初學Pro/E課程常見困惑及教學改革探討

胡鵬飛 李開勇

[摘 要] Pro/E軟件是美國參數技術公司開發的高檔三維參數化設計軟件，是目前國內外應用最廣泛的一個CAD/CAM/CAE軟件，其功能強大、應用廣泛、使用方便，得到廣大用戶的一致認可。基于此，Pro/E課程也被眾多院校一些專業設置為專業必修課程，并在整體課程培養體系中占有非常重要的地位。根據多年Pro/E課程教學經驗，針對初學者學習此課程時遇到的困惑與不解，針對性地提出了行之有效的教學改革對策，取得了較好的教學效果，希望這些教學經驗能為Pro/E初學者及教學工作者提供借鑒和幫助。

[關鍵詞] Pro/E課程;困惑;教學對策

[基金項目] 2019年度洛陽理工學院教育教研改革工程項目“Pro/E應用型課程教學設計與改革探索”（JY2019-135）

[作者簡介] 胡鵬飛（1978—），男，河南沁陽人，博士，洛陽理工學院材料科學與工程學院講師，主要從事材料表面工程研究;李開勇（1979—），男，重慶人，博士，洛陽理工學院材料科學與工程學院講師，主要從事高分子材料成型技術研究。

[中圖分類號] TH128? ?[文獻標識碼] A? ?[文章編號] 1674-9324（2021）34-0067-04? ? [收稿日期] 2020-12-23

一、引言

Pro/E軟件是美國參數技術公司（PTC）開發的集CAD/CAM/CAE為一體的大型三維軟件。相比于其他三維造型軟件，Pro/E軟件有自己的特點，比如參數化建模、邏輯性強、造型過程嚴謹、某些模塊（如模具設計模塊）的功能非常強大，因此，Pro/E軟件是世界應用最廣的三維造型軟件之一[1] （P1）。Pro/E軟件于20世紀90年代初傳入我國，但初期發展較為緩慢。個人電腦及Windows操作系統的出現大大促進了該軟件的快速發展，目前很多企業采用Pro/E進行三維造型設計。許多高校特別是一些應用型本科院校、高職高專、職業技術學校的一些專業都將Pro/E作為重要的必修課之一[2-4]。

Pro/E課程安排在Autocad課程之后進行學習，初學者在學習時往往會習慣性照搬學習Autocad課程的經驗方法來學習Pro/E課程，這樣會給初學者造成一定的困難。筆者結合多年的Pro/E教學經驗，在上機練習過程中針對學生經常遇到的困惑，針對性地提出了一些教學對策。經過教學效果驗證，這些教學對策還是比較可行的，對初學者的學習能起到積極的作用，希望這些教學經驗能為Pro/E課程的教學工作者提供一些幫助和借鑒。下面就列舉幾個筆者授課及實踐教學過程中初學者經常遇到的問題，并給出一些相應的教學對策。

二、初學者常見困惑

（一）思路不清，無從下手

初學者接觸Pro/E課程的第一部分是參數化草圖繪制，這一部分屬于二維截面圖形的繪制，初學者同樣遇到各種各樣的障礙，下面針對Pro/E的核心學習內容三維實體造型展開敘述。當初學者學習完最初的幾個創建三維特征的命令，包括拉伸、旋轉、掃描，在進行上機實踐練習時，面對看似簡單的例子，卻無從下手。圖1是一個非常簡單的例子，兩次使用拉伸命令即可完成，但是對于第一次上機的初學者，在完成此練習時并非很順利，思路不清晰，不知從何下手。對于此類困惑，授課教師應從Pro/E軟件的特點入手，向初學者傳達Pro/E軟件的核心設計思想。Pro/E軟件是基于特征建模，一個三維模型是由多個特征按照一定的位置關系疊加（或切除）形成的。因此，面對實際的例子，首先應該分析這個模型大概由多少個特征組成，創建這些特征的先后順序是什么，心中要有一個較清晰的思路。下面以圖1為例進行分析。圖1右邊是需要完成的三維造型，左邊分別是三維造型的主視圖、俯視圖和側視圖。這三個視圖的作用僅僅是向作圖者傳遞這個三維造型的相關尺寸信息，與我們創建特征時所繪制的草繪截面沒有絲毫關系，這點要向初學者著重強調。有相當一部分初學者在啟用拉伸命令創建拉伸特征時，照著圖1將左邊的三個視圖畫出來以期望其能直接生成右邊的三維造型，這樣整個思路就錯了。

對于圖1的例子，正確的創建過程如下：第一步創建圖1中三維實體造型中的拉伸特征1。任選一個基準平面（如選Top面）作為草繪平面，繪制截面如圖2所示，定義此截面的拉伸距離為6，得到拉伸特征1，如圖3。第二步以圖3中拉伸特征1的A面為草繪平面，繪制圖1中拉伸特征2所對應的截面，如圖4所示。定義拉伸距離為6，得到拉伸特征2，這兩個拉伸特征按照特定位置關系疊加在一起，完成了最終的圖1中的三維零件造型。

（二）不知如何合理確定第一個特征截面相對位置

在創建三維造型的第一個特征時，需要選定一個面作為草繪平面繪制特征的截面。從理論上講，因為是第一特征，截面繪制在所選草繪面的任何位置都是可行的，都能順利創建出第一個特征;但是繪制這個截面時如果相對位置選擇不合適，會直接影響到創建的特征與三個基準面，以及基準坐標系的相對位置關系，最終會直接影響后續特征創建的便利性，這也是一個困擾Pro/E初學者的一個關鍵問題。由于初學Pro/E時對于創建三維造型的先后順序、特征與特征的位置關系、特征與基準平面之間的位置關系，以及截面與參照線之間的位置關系不是特別了解，會出現各種各樣不合理的現象。針對這種情況，授課教師應該與初學者多溝通，結合實際例子的創建過程，講解每個過程的關鍵點及一些被忽視的細節，這些細節往往對后續創建過程影響很大。

下面仍以圖1為例說明特征截面在草繪平面中相對位置的重要性。在創建特征1時，選擇Top面作為草繪平面繪制特征1的截面。由Pro/E軟件的基礎知識可知Top、Right、Front這三個兩兩相互垂直的面形成了基準坐標系（三個面的交點為基準坐標系原點）和X軸、Y軸和Z軸（兩個面相交形成一個坐標軸）。當Top面平行于屏幕對著繪圖者時，Right和Front面看上去是兩個線，這就分別產生了圖2中的參照線1和參照線2。在繪制特征1的截面時，怎樣確定這個截面的相對位置是很多初學者困惑的地方，甚至這個困惑會在相當長的時間內一直困擾學生，因此，授課教師應盡早為初學者講解明白，消除困惑。