淺談Pro/E三維建模在鉗工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

本文淺談Pro/E三維建模在鉗工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、鉗工實(shí)訓(xùn)中存在的問(wèn)題

鉗工實(shí)訓(xùn)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的實(shí)踐課程，對(duì)于剛步入技工學(xué)校校門(mén)的學(xué)生而言，由于空間概念淡薄，又缺乏必要的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)習(xí)上遇到的困難較多。尤其是在零件加工工藝方面，傳統(tǒng)教學(xué)法多是以文字?jǐn)⑹黾又院?jiǎn)單的手工二維圖形來(lái)講授。

以鏨口榔頭的制作為例，如圖1所示。

傳統(tǒng)講解工藝的方法是在黑板上寫(xiě)出13個(gè)加工步驟：

檢查來(lái)料尺寸￠30mm×120mm；

按圖樣要求銼準(zhǔn)20mm×20mm長(zhǎng)方體；

以一長(zhǎng)面及端面為基準(zhǔn)，用鏨口錘子樣板劃出形體加工線(兩面同時(shí)劃出)；

然后用手鋸按加工線鋸去多余部分(放銼削余量)；

用半圓銼按線粗銼R15mm內(nèi)圓弧面，用板銼粗銼斜面與R15mm圓弧面至劃線線條。然后用細(xì)板銼細(xì)銼斜面，再用細(xì)板銼細(xì)銼R15mm外圓弧面。最后細(xì)板銼及半圓銼作推銼修整，達(dá)到各型面連接圓滑、光潔、紋理齊整；

按圖劃出腰孔加工線及鉆孔檢查線；

用直徑9.7mm鉆頭鉆孔；

用圓銼銼通兩孔，然后用掏銼按圖樣要求銼好腰孔；

再將腰孔各面倒出1mm弧形喇叭口；

并按圖樣尺寸劃出4-4mm×45°倒角加工線；

銼4-4mm×45°倒角達(dá)到要求。

方法：先用圓銼粗銼出R4mm圓弧，然后分別用粗、細(xì)板銼粗、細(xì)銼倒角，再用圓銼細(xì)加工R4mm圓弧推銼法修整；

20mm端面銼成略凸弧面，并保證工件總長(zhǎng)118mm；

用砂布將各加工面全部打光，交件待驗(yàn)。

二、Pro/E的功能和特點(diǎn)

Pro/E三維實(shí)體的建模功能可在計(jì)算機(jī)上虛擬建立立體模型并附以顏色，以動(dòng)態(tài)顯示，還可以把整個(gè)零件的加工工藝以及每一道工序所加工出來(lái)的形狀表現(xiàn)得淋漓盡致。不但可以加深學(xué)生對(duì)物體的感性認(rèn)識(shí)，擴(kuò)展和培養(yǎng)學(xué)生的空間構(gòu)思能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，而且還可以強(qiáng)化教師和學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力。此外，還可以為學(xué)生以后學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)輔助制造等后續(xù)課程打下良好的基礎(chǔ)。

