田海燕

（南京航空航天大學(xué)機(jī)電學(xué)院，江蘇 南京 210016）

0 引 言

工程圖學(xué)是主要研究空間幾何元素的圖示與圖解、空間物體的構(gòu)型規(guī)律和表達(dá)方法、工程圖樣表達(dá)的基本概念和方法的一門學(xué)科[1]。工程圖學(xué)是工科院校重要的技術(shù)基礎(chǔ)課程，是工科專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)工程知識(shí)的第一個(gè)窗口，對培養(yǎng)學(xué)生繪圖、識(shí)圖能力和空間想象能力有著重要作用。

工程圖學(xué)教學(xué)的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生閱讀和繪制工程圖的能力，要求學(xué)生具有較強(qiáng)地將三維形體與二維投影精確對應(yīng)的形象思維能力。工程圖學(xué)教學(xué)中需要采用大量的工程圖例和三維實(shí)體模型進(jìn)行輔助教學(xué)，隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，可以將教學(xué)所需的工程圖例及三維實(shí)體模型包含于教學(xué)課件之中，從而有效簡化教學(xué)活動(dòng)，使工程圖學(xué)的教學(xué)更為便利。

目前，教學(xué)課件的制作主要采用Powerpoint軟件，該軟件具有一些簡易的繪圖功能，可以滿足一般課件的制作需求。而工程圖學(xué)課程，教學(xué)所需工程圖與三維實(shí)體模型均較為復(fù)雜，僅應(yīng)用Powerpoint軟件無法滿足課件的設(shè)計(jì)需求，因此，本文根據(jù)教學(xué)課件制作的經(jīng)驗(yàn)，提出協(xié)同應(yīng)用AutoCAD與Pro/E以優(yōu)化工程圖學(xué)教學(xué)課件的制作。

1 AutoCAD與Pro/E軟件的特點(diǎn)

AutoCAD是美國Autodesk公司開發(fā)的一款計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件，主要用于二維繪圖、文檔設(shè)計(jì)和基本的三維建模設(shè)計(jì)。AutoCAD具有良好的用戶界面、便于操作的交互式菜單以及完善的圖形繪制和編輯功能，在工程圖繪制中具有廣泛應(yīng)用[2]。AutoCAD的顯著優(yōu)勢在于其強(qiáng)大的二維繪圖功能，不僅其線條繪制與編輯的能力突出，而且可以更為靈活地設(shè)定線條的顏色、線型和線寬，可以獲得更為完美的工程圖紙。軟件獨(dú)特的圖層設(shè)定功能可以將繪圖內(nèi)容按不同的類型分開，并通過對各圖層所繪制內(nèi)容進(jìn)行精確疊加而獲得完整的綜合圖紙。AutoCAD所具有的這些功能，使其繪制二維圖形不僅更為便利，而且工程圖的視覺效果也更為完美。

AutoCAD的不足之處在于其三維建模功能較為簡單[3]。首先，AutoCAD沒有三維模型的對象特征記錄，這使得對三維模型的編輯修改極為不便；其次，在對三維模型的觀察方面，雖然提供了視點(diǎn)預(yù)置、動(dòng)態(tài)觀察器等多種視察方式，但不能很方便地實(shí)現(xiàn)形體指定角度的旋轉(zhuǎn)；同時(shí)，AutoCAD對三維實(shí)體模型的渲染能力較差，不能實(shí)現(xiàn)更為逼真的三維模型設(shè)計(jì)。這些不足限制了該軟件在三維建模方面的應(yīng)用。

Pro/E是美國PTC公司推出的大型CAD/CAM/CAE一體化軟件，軟件在三維建模、造型設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、動(dòng)態(tài)模擬、3D裝配等方面具有易于操作、使用方便、可動(dòng)態(tài)修改等特點(diǎn)[4]。Pro/E軟件的設(shè)計(jì)模塊是一個(gè)高效的三維設(shè)計(jì)工具，可以實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜形體的建模，經(jīng)渲染的零件模型不僅具有極強(qiáng)的立體感，而且可以進(jìn)行多角度的動(dòng)態(tài)觀察。

Pro/E的不足在于其二維繪圖能力較差，盡管軟件具有二維工程圖繪制模塊，但該模塊對線條的編輯能力較差，而且標(biāo)注尺寸也極為不便，所繪制工程圖較為粗糙，難以實(shí)現(xiàn)完美的工程圖繪制。

