《机械制图》课程与Pro/E融合式教学研究

庞永俊 贾玉贵 马宏

随着科技的快速发展，计算机在我国得到广泛的应用，现已成为人们不可缺少的一部分，计算机因其独特的优势，广泛的应用于教学中，尤其是机械制图课程。机械制图课程作为机械专业最重要的一门基础课程，同时也是最难的科目。当前，我国机械制图已不在局限于“二维设计”时代，而是向“三维设计”迈进，Pro/E 设计软件的应用，将二维平面设计转变为三维动态立体设计，显著提升设计的形象性、直观性、以及抽象性，增强学生主观能动性，思维空间和想象力。

1 Pro/E在平面与基本立体相交教学中的应用

基本立体制作作为机械制图的基本环节，主要包括：平面立体、回转体。在基本立体和回旋体的设计环节中，可以将Pro/E 软件中的拉伸、扫描、旋转和混合等四项基本功能组合使用，即可方便的设计出基本立体（三角形、菱形）并通过旋转得到旋转体（圆锥体、圆柱体），在绘制基本体三个视图环节中，可通过三个方向分别对立体图形进行观看，从而使学生直观的观测到立体图形的正面、地面与侧面，清晰的分辨出各个线条的虚实。如在机械制造教学中，可以借助于Pro/E的三个视图直观的观测到待加工零件的三维造型，通过这个功能，学生能够充分的了解零件图，并有助于学生清晰掌握零件的尺寸。同时，利用缩放、旋转等功能，能够观测到零件的各个方位。此外，Pro/E中还具有多种功能，如隐藏、平移等，这些功能的存在有助于学生充分掌握机械制图的基本立体的各个环节，便于学生了解机械制图的原理与定位，从而显著提升教学效果，增强学生设计能力，以及创造力。

2 Pro/E在相贯线教學中的应用

相贯线作为机械制图中最重要的部分，是制图的一大难点，它是由两个平面相交形成的交线，相贯线可能是平面与平面，或曲面与曲面。由于相贯线绘制难度较大，形式多样，若要绘制出精确的相贯线，需要拥有足够的相交点，同时在绘制过程中，需要学生在脑海中事先将相贯线的具体形状想象出，这是相贯线绘制的最重要的一步。而在生活中，我们所见到的实体图形基本上都是由多个立体面相交形成，因此，学生在绘制相贯线时常感到困难，无从入手，尤其是相贯线空间想象环节。在绘制回转体的相贯线中，常用两个方法分别为：表面取点法与辅助平面法。在机械设计教学中，运用Pro/E实时演示功能，展现各种类型的相贯线、具体的位置、相互组合方式、两个旋转体的空间位置，以及相贯线的形状与不同相交位置的形状变化。此外，也可展现相交线变化规律，以及投影的特点。例如，在曲面立体正交及偏交相贯线形状变化讲述中，运用Pro/E实时演示功能让学生直观的观测到圆柱，随着直径的变化放大或缩小，将圆柱和通过多个画面展现出，此外，学生可随意设置画面的大小以及投影的方向，以展示立体截切后的图形在任意方向下的投影。从而提升学生对相贯线的了解，充分掌握相贯线绘制原理。

3 Pro/E在剖视图教学中的应用

剖视图作为机械制图最重要的一种表达方法，其主要作用是用来表达零件内部的复杂结构形状。按照剖视图的种类可分为：全剖视图、局部剖视图，以及半剖视图， 按照剖切面以及剖切方法可将剖视图分为单一剖切平面、阶梯剖、以及旋转剖。由于剖切面上线条多，且形状多样、结构复杂，因此学生在学习中常遇到各种问题，无法全面的掌握剖切图的剖切方法、以及剖切位置，这是机械制图教学中的重点与难点，同时也是教学中，教师着重关注的知识点。在剖面图教学中，教师可以运用Pro/E设计软件，利用剖面功能将立体图形进行剖切模拟演示。此外讲述中，教师可以逐步引导学生想象采用哪种剖面方法、哪个位置剖切效果最好，从而得出最佳的剖切方法。在此基础上不断的进行总结，以激发学生对机械制图课程的学习兴趣，从而提升整体的教学效果。

4 Pro/E在装配图教学中的应用。

装配图是组装机械、显示机器重要性能指标所需要的基本图样，从而使用户在安装中、调试中、使用中，后期维修环节有图可参考。同时也是表达机械各部件与各部件，整体与各部件的装配关系、展示各部件结构的基本示意图，以及机械使用中需要的技术要求，是机械制图中不可缺少的。在装配图的绘制中，需要设计者熟练的掌握各个装配体的基本结构与组成。传统的装配图主要以挂图的形式展现各个组件的位置，但由于零件过多，且组装复杂，通过挂图的形式难以满足学生学习的需求，而通过Pro / E的装配功能，能够将机器的各个零件有序的进行组装。同样在拆卸图设计中，也可利用Pro / E 实时模拟，将各个部件与零件有序的拆卸开。无论是机械的组装还是拆卸都需要清晰的掌握各部件的个数、基本组成以及安装、拆卸顺序。此外Pro / E 软件具有强大的约束设计功能，以及编辑能力，在机械装配过程中，若出现错误时通过这一功能及时的更正。对于具有运功功能的装配件，根据实际需求，通过Pro / E 可以设定其工作效率，时间参数等，并进行仿真模拟。从外，Pro / E 仿真演示中自带干涉检测功能，在对运动模拟中，可以将不符合需求的装备件以及运动设置通过系统得以反应，从而使装配更符合实际需求。

Pro/E在机械制图课程中的应用，有效的解决了传统设计方法中存在的问题，将机械制图各个环节中的重点与难点全然展现在学生的面前，使学生充分了解机械设计中的知识点，从而增强学生对机械制图的掌握，提升整体的教学效果。此外，也可借助网络平台，搜索相关知识，以提升学生的学习自主性，增强学生对机械制图课程的掌握度。

基金项目：1.河北省高等教育学会高等教育科学研究“十三五”规划课题（GJXH2017-86）2.河北省高等教育教学改革研究与实践项目（2017GJJG170）3.中国建设教育协会2017年度教育教学科研课题（2017055）4.河北建筑工程学院教育教学研究项目（2015JY2034）。

（作者单位：河北建筑工程学院）