三维作图软件在机械制图教学中的应用

许鹏辉

(江苏省交通技师学院机械系,江苏 镇江 212006)

机械制图是工科类专业学生必修的一门专业基础课，是培养学生对工程图样的阅图能力、图示能力、空间想象能力和逻辑思维能力的技术基础课。空间想象能力是学好机械制图的重要前提。技工院校的学生由于知识底子薄，所以这方面的能力就比较缺乏，在制图课程教学中突出表现为空间想象能力欠缺，对比较复杂的投影关系难以理解，视图表达不很合理。Pro/E软件的应用，为提高此能力提供了帮助，帮助学生更好地学习和掌握机械制图的基本知识。

1 Pro/E简介

Pro/E软件属于三维CAD软件，是PTC公司出品的三维设计类综合软件。产品设计中的零件造型、装配体和工程图三个模块与机械制图教学结合紧密。在零件造型方面Pro/E有着丰富的功能。拉伸、旋转、放样、扫描、网络、点阵以及抽壳等，都使得软件具有造型速度快的特点。能够有效的节约时间，使学生在有限的时间内更好的利用课堂时间。

2 Pro/E软件与机械制图教学的结合

立体由各个表面按规律组合而成。其三视图由点、直线和闭合轮廓组成。回转体（曲面立体）是由回转面或回转面与平面所组成。特殊位置截平面截切曲面立体时截交线的求法和带切口的曲面立体表面截交线的作图是其难点和重点，空间想象难是其教学过程中的一个主要问题。

2.1 回转体的造型与表达

机械制图中的回转体是有一般或特殊曲面和相应的若干平面组成，所有在曲面与曲面相交处就形成了相贯线，相关线的特点是空间封闭的，该特点导致学生在绘制其工程图时，因为无法想象其形状，而在绘图的时候具有很大的困难。通过pro/E软件零件建模和工程图功能建立某种回转体的模型，在软件中实现其三视图和缺省方向的视图。有助于学生形成正确的空间立体概念，使学生在学习时以直接感知为主，进而使学生掌握所学知识。如图1所示，利用pro/E软件建立圆台体的三维空间表达,图2所示，利用pro/E软件建立圆台体的二维空间表达。

图1 圆台体的三维空间表达

2.2 回转体与平面截交建模与表达

图2 圆台体的二维空间表达

机械制图中回转体与平面截交形成截交线，曲面立体的截交线是截平面与立体表面的共有线，截交线上的点是截平面与立体表面上的共有点。曲面立体截交线通常是封闭的平面曲线，或是由曲线和直线所围成的平面图形或多边形。截平面与复合回转体相交，其截交线是截平面与基本几何体截交线的组合。这种截交线之间的分界点，是复合回转体的相邻两立体表面分界线与截平面的交点，称为结合点。多个截平面与立体相交所得的截交线是各截平面所得截交线的组合；截交线的结合点是相邻两截平面与立体表面的共有点，它是两截平面的交线与立体表面的交点。两截平面的交线是各截断面的分界线。在绘制其工程图，公交线的形状、结合点的寻找、分界点的确定需要很好的空间想象能力，对学生来讲有很大的困难。利用pro/E软件使其显的直观简单。如图3所示，利用pro/E软件建立圆柱与平面截交的三维空间表达，如图4所示，利用pro/E软件建立圆柱与平面截交的二维空间表达。

图3 圆柱与平面截交的三维空间表达

图4 圆柱与平面截交的三维空间表达

2.3 带切口的回转体建模与表达

带切口的回转体是由回转体别其他形状的实体切割形成的。学习带切口的回转体投影，关键是掌握外形轮廓线和切口截交线的性质及各投影的对应关系，初学时，往往容易将曲面中不同投影的外形轮廓线混淆，弄不清不同投影上的外形轮廓线在各投影中对应的位置关系。现在我们可以借助pro/E软件建立带切口的回转体模型，让学习者能清楚的看到其不同平面的投影和不同投影之间的关系，使得带切口回转体作图的学习变的更简单更形象。如图5所示，利用pro/E软件建立带切口的回转体模型的三维空间表达，如图6所示，利用pro/E软件建立带切口的回转体模型的二维空间表达。

图5 带切口的回转体模型的三维空间表达

3 结束语

Pro/E软件的使用，简化了教师对零部件结构的讲解，有利于学生对表达方式的理解和结构的思维构型。同时通过课程的相互结合，使不同课程知识到网状记忆的效果，提高对课程学习的积极性和合理性。

机械零件的形体都是有简单又有复杂的，类型多样，购买所有模型、挂图也是不现实的。通过Pro/E软件实时造型演示，形象、直观，三维模型的变化可动态反映在视图的变化上，容易在学生的头脑中架起二维视图和实物模型之间的一座桥梁，同时也充分激发了学生对机械制图学习的兴趣和积极性，有效地提高了教学质量。对于当今机械制图的教学改革有很大的促进作用。

图6 带切口的回转体模型的三维空间表达

[1]丁淑辉.Pro/Engineer wildfire 4.0基础设计与实践[M].北京：清华大学出版社，2008

[2]冯秋官.机械制图[M].北京：机械工业出版社，2005:18-19

[3]David S.Kelley著.工业设计巨匠Pro/E[M].北京：清华大学出版社，2008年