【正文】  摘 要：以球阀的设计为例，介绍了项目教学法在Pro/E课程中的应用。将项目分解成若干个任务，通过完成任务讲述软件在产品设计中的应用，训练学生利用Pro/E软件进行草图绘制、零件三维造型设计和零件装配设计的能力，达到课程教学目的。
  关键词：项目教学法，Pro/E，课程 
  Abstract：Taking ball valve design for example, the paper presented the application of project teaching method in Pro/E course. The project was divided into several missions. By performing these missions the students’ ability of sketching, 3D part modeling design and parts assembling got trained. 
  Key words: Project Teaching method, Pro/E, Course
  1前言　
　　Pro/ENGINEER（简称Pro/E） 是美国PTC公司（Parametric Technology Corporation）开发的CAD/CAE/CAM 集成软件，它提供了完整实用的三维解决方案，使企业能够对现代产品的多样性、复杂性、可靠性和经济性作出快速反应，极大地增强了企业的竞争力。应用领域包括航空航天、汽车、机械、数控加工、电子等诸多行业。
　　由于其强大而完美的功能，Pro/E几乎成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜和标准。它在国内外大学院校里已成为学习工程必修的软件课程。通过该课程的学习应使学生掌握Pro/E 的基本功能及零件模型设计步骤，熟练掌握运用Pro/E软件进行工程图绘制的方法，着重培养学生利用该软件进行典型产品三维造型的能力，掌握零件装配的方法，进而为课程设计、毕业设计和毕业后从事专业工作打下坚实的基础。
　　项目教学法是教师和学生通过共同实施一个的项目而进行的教学活动。主要以学生为中心，教师由单纯讲课变为项目实施的指导者，学生则由听课者转为项目的实施者。Pro/E软件课程是一门应用性和实践性较强的学科，特别适合采用项目教学法，在教学过程中，学生通过学习和应用已有的知识，培养分析问题和解决问题的能力，发掘自己的创造潜能。使学生从“要我学”的被动学习转变成“我要学”的主动学习过程。
  2课程目标和内容设计　　
　　学习Pro/E软件课程主要围绕机械零件三维造型设计、机械产品装配设计、机械零件工程图的输出三个主题展开，本课程共设计3个项目，主要为三维造型设计、装配设计和工程图输出等内容。项目设置以实际产品作为实例，知识点从易到难，循序渐进，并注重连贯性和衔接性。下面以项目一：球阀为例进行介绍。
　　球阀是控制液体流量的一种开关装置，主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制。球阀从全开到全关只需旋转90°，有操作方便、开闭迅速、方便远程控制的优点，所以得到广泛的应用。球阀由阀体、阀芯、阀盖和阀杆等零件组成，图1是球阀的装配结构图，图2是球阀装配体分解图。该球阀共有十种零件，其中标准件为二种，其余为非标准件[1]。
　　球阀各部分结构囊括了典型的2D图形、中等复杂的三维实体和简单的曲面等Pro/E前期课程需要讲授的内容，选择球阀的设计作为本课程的第一个综合贯穿项目非常合适。使学生由学习简单模型创建入门，循序渐进地学好全部课程。
　　以项目为载体，将项目分解成5个任务，任务1：填料垫等简单零件的创建；任务2：填料压紧盖的创建；任务3：板手和阀杆的创建；任务4：阀盖的创建；任务5：阀体的创建。在课堂上教师可以通过大量图样，图文并茂，使任务更加明了，便于学生自主学习。学生通过完成5个任务，掌握零件三维造型设计方法，完成教学目标。
　　通过项目一的学习，使学生能够运用Pro/E进行辅助设计，具备对常见的产品进行三维实体造型、零件装配能力。具体预期目标为[2]：
　　　　　　　　　







　







  图1 球阀装配结构图
  Fig.1 Ball Valve assembling Structure
  1－扳手　2－阀杆　3－填料压紧盖　4－填料垫　5－阀体　
　　6－阀芯 7－阀盖 8调整垫　9－螺钉　10－垫圈　






　　





 
  图2球阀装配体分解图
  Fig.2 Ball Valve assembling Explosive View
  (1)熟悉Pro/ENGINEER野火版的界面、建模基本流程、基本参数设置以及常用功能的操作方法。
　　(2)能熟练使用二维绘图工具，掌握约束的概念及其应用，掌握绘制复杂二维图形的一般流程和技巧。
　　(3)能正确应用常见的基本特征(如拉伸、旋转)工具建模，掌握各种特征创建的方法和步骤。
　　(4)能正确应用常见工程特征(如孔、圆角、筋)工具建模，掌握特征编辑的方法和步骤。
　　(5)会应用基本的装配约束进行产品组装，掌握零部件装配的流程和方法。
　　Pro/E软件的设计过程是：在确定了零件的建模方法后，选择适当的建模基准面绘制零件在此平面上的投影图，即草绘图，再利用此草绘图按零件结构特点生成3D零件模型，还可以利用3D零件模型生成此零件的工程图及其数控加工程序，最后可以由多个零件模型生成装配图。Pro/E生成的每一张图纸都具有参数化设计功能，当对其中一张图纸的参数进行修改时，该零件形状也随之发生变化，与此相关的其他装配图、工程图等也随之发生相应的变化，以达到统一设计、修改，避免了设计、修改工作中发生错误，这就是Pro/ENGINEER软件参数式设计和统一数据库的优势。另外，在装配过程中，若发现零件模型存在问题，可在装配模块中打开零件图进入零件模块中对零件进行修改，修改后的特征会自动在装配过程中生成新的特征，这样，大大方便了设计者，也提高了设计效率。
　　在此项目中，通过完成5个任务，主要学习了拉伸、旋转、扫描、螺旋扫描、阵列、孔、倒圆角以及筋等工具的知识和应用。在对零件建模时，首先要正确地将零件分解成若干个基本形体，可以在某个基准面上绘制封闭线框的平面草图进行创建实体。其次，在创建零件特征时，要根据零件形体特点，选用正确的创建特征的方法，如轴类零件一般采用旋转工具创建零件特征。最后，在对零件建模时，要巧妙地利用各种编辑工具，如镜像、阵列等工具，提高建模效率。
  3结束语
　　本文介绍了以球阀的设计作为综合贯穿项目之一，并将项目分成若干个小任务，通过完成任务讲述软件在产品设计中的应用，训练学生利用Pro/E软件进行草图绘制、零件三维造型设计和零件装配设计的能力，达到课程教学目的。项目教学法教学目的明确，在项目教学实施中，注重对学生设计理念的培训和创新能力的培养，达到锻炼学生综合运用专业知识分析和解决问题的能力，以及培养学生协同工作的能力，教学效果良好。
  参考文献:
  [1] 佟河亭主编, Pro/ENGINEER机械设计习题精解[M].北京:人民邮电出版社, 2004.1.
  [2] 赵太平主编,模具设计应用软件 Pro/ENGINEER 野火版 4.0[M].北京:北京理工大学出版社, 2011.1.
  作者简介：陶筱梅(1962-)，女，江西南昌人，副教授，现主要从事材料加工工程专业和模具CAD/CAM方面的教学和科研工作。