基于UG NX軟件的《機械制圖》教學改革研究

張慶

摘要：機械制圖是機械、機電專業學生的必修專業基礎課程，在傳統的教學過程中經常遇到很多教學困難，需要積極開展課程教學改革以提升教學質量與效率。簡述了傳統機械制圖教學的不足，提出了機械制圖改革的必要性，進一步研究了UG軟件在機械制圖中的教學應用與實踐，并探討了教學改革的相關成效。

Abstract： Mechanical drawing is a compulsory basic course for students majoring in mechanics and mechatronic engineering. In the traditional teaching process， students often encounter many difficulties in teaching， so it is necessary to carry out curriculum teaching reform to improve teaching quality and efficiency. This paper briefly describes the shortcomings of traditional mechanical drawing teaching， puts forward the necessity of mechanical drawing reform， further studies the teaching application and practice of UG software in mechanical drawing， and discusses the effect of teaching reform.

關鍵詞：UG軟件;機械制圖;教學改革

Key words： UG software;mechanical drawing;the teaching reform

0? 引言

隨著工業4.0的到來，社會對機械制造類人才的需求不斷提高，使得專業技術人員的培養變得更加嚴格。機械專業的學生應提高對零件的識圖、讀圖及繪圖能力。《機械制圖》是培養以上能力的一門基礎課程，也是機械類專業學生的一門必修課程。傳統的機械制圖的教學仍存在許多不足和缺陷，因此借助UG軟件來輔助機械制圖的課堂教學，推動本課程的教學改革是很有必要的。

1? UG軟件的介紹

UG軟件是融合計算機功能輔助完成CAD/CAM/CAE 一體化操作的軟件，功能強大，廣泛應用在機械、模具設計制造、機電一體化以及數控加工等領域[1]。在機械制圖教學中主要應用于以下三個方面：一是建模功能，根據零件尺寸來創建三維模型。二是制圖功能，能得到與三維模型相對應的零件工程圖。三是裝配功能，能獲得部件的虛擬裝配。

2? 機械制圖教學改革必要性

傳統的機械制圖教學，通過教師借助零件模型、幻燈片和掛圖來進行講授，學生采用傳統的尺規作圖。在實際的教學中，幻燈片不能很好的展示零件的不同角度，而零件模型跟不上行業的發展，零件類型變化太快，信息滯后性較嚴重，尺規作圖效率低下。因此，傳統的教學方法和理念已經不能滿足當今工業發展的需求。

目前繪圖軟件從二維過渡到三維，即UG、CAXA、PROE、Solidworks等三維軟件的廣泛使用極大提高了繪圖者的工作效率[2]。將這些軟件應用到傳統的機械制圖教學中，能夠提高學生的三維空間想象能力和對三維模型的感性認識，進而提升學生的學習熱情。二維圖和三維圖的教學學時需要合理掌握。采用三維軟件進行機械制圖教學時，不能完全舍棄二維工程圖，而是要齊頭并重。由于二維圖上面能標注零件的位置尺寸和定位尺寸，三維圖無法標注。同時二維圖能表達零件內部復雜的結構和尺寸，及設計人員獨特的設計理念[3]。

因此，要合理安排二維圖與三維圖的教學學時和教學內容，并進行適當的教學改革。利用UG軟件，引導學生熟練繪制典型零件的零件圖。

3? UG 軟件在機械制圖課程教學改革應用

3.1 UG軟件應用于組合體教學

UG軟件的三維建模功能，能輕松構建三維實體模型。在組合體教學中，教師通過對基本體的切割形成組合體，學生能更加準確的掌握組合體的特征。教師將三維建模過程進行可視化呈現，并在建模中講解線面及模型生成的特征[3]。如圖1所示，由長方體通過切割轉化而成的組合體。教師通過將組合體的二維圖紙轉化為三維立體模型后，能提升學生的空間想象能力，以及對視圖中線和體的感性認識。

3.2 UG軟件應用于三視圖教學

零件的三視圖是教學中的重難點，學生要根據零件的三個投影方向，完整而準確的繪制出零件的主、俯、左三個視圖，進而完成零件三維與二維的轉化，如圖2所示。傳統教學，采用零件模型、幻燈片和掛圖等學習方法，幫助學生建立三視圖之間的投影關系。由于模型過小，或者幻燈片處于固定位置，學生很難從不同角度對零件進行觀察，并不能準確完成零件三視圖的繪制，會影響部分學生的學習興趣。

