论文部分内容阅读
摘要：本文简要介绍了Pro／ENGINEER软件的功能特点，论述了基于Pro／ENGINEER软件的课程群结构和主要内容，分析了课程群建设的效果并探讨了实施过程中需注意的问题。
关键词：Pro／ENGINEER 课程群 实践 探讨
《中国教育改革和发展纲要》指出：“职业技术教育是实现工业化和生产商品化、社会化、现代化的重要支柱，是把人力优势转化为智力优势，把智力优势转化为生产力的重要桥梁。”高等职业教育培养的是社会急需的应用型人才，强调理论够用，动手能力强，能迅速适应工作岗位。目前，模具工业已广泛采用CAD／CAE／CAM技术，逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术也大量出现。模具工业对模具教育的要求已不满足于一般的技术人员、操作人员的需要，模具工业更需要大量的既掌握传统模具设计的制造方法、又懂模具设计制造先进技术的应用型模具技术人才。基于Pro／ENGINEER(简称Pro／E)软件平台设置的模具专业课程，是以市场为导向，以培养岗位能力为着眼点，以实用性为特征构建的课程体系，就是为了培养集产品开发、模具设计与制造于一体的岗位技术型学生。
一、Pro／ENGINEER软件简介
Pro／ENGINEER是美国PTC公司研制的一套由设计到制造的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是当今国际上最普及的三维实体建模软件之一。它是一种集产品造型设计、工程分析、加工制造、模具设计、有限元分析、功能仿真以及关系数据库管理等各大功能于一体的大型CAD／CAE／CAM软件，被广泛地应用于汽车制造、航天航空、机械、船舶、家电、模具、玩具等行业，是目前进行产品开发及模具设计最有效的工具之一。它的出现改变了传统的工业产品设计理念和设计方法，充分体现了现代设计理念，开辟了一个全新的、现代的设计方法。其主要特点如下：
1 三维实体模型(solid model)
它将设计者的设计思想以最真实的模型在计算机上呈现出来，可随时计算出产品的体积、面积、重量、重心、惯性矩等属性，解决复杂产品之间的干涉，提高效率，降低成本，便于设计人员与管理人员之间的交流。 2 单一数据库，全相关性(single database，allrelative)
由三维模型可直接产生二维工程图，而且自动标注工程图尺寸。不论在三维或二维图形上进行尺寸修改，其相关的二维图形或三维模型均会自动修改，同时装配、制造和NC刀具路径等相关设计也会自动修改，可确保资料的正确性，并避免反复修正的耗时性，与工程同步，确保工程数据的完整与设计修正的高效。由于采用单一数据库，提供了所谓双向关联性功能，这种功能正符合并行工程思想。
3 以特征作为设计的基本单元(Feature-baseddesign)
它以常规的工作模式从事设计操作，如钻孔、挖槽、圆角等。充分体现设计概念，设计过程中导入实际的制造行为，以特征作为资料存取的单元，可随时对特征进行合理的不违反几何顺序的调整、插入、删除、重新定义等修改动作。这一功能特性使得工程设计人员能以最自然的思考方式去设计，为设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 4 参数化设计(Parametric design) 它以尺寸参数来描述和驱动零件或装配体等模型实体。设计者只需更改尺寸参数，几何和图形会立即依照尺寸变化，实现设计工作的一致性，而且可以运用强大的数学函数关系建立各尺寸参数间的关系式，使设计优化更趋完美，并能减少尺寸逐一修改的繁琐费时和不必要的错误。
二、课程体系设置构想
高职模具专业课程体系的建立，要用系统的观点和方法，把整个课程体系看作一个系统，从整体出发，在普遍联系、运动变化和发展过程中考察它，辩证地处理高职教学的整体与部分、结构与功能、功能与目标之间的关系，建立融“知识”“能力”“素质”为一体的培养目标体系及目标评价体系。要重新审视与学生“知识”“能力”“素质”目标密切相关的课程门类，对现有课程体系进行创新。 基于Pro／ENGINEER软件的课程群如图1所示。 各理论环节在讲授传统的理论基础外，侧重于基于Pro／ENGINEERI程问题的解决。如：
1 工程制图
工程制图重点讲授由三维造型自动生成二维工程图及尺寸的自动标注。在Pro／Engineer软件平台上进行工程制图的教学，增加了学生的感性认识，使学生能直观地理解各投影视图的关系、相贯线的位置等知识点，直接促使造型技能及工程图绘图技能的掌握与提高。 2 机械设计基础 机械设计基础重点讲授常用机构的运动分析及其设计、物体运动和杆件弹性变形的一般规律：Pro／ENGINEER中的Pro／Mechani sm模块提供了运动学和动力学分析工具，可实时地模拟连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等的运动，对其在各种载荷作用下进行位移、速度、加速度等物理量的分析，从而实现机构的优化设计。Pro／ENGINEER中的Pro／Mechanica结构／热力模块提供了对设计对象进行静力分析、屈曲分析、疲劳分析、预应力模态分析、动态时域分析、动态频域分析、动态冲击分析、随机振动分析等功能。在教学过程中，重点介绍零件(组件)应力、应变的求解。
