基于AutoCAD和Pro/e的工程图教学平台开发与实现

郑德超 王斌 周雁丰

摘 要：结合教学内容，在工程图的各个教学阶段，始终以由物到图，由图想物为主线，充分发挥各种计算机辅助设计软件优势，以二三维紧密关联为纽带，逐级开发适合出符合学生认知程度和特点的教学实验系统。实践证明，这种与现代设计思想融合的教学过程对于提高学生的创新能力和图形表达能力具有显著的促进作用。

关键词：AutoCAD pro/e 工程图

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）08（c）-0147-02

工程图是培养学生工程素质和工程实践能力的基础学科，是在大学接触到的第一门工程技术基础课，无论从培养学生的图形表达能力还是形体构造能力[1]来看，“由物到图，由图想物”的过程都是贯穿于课程始终的主线，在当今工业产品信息可视化的背景下，从培养学生空间想象力和构型能力出发构造一个新的教学实验系统，依靠计算机辅助设计软件建立物体二维和三维的关联，使这个系统具有启发学生的形象思维，提升学生空间形体储备，提高学生图形表达能力以及拓展学生对工业产品的创造性思维，无疑是学科改革的目标与方向。

1 建立好空间与平面投影的关联是提高空间想象力的关键

从多年来的教学经验看，学生在学习的初期，如果没有建立起扎实的简单形体或者几何要素（点、线、面）与平面投影的对应关系，就会影响到以后复杂立体的识读能力，这其中是否具备丰富的空间想象力，往往起着决定性的作用。所谓看懂工程图，无非就是在学生头脑中建立起具体、清晰的立体形象及构造。众所周知，人类的思维是源于三维感知和认识基础上的，工程图是空间形体向平面投影的表达和反映，是描述工业产品的载体[2]，为了建立起二三维的准确关联，教学中的实物或者是模型，是必不可少的辅助工具，而借助三维造型仿真技术可以很好地解决这个问题。如图1、2，利用三维仿真可以呈现点的投影、展开以及回归空间的过程，帮助理解点的投影与空间的对应关系。

2 按产品设计过程科学组织组合体教学

计算机三维可视化为从概念设计到计算机集成制造提供了可能，产品图形的生成过程一定程度反映了产品的设计过程，这一基本需要决定了三维构型能力和图形表达能力在课程中重要地位[3]。比如学习组合体三视图重点在于掌握形体分析的方法，按照组合体形体分析的思想，完全可以在AutoCAD环境下依靠，将柱、锥、球等基本体通过不同的设计目的和准则按机械构型设计思想加以组合[4]，进而利用布尔运算生成出组合体共面、相交、相切等表面关系，有利于启发学生的空间想象力和发展创新能力。例如对轴承座进行三维复杂形体的组合和拆分的描述，见图3。实践证明采用三维造型的常用特征建模方式和实体结构的计算机逻辑描述，通过二、三维图形的转换比较，对于帮助学生理解组合形体的形状以及各种表面关系画法是非常有效的。

3 统筹设计相互协调构筑零部件造型

在传统的制图教学中，关于零件图和装配图内容是分别进行的，有些教材在零件图与装配图选图上存在严重的问题，缺乏统一和联系，前后知识不呼应，客观上造成了知识点的支离破碎，不能使学生知识建立起逐级有序的系统性关联。例如装配图看图，单纯依靠工程图样的描述理解其工作原理及零件之间的装配关系，对于一些空间想象力差的同学往往感到很吃力听课似懂非懂，究其根本还是空间想象力和构型能力不足，客观地说，大学低年级的学生在这方面的积累和储备是不够的，这个难题怎么解决呢？现在依托pro/e软件实现零部件分解和统一已不成问题，利用虚拟装配技术搭建协调统一的教学平台，通过特征造型将生成的零件按照相互之间的定位关系组装成部件，呈现出真实感的装配体，可以直观、清晰地从各个角度观察它，如图4，还可以利用爆炸图沿着装配干线将各个零件分解，表明零件之间的装配关系，如图5，甚至动画演示工作原理，包括每个零件结构和外形等。让学生经过二三维零部件反复对照进行读图训练，深刻理解二维平面图样表达的内容和含义，事实证明学生的识读零件图和装配图能力显著提升。

4 结语

按照工程图教学的规律，针对不同的教学内容实施了计算机辅助教学实验系统的开发应用，利用AutoCAD和pro/e等各种辅助设计软件，逐级打造出符合学生各个认知阶段的教学实验平台，把三维建模技术很好的融入到工程图教学中，加强二维视图与三维实体模型的有机联系，以提高学生空间构思能力和图形表达能力为目标，体现了教学过程与产品的现代设计思想的融合与统一，对拓宽广大师生的知识结构促进工程图教学质量的提升都起到非常满意的效果。

参考文献

[1] 田凌，童秉枢，冯涓.机类机械制图新课程体系的研究及实践[J].工程图学学报，2005（5）：120-125.

[2] 郑德超. 基于三维CAD的机械制图改革与探索[J].新课程研究：高教版，2011（2）：98-99.

[3] 李兵，周咏翎.工程图学课程信息化改革的探讨[J].工程图学学报，2008（1）：133-136.

[4] 白柳.三维构形与工程制图相融合的研究与教学实践[J].工程图学学报，2015（l）：117-122.

[5] Pro/e野火中文版产品设计应用范例[M].北京：清华大学出版社，2006.