基于模塊化案例教學的《UG三維造型設計及制圖》課程內容設計

戴曉琴

摘要：采用以模塊化案例教學的方式來組織教學，通過選擇八個典型產品——階梯軸、連桿、支架、座體、電熱杯、燈罩、熨斗、閥門作為案例，實現將課程學習的知識點穿插、融合到案例中，可以讓學生在理解UG三維造型設計及制圖基本理論的同時，使實際操作能力得以快速提升。

關鍵詞：案例教學；《UG三維造型設計及制圖》；課程內容設計

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）03-0181-02

一、引言

UG是一個交互式CAD/CAM系統，它的功能非常強大，主要包括工業設計、產品設計、CNC加工和模具設計等，可以輕松實現各種復雜實體、造型的建構以及數控加工的編程。UG軟件在機械行業使用頻率最高的功能模塊有CAD模塊（產品設計模塊）、CAM模塊（CNC加工模塊）和MoldWizard模塊（模具設計模塊），各個模塊之間獨立性很強，每一個模塊的功能都非常強大。

為了培養應用型專業人才，很多本科院校機械設計制造及其自動化專業的CAD/CAM課程都選擇了UG軟件。應用型本科機械專業UG課程應該包含CAD模塊、CAM模塊和MoldWizard模塊。CAD模塊可以安排在《機械制圖》課程中進行教學，作為《機械制圖》課程的一部分內容，或者在學生學完《機械制圖》后，再安排一門單獨的課程《UG三維造型設計及制圖》。

二、課程的教學模式

我們采用了模塊化的案例教學，教師把每一個模塊的基本理論知識的學習和技能的訓練，通過精心策劃，細分到各個案例中，以案例的學習帶動理論知識的學習和運用，在掌握理論知識和技能的同時，起到舉一反三、融會貫通的效果。

案例教學是整個教學過程的關鍵環節，這個環節進行的好壞是整個教學成敗的關鍵。重點是一定要把握好案例教學的宗旨。講案例的目的是為了明白理論、掌握技能，案例是以理論為依托的，講解案例的目的是要讓學生理解UG軟件中常用菜單、工具的功能和基本使用方法，并且能夠舉一反三，靈活運用。在操作時，教師帶著學生做，要求講解清晰、步驟明確、教練結合、邊學邊做，以學生為活動主體，使“教、學、做”三位一體，學生在和教師同步做案例的同時也掌握了相關的理論知識和思路，達到了最佳的教學效果。

三、教學內容設計和案例的選取

教學內容設計是以案例為主線，選取五個典型產品作為案例，將《UG三維造型設計及制圖》課程學習的知識點穿插、融合到這五個典型案例中。每個學習案例的工作任務、包含的知識點和學習要求如下。

1.階梯軸。工作任務：根據平面圖建立三維模型。包含知識點：（1）軟件的啟動；（2）操作界面的認識；（3）部件導航器的使用；（4）文件管理；（5）模型的顯示；（6）鼠標和鍵盤的使用；（7）工作環境的設定（包括背景顏色設定、可視化部件顏色設定、工作對象顏色設定、工具條設置方法以及圖層操作）；（8）點構造器的使用；（9）基準軸的構建；（10）類選擇器的使用；（11）坐標系的設置；（12）基本體素特征（長方體、圓柱體、圓錐體、球體）；（13）布爾特征；（14）倒斜角特征；（15）基準平面的構建；（16）設計特征（包括孔的構建、凸臺的構建、腔體的構建、鍵槽的構建、開槽的構建）；（17）特征的定位方法。學習要求：（1）熟悉UG圖形用戶界面，熟悉主菜單、工具條、操作提示行、主窗口標題等內容；（2）掌握文件管理內容，包括建立新文件、打開文件、保存文件和關閉文件；（3）會進行工具條的定制，包括工具條的隱藏與顯示，工具條圖標尺寸、顏色及提示行與狀態行的位置，會自定義工具條；（4）熟練掌握類選擇器、點構造器、矢量構造器、平面工具、坐標系構造器，并且能靈活運用；（5）熟練進行對象操作，熟練的進行對象的編輯、隱藏、顯示及其他變換；（6）能熟練運用層操作，并且會靈活運用，會進行視圖的合理布局；（7）靈活運用坐標系，在繪圖過程中要很好的利用坐標系來方便繪圖；（8）掌握基本體素特征建模的方法并靈活運用；（9）掌握設計特征建模的方法并靈活運用。

