浅析PRO/E在中职《机械制图》教学中的应用

[摘 要] 培养学生的空间想象能力是中职《机械制图》教学的重点和难点。根据PRO/E软件的特点，利用其强大的三维建模功能及三维图形向二维视图转化的功能相结合的方式，分别在截交线、组合体、零件图和装配图教学中，此方法既节省了学校在挂图、模型等教学资源的投入，也解决了学生中普遍存在的空间想象能力不足的问题，结果显示出PRO/E在教学中的应用能够改善教学效果，增加学生的学习兴趣。

[关 键 词] PRO/E； 机械制图；教学；应用

《机械制图》是中职学校机械类专业重要的专业技术基础课，PRO/E（PRO/Engineer操作软件）作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，它是一套由设计至生产的机械自动化、产品造型系统、参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能。是现今最成功的CAD/CAM软件之一。

PRO/E可以以动态显示的方式把截交线的形成、相贯线的产生以及立体内部的复杂情形等表现得淋漓尽致。这不但可以加强学生对物体的感性认识，扩展和培养学生的空间构思能力，激发学习兴趣，还有助于调动学生学习的积极性和主动性，而且还可以强化教师和学生的计算机应用能力。相比以往传统的教学方式更具有生动性和易理解性。

1.PRO/E在截交线（平面截切圆锥）教学中的应用

截交线和相贯线的画法是《机械制图》教学中的一个难点，是一个令学生迷糊、教师头疼的问题。然而这部分内容却又直接关系到学生空间想象力和动手能力的提升。现在利用PRO/E的各模块功能辅助教学，便可帮助学生顺利理解和熟练掌握相关知识。下面用平行于某圆锥轴线的平面切割该圆锥所得到截交线的画法为例，简述PRO/E辅助教学的过程：

①打开投影仪或网络教学软件，在PRO/E的零件板块中建一个圆锥体的三维实体。

②创建一个平行于圆锥轴线的平面并以运动的方式对圆锥进行切割（PRO/E运动仿真功能，如图1）。

③移除被切割（位于观察者与切割平面之间的）部分，得到被切割后的三维实体（拉伸特征，如图2）。

④在PRO/E绘图板块中导入该零件图，随即便可产生该形体的三视图（如图3）。

以上的教学演示过程主要以动画方式演示用平面切割曲面，以动画方式反复演示这一切割过程，让学生观察圆锥的变化，加深学生对物体由于切割产生形状变化的认识。在学生初步理解的基础上，PRO/E还可以轻易改变切割平面的位置和角度，而得到圆锥体上不同的截交线（只需要在模型上加以修改，则会自动生成不同的截交体及截交线），通过不同位置截交线习题的多次练习，逐步培养学生的空间想象能力。

2.PRO/E在组合体（切割体）教学中的应用

为了使学生更好地观察组合体的形成过程，可利用PRO/E的实体建模功能迅速形成三维模型，然后利用动态的切割面对基本体进行逐步切割，或利用PRO/E的装配模块功能将多个基本体通过一定的顺序和位置关系进行叠加，从而形成新的组合体。通过软件的可逆操作和模型树功能，可反复进行模拟或单独提取元素，最终使得难题迎刃而解，这有助于逐步提高学生的空间想象能力和空间分析能力，提高教与学的效率。

①打开PRO/E，在零件模块中建一个基本体（长方体）的三维实体模型（如图4）。

②创建两个相交的平面并以运动的方式对长方体进行切割（按照一定的位置关系要求，如图5）。

③移除被切割（位于观察者与切割平面之间）部分，得到第一次被切割后的组合体三维模型（拉伸特征，如图6）。

④再创建三个相交的平面并以运动的方式对上一形体进行第二次切割（按照一定的位置关系要求，如图7）。

⑤再次创建一个曲面并以运动的方式对上一形体进行第三次切割（按照一定的位置关系要求，如图8），最后得到第三次被切割后的组合体三维模型（如图9）。

通过运用软件的各项功能对基本体进行多次切割而得到一个符合要求的组合体，在每一次的切割后都可以快速形成相对应的三视图（图10）：

在组合体的教学过程中，PRO/E可以通过软件的作图轨迹跟踪，全程、清晰展示三维实体形成过程，并可同步更新二维三视图。学生通过对三维实体、二维视图的对照比较，了解规律、总结经验，逐步加强对形体的分析及读图和绘图能力。

3.PRO/E在装配图教学中的应用

装配图的绘制是《机械制图》课程的重要章节。学生要完成装配图的绘制，首先必须对装配体的结构、功能以及拆卸、装配顺序和方法有所了解。在传统教学过程中，一般是通过实物或挂图进行讲解，实物教学在一般中职学校没有完善条件，而在挂图演示中，组成装配体的各个零件是“死”的，很多学生无法弄清楚具体的装配过程。而PRO/E的运动仿真功能可以动态地模拟装配体的装配过程，更加形象逼真。可以根据动力学原理将零件装配成部件或机器，将装配或拆卸过程做成动画，如图11：

我们利用PRO/E软件提供的爆炸图动态地演示出各零件的拆卸、装配顺序，同时还能够清楚地将各个零件之间的装配位置关系表达出来。装配好的部件或机器可利用PRO/E的运动仿真功能进行机械运动的动画演示，如果装配错误或有缺陷，模拟运动就会出现干涉，PRO/E可以自动找到干涉点并以亮色显示，学生便可进行重装或修改，直至完全正确。

通过PRO/E软件在《機械制图》教学中的实际应用，确实克服了传统实物模型教学的种种不足，不仅使教学活动生动、形象、直观，提高课堂教学效果和教学质量，还有助于培养和提高学生的空间想象能力和空间思维能力，使难以理解的概念、过程变得简单易懂、容易接受，同时也使教学过程变得生动形象、妙趣横生。

参考文献：

[1]祝凌云.PRO/E产品设计基础[D].北京：清华大学，2010.

[2]王嫦娟.Unigraphics教学应用研究[D].青岛：山东科技大学，2006.

[作者简介]

何锋（1972—），男，汉族，湖南省岳阳市人，本科，高级技师。研究方向为机械加工与制造、机电一体化、机械设备自动化。

[作者单位]湖南省岳阳市高级技工学校

（编辑：李艳韬）