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摘 要：本文以组合体三视图、实体表面截交线和相贯线等制图教学内容为例，介绍UG软件在工程制图课程教学中的应用，探讨如何应用UG软件实体建模，帮助学生建立三维空间想象力，提升教学效果。
关键词：UG软件 三维建模 工程制图 制图教学
机械工程图是表达机械产品的重要技术文件，是体现工程技术人员设计思想的重要工具。工程制图课程是机械类各专业的一门专业基础课，是一门既有理论基础，又有较强实践性的技术基础课。对于学生来说，他们没有生产实践经验，空间概念薄弱，对机械零件的模型没有感性认识，学习上感到非常困难。在教学过程中，教师通常采用多媒体教学，利用零件模型图片进行教学辅助，或者利用各种类型的实物模型进行直观展示。采用图片展示只能是一种静态的、单一方位的显示，而且很多内部的结构无法展示；采用实物模型教学固然能够体现很好的直观效果，但是由于实物模型使用木材、橡塑材料或铝合金材料制作，制作成本高，体积较大，不仅携带不方便，而且模型结构固定、类型有限，不能展示内部细节，不能满足教学要求，这样就会造成教师讲起来空洞枯燥、学生理解起来困难的局面。因此利用UG软件的实体建模、装配设计、工程制图和线框曲面设计等功能，在计算机上建立虚拟模型并填充颜色，进行动态显示，很好地弥补了这一缺陷。这一措施激发了学生的学习兴趣，调动了学生学习的积极性和主动性，扩展和培养了学生的空间构思能力。
UG NX8.0是Siemens公司新一代数字化产品开发系统，是当前最为先进的面向制造业的计算机辅助设计、分析和制造的高端软件之一。UG NX8.0具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和工程图设计等功能的三维设计软件，利用此软件不仅可以进行三维造型设计（CAD）和装配，还可以进行由三维图形直接生成二维工程图样，它不仅造型功能强大，而且其他功能更是独具特色，是全球应用最广泛、最优秀的软件之一。
一、在空间思维锻炼中的应用
工程制图课程主要学习如何使用二维工程图样表达机械零部件及装配总成的方法，这就需要学生不断地在二维平面和三维空间之间灵活转换。因此，空间思维能力的培养显得尤为重要。点、直线、平面是构成物体的最基本元素，从基本几何体上选取点、直线和平面，学生看到实实在在的几何体，点、直线、平面就显得很直观了，这时我们再分析它们的投影特性也就比较易于理解和接受了。长方体是学生熟悉的形体，我们可以结合UG软件的造型功能，在长方体及其切割体上分析点、直线、平面投影特性，这样教师讲授直观、灵活，学生观察直观、易于理解。教师应用模型旋转功能，可以全方位观察模型外形和表面线，不断提高学生的空间思维能力，如图1所示。
图1 一般位置平面的投影特性
二、在截交线、相贯线教学中的应用
截交线、相贯线的内容是工程制图教学中的重点和难点。在以往的教学中，我们下了很大的功夫来讲授此部分内容，用语言描述、用挂图讲解，学生仍然不易接受。使用UG软件建立截交、相贯后的实体模型，并建立投影平面，使用法向视图命令观察图形变化，可以让学生对截交线、相贯线有非常直观的了解。也可以任意更改圆锥体、圆柱体的尺寸、相对位置，这样就会大大降低该部分讲授的难度，学生也会很直观地理解相贯线的产生及绘制方法，如图2所示。
图2 圆柱圆锥相贯线展示
三、在零件表达方法教学中的应用
当零件的内部结构比较复杂时，为了清晰地表达零件的内部结构，常采用剖视的画法。若要将零件的内、外形状都准确、完整、清晰地表达出来，就必须选择合适的剖切面及剖切位置。如果学生对剖视图内部的结构和形状不能准确地构思，就不能选择好剖切面和剖切位置。现在使用UG软件的剪切工作截面和编辑工作截面功能，就可以将零件完全剖切开来，并且可以任意调整剖切面的位置和方向，详细查看其内部结构，帮助学生学习剖视图的内容。如通过图3所示的零件全剖视图，既能够增强学生对实物的感官认识，又能够用实物的各种剖切面形状与自己所画的图形做比较，找出错误，分析错误原因，积累制图经验。这样的教学形式可以激发学生的学习热情。
图3 三维实体模型的剖切面
四、在制作习题答案中的应用
学好工程制图，必须多做练习、多思考、多看实物模型、多观察。学生在培养丰富的空间想象能力的同时，还需要多做练习，通过习题的绘制可以熟悉《工程制图》国家标准，掌握三视图、零件图、装配图的绘制技巧，形成正确的空间思维方式。现在我们利用UG软件可以建立习题中相关题目的三维模型，将三维模型生成平面视图，还可以创建剖视图、断面图、局部放大图等视图。这样在习题讲解中应用，就可以取得一举多得、事半功倍的目的，如图4所示。
图4 三视图与实体模型
在工程制图教学过程中应用UG软件，教师可以在授课过程中对各种内容进行生动、灵活、真实的演示，让学生直观地解决学习中遇到的空间想象、立体造型、零件装配或拆卸等具体问题。学生不仅掌握了知识，而且实现了实时教学互动，既增加了课堂教学的趣味性，激发了学习兴趣，又有利于创新能力的培养，收到了良好的教学效果。
参考文献：
[1]毛文武.美国加州大学圣迭戈分校工程图学课程教学研究[J].工程图学学报，2007（28）.
[2]孙保福，唐爱华.基于现代制造技术的工程图学课程改革之初探[J].东华大学学报，2005（4）.
