基于UG NX软件的《机械制图》教学改革研究

张庆

摘要：机械制图是机械、机电专业学生的必修专业基础课程，在传统的教学过程中经常遇到很多教学困难，需要积极开展课程教学改革以提升教学质量与效率。简述了传统机械制图教学的不足，提出了机械制图改革的必要性，进一步研究了UG软件在机械制图中的教学应用与实践，并探讨了教学改革的相关成效。

Abstract： Mechanical drawing is a compulsory basic course for students majoring in mechanics and mechatronic engineering. In the traditional teaching process， students often encounter many difficulties in teaching， so it is necessary to carry out curriculum teaching reform to improve teaching quality and efficiency. This paper briefly describes the shortcomings of traditional mechanical drawing teaching， puts forward the necessity of mechanical drawing reform， further studies the teaching application and practice of UG software in mechanical drawing， and discusses the effect of teaching reform.

關键词：UG软件;机械制图;教学改革

Key words： UG software;mechanical drawing;the teaching reform

0  引言

随着工业4.0的到来，社会对机械制造类人才的需求不断提高，使得专业技术人员的培养变得更加严格。机械专业的学生应提高对零件的识图、读图及绘图能力。《机械制图》是培养以上能力的一门基础课程，也是机械类专业学生的一门必修课程。传统的机械制图的教学仍存在许多不足和缺陷，因此借助UG软件来辅助机械制图的课堂教学，推动本课程的教学改革是很有必要的。

1  UG软件的介绍

UG软件是融合计算机功能辅助完成CAD/CAM/CAE 一体化操作的软件，功能强大，广泛应用在机械、模具设计制造、机电一体化以及数控加工等领域[1]。在机械制图教学中主要应用于以下三个方面：一是建模功能，根据零件尺寸来创建三维模型。二是制图功能，能得到与三维模型相对应的零件工程图。三是装配功能，能获得部件的虚拟装配。

2  机械制图教学改革必要性

传统的机械制图教学，通过教师借助零件模型、幻灯片和挂图来进行讲授，学生采用传统的尺规作图。在实际的教学中，幻灯片不能很好的展示零件的不同角度，而零件模型跟不上行业的发展，零件类型变化太快，信息滞后性较严重，尺规作图效率低下。因此，传统的教学方法和理念已经不能满足当今工业发展的需求。

目前绘图软件从二维过渡到三维，即UG、CAXA、PROE、Solidworks等三维软件的广泛使用极大提高了绘图者的工作效率[2]。将这些软件应用到传统的机械制图教学中，能够提高学生的三维空间想象能力和对三维模型的感性认识，进而提升学生的学习热情。二维图和三维图的教学学时需要合理掌握。采用三维软件进行机械制图教学时，不能完全舍弃二维工程图，而是要齐头并重。由于二维图上面能标注零件的位置尺寸和定位尺寸，三维图无法标注。同时二维图能表达零件内部复杂的结构和尺寸，及设计人员独特的设计理念[3]。

因此，要合理安排二维图与三维图的教学学时和教学内容，并进行适当的教学改革。利用UG软件，引导学生熟练绘制典型零件的零件图。

3  UG 软件在机械制图课程教学改革应用

3.1 UG软件应用于组合体教学

UG软件的三维建模功能，能轻松构建三维实体模型。在组合体教学中，教师通过对基本体的切割形成组合体，学生能更加准确的掌握组合体的特征。教师将三维建模过程进行可视化呈现，并在建模中讲解线面及模型生成的特征[3]。如图1所示，由长方体通过切割转化而成的组合体。教师通过将组合体的二维图纸转化为三维立体模型后，能提升学生的空间想象能力，以及对视图中线和体的感性认识。

3.2 UG软件应用于三视图教学

零件的三视图是教学中的重难点，学生要根据零件的三个投影方向，完整而准确的绘制出零件的主、俯、左三个视图，进而完成零件三维与二维的转化，如图2所示。传统教学，采用零件模型、幻灯片和挂图等学习方法，帮助学生建立三视图之间的投影关系。由于模型过小，或者幻灯片处于固定位置，学生很难从不同角度对零件进行观察，并不能准确完成零件三视图的绘制，会影响部分学生的学习兴趣。

