陳 偉

（山東科技職業(yè)學(xué)院 山東濰坊 261053）

結(jié)合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)提高Pro/ENGINEER應(yīng)用技能的探索與實(shí)踐*

陳 偉

（山東科技職業(yè)學(xué)院 山東濰坊 261053）

隨著課程體系的改革，在 Pro/ENGINEER課程的教學(xué)過(guò)程中盡管采用了新的教學(xué)方法，但由于課時(shí)的縮減和教學(xué)內(nèi)容的增加的矛盾，本文提出結(jié)合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)提高該課程教學(xué)效果的新思路。這樣即使課堂教學(xué)內(nèi)容得到拓展與延伸，又使軟件的應(yīng)用與實(shí)際任務(wù)相結(jié)合，為學(xué)生提高Pro/ENGINEER軟件的應(yīng)用技能提供了一個(gè)新平臺(tái)。

Pro/ENGINEER；應(yīng)用技能；課程設(shè)計(jì)；畢業(yè)設(shè)計(jì)

Pro/ENGINEER軟件是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、模具、汽車、家電、玩具等行業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)外各工科大中專院校都把Pro/ENGINEER課程作為相關(guān)專業(yè)的專業(yè)技能必修課，更有一些社會(huì)上的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)在專門從事該軟件的教學(xué)與培訓(xùn)工作。該課程是以機(jī)械圖樣繪制、機(jī)械設(shè)計(jì)課程為基礎(chǔ)，著重研究零件的三維建模、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真分析、工程圖設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及Pro/NC加工等設(shè)計(jì)方法，最終使學(xué)生達(dá)到自行應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件進(jìn)行機(jī)械零部件設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、Pro/NC加工及機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真分析，成為一名具有綜合素質(zhì)的合格的工程技術(shù)人才。

近幾年，隨著知識(shí)與技術(shù)的不斷更新與進(jìn)步，Pro/ENGINEER技術(shù)不斷完善，新增許多功能，如軌跡筋的設(shè)計(jì)，使筋特征的設(shè)計(jì)更加靈活；工程圖的設(shè)計(jì)更加符合國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，并且其與autoCAD軟件具有接口，對(duì)于應(yīng)用autoCAD比較熟悉的工程技術(shù)人員，可以把該軟件生成的工程圖形調(diào)入autoCAD軟件中進(jìn)行修改，完善。

隨著教學(xué)體系的改革，筆者在“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材的編寫與教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中，采用一個(gè)或幾個(gè)Pro/ENGINEER的命令構(gòu)成一個(gè)典型的工作任務(wù)的方式編寫教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生在完成任務(wù)的實(shí)施過(guò)程中掌握Pro/ENGINEER的應(yīng)用技能。教學(xué)中的每個(gè)任務(wù)均是來(lái)自生產(chǎn)生活中的典型案例，如水杯、煙灰缸、麻花鉆、階梯軸、齒輪等，不僅能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能使其在完成任務(wù)的同時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈的成就感。但是，與此同時(shí)，這門課程的課時(shí)由原來(lái)的80多學(xué)時(shí)壓縮至40多學(xué)時(shí)，那么在課堂教學(xué)信息量大、時(shí)間緊的情況下，學(xué)生對(duì)軟件掌握不扎實(shí)，做不到融合貫通、舉一反三，在實(shí)踐應(yīng)用中往往會(huì)顯得手足無(wú)措。

本文闡述在全新的教學(xué)模式下，嘗試結(jié)合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)提高學(xué)生應(yīng)用Pro/ENGIEER軟件的技能，加深學(xué)生對(duì)Pro/ENGINEER軟件命令的理解，注重軟件的應(yīng)用與實(shí)際系統(tǒng)任務(wù)的結(jié)合，著重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考與創(chuàng)新的能力，使課堂教學(xué)得到拓展與延伸，從而使其應(yīng)用技能得到提高。

一、以機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)為拓展

機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在課程學(xué)完之后開(kāi)設(shè)，內(nèi)容包括：工況分析及載荷計(jì)算、齒輪或帶輪等機(jī)構(gòu)和主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算、計(jì)算并選擇軸承、螺栓等標(biāo)準(zhǔn)元件等，完成裝配設(shè)計(jì)及零件設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)的圖紙要求采用Pro/ENGINEER繪制三維模型，進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析，同時(shí)可進(jìn)行干涉檢查，以分析機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與可行性，最后生成二維平面圖紙。可見(jiàn)，應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件是對(duì)課程設(shè)計(jì)的有益補(bǔ)充和深化。