[3]唐川林等.三维设计的教学研究[J].株洲工学院学报，2005（1）.
关键词：UG软件 三维建模 工程制图 制图教学
机械工程图是表达机械产品的重要技术文件，是体现工程技术人员设计思想的重要工具。工程制图课程是机械类各专业的一门专业基础课，是一门既有理论基础，又有较强实践性的技术基础课。对于学生来说，他们没有生产实践经验，空间概念薄弱，对机械零件的模型没有感性认识，学习上感到非常困难。在教学过程中，教师通常采用多媒体教学，利用零件模型图片进行教学辅助，或者利用各种类型的实物模型进行直观展示。采用图片展示只能是一种静态的、单一方位的显示，而且很多内部的结构无法展示；采用实物模型教学固然能够体现很好的直观效果，但是由于实物模型使用木材、橡塑材料或铝合金材料制作，制作成本高，体积较大，不仅携带不方便，而且模型结构固定、类型有限，不能展示内部细节，不能满足教学要求，这样就会造成教师讲起来空洞枯燥、学生理解起来困难的局面。因此利用UG软件的实体建模、装配设计、工程制图和线框曲面设计等功能，在计算机上建立虚拟模型并填充颜色，进行动态显示，很好地弥补了这一缺陷。这一措施激发了学生的学习兴趣，调动了学生学习的积极性和主动性，扩展和培养了学生的空间构思能力。
UG NX8.0是Siemens公司新一代数字化产品开发系统，是当前最为先进的面向制造业的计算机辅助设计、分析和制造的高端软件之一。UG NX8.0具有强大的实体造型、曲面造型、虚拟装配和工程图设计等功能的三维设计软件，利用此软件不仅可以进行三维造型设计（CAD）和装配，还可以进行由三维图形直接生成二维工程图样，它不仅造型功能强大，而且其他功能更是独具特色，是全球应用最广泛、最优秀的软件之一。
一、在空间思维锻炼中的应用
工程制图课程主要学习如何使用二维工程图样表达机械零部件及装配总成的方法，这就需要学生不断地在二维平面和三维空间之间灵活转换。因此，空间思维能力的培养显得尤为重要。点、直线、平面是构成物体的最基本元素，从基本几何体上选取点、直线和平面，学生看到实实在在的几何体，点、直线、平面就显得很直观了，这时我们再分析它们的投影特性也就比较易于理解和接受了。长方体是学生熟悉的形体，我们可以结合UG软件的造型功能，在长方体及其切割体上分析点、直线、平面投影特性，这样教师讲授直观、灵活，学生观察直观、易于理解。教师应用模型旋转功能，可以全方位观察模型外形和表面线，不断提高学生的空间思维能力，如图1所示。
图1 一般位置平面的投影特性
二、在截交线、相贯线教学中的应用
截交线、相贯线的内容是工程制图教学中的重点和难点。在以往的教学中，我们下了很大的功夫来讲授此部分内容，用语言描述、用挂图讲解，学生仍然不易接受。使用UG软件建立截交、相贯后的实体模型，并建立投影平面，使用法向视图命令观察图形变化，可以让学生对截交线、相贯线有非常直观的了解。也可以任意更改圆锥体、圆柱体的尺寸、相对位置，这样就会大大降低该部分讲授的难度，学生也会很直观地理解相贯线的产生及绘制方法，如图2所示。
图2 圆柱圆锥相贯线展示
三、在零件表达方法教学中的应用
当零件的内部结构比较复杂时，为了清晰地表达零件的内部结构，常采用剖视的画法。若要将零件的内、外形状都准确、完整、清晰地表达出来，就必须选择合适的剖切面及剖切位置。如果学生对剖视图内部的结构和形状不能准确地构思，就不能选择好剖切面和剖切位置。现在使用UG软件的剪切工作截面和编辑工作截面功能，就可以将零件完全剖切开来，并且可以任意调整剖切面的位置和方向，详细查看其内部结构，帮助学生学习剖视图的内容。如通过图3所示的零件全剖视图，既能够增强学生对实物的感官认识，又能够用实物的各种剖切面形状与自己所画的图形做比较，找出错误，分析错误原因，积累制图经验。这样的教学形式可以激发学生的学习热情。
图3 三维实体模型的剖切面
四、在制作习题答案中的应用
学好工程制图，必须多做练习、多思考、多看实物模型、多观察。学生在培养丰富的空间想象能力的同时，还需要多做练习，通过习题的绘制可以熟悉《工程制图》国家标准，掌握三视图、零件图、装配图的绘制技巧，形成正确的空间思维方式。现在我们利用UG软件可以建立习题中相关题目的三维模型，将三维模型生成平面视图，还可以创建剖视图、断面图、局部放大图等视图。这样在习题讲解中应用，就可以取得一举多得、事半功倍的目的，如图4所示。
图4 三视图与实体模型
在工程制图教学过程中应用UG软件，教师可以在授课过程中对各种内容进行生动、灵活、真实的演示，让学生直观地解决学习中遇到的空间想象、立体造型、零件装配或拆卸等具体问题。学生不仅掌握了知识，而且实现了实时教学互动，既增加了课堂教学的趣味性，激发了学习兴趣，又有利于创新能力的培养，收到了良好的教学效果。
参考文献：
[1]毛文武.美国加州大学圣迭戈分校工程图学课程教学研究[J].工程图学学报，2007（28）.
[2]孙保福，唐爱华.基于现代制造技术的工程图学课程改革之初探[J].东华大学学报，2005（4）.
[3]唐川林等.三维设计的教学研究[J].株洲工学院学报，2005（1）.