UG軟件在機械制圖課程教學中的應用

溫滬斌

摘 要：本文結合作者實際教學實踐，將UG軟件應用于機械制圖課程各個章節中，對機械類專業的制圖一體化教學進行了探索，大大提高了學生學習制圖的興趣，實際教學收效明顯。

關鍵詞：UG軟件 機械制圖 應用

一、問題的提出

機械制圖是研究繪制和識讀機械圖樣的原理和方法的一門學科，被稱為“機械工程界技術交流的語言”，也是職業教育機械類專業一門重要的技術基礎課，這門課程旨在培養學生空間想象能力、識圖能力、繪圖能力和綜合應用能力等。根據常規的教學安排，機械制圖往往安排在第一學期開展，這對于文化底子相對薄弱、空間想象能力不足的技校類學生確實存在很大困難，學生容易產生厭學情緒。筆者通過多年的實際教學，經過課前備課和課后反思等不斷總結，巧妙地將三維造型軟件UG引入制圖課堂中，發現學生無論從學習興趣、參與程度、接受程度、作業評定方面都有顯著提升，學生的空間想象能力得到不小的提高，產生良好的教學效果。

二、UG軟件簡介

UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM（計算機輔助設計與計算機輔助制造）系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。UG在工業設計、產品設計、裝配仿真、數控加工、模具設計、開發解決方案等方面都得到廣泛運用，在企業實際生產中普遍受到工程師的歡迎，可謂是三維造型軟件排行榜中的“龍頭老大”。

UG軟件具有三個特點。

一是采用基于特征（如孔、凸臺、型腔、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎，形象直觀，類似于工程師傳統的設計方法，并能用參數驅動。

二是出圖功能強，可以方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能夠按ISO標準和制圖國家標準標注尺寸、形位公差和漢字說明等，并能直接對實體生成各種二維工程圖，增強了繪制工程圖的實用性。

三是具有友好的用戶界面，絕大多數功能都可以通過圖標實現。在進行對象操作時，具有自動推理功能，在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，以便于用戶做出正確的選擇。其企業運用廣，用戶入門快，非常適合教師和學生的學習。

三、UG軟件豐富制圖教學素材

在機械制圖教學中，傳統教學必須借助實物、掛圖、模型等教具，但是此類教具存在簡單單一、數量有限、制作困難諸多不足，當教學進行到復雜的零件圖、裝配圖階段更是無法開展。UG軟件利用其草圖繪制功能以及拉伸、旋轉、掃描、孔、倒角、布爾運算等命令就能生成復雜的組合體、零件圖的三維造型，利用其裝配功能將一部機器各個零件裝配起來，生成機器的總裝配圖。其便于中職、技工類學生在第二階段開展組合體、機械圖樣常用表達法、零件圖、裝配圖的學習。教師可以將參閱部分課本和習題冊，將一些典型常見的題目圖樣進行三維造型，尺寸自行設計，保證形狀的相似性。教師經過多年教學可以不斷完善、豐富制圖教學素材，彌補實物模型的不足。

基于UG軟件能夠輕易地實現二維平面與三維實體之間靈活轉換，幫助學生在腦海建立二維平面的立體形狀，有助于學生空間想象力的形成和提高，同時教師可以根據教材的調整更新，及時補充目前的模型素材，這樣教師很容易適應新教材的教學，降低教師備課上課的難度。這也是新形勢下推行機械制圖課程一體化改革的發展趨勢之一。對于自學能力較強的高職高技類學生，筆者認為可以提前安排學生把習題冊里的尺寸自行測量并標注完整，教師則演示幾個典型三維實體零件的繪制，將一些基本指令講解明白，學生就可以獨自將標注好的習題自行生成三維實體，教師則參與課堂的指導和點評。通過大量的訓練既讓學生掌握尺寸標注的基本方法，又讓學生掌握UG軟件的基本操作，極大地調動學生參與課堂的積極性，提高學生的動手操作和空間想象能力，解決傳統制圖教學中“老師難教、學生難學”的困難，實現學生由“被動接受的模仿型”向“主動實踐、手腦并用的創新型”轉變。