以機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題目“閉式單級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)”為例，說(shuō)明如何在課程設(shè)計(jì)中使Pro/ENGINEER軟件應(yīng)用技能得到提高。設(shè)計(jì)步驟如下：

1.選擇電動(dòng)機(jī)，分配傳動(dòng)比，計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩。

2.帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制帶輪零件圖，應(yīng)用Pro/ENGINEER的旋轉(zhuǎn)命令、拉伸剪切命令、孔命令及陣列命令等進(jìn)行實(shí)體特征的創(chuàng)建，同時(shí)應(yīng)用剖視的方法創(chuàng)建工程圖，及國(guó)標(biāo)圖紙、標(biāo)題欄的制作等命令進(jìn)行應(yīng)用和深化。

3.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，繪制齒輪零件圖，應(yīng)用Pro/ ENGINEER軟件進(jìn)行齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)、基準(zhǔn)平面創(chuàng)建、用方程方式創(chuàng)建基準(zhǔn)曲線，拉伸剪切命令、圓角命令、倒角命令等創(chuàng)建實(shí)體造型，并生成二維平面工程圖紙等命令進(jìn)行應(yīng)用和深化。

4.軸及軸類零件的設(shè)計(jì)，繪制零件圖，對(duì)Pro/ ENGINEER的旋轉(zhuǎn)命令，基準(zhǔn)曲面的創(chuàng)建命令，拉伸剪切命令，倒角命令，及二維工程圖斷面圖和局部放大圖等命令進(jìn)行應(yīng)用和深化。

5.繪制裝配圖，各零件圖設(shè)計(jì)完成之后，依據(jù)Pro/ENGINEER的“Top-Down”配合“Down-Top”的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)。將減速器箱座、箱蓋先作為一個(gè)整體進(jìn)行設(shè)計(jì)，創(chuàng)建凸緣和底座特征，再創(chuàng)建軸承座特征和其他圓角等輔助特征，創(chuàng)建完成后，用剪切的方式沿裝配面剪切即得到上下箱體。所有零部件建模完成后，采用連接的方式進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析。無(wú)誤后，制作裝配設(shè)計(jì)二維平面圖紙，并進(jìn)行序號(hào)設(shè)置、明細(xì)表的制作等。

在課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，倡導(dǎo)“邊設(shè)計(jì)計(jì)算、邊畫圖、邊修訂”的“三邊”設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐證明，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件進(jìn)行繪圖和機(jī)構(gòu)分析，不但提高了繪圖效率，同時(shí)使學(xué)生具備了應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程實(shí)踐的應(yīng)用技能得到了提升，為后續(xù)應(yīng)用其進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和今后從事工程設(shè)計(jì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。

二、以畢業(yè)設(shè)計(jì)為拓展

畢業(yè)設(shè)計(jì)為高等院校教學(xué)過(guò)程中的最后一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是高校人才培養(yǎng)計(jì)劃的重要組成，目的是通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)和技能進(jìn)行分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在這一過(guò)程中，學(xué)生應(yīng)根據(jù)課題的任務(wù)，進(jìn)行調(diào)研、收集資料，并進(jìn)行整理和加工，掌握科學(xué)研究的基本方法，并學(xué)會(huì)撰寫科技論文，從而提高其解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。在完成任務(wù)的同時(shí)，培養(yǎng)其科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度與實(shí)事求是的工作作風(fēng)。

在畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選擇上，考慮高職畢業(yè)生的課題不要太難，同時(shí)要注重綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)的訓(xùn)練，使其成為課程的延續(xù)和深化，下面的幾個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題就兼顧了各科目的綜合訓(xùn)練和深化。

1. 應(yīng)用Pro/ENGINEER進(jìn)行手用虎鉗的設(shè)計(jì)。這個(gè)課題要求學(xué)生綜合應(yīng)用機(jī)械零件設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后運(yùn)用Pro/ENGINEER進(jìn)行零件建模和裝配設(shè)計(jì)。

2. 應(yīng)用Pro/ENGINEER進(jìn)行曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。這個(gè)課題要求學(xué)生根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中的連桿機(jī)構(gòu)知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用Pro/ENGINEER進(jìn)行連接裝配設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真分析等才能完成，使學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)及Pro/ENGINEER軟件的應(yīng)用都得到了訓(xùn)練和提高。

3. 應(yīng)用Pro/ENGINEER進(jìn)行簡(jiǎn)單手機(jī)外殼的設(shè)計(jì)。這個(gè)課題要求學(xué)生掌握簡(jiǎn)單的模具設(shè)計(jì)方法，綜合應(yīng)用Pro/ENGINEER的模具設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行注塑模具的設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)的步驟和方法得到基本的熟悉和掌握。