因此，教师使用UG的建模功能，按照零件图，构建三维模型，在创建三维模型的过程中，教师边建模边讲解，通过对零件进行放大、缩小、旋转、线框显示等操作，让学生理解二维图纸与三维模型之间的投影关系与规律，掌握零件的点、线、面关系，提升学生的空间想象力。

3.3 UG软件应用于剖视图教学

剖视图是用于表达零件的内部结构比较复杂时，所使用的一种视图。剖视图会受剖切面的位置与方法的不同，有全剖、半剖和局部剖三种。如图3所示，减速器的剖视图。传统教学方法使用零件模型和挂图进行讲授，学生对该零件使用何种剖切视图表达零件的内外部结构依然模糊不清，对剖视图的绘制更加模棱两可。可利用UG软件创建减速器的三维实体模型，利用该软件的“剖视图”命令选择不同剖视图种类，能快速构建剖切工程图，学生从投影面和三维模型就能快速读懂零件的剖视图。

3.4 UG软件应用于装配图教学

UG软件在机械制图的应用之一是根据装配图指导零件的装配。装配图是机器或部件在设计和生产中的重要技术文件和技术依据。装配图可以用来表达部件或机器的工作原理、零件的主要结构和形状以及它们之间的装配关系，为装配、检验、安装和调试提供技术要求。在讲解零件的装配和拆装过程中，教师对装配关系知识点难讲，学生对零件拆装的位置关系难理解的尴尬局面，因此教师可借助于UG软件向学生展示部件的整体结构，启发学生思考各零件的配合和连接关系，同时制作零部件的装配和拆卸过程的清晰视频动画，提高教学水平和质量。

UG装配建模一般秉承“自顶向下”或“由底向上”的原则，学生需要掌握零部件的装配和装卸视频等各方面的创建应用[4]。如冲裁模，可用UG的建模功能构建下模座、凹模版、凸模、橡胶及螺钉的三维模型，并根据组件结构及零件装配关系，采用自底而上的装配顺序，完成冲裁模的装配效果图（如图4所示）與爆炸图（如图5所示）。学生能够一目了然读懂各零件之间的装配关系，进而完成对装配图的理解。

4  教学改革成效

4.1 形成了动态化的教学过程

教师利用UG软件，可直接在课堂上构建三维模型，并及时结合教学内容完成零件的旋转、编辑截面、放大等操作。如在讲解组合体内容时，不规则组合体的结构，可随着软件的旋转，从不同角度观察零件，让学生对零件的内外部结构变得更加清晰。

4.2 增加了课程的教学质量

利用UG软件的综合教学，让抽象的平面投影关系与实体模型一一对应起来，提升了学生对二维图的感性认识及空间想象能力。通过机械制图课程，让三维软件融入教学改革，需要重新制定课程的教学内容与教学目标，让三维软件服务于传统学科，为传统课程的教学改革提供平台，激发学生学习的热情。

5  结语

在机械制图教学中使用UG NX软件，避免了传统教学中的不足，让三维立体模型调动了课堂气氛，提高了学生学习的自信心，让学生的识图绘图的能力和空间想象能力得到快速的提升，为后续专业课程的教学打下坚实的基础。

参考文献：

[1]狄金叶，黄海龙，陈艳，张丽.基于UG软件的机械制图课程教学改革研究[J].装备制造技术，2018（8）：203-205.

[2]疏剑，杨军，胡斌.UG在机械制图教学中的应用[J].机电教育创新，2020（3）：135-136.

[3]黄淑芳，陈伟珍，陆美文.基于UGNX软件的机械制图教学改革研究与实践[J].大众科技，2015（5）：124-125.

[4]葛婧.模具专业机械制图课程的教学改革研究[J].科教文汇，2015（16）：83-84.