UG技术在机械工程图学习中的应用和思考

摘要：机械工程图学习的是机械图样绘制方法和识图方法，现针对传统的机械工程图学习过程中存在的缺陷和不足，探讨了UG技术在机械工程图学习中的应用。

关键词：UG;机械工程图;机械图样;学习;应用

1    传统机械工程图学习的缺点和不足

机械工程图的学习主要是探讨机械图样的绘制方法和识图方法。机械工程图通过图形表达思想、分析事物，具有形象、生动、一目了然的优点，弥补了有声语言和文字描述的某些不足，特别是其对机器设备和工程结构等结构形状、一些運动轨迹的描述，是语言和文字无法相比的，因此图样也被喻为工程界的技术“语言”。然而，对于刚接触到机械工程图的人员来说，由于接触到的立体物体比较少，缺乏对构件的空间想象力，往往很难想象出物体的几何形状，导致学习困难，慢慢地就会失去学习的兴趣。在学习中即使使用幻灯片或学习模型，但幻灯片不能很好地展示物体的各个角度，而模型数量有限，且由于体积和重量大，携带不方便，安装和拆卸也都比较困难，操作费时费力，也会影响到学习效果。

2    UG三维软件的优点

UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM（计算机辅助设计与计算机辅助制造）系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。UG有很多应用模块，但其中的实体建模、虚拟装配和工程图等模块在机械工程图学习中尤为有用。UG的参数化设计给机械工程图学习者带来了很大的方便，建模精度高，形象逼真，色彩丰富，利用UG的局部放大、旋转、平移等操作，可以很直观地观察到物体的外观、细节和内部结构。

3    UG技术在机械工程图学习中的应用

UG NX软件在学习中的应用是在吸取国内外先进经验基础上探索出的一种新方法。UG学习法以软件作为载体，从零件构建出发，将抽象的物体具像化，帮助学生快速掌握零件与工程图要素之间的转换，切实提高学生的空间想象能力，解决传统机械工程图学习中存在的学习内容空洞、抽象的问题。下面就具体探讨UG NX在机械工程图学习中的应用。

3.1    UG在建立画法几何基本概念中的应用

在机械工程图学习中，画法几何是机械工程图的基础内容，重点在于帮助学生建立机械工程图的基本概念。传统的学习方法是利用挂图、幻灯片、模型等方法帮助学生建立机械工程图的基本概念，这样的学习方法往往由于模型过小，学生观察不易，或者是幻灯片中物体也是固定的位置，学生很难从各个不同角度来对模型进行观察，更不用说将自己看到的内容画到纸上，对于那些看不到的部分很难通过自身想象把它呈现出来。在学习过程中，教师的解释枯燥空洞，对学生来说犹如水中月、镜中花，学生抓不到学习的重点和难点，也很难领会学习的精髓。为了帮助学生更好地理解视图的概念，教师可以通过UG软件进行三维模型的制作，利用软件不同的操作功能如旋转、放大等帮助学生从不同角度观察物体，也可以利用UG不同的视图模式，帮助学生建立从空间三维构件到二维图形的转换过程，提高学生的空间想象力，提高学生的识图能力。

3.2    UG在相贯线、截交线学习中的运用

在机械工程图学习中，相贯线和截交线一直是学生学习的难点。以往教师讲解的时候，一般都是通过模型来解析，但模型毕竟数量有限，不可能包罗所有的具象，学生很难把物体空间相贯线与物体的立体表面特点结合起来。而通过UG软件，基于其实体建模模块和参数化设计的特点，可以很快地完成相贯体的制作。例如，两个圆柱体成90°直角交叉在一起（图1），利用UG参数化设计的优点可以很方便地改变相贯的圆柱体的直径，直观地获得不同直径圆柱体的相贯线的形状，学生通过观察能够提高自身的空间想象能力，能够不断提高自身的空间意识，学习效率也会有很大的提高。在截交线的学习中，利用UG软件中的特征模块能够很快生成实体模型，利用截面功能快速获得截平面，可以直观了解截断面的形状，快速帮助学生掌握截交线的概念和画法。

