融合三维软件Pro/E学习的工程制图教学方法研究

刘永霞

（南华大学船山学院，湖南 衡阳421001）

近年来，如何在工程制图教学中融入三维CAD软件的学习是我国图学界研究的热点问题，但到目前为止还没有形成统一的解决方案，所以有必要对此展开深入的研究[1~3]。本文就将三维软件Pro/E融合到工程制图教学中的方法展开分析。

1 Pro/E软件在工程制图教学中的作用

将Pro/E软件三维造型的内容融入到工程制图的教学中，不仅可以让掌握三维造型技术成为工程制图课程的一项重要内容，还能使Pro/E软件成为学习工程制图知识的重要工具，使学生将二维图形与三维建模紧密联系起来。将二维图形与三维建模进行穿插教学的方法能够营造一种形象、直观、高效、生动的教学气氛，减轻学生的畏难心理，对提高课堂教学效果作用明显[4]。

2 将Pro/E软件融入制图课堂的方法

在工程设计中，因二维图在视图表达、尺寸及技术要求标注方面的优势决定了二维图与三维图将长期共存，无视三维设计技术的发展和忽视传统的二维设计方法都是不合理的。在制图课程内容体系改革中，必须谨慎把握二者的关系，确定三维建模与传统制图内容的最佳结合方式，这也是制图课程内容体系改革的关键。因此，具体结合方式可以采用融合式引入方法，在保留原有制图课程内容结构的基础上，根据画法几何和制图课程学习的不同阶段的需要，稳步引入三维建模内容，进而形成完整的教学内容体系。在方式上采用多媒体课件和Pro/E软件相互切换的方法,使二者有机地结合起来,可以使学生对授课内容增强理解[5]。课程将在以下几个阶段引入三维建模：

（1）Pro/E在截交线、相贯线教学中的应用

教学中学生在掌握了基本投影理论和作图方法后，能够做出一些简单形体的投影。但截交线、相贯线内容的学习一直是制图教学的难点之一，学生从平面到空间的思维过程还需要进一步培养和训练。如果根据平面图形应用Pro/E灵活的三维造型功能绘制出所需的形体，再通过Pro/E自动生成三个视图，帮助学生完成从平面图形到空间形体，再从空间形体到平面图形认识的二次飞跃，教学效果会提高。例如可以在课堂上用Pro/E演示在球体上创建两个轴线正交直径相等的孔的形体，并生成工程图，如图1所示。通过演示让学生对该形体有一个直观的认识，并形成深刻的印象。

图1 截交线、相贯线示例

（2）Pro/E软件在零件图教学中的应用

零件图在实际生产中应用广泛，学生学好零件图对今后的学习和工作都非常重要。在零件图的学习中可以将二维绘图和三维建模同时运用，使用Pro/E软件完成零件模型，再由模型生成二维图纸。在课堂上用拉伸、旋转、圆角、肋板、打孔等特征操作对如图2所示的泵体进行三维造型，使学生对零件上的特定结构的形成及其作用有更深一步的认识。再将造型生成工程图，把工程图输入到AutoCAD软件中，修改图线的图层，并标注尺寸和技术要求，生成一张完整的零件图。这种以虚拟造型环境为背景的教学模式，有利于激发学生的观察力、发现力、想象力、逻辑联想力，有利于认知思维深化与发展，增强分析能力，开阔学生视野，极大提高了学习的趣味性。

图2 泵体零件图

（3）Pro/E软件在装配图教学中的应用

在装配图的教学环节，可以利用自顶向下的设计方法，在Pro/E软件的装配环境中便捷地创建各个零件，将这种现代工程设计中常用的思路传授给学生，有助于学生掌握先进的设计方法和手段。还可以演示各个零件的装配过程，如图3所示是在课堂上演示的安全阀的装配图效果图，其中阀体采用了透明的显示方式，以便看清其内部结构。再或者，利用Pro/E的动画功能将一些装置的安装及拆卸过程做成动画，如图4所示为安全阀装配动画完成后的爆炸图，上课时演示给学生，让学生对装置的结构有一个直观的认识。这种教学方法使整个装配过程具有仿真性，实践性强，既突出了装配图的原理，又突出了整体工程的设计思想。在教学上既强调了知识的理解又突出了知识的运用，还强化了能力的培养。这一切都是传统教学所无法比拟的，其教学效果也非常好。

综上所述，融合三维造型理论、制图基础知识、图形表达知识及制图规范的工程制图教学方法，不仅能培养学生形象思维能力，而且能从三维立体造型入手，更好地让学生了解实体的构成原理和表达方法，培养学生先进的设计思维方式和利用现代设计技术进行设计表达的能力。引入三维建模后的制图教学内容体系如图5所示。

图3 安全阀装配图

图4 安全阀装配爆炸图

图5 引入三维建模内容后的课程教学内容体系

由图5可以看到：在整个制图课程中，三维建模训练几乎贯穿教学的全过程；强调三维造型能力与二维绘图能力并重，在课程初期，仍然坚持基本投影知识以及几何元素空间位置关系的内容学习，重视空间思维的训练，在增加三维建模内容的同时，也加强了二维绘图的训练。

3 结束语

计算机三维实体模型生动逼真，空间关系直观具体，有助于学生理解工程制图的内容，还可以辅助思维，提高形体构型、图形分析、图形的二、三维CAD转换能力。实践表明，Pro/E软件在工程制图教学中的应用大大激发了学生的学习兴趣，提高他们学习的主动性，培养和发展了学生空间想象能力，也有助于学生掌握现代设计理念和设计方法进行创新思维和构型设计。教学效果普遍反映良好。

[1]侯洪生，张云辉，朱玉祥，等.工程制图教材中传统内容与三维CAD融合的研究[J].工程图学学报，2008（2）：173-177.

[2]梁松坚.浅论机电类大学一年级的三维软件教学[J].装备制造技术，2011（9）：232-233.

[3]叶军，孙根正.三维建模引入制图课程的改革研究[J].工程图学学报，2008（2）：168-172.

[4]杨春芳，王永江.三维建模软件在《机械制图》教学中的应用[J].吉林农业科技学院学报，2008,17（3）：96-97.

[5]王建华，李晓民，杨 莉.由三维建模入手的工程制图课教学改革实践[J].工程图学学报，2008（6）：123-126.