四、UG軟件在機械制圖教學中的具體應用

1.UG軟件輔助組合體的講解

組合體這章的習題主要是補畫第三視圖和補畫漏線。學生需在看懂兩個視圖后，想象出這個模型的空間形狀。在此二維平面與三維空間的轉換過程中，學生往往出現想象不清楚、不全面，在繪制的過程中經常犯漏畫某條線、漏畫某個形體、把相切或相交的關系搞混等錯誤。如果提前采用UG對習題中組合體進行三維造型，上課時教師首先讓學生根據兩個視圖初步想象三維立體，然后提問學生想象三維立體中包含什么形體、相互之間的關系如何等等，最后把組合體的立體圖動態旋轉展示在學生面前，并做點評講解。經過一個章節的訓練，學生觀察實體模型多了，對組合體也有更全面深入的認識，空間想象力進一步增強，形成機械從業者獨特的“立體思維”，這樣學習后續章節就不顯得吃力了。

2.UG軟件輔助剖視圖的講解

剖視圖這一章節涉及的基本概念多，各種表達方法的注意事項也很多，導致學生在此章節學習時遇見一個模型不知道哪些部位需要表達、采用哪種表達方案、在哪個位置剖切、哪位區域需要填充剖面符號等諸多困惑。筆者通過UG軟件輔助教學，通過將三維模型在學生面前放大、旋轉、透明化顯示，這樣學生就可以清晰認識到其外部形狀、內部結構，然后教師假想一剖切面剖開模型，將模型與剖切面接觸的剖面區域直觀地展示給學生，學生對此類問題則觸類旁通。教師在講解各種表達方法時，通過各類模型講解，最終必須給學生總結歸納各種表達方法的適用情況。筆者將UG軟件應用剖視圖教學，學生能對中等復雜機件想象明白，基本上能夠采用各種表達方法將機件的各部分表達清楚，分析思考和應用知識的能力有較大的提高。

3.UG軟件輔助裝配圖的講解

裝配圖章節一直是制圖教學中的“老大難”。通過教學反饋顯示，學生普遍難以讀懂裝配圖，看到線條繁多的圖樣有畏懼心理。在傳統教學中，教師因繪制裝配圖復雜耗時無法直接在黑板演示，借助幾張掛圖靜態教學，教學效果不佳。筆者利用UG把裝配圖中各個零件造型出來，將每個零件用不同顏色顯示，再通過UG裝配模塊中的裝配約束功能將每個零件組裝成一個完整的裝配體。在課堂上，教師將裝配體投影，利用UG動態化旋轉放大、爆炸圖分解、虛擬仿真功能，同時要求學生對照課本上的裝配工程圖學習，學生就容易理解裝配圖中各零件的所處位置、裝配關系、工作原理、結構形狀等，這樣在接下來拆畫零件圖時，學生也就容易下手了。

五、小結

筆者將UG引入制圖課堂，采用形象直觀教學方式，激發學生學習興趣，調動學生學習主動性和積極性。學生上課睡覺玩手機現象大為減少，期末考試平均分提高6.8分，學生對教師評教評學的分數也高達98.85分。學生平時完成作業質量較以前高，課后相互討論的學習氣氛濃厚，最終把所學的知識基本轉化成技能，為日后從事職業工作打下良好基礎。學生分析問題、解決問題、應用知識、空間想象能力都得到很大提高，制圖課堂教學收效明顯。

參考文獻：

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[2]馮開平，左宗義主編.畫法幾何與機械制圖[M].廣州：華南理工大學出版社，2001.

[3]周樹錦.UG應用實訓[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.

（作者單位：廣東省惠州市技師學院）