三、用Pro/E輔助教學(xué)制作鏨口榔頭的加工工藝的過(guò)程

第一，在三維模式下調(diào)用“拉伸”命令拉伸成圓柱體（圖略）。

第二，四方加工在三維模式下調(diào)用“剪切”命令，依次剪切成四方體，剪切的順序就是面加工的順序：A面、B面、C面、D面（圖略）。

第三，外形劃線調(diào)用“草繪”命令，劃出外形加工線(圖略)。

第四，調(diào)用“剪切”命令剪切成榔頭外形（圖略）。

第五，調(diào)用“草繪”命令劃出腰孔加工線及鉆孔檢查線（上下兩面都要?jiǎng)潱▓D略）。

第六，調(diào)用“剪切”命令模擬出鉆頭打孔后的形狀(圖略)。

第七，調(diào)用“剪切”命令模擬出腰孔加工好后的形狀（圖略）。

第八，用“掃描”命令模擬出喇叭口的形狀（即楔形口如圖2上面大下面小）（圖略）。

第九，調(diào)用“草繪”命劃出4-4mm×45°倒角加工線(圖略)。

第十，調(diào)用“掃描”命令模擬出用圓銼銼出R4mm圓弧的形狀（圖略）。

第十一，調(diào)用“剪切”命令模擬出4-4mm×45°倒角(圖略)。

第十二，調(diào)用“掃描”命令模擬出底部凸弧面（圖略）。

第十三，最后可以顯示它最終的圖形（圖2）。

四、Pro/E輔助教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)的對(duì)比

1.傳統(tǒng)教學(xué)的不足之處

（1）文字?jǐn)⑹鎏啵寣W(xué)生感覺(jué)到枯燥乏味，且很難理解；

（2）每做一個(gè)步驟會(huì)出現(xiàn)什么情況，學(xué)生很難想象得到；

（3）即便有實(shí)物演示也很難吸引學(xué)生。

2.用Pro/E輔助教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

演示設(shè)計(jì)：把零件的加工工藝以三維建模的前后順序表現(xiàn)出來(lái)。（1）以模型樹(shù)的方式演示出（如四方銼削先做哪個(gè)面后做哪個(gè)面）可以鞏固四方銼削的加工步驟。（2）以模型樹(shù)的方式演示榔頭外形、用圓銼銼出圓弧R4mm倒角、喇叭口的形狀、底部凸弧面的加工形狀。要求學(xué)生注意模型的前后順序及每一個(gè)步驟所出現(xiàn)的形狀。（3）用模型樹(shù)可以簡(jiǎn)單明了地顯示出零件的加工工藝：圓鋼毛坯—四方加工—外形劃線—榔頭外形—腰孔加工線及鉆孔檢查線—打孔后的形狀—腰孔加工好后的形狀—喇叭口的形狀—倒角加工線—圓弧倒角—45°倒角—榔頭底部的圓弧面，使學(xué)生更好地觀察零件的形成過(guò)程。通過(guò)零件的形成過(guò)程來(lái)更好地掌握零件的加工工藝，可利用Pro/E對(duì)其進(jìn)行實(shí)體建模。首先將各組成部分的形狀用二維草圖做出，然后在三維狀態(tài)下通過(guò)編輯命令進(jìn)行再加工，以加速其建模工作。

五、效果

第一，改進(jìn)傳統(tǒng)教學(xué)模式，使鉗工實(shí)訓(xùn)與三維零件建模和工藝設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，以啟動(dòng)學(xué)生的思維能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性和操作能力。使學(xué)生大大提高繪圖、制圖和設(shè)計(jì)圖樣的能力，通過(guò)設(shè)計(jì)三維模型進(jìn)而把工藝流程融入到其中，使學(xué)生潛移默化地掌握零件的加工工藝，最終按照三維模型編制的加工工藝加工出實(shí)際的零件。這樣環(huán)環(huán)相扣，有利于提高學(xué)生需要的技能及其相應(yīng)的知識(shí)。使傳統(tǒng)手工制作與現(xiàn)代制造技術(shù)有機(jī)整合。

第二，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可以實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)交流，培養(yǎng)學(xué)生邊學(xué)習(xí)，邊思考，邊提出問(wèn)題的參與式學(xué)習(xí)方法，可以讓學(xué)生更形象地看出每做一步的效果。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的好奇心與強(qiáng)烈的創(chuàng)作欲望。可使許多學(xué)生從中認(rèn)識(shí)到鉗工不再是一項(xiàng)“頭腦簡(jiǎn)單、四肢發(fā)達(dá)”的體力勞動(dòng)，而是需要很高的專(zhuān)業(yè)技能與理論知識(shí)和具有一定創(chuàng)新能力的“高級(jí)勞動(dòng)”。隨著計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)的普及與應(yīng)用，各行各業(yè)為了提高效益會(huì)逐漸放棄傳統(tǒng)的手工儀器繪圖，而采用計(jì)算機(jī)繪圖。計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助繪圖速度快、精度高，而且繪圖質(zhì)量大大高于手工繪圖。因此，可以通過(guò)對(duì)Pro/E三維造型產(chǎn)生興趣進(jìn)而帶動(dòng)這門(mén)課的興趣。實(shí)踐教學(xué)表明，Pro/E三維造型在鉗工實(shí)訓(xùn)教學(xué)課中的應(yīng)用，把傳統(tǒng)教學(xué)手段和現(xiàn)代教學(xué)手段有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，使教學(xué)的效率與效果大為提高，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)了他們學(xué)習(xí)的積極性，調(diào)動(dòng)了他們的創(chuàng)新意識(shí)，從而使技校畢業(yè)生的綜合素質(zhì)得到進(jìn)一步提高，使他們更適應(yīng)社會(huì)的需要。

第三，用Pro/E輔助教學(xué)提升了教師的執(zhí)教能力，更新思維理念，改善知識(shí)結(jié)構(gòu)，提高了教師綜合應(yīng)用教學(xué)能力。綜合運(yùn)用多種技術(shù)為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，這將更有助于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（作者單位：上海石化工業(yè)學(xué)校）