Ｐｒｏ／Ｅ三维造型在工程图学教学改革中的探索与应用

张海英　马　伟

摘要 针对工程图学课程传统的教学模式和多媒体课件教学中存在的问题，将Pro/E实体造型软件根据实际情况引入到该课程的教学中来，解决学生中普遍存在的空间想象能力不足的问题，有效地帮助学生理解教学内容，提高教学效率。

关键词 工程图学；Pro/E；三维造型；教学改革

中图分类号：TB231 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2009）15-0117-02

Application for Using Pro/E 3D Solid Modeling on Teaching Reform in Engineering Graphics//Zhang Haiying, Ma Wei

Abstract This paper introduces Pro/E solid design into the teaching of engineering graphics to solve the problems existing in the traditional and CAI courseware teaching. Such a method solves the problem of inadequate imagination which widelyexits among the students, the method can help the students to understand the content of teaching, and teaching effect is improved in this way.

Key words engineering graphics；Pro/E；3D solid modeling；teaching innovation

Author's address Electromechanical Engineering College, Henan University of Science & Technology, Luoyang, Henan 471003

工程图学是研究用投影理论绘制工程图样和图解空间几何问题的学科，是一门工程设计图样表达的学问[1]。该学科的重点是培养学生阅读和绘制工程图样的能力、空间逻辑思维能力和空间构型能力；难点在于学生空间想象能力的培养。不少学生由于缺乏空间想象能力，对该门课的学习感到吃力，其中相贯线、组合体以及表达方法等部分内容反映的问题较多。针对这一现象，笔者曾经尝试将多媒体课件教学手段引入到教学中来，由于多媒体课件教学具有信息量大、形象逼真的优势，收到良好的教学效果。但是在课后学生问卷调查中，仍然有一部分学生反映对这种信息量大、节奏快的授课方式不太适应，主要因为教学内容在屏幕上停留的时间过短，学生从接受信息到产生形象思维需要一定时间。使用实物模型能克服这一缺点，但是实物模型体积大、携带不便、不能修改、数量有限，不能满足师生的使用要求，为解决这一矛盾，笔者最近进行工程图学教学改革的尝试，讲课时利用多媒体课件演示和三维实体造型相结合，必要时在黑板上画例图，放慢教学节奏，使学生的思维跟教学节奏合拍，取得比较满意的教学效果。下面结合具体例子介绍一下引入三维设计软件Pro/E进行辅助教学的经验和体会。

1 Pro/E软件简介

Pro/E是美国PTC公司开发的大型CAD/CAM/CAE集成软件，是一个基于特征的参数化实体建模设计工具，它集零件造型、装配造型和自动生成二维工程图等功能于一体，不仅具有强大的建模能力，而且有高效的零件建模效率[2]。该软件的主要特点是采用参数化和尺寸驱动技术，可以通过修改模型的约束尺寸来修改模型的大小和形状，而尺寸之间又可以相关，尺寸更改会引起模型的自动变化。该软件具有良好的兼容性，在其中设计好的模型可以通过系统提供的输出接口转换为其他软件所兼容的格式。

2 Pro/E在工程图学教学中的应用

2.1 Pro/E在平面与基本立体相交教学中的应用画出物体的截交线和相贯线是工程图学教学中的难点，过去曾经制作大量的木质模型去演示说明这部分内容，但是对于展示相交于物体内部的相贯线和截交线有一定的局限性，教学效果仍不太理想。利用Pro/E软件进行绘制和处理图形，就可以克服这一困难。

例如，两圆柱孔在球体的内表面正交，利用Pro/E软件只需正确画出两正交圆柱孔，相贯线便会自动产生，学生很容易观察到；再将实体设置为透明，直观性便可大大增强（图1）。如果将其中一个圆柱孔的半径保持不变，另一个圆柱孔的半径由小变大，还可以利用此模型动态观察相贯线随尺寸变化的过程。

2.2 Pro/E在机件表达方法教学中的应用工程图学中剖视图部分是视图表达方法的重点，用剖视图表达的形体常常具有较多的孔、槽等内部结构，因而图形中虚线较多、结构比较复杂，学生常常弄不清剖视图的形成过程、剖切平面的剖切位置，搞不清楚实体哪些部分被剖切平面剖切，因此剖面线的位置常常画错。利用Pro/E建立实体模型，用“视图”中的“视图管理器”设置剖切平面，并在对话框中设置为活动，就可以清晰地展示出其内部结构。打开Pro/E的工程图模块，就可以生成剖视图（图2），借助Pro/E的这种功能，帮助学生充分理解剖视图的概念，已收到理想的教学效果。

2.3 Pro/E在装配图教学中的应用Pro/E具有强大的零件装配设计功能，能够高效管理装配产品，使用自上向下和自下向上的方法管理装配层次，实现装配设计和单个零件设计之间的并行工程。装配设计通过建立机械设计约束，可以很方便地将零件放置到指定位置，利用Pro/E软件进行零件的虚拟装配，可以帮助学生了解装配体的工作原理、装配关系、各零件的相对位置关系以及典型零件的结构特点，使学生建立现代工程设计的概念，了解产品的设计过程。

Pro/E的动画制作模块，将由Pro/E创建的零件和装配体制作成AVI动画文件，能够生动形象地展示装配体的工作原理和装配体中各零件之间的装配关系。装配体的动画效果，能帮助学生理解题目、启迪思路，使教学内容清晰、生动[3]。

例如，将柱塞泵实体造型完成的零件按照约束关系进行装配，形成柱塞泵的装配体模型。为了进一步了解柱塞泵的拆卸顺序，可以把柱塞泵的装配体制作成爆炸图（图3），并使零件沿指定的路径进行分布，学生通过爆炸图就能够观察清楚各个零件之间的连接关系、动力传动路径，从而分析出各个零件在装配体中的作用。在观察装配体的过程中也可以隐藏某些零件，重点观察部分零件之间的装配关系。Pro/E的这些装配功能非常直观地帮助教师讲解装配图中零件的相互位置及关系、装配方式，提高学生阅读和绘制装配图的能力。

3 结束语

在工程图学教学中引入Pro/E三维设计软件进行辅助教学，可以克服多媒体课件教学的一些缺点，把授课中的一些难点变得更加容易理解，重点更加突出，能够将图形学方面的知识和思维训练有机地结合起来。这不仅有助于培养学生的空间想象能力，而且有助于培养学生的现代工程设计意识，以适应科技、社会的发展和知识经济时代人才培养的需要。

参考文献

[1]何铭新.机械制图[M].北京:高等教育出版社,2006:149

[2]Pro/ENGINEER Wilderfire 3.0中文版企业应用与工程实践[M].北京:清华大学出版社,2007:11

[3]童秉枢,易索君,徐晓慧.工程图学中引入三维几何建模情况综述与思考[J].工程图学学报,2005,26(4):130-135