3.3    UG在剖视图学习中的运用

剖视图一直是机械工程图学习的重点和难点，直接关系到学生的绘图以及读图的能力。学员学习的难点在于怎么选择和确定剖切的位置、选用何种剖视方法、剖面线的画法。在上课前教师可以选择一个内部结构比较复杂且具有典型性的物体作为例子，通过UG软件先做好模型，上课时根据零件的结构，剖析剖视图的构成（图2），通过软件操作来确定剖切平面P的位置，将剖切位置展示出来，可以通过软件操作改变平面P的位置，直观地观察零件内部形状构造，使学生对剖视效果一目了然。

3.4    UG在装配图学习中的运用

装配图是表达机器或部件整体结构、工作原理、运动方式、零件间连接及装配关系的图样，是编制装配工艺，进行装配、检验、安装、调试以及维修等工作的依据。装配图的识读是“机械工程图”课程的重点和难点内容，视图和线条较多、涉及的画法较多，需要学生综合运用已学过的知识来看图、识图。传统的装配图识读学习中，一般是结合若干个静态的模型或者挂图进行讲解，而模型数量有限，结构简单，装拆不方便，老师讲得口干舌燥，学生听得云里雾里，学习效果极差。若将UG NX引入学习中，首先可借助于UG软件向学生展示构件的整体结构（图3），启发学生思考装配体各零部件的连接、配合关系;其次可运用软件的装配模块，向学生展示装配体的虚拟装配过程，引导学生分析装配体中构件之间的相互关系，进行装配体拆卸过程的动画演示，使学生清晰掌握装配体的装配过程;最后，通过UG NX的运动仿真模块，可以演示装配体的工作原理和运动过程。通过这样的循序渐进的学习过程，学生对装配图各零件结构、装配关系、装配流程和工作原理就有了一个全面而直观的感性认识，绘图和读图能力得以提高。

3.5    UG在常用零部件学习中的运用

机械类中很多常用零部件如轴、齿轮、轴承、键、螺栓等，也是机械工程图学习中的一个重点，学生通过这部分的学习可以理解机械中的常用零部件。对于这部分内容，UG软件中自带的GC工具箱、重用库等可以很容易地根据它们的参数生成三维模型，帮助学生理解和掌握常见零部件的结构、基本参数等。例如，绘制齿轮啮合曲线一直是学生的软肋，学生很难绘制出正确的啮合曲线。而利用UG软件参数化设计的特点，输入基本参数就可以获得齿轮的实体模型，再利用装配和运动仿真模块让齿轮运动起来，它们的啮合关系（图4）就能很清楚地表达出来，让学生一目了然，再绘制啮合曲线就不会觉得抽象，那么齿轮的啮合关系曲线也是信手拈来。

4    UG技术在机械工程图学习中应用的效果

在机械工程图学习的时候，将UG软件运用于学习中，以零件为中心，从三维角度建立零件和机械工程图的关系，能极大地提高学生的空间想象力和识图、读图能力，提高其绘制和阅读机械工程图的能力。当然，在这个过程中也对老师提出了更高的要求，要与时俱进，熟练操作UG软件，才能更好地发挥UG在机械工程图教学中的优势和作用;同时，在学习的时候，合理利用UG软件能够有效解决课程学时少的问题，提高学习效率;也能活跃课堂气氛，激发学生潜力，使学生更加积极主动地学习，极大地提升学习效果，并激发学生对学习UG软件的兴趣，为后继学习打下坚实的基础。

[参考文献]

[1] 华中理工大学.画法几何及机械制图[M].北京：高等教育出版社，1989.

[2] 梅红霞.在机械制图教学中UG的应用[J].新校园（上旬刊），2016（11）：121.

[3] 彭广威，汪炎珍，邓远华.UG NX 10.0机械三维设计项目教程[M].北京：航空工业出版社，2017.

[4] 米俊杰.UG NX 10.0技术大全[M].北京：电子工业出版社，2016.

[5] 成大先.机械设计手册[M].6版.北京：化学工业出版社，2016.

收稿日期：2019-12-09

作者簡介：杨翠英（1972—），女，四川荣县人，工程硕士，副教授，主要从事机械制造及自动化的教学工作。