2.教學案例：連桿。工作任務：根據平面圖建立三維模型。包含知識點：（1）草圖基本環境；（2）草圖曲線繪制命令；（3）草圖的約束；（4）草圖操作；（5）拉伸特征；（6）回轉特征；（7）布爾特征；（8）邊倒圓特征。學習要求：（1）學會建立草圖及建立草圖的幾何對象，會激活草圖；（2）熟練建立草圖的幾何約束，熟練建立草圖的尺寸約束，掌握草圖的定位與約束條件；（3）熟練進行草圖的編輯、拖動草圖、偏置抽取線及鏡像草圖；（4）掌握使用拉伸特征建模的方法并靈活運用；（5）掌握對模型進行布爾運算的方法；（6）掌握使用回轉特征建模的方法并靈活運用；（7）掌握邊倒圓特征的使用。

3.教學案例：支架。工作任務：根據平面圖建立三維模型。包含知識點：（1）直線的繪制；（2）圓弧和圓的繪制；（3）基本曲線工具；（4）多邊形的繪制；（5）橢圓的繪制；（6）拋物線、雙曲線的繪制；（7）螺旋線的繪制；（8）偏置曲線工具；（9）藝術樣條的繪制；（10）曲線操作工具（橋接曲線、投影曲線、相交曲線）；（11）編輯曲線工具。學習要求：（1）掌握直線、圓弧、圓的多種建立方法，注意每一種建立方法的優點和實用場合；（2）了解其他類型曲線的建立方法，包括正多邊形、矩形、橢圓、藝術樣條等的建立；（3）熟練掌握曲線的編輯：包括修剪拐角、修剪曲線、編輯曲線參數等內容，要求熟練運用；（4）會對曲線進行操作，會進行曲線的偏置、曲線的投影，了解曲線的橋接。

4.教學案例：座體。工作任務：根據平面圖建立三維模型。包含知識點：（1）細節特征（包括拔模、縮放體、抽殼、拆分體、修剪體）；（2）關聯復制；（3）鏡像特征；（4）鏡像體。學習要求：熟練掌握草圖的繪制、特征操作、細節特征和關聯復制等命令，熟練掌握通過草圖截面、特征命令來創建零件模型的能力。

5.電熱杯。工作任務：根據平面圖建立三維模型。包含知識點：（1）通過曲線組；（2）有界平面；（3）修剪片體；（4）縫合；（5）加厚。學習要求：掌握使用“草圖”功能繪制產品輪廓曲線及使用通過曲線組、拉伸曲面、有界曲面、修剪片體和縫合功能創建一般曲面模型的能力。

6.燈罩。工作任務：根據平面圖和外觀造型圖建立三維模型。包含知識點：（1）通過曲線網格；（2）掃掠；（3）直紋。學習要求：掌握使用“草圖”功能繪制產品截面，以及通過“掃掠”、“修剪體”、“通過曲線網格”、“直紋”和“縫合”等命令創建一般曲面模型的能力。

7.熨斗。工作任務：根據外觀造型圖建立三維模型。包含知識點：（1）點集；（2）從點云；（3）修剪和延伸；（4）面倒圓；（5）偏置面；（6）截面。學習要求：掌握綜合使用“掃掠”、“通過曲線網格”、“從點云”、“修剪和延伸”、“修剪體”、“面倒圓”和“截面”等命令創建較復雜曲面模型的能力。

8.閥門。工作任務：根據零件三維模型創建裝配體。包含知識點：（1）裝配體和子裝配體；（2）組件對象；（3）組件部件；（4）單個零件；（5）自底向上裝配；（6）自頂向下裝配；（7）混合裝配；（8）主模型；（9）引用集；（10）裝配導航器；（11）添加組件；（12）定位組件；（13）創建爆炸圖；（14）組件炸開。學習要求：（1）掌握裝配件和子裝配件的概念，掌握組件部件、組件對象、單個零件、主模型概念等，了解多零件裝配和虛擬裝配兩種模式，了解自頂向下裝配和自底向上裝配以及混合裝配的概念；（2）了解引用集的基本概念，掌握引用集的創建，靈活利用裝配導航器。

參考文獻：

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