UG建模技术在《机械制图》中的应用

摘要：在《机械制图》教学中引入UG三维建模技术，运用UG软件的特征建模、特征关联等技术来讲解《机械制图》的组合体、尺寸标注等相关知识，教学过程更加形象、直观，降低了学生的学习难度。通过UG建模模块与制图模块的转换，引导学生分析几何特征的三视图，培养学生的空间想象能力。

Abstract： UG 3d modeling technology is introduced in the teaching of mechanical drawing. The feature modeling and feature association of UG software are used to explain the knowledge about the combination and dimension of mechanical drawing. The teaching process is more visual and intuitive， which reduces the students' learning difficulty. Through the transformation of UG modeling module and drawing module， the students are guided to analyze the three views of geometrical features and cultivate students' spatial imagination ability.

关键词：UG；三维建模；机械制图；三视图

Key words： UG；3d modeling；mechanical drawing；three view drawing

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）17-0287-02

0 引言

《机械制图》旨在培养学生的空间想象能力，让学生能够正确识读零件的三视图并具备一定的绘图能力，工程图是工程领域科技工作人员表达和交流设计思想、设计过程和设计结果的重要工具，因此，工程圖被誉为工程领域的“技术语言”。传统《机械制图》的教学过程是从抽象到具体，首先介绍正投影法的基本理论，然后介绍点、线、面的投影，最后再讲解基本体与组合体的投影。传统教学往往侧重于知识之间的内在联系，强调知识体系的系统性，忽视了学生的认知规律，由于职业院校的学生空间想象能力较差，学生刚接触该课程就觉得学习难度大，从而产生畏难情绪，以至于丧失学习兴趣。传统的教学方式通常是采用一边讲解一边绘图练习，运用教学模型、教学挂图等教具，通过绘制三维图形等方式来帮助学生理解机件的形状与结构，这种教学方法效率低，课堂信息量少，这一教学模式不适应现代职业教育发展的需要。同时，数字化制造与信息技术的快速发展也为《机械制图》的教学提出了更高的要求。UG等三维CAD技术给传统的《机械制图》教学提出了新的挑战，同时，也为《机械制图》教学提供了新的方法与手段。

1 UG建模及特征分析

运用UG软件通过拉伸、旋转等命令，建立三维模型，帮助学生建立空间“体”的概念。在UG建模过程中可以结合《机械制图》的基本体与组合体教学内容进行讲解。在UG建模之前采用形体分析法引导学生对三维模型进行分析，将组合体分解成若干个基本体，并分析各个基本体之间的位置关系和组合形式。根据对三维模型的分析结果确定采用叠加法还是采用切割法，或者综合采用叠加法与切割法来建模；接下来，对每个基本体进行特征建模，分析每个基本体的外形尺寸，建模时可以通过修改外形尺寸，来观察基本体大小的变化，从而引导学生分析定形尺寸对物体大小的影响。在后续基本体的绘制过程中，不但要确定基本体的外形尺寸（定形尺寸），还要确定基本体的位置尺寸（定位尺寸），同样可以通过改变位置尺寸的大小，来观察位置尺寸的变化对物体结构的影响，加深学生对定位尺寸的理解（如图1所示）。同时UG软件的三维模型和投影视图之间的尺寸是相互关联的，这样便于对几何模型进行修改，在修改设计方案的时候，对三维模型的任何一个尺寸进行更改，二维视图都会自动进行更新，这样可以引导学生进行参数化设计。

在基本体建模完成以后，通过对基本体进行并集或差集形成组合体，在并集或差集过程中，组合体会自动产生相贯线及截交线，由此可以引导学生学习相贯线、截交线的形成过程及相贯线、截交线的特性。最后对三维模型进行检查，运用缩放功能来观察模型局部细小结构，运用动态观察功能全方位观看模型的立体结构。

2 组合体的三视图

UG软件可以在建模模块与制图模块之间快速切换，可以实现三维图与二维图之间的快速转换，运用这一特性引导学生学习三维实体与三视图之间的投影关系，有助于培养学生的空间想象能力与三视图的识读能力。例如，在组合体建模完成之后，可以进入制图模块，生成组合体的三视图与轴测图，在三视图的布局过程中讲解三视图的投影规律，保证“长对正、高平齐、宽相等”。接下来再进入UG建模模块，选择组合体中的一个基本特征，然后再进入制图模块分析该基本特征的三视图，选择部分的三视图显示为橙色，引导学生分析局部特征的三视图。可以引导学生观察立体的某一个表面，分析该平面的位置特征，然后在三视图中找到该平面对应的投影，由学生总结出这种位置平面的投影特性（如图2所示），最后提炼出正平面、侧平面、铅垂面等各种位置平面的投影特性。通过对每一个局部特征进行三视图分析，可以一步步演示组合体三视图的绘制过程，这样将复杂的组合体进行分解、简化，降低学生的学习难度。点、线、面的投影是教学中的难点，要求学生具有较强的空间想象能力，可以对三维模型的的点、线、面进行分析，引导学生学习点、线、面的投影特性。帮助学生将立体表面上的点、线、面的空间位置与三视图中点、线、面的投影对应起来。也可以利用UG软件提供的top、front和left视图方向来进行观察，通过选择不同的投影视图引导学生进行观察，这样可以帮助学生更好的掌握点、线、面的投影关系。利用UG三维实体建模与工程制图转换的形式进行教学，可以让学生掌握三维实体与视图之间的转换方法，培养学生CAD绘图基本技能。将抽象的投影关系形象化、可视化，这样不仅降低了学习难度，同时可以激发学生的学习兴趣，通过对大量的实体模型进行讲解、训练，强化学生“三维一二维一三维”的思维转换能力，可以培养学生的空间想象能力，提高学生的做图速度和识图能力。

3 结束语

将UG特征建模技术引入《机械制图》课程教学当中，学生可以身临其境地感受零件的建模过程，让教学过程更加形象、直观，学生更容易接纳，能够更好的培养学生的空间想象能力，激发学生的学习兴趣。通过对三维模型几何特征的分析，将复杂的组合体进行分解、简化，降低学生的学习难度。可以根据教学的需要利用UG软件建立零部件模型库，可以方便学生自主学习，开拓学生的视野。同时，可以节省教学模型的购买，减少教学经费投入。

参考文献：

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