三維作圖軟件在機械制圖教學中的應用

許鵬輝

(江蘇省交通技師學院機械系,江蘇 鎮江 212006)

機械制圖是工科類專業學生必修的一門專業基礎課，是培養學生對工程圖樣的閱圖能力、圖示能力、空間想象能力和邏輯思維能力的技術基礎課。空間想象能力是學好機械制圖的重要前提。技工院校的學生由于知識底子薄，所以這方面的能力就比較缺乏，在制圖課程教學中突出表現為空間想象能力欠缺，對比較復雜的投影關系難以理解，視圖表達不很合理。Pro/E軟件的應用，為提高此能力提供了幫助，幫助學生更好地學習和掌握機械制圖的基本知識。

1 Pro/E簡介

Pro/E軟件屬于三維CAD軟件，是PTC公司出品的三維設計類綜合軟件。產品設計中的零件造型、裝配體和工程圖三個模塊與機械制圖教學結合緊密。在零件造型方面Pro/E有著豐富的功能。拉伸、旋轉、放樣、掃描、網絡、點陣以及抽殼等，都使得軟件具有造型速度快的特點。能夠有效的節約時間，使學生在有限的時間內更好的利用課堂時間。

2 Pro/E軟件與機械制圖教學的結合

立體由各個表面按規律組合而成。其三視圖由點、直線和閉合輪廓組成。回轉體（曲面立體）是由回轉面或回轉面與平面所組成。特殊位置截平面截切曲面立體時截交線的求法和帶切口的曲面立體表面截交線的作圖是其難點和重點，空間想象難是其教學過程中的一個主要問題。

2.1 回轉體的造型與表達

機械制圖中的回轉體是有一般或特殊曲面和相應的若干平面組成，所有在曲面與曲面相交處就形成了相貫線，相關線的特點是空間封閉的，該特點導致學生在繪制其工程圖時，因為無法想象其形狀，而在繪圖的時候具有很大的困難。通過pro/E軟件零件建模和工程圖功能建立某種回轉體的模型，在軟件中實現其三視圖和缺省方向的視圖。有助于學生形成正確的空間立體概念，使學生在學習時以直接感知為主，進而使學生掌握所學知識。如圖1所示，利用pro/E軟件建立圓臺體的三維空間表達,圖2所示，利用pro/E軟件建立圓臺體的二維空間表達。

圖1 圓臺體的三維空間表達

2.2 回轉體與平面截交建模與表達

圖2 圓臺體的二維空間表達

機械制圖中回轉體與平面截交形成截交線，曲面立體的截交線是截平面與立體表面的共有線，截交線上的點是截平面與立體表面上的共有點。曲面立體截交線通常是封閉的平面曲線，或是由曲線和直線所圍成的平面圖形或多邊形。截平面與復合回轉體相交，其截交線是截平面與基本幾何體截交線的組合。這種截交線之間的分界點，是復合回轉體的相鄰兩立體表面分界線與截平面的交點，稱為結合點。多個截平面與立體相交所得的截交線是各截平面所得截交線的組合；截交線的結合點是相鄰兩截平面與立體表面的共有點，它是兩截平面的交線與立體表面的交點。兩截平面的交線是各截斷面的分界線。在繪制其工程圖，公交線的形狀、結合點的尋找、分界點的確定需要很好的空間想象能力，對學生來講有很大的困難。利用pro/E軟件使其顯的直觀簡單。如圖3所示，利用pro/E軟件建立圓柱與平面截交的三維空間表達，如圖4所示，利用pro/E軟件建立圓柱與平面截交的二維空間表達。

圖3 圓柱與平面截交的三維空間表達

圖4 圓柱與平面截交的三維空間表達

2.3 帶切口的回轉體建模與表達

帶切口的回轉體是由回轉體別其他形狀的實體切割形成的。學習帶切口的回轉體投影，關鍵是掌握外形輪廓線和切口截交線的性質及各投影的對應關系，初學時，往往容易將曲面中不同投影的外形輪廓線混淆，弄不清不同投影上的外形輪廓線在各投影中對應的位置關系。現在我們可以借助pro/E軟件建立帶切口的回轉體模型，讓學習者能清楚的看到其不同平面的投影和不同投影之間的關系，使得帶切口回轉體作圖的學習變的更簡單更形象。如圖5所示，利用pro/E軟件建立帶切口的回轉體模型的三維空間表達，如圖6所示，利用pro/E軟件建立帶切口的回轉體模型的二維空間表達。

圖5 帶切口的回轉體模型的三維空間表達

3 結束語

Pro/E軟件的使用，簡化了教師對零部件結構的講解，有利于學生對表達方式的理解和結構的思維構型。同時通過課程的相互結合，使不同課程知識到網狀記憶的效果，提高對課程學習的積極性和合理性。

機械零件的形體都是有簡單又有復雜的，類型多樣，購買所有模型、掛圖也是不現實的。通過Pro/E軟件實時造型演示，形象、直觀，三維模型的變化可動態反映在視圖的變化上，容易在學生的頭腦中架起二維視圖和實物模型之間的一座橋梁，同時也充分激發了學生對機械制圖學習的興趣和積極性，有效地提高了教學質量。對于當今機械制圖的教學改革有很大的促進作用。

圖6 帶切口的回轉體模型的三維空間表達

[1]丁淑輝.Pro/Engineer wildfire 4.0基礎設計與實踐[M].北京：清華大學出版社，2008

[2]馮秋官.機械制圖[M].北京：機械工業出版社，2005:18-19

[3]David S.Kelley著.工業設計巨匠Pro/E[M].北京：清華大學出版社，2008年