解决了这些教学难点。这里列举两个典型问题:

1. 在二维和三维转换教学中的应用

为跟上现代设计理念, 将三维建模软件UG引入机械制图课程的教学中, 改变教学理念, 由三维入手, 从感官上让学生脑海中直接呈现出三维实体, 再转化为普通加工机械中用到二维图, 最后再形成三维实体, 让枯燥的二维图变成一个脑海中的三维实体, 学生更易接受和理解。

通过学生三维建模训练, 特别是在教学内容中加强基本几何体、组合体、零件、装配体等三维造型训练, 淡化直线与平面相对位置关系以及截交线和相贯线等相对抽象的内容, 培养学生由三维到二维再到三维的空间思维过程, 让二维平面图形与三维模型联系更加紧密。

2. 在组合体和剖视图教学中的应用

利用UG中多彩的色调.通过对立体图形的各个特征进行着色.让学生一眼就能看出这个零件由哪些基本特征 (或基本几何体) 组成, 降低学生读图的难度。利用UG特征建模的特性, 可以在教学现场对一些基本体进行一系列布尔组合即叠加、切割等形成一个新的组合体, 让学生更加明了组合件是如何形成的。利用UG六个视图功能, 将组合体投影到六个投影面上, 同时对学生讲解如何读各个视图的方法, 使学生加深理解前面讲解的点、线、面的投影特性。

利用UG剖切功能, 可以在不同位置任意切割, 动态修改剖切面的位置参数, 对在不同切割位置得出的剖面图进行对比, 引导学生去学习如何选择剖切位置;带领学生对不同形体的剖面图进行细致的观察, 形成对不同形体的剖面图画法, 降低剖面图应用的难度。

三、小结

经过实践证明, 将三维设计软件UG引入“机械制图”中可取得良好的教学效果.其特点如下:

(1) 降低了教学和学习难度:降低了传统教学中教学难点的难度, 让老师易讲, 降低了学生对一些难于理解的抽象化的知识点的学习难度。

(2) 丰富了教学模型库:可以大量制作各种结构形状模型, 便于老师携带。并可对这些模型上色渲染、平移、放大、旋转, 有利于学生更好地观察, 给学生提供更多更广泛的零件, 扩大了知识面, 并可根据教学需要现场扩展、引申、对比各个零件的异同点, 提高学生的创新思维。

(3) 丰富了课堂内容:比传统教学更节省时间, 在相同的课时中可以讲解更多的内容, 并且通过动画模拟增加了课堂的趣味性和生动性。

摘要：针对机械制图教学重点、难点和社会发展趋势, 指出机械制图教学改革的迫切性, 提出传统教学中的难点和亟需解决的问题, 将UG软件引入到机械制图教学中来, 对传统教学方法进行改革。实践证明:将UG三维模型软件应用于制图教学改革中是可行的, 降低了教学和学习的难度的同时也丰富了教学模型, 丰富了课堂内容。

关键词：机械制图,教改,三维模型,UG