Pro/E与AutoCAD在工程图学教学课件制作中的协同应用

2013-06-25田海燕

机械管理开发 2013年1期

田海燕

（南京航空航天大学机电学院，江苏南京 210016）

0 引言

工程图学是主要研究空间几何元素的图示与图解、空间物体的构型规律和表达方法、工程图样表达的基本概念和方法的一门学科[1]。工程图学是工科院校重要的技术基础课程，是工科专业学生学习工程知识的第一个窗口，对培养学生绘图、识图能力和空间想象能力有着重要作用。

工程图学教学的主要任务是培养学生阅读和绘制工程图的能力，要求学生具有较强地将三维形体与二维投影精确对应的形象思维能力。工程图学教学中需要采用大量的工程图例和三维实体模型进行辅助教学，随着多媒体技术的发展，可以将教学所需的工程图例及三维实体模型包含于教学课件之中，从而有效简化教学活动，使工程图学的教学更为便利。

目前，教学课件的制作主要采用Powerpoint软件，该软件具有一些简易的绘图功能，可以满足一般课件的制作需求。而工程图学课程，教学所需工程图与三维实体模型均较为复杂，仅应用Powerpoint软件无法满足课件的设计需求，因此，本文根据教学课件制作的经验，提出协同应用AutoCAD与Pro/E以优化工程图学教学课件的制作。

1 AutoCAD与Pro/E软件的特点

AutoCAD是美国Autodesk公司开发的一款计算机辅助设计软件，主要用于二维绘图、文档设计和基本的三维建模设计。AutoCAD具有良好的用户界面、便于操作的交互式菜单以及完善的图形绘制和编辑功能，在工程图绘制中具有广泛应用[2]。AutoCAD的显著优势在于其强大的二维绘图功能，不仅其线条绘制与编辑的能力突出，而且可以更为灵活地设定线条的颜色、线型和线宽，可以获得更为完美的工程图纸。软件独特的图层设定功能可以将绘图内容按不同的类型分开，并通过对各图层所绘制内容进行精确叠加而获得完整的综合图纸。AutoCAD所具有的这些功能，使其绘制二维图形不仅更为便利，而且工程图的视觉效果也更为完美。

AutoCAD的不足之处在于其三维建模功能较为简单[3]。首先，AutoCAD没有三维模型的对象特征记录，这使得对三维模型的编辑修改极为不便；其次，在对三维模型的观察方面，虽然提供了视点预置、动态观察器等多种视察方式，但不能很方便地实现形体指定角度的旋转；同时，AutoCAD对三维实体模型的渲染能力较差，不能实现更为逼真的三维模型设计。这些不足限制了该软件在三维建模方面的应用。

Pro/E是美国PTC公司推出的大型CAD/CAM/CAE一体化软件，软件在三维建模、造型设计、分析计算、动态模拟、3D装配等方面具有易于操作、使用方便、可动态修改等特点[4]。Pro/E软件的设计模块是一个高效的三维设计工具，可以实现任意复杂形体的建模，经渲染的零件模型不仅具有极强的立体感，而且可以进行多角度的动态观察。

Pro/E的不足在于其二维绘图能力较差，尽管软件具有二维工程图绘制模块，但该模块对线条的编辑能力较差，而且标注尺寸也极为不便，所绘制工程图较为粗糙，难以实现完美的工程图绘制。

AutoCAD与Pro/E在二维工程图与三维实体建模方面所具有的优点与不足，决定了制作工程图学教学课件时需要协同应用两者的绘图特点。充分利用两种软件各自的优势，制备具有良好视觉效果的教学课件。

2 AutoCA D与Pro/E在工程图学课件制作中的协同应用

2.1 在相贯线教学中的协同应用

相贯线是两立体相交时的表面交线，两曲面立体的相贯线一般为封闭的空间曲线。相贯线的空间想象难度较大、投影作图较为复杂，相贯线投影的教学课件制作就需要借助AutoCAD与Pro/E的协同应用。以圆台与半球相贯为例，其教学课件制作见图1。

图1（a）应用AutoCAD建立相贯体的基本轮廓，并用Pro/E建立相贯体三维模型以辅助教学，三维模型上的特殊点1、2很容易求出其三面投影的位置；图1（b）为应用辅助平面法求特殊点3、4，利用Pro/E的截切功能可以看出辅助平面截切后的特殊点3、4为梯形与半圆的交点，再应用AutoCAD求出两点的三面投影；图1（c）仍然是应用辅助平面截切相贯体，得出相贯线上两个一般点5、6的位置，而5、6两点的投影作图则需要应用AutoCAD进行；图1（d）给出了相贯体的立体形貌及最后完成的相贯线投影。

图1 A u t o CA D与Pr o/E在相贯线教学中的应用

由相贯线教学课件的制作可见，AutoCAD的平面绘图结合Pro/E的三维建模辅助，不仅使学生更为直观地感知到相贯体的立体形貌，而且所制作的教学课件更为精美，作图步骤更为精确明晰。

2.2 在工程图教学中的协同应用

工程图绘制不仅涉及空间物体的投影，还涉及物体的尺寸标注、技术要求等，一幅完整的工程图展现在学生面前时，初学者会感觉图中元素众多，无所适从。此时可利用AutoCAD的图层功能，将投影图、尺寸标注设置为不同的图层，首先消隐尺寸标注图层，学生仅能看到物体的投影图，如图2（a）所示，待想象出物体空间形状后，再依次打开尺寸标注及技术要求图层如图2（b）所示，这样循序渐进的读图教学即可由浅入深，便于学生更好地掌握读图方法。而工程图教学中，Pro/E建立物体的三维模型用于辅助学生读图中的空间想象能力。