AutoCAD與Pro/E在二維工程圖與三維實(shí)體建模方面所具有的優(yōu)點(diǎn)與不足，決定了制作工程圖學(xué)教學(xué)課件時(shí)需要協(xié)同應(yīng)用兩者的繪圖特點(diǎn)。充分利用兩種軟件各自的優(yōu)勢，制備具有良好視覺效果的教學(xué)課件。

2 AutoCA D與Pro/E在工程圖學(xué)課件制作中的協(xié)同應(yīng)用

2.1 在相貫線教學(xué)中的協(xié)同應(yīng)用

相貫線是兩立體相交時(shí)的表面交線，兩曲面立體的相貫線一般為封閉的空間曲線。相貫線的空間想象難度較大、投影作圖較為復(fù)雜，相貫線投影的教學(xué)課件制作就需要借助AutoCAD與Pro/E的協(xié)同應(yīng)用。以圓臺(tái)與半球相貫為例，其教學(xué)課件制作見圖1。

圖1（a）應(yīng)用AutoCAD建立相貫體的基本輪廓，并用Pro/E建立相貫體三維模型以輔助教學(xué)，三維模型上的特殊點(diǎn)1、2很容易求出其三面投影的位置；圖1（b）為應(yīng)用輔助平面法求特殊點(diǎn)3、4，利用Pro/E的截切功能可以看出輔助平面截切后的特殊點(diǎn)3、4為梯形與半圓的交點(diǎn)，再應(yīng)用AutoCAD求出兩點(diǎn)的三面投影；圖1（c）仍然是應(yīng)用輔助平面截切相貫體，得出相貫線上兩個(gè)一般點(diǎn)5、6的位置，而5、6兩點(diǎn)的投影作圖則需要應(yīng)用AutoCAD進(jìn)行；圖1（d）給出了相貫體的立體形貌及最后完成的相貫線投影。

圖1 A u t o CA D與Pr o/E在相貫線教學(xué)中的應(yīng)用

由相貫線教學(xué)課件的制作可見，AutoCAD的平面繪圖結(jié)合Pro/E的三維建模輔助，不僅使學(xué)生更為直觀地感知到相貫體的立體形貌，而且所制作的教學(xué)課件更為精美，作圖步驟更為精確明晰。

2.2 在工程圖教學(xué)中的協(xié)同應(yīng)用

工程圖繪制不僅涉及空間物體的投影，還涉及物體的尺寸標(biāo)注、技術(shù)要求等，一幅完整的工程圖展現(xiàn)在學(xué)生面前時(shí)，初學(xué)者會(huì)感覺圖中元素眾多，無所適從。此時(shí)可利用AutoCAD的圖層功能，將投影圖、尺寸標(biāo)注設(shè)置為不同的圖層，首先消隱尺寸標(biāo)注圖層，學(xué)生僅能看到物體的投影圖，如圖2（a）所示，待想象出物體空間形狀后，再依次打開尺寸標(biāo)注及技術(shù)要求圖層如圖2（b）所示，這樣循序漸進(jìn)的讀圖教學(xué)即可由淺入深，便于學(xué)生更好地掌握讀圖方法。而工程圖教學(xué)中，Pro/E建立物體的三維模型用于輔助學(xué)生讀圖中的空間想象能力。

圖2 工程圖教學(xué)中的課件制作

3 結(jié)束語

AutoCAD及Pro/E都是應(yīng)用極為廣泛的繪圖軟件，兩者協(xié)同應(yīng)用可有效繪制二維工程圖及三維立體建模。在工程圖學(xué)教學(xué)中，合理結(jié)合兩者的繪圖特點(diǎn)，可以制作更為完美的教學(xué)課件，從而輔助教學(xué)效果，使學(xué)生更易于掌握教學(xué)知識(shí)。

[1] 劉蘇.現(xiàn)代工程圖學(xué)教程[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2] 劉蘇，陳旭玲.AutoCAD2006應(yīng)用教程[M].北京：科學(xué)出版社，2006.

[3] 張放，王娟玲.AutoCAD繪圖軟件應(yīng)用中的不足待改進(jìn)[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào)，2006（9）：21-22.

[4] 何博，王娟玲.Pro/E Wildfire速成實(shí)用教程[M].北京：中國電力出版社，2005.