4. 應(yīng)用Pro/ENGINEER進(jìn)行齒輪泵的設(shè)計(jì)。這個(gè)課題要求學(xué)生對(duì)齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理熟練掌握，根據(jù)所學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)和液壓傳動(dòng)的知識(shí)，綜合運(yùn)用Pro/ENGINEER的參數(shù)化設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真、干涉檢查等方法才能夠完成，使學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)、液壓傳動(dòng)知識(shí)及Pro/ENGINEER軟件的應(yīng)用都得到了訓(xùn)練和提高。

類似兼顧專業(yè)綜合訓(xùn)練的題目很多，既有利于鞏固所學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，也實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)工程實(shí)踐應(yīng)用型人才的目標(biāo)。目前，社會(huì)上對(duì)能夠應(yīng)用Pro/ ENGINEER軟件進(jìn)行零件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)的人才需求旺盛。筆者所在院校結(jié)合本校教師的科研項(xiàng)目，為學(xué)生布置一些與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)的課題，如“高溫大棚卷簾機(jī)”等獲得省內(nèi)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目一等獎(jiǎng)，“雙軸三元攪拌機(jī)” 等獲得國(guó)家專利，類似獲獎(jiǎng)項(xiàng)目很多。這類設(shè)計(jì)題目使學(xué)生在應(yīng)用學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，對(duì)應(yīng)用Pro/ENGINEER軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與分析也得到了極大的提高。

三、結(jié)論

隨著課題體系的改革，雖然我們?cè)赑ro/ ENGINEER課程的教學(xué)過(guò)程中采用了許多新的教學(xué)方法：引導(dǎo)文教學(xué)方法、項(xiàng)目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法等，但由于課時(shí)的縮減和教學(xué)內(nèi)容的增加，使該門課程的學(xué)習(xí)并沒(méi)有達(dá)到理想的效果。本文提出以課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)為拓展的提高該課程教學(xué)效果的新思路，突破了以往只注重改革教學(xué)方法的局限性，使課程的學(xué)習(xí)與應(yīng)用有了延續(xù)性，拓寬了課程的覆蓋面，并將本課程與其他學(xué)科有機(jī)地結(jié)合在一起。

課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以課程教學(xué)為基礎(chǔ)，課程教學(xué)內(nèi)容又應(yīng)根據(jù)社會(huì)需求進(jìn)行適當(dāng)增減。結(jié)合課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)提高Pro/ENGINEER課程的教學(xué)改革已取得良好效果，使學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)更加扎實(shí)，知識(shí)面得到拓寬，設(shè)計(jì)能力、應(yīng)用技能得到顯著地提高，此經(jīng)驗(yàn)已推廣至其他專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，如模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工并收獲較好的效果。

[1]陳偉，關(guān)學(xué)強(qiáng).Pro/ENGINEER Wildfi re 5.0三維建模及應(yīng)用[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2012.

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[4]張學(xué)良，柯國(guó)琴，等.探索建立“任務(wù)驅(qū)動(dòng)：教、學(xué)、做一體”教學(xué)模式[J].中國(guó)高等教育，2009;(Z3).

[5]容莉.淺談“任務(wù)驅(qū)動(dòng)式”教學(xué)法在課堂教學(xué)中的實(shí)施[J].廣西教育，2009;(30).

Improve Exploration and Practice of Pro/ENGINEER Application Skills Combined with Curriculum Design and Graduation Design

Chen Wei

(Department of Mechanical and Electrical Engineering, Shandong Vocational College of Science & Technology, Weifang Shandong, China 261053)

With the curriculum reform in Pro/ENGINEER teaching process, despite the use of new teaching methods, there are some contradiction due to a reduction in hours and increase of teaching content. This paper proposes some new ideas to improve teaching effectiveness, combined with curriculum design and graduation design. Thus, not only will the content of classroom teaching be expanded and extended, but also the application of software and practical assignments will be combined, so as to provide a new platform for improving application skills of Pro/ENGINEER software.

Pro/ENGINEER; application skills; curriculum design; graduation design

G712

：A

10.3969/j.issn.1673-0968.2016.12.022

“十二五”職業(yè)教育國(guó)家規(guī)劃教材立項(xiàng)項(xiàng)目；2010年山東省省級(jí)精品鵝口瘡《機(jī)械圖樣繪制與三維建?！放涮醉?xiàng)目；2011年山東科技職業(yè)學(xué)院校級(jí)精品課程建設(shè)項(xiàng)目。

陳偉（1976-），女，內(nèi)蒙扎蘭屯人，山東科技職業(yè)學(xué)院，副教授，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)研究。