因此，教師使用UG的建模功能，按照零件圖，構建三維模型，在創建三維模型的過程中，教師邊建模邊講解，通過對零件進行放大、縮小、旋轉、線框顯示等操作，讓學生理解二維圖紙與三維模型之間的投影關系與規律，掌握零件的點、線、面關系，提升學生的空間想象力。

3.3 UG軟件應用于剖視圖教學

剖視圖是用于表達零件的內部結構比較復雜時，所使用的一種視圖。剖視圖會受剖切面的位置與方法的不同，有全剖、半剖和局部剖三種。如圖3所示，減速器的剖視圖。傳統教學方法使用零件模型和掛圖進行講授，學生對該零件使用何種剖切視圖表達零件的內外部結構依然模糊不清，對剖視圖的繪制更加模棱兩可。可利用UG軟件創建減速器的三維實體模型，利用該軟件的“剖視圖”命令選擇不同剖視圖種類，能快速構建剖切工程圖，學生從投影面和三維模型就能快速讀懂零件的剖視圖。

3.4 UG軟件應用于裝配圖教學

UG軟件在機械制圖的應用之一是根據裝配圖指導零件的裝配。裝配圖是機器或部件在設計和生產中的重要技術文件和技術依據。裝配圖可以用來表達部件或機器的工作原理、零件的主要結構和形狀以及它們之間的裝配關系，為裝配、檢驗、安裝和調試提供技術要求。在講解零件的裝配和拆裝過程中，教師對裝配關系知識點難講，學生對零件拆裝的位置關系難理解的尷尬局面，因此教師可借助于UG軟件向學生展示部件的整體結構，啟發學生思考各零件的配合和連接關系，同時制作零部件的裝配和拆卸過程的清晰視頻動畫，提高教學水平和質量。

UG裝配建模一般秉承“自頂向下”或“由底向上”的原則，學生需要掌握零部件的裝配和裝卸視頻等各方面的創建應用[4]。如沖裁模，可用UG的建模功能構建下模座、凹模版、凸模、橡膠及螺釘的三維模型，并根據組件結構及零件裝配關系，采用自底而上的裝配順序，完成沖裁模的裝配效果圖（如圖4所示）與爆炸圖（如圖5所示）。學生能夠一目了然讀懂各零件之間的裝配關系，進而完成對裝配圖的理解。

4? 教學改革成效

4.1 形成了動態化的教學過程

教師利用UG軟件，可直接在課堂上構建三維模型，并及時結合教學內容完成零件的旋轉、編輯截面、放大等操作。如在講解組合體內容時，不規則組合體的結構，可隨著軟件的旋轉，從不同角度觀察零件，讓學生對零件的內外部結構變得更加清晰。

4.2 增加了課程的教學質量

利用UG軟件的綜合教學，讓抽象的平面投影關系與實體模型一一對應起來，提升了學生對二維圖的感性認識及空間想象能力。通過機械制圖課程，讓三維軟件融入教學改革，需要重新制定課程的教學內容與教學目標，讓三維軟件服務于傳統學科，為傳統課程的教學改革提供平臺，激發學生學習的熱情。

5? 結語

在機械制圖教學中使用UG NX軟件，避免了傳統教學中的不足，讓三維立體模型調動了課堂氣氛，提高了學生學習的自信心，讓學生的識圖繪圖的能力和空間想象能力得到快速的提升，為后續專業課程的教學打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]狄金葉，黃海龍，陳艷，張麗.基于UG軟件的機械制圖課程教學改革研究[J].裝備制造技術，2018（8）：203-205.

[2]疏劍，楊軍，胡斌.UG在機械制圖教學中的應用[J].機電教育創新，2020（3）：135-136.

[3]黃淑芳，陳偉珍，陸美文.基于UGNX軟件的機械制圖教學改革研究與實踐[J].大眾科技，2015（5）：124-125.

[4]葛婧.模具專業機械制圖課程的教學改革研究[J].科教文匯，2015（16）：83-84.