3 塑压工艺及模具设计 塑压工艺及模具设计重点讲授如何由产品的三维模型生成模具的成型零件(凸模和凹模)，进一步完成模具的整体三维设计；利用Plastic advisor进行注塑工艺模拟及质量分析。 4 发机床数控技术 机床数控技术重点讲述在Pro／ENGINEER中完成图形自动编程的方法，实现异型曲面铣削、车削以及电火花线切割加工程序的编制，在此基础上实现可视化仿真加工。 各实践环节的实施过程更突出Pro／ENGINEER软件平台的应用。制图测绘、模具拆装测绘实训、模具设计实训等环节均须完成产品的三维造型，数控技术实训、计算机辅助制造cAM实训、模具制造加工实训等环节需在完成产品的三维造型基础上，编制出数控加工程序，模拟或实现零件的加工。
三、课程群建设的效果分析与探讨
基于Pro／ENGINEER软件的课程群建设，体现了高职院校以技术应用能力培养为主线、以职业素质为核心的全面素质培养要求。在实践过程中，需注重讲解理论公式与软件中相关参数设置的关系，同时需合理分配理论授课学时与上机实训学时。
通过基于Pro／ENGINEER软件课程群的建设，有助于学生对课程知识点的理解和掌握，锻炼了学生解决实际问题的能力，也因此极大地调动了学生学习专业课的积极性和创造性，对学生创新能力的培养起到了积极的促进作用。
关键词：Pro／ENGINEER 课程群 实践 探讨
《中国教育改革和发展纲要》指出：“职业技术教育是实现工业化和生产商品化、社会化、现代化的重要支柱，是把人力优势转化为智力优势，把智力优势转化为生产力的重要桥梁。”高等职业教育培养的是社会急需的应用型人才，强调理论够用，动手能力强，能迅速适应工作岗位。目前，模具工业已广泛采用CAD／CAE／CAM技术，逆向工程、并行工程、敏捷制造、虚拟技术等先进制造技术也大量出现。模具工业对模具教育的要求已不满足于一般的技术人员、操作人员的需要，模具工业更需要大量的既掌握传统模具设计的制造方法、又懂模具设计制造先进技术的应用型模具技术人才。基于Pro／ENGINEER(简称Pro／E)软件平台设置的模具专业课程，是以市场为导向，以培养岗位能力为着眼点，以实用性为特征构建的课程体系，就是为了培养集产品开发、模具设计与制造于一体的岗位技术型学生。
一、Pro／ENGINEER软件简介
Pro／ENGINEER是美国PTC公司研制的一套由设计到制造的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是当今国际上最普及的三维实体建模软件之一。它是一种集产品造型设计、工程分析、加工制造、模具设计、有限元分析、功能仿真以及关系数据库管理等各大功能于一体的大型CAD／CAE／CAM软件，被广泛地应用于汽车制造、航天航空、机械、船舶、家电、模具、玩具等行业，是目前进行产品开发及模具设计最有效的工具之一。它的出现改变了传统的工业产品设计理念和设计方法，充分体现了现代设计理念，开辟了一个全新的、现代的设计方法。其主要特点如下：
1 三维实体模型(solid model)
它将设计者的设计思想以最真实的模型在计算机上呈现出来，可随时计算出产品的体积、面积、重量、重心、惯性矩等属性，解决复杂产品之间的干涉，提高效率，降低成本，便于设计人员与管理人员之间的交流。 2 单一数据库，全相关性(single database，allrelative)
由三维模型可直接产生二维工程图，而且自动标注工程图尺寸。不论在三维或二维图形上进行尺寸修改，其相关的二维图形或三维模型均会自动修改，同时装配、制造和NC刀具路径等相关设计也会自动修改，可确保资料的正确性，并避免反复修正的耗时性，与工程同步，确保工程数据的完整与设计修正的高效。由于采用单一数据库，提供了所谓双向关联性功能，这种功能正符合并行工程思想。
3 以特征作为设计的基本单元(Feature-baseddesign)
它以常规的工作模式从事设计操作，如钻孔、挖槽、圆角等。充分体现设计概念，设计过程中导入实际的制造行为，以特征作为资料存取的单元，可随时对特征进行合理的不违反几何顺序的调整、插入、删除、重新定义等修改动作。这一功能特性使得工程设计人员能以最自然的思考方式去设计，为设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 4 参数化设计(Parametric design) 它以尺寸参数来描述和驱动零件或装配体等模型实体。设计者只需更改尺寸参数，几何和图形会立即依照尺寸变化，实现设计工作的一致性，而且可以运用强大的数学函数关系建立各尺寸参数间的关系式，使设计优化更趋完美，并能减少尺寸逐一修改的繁琐费时和不必要的错误。
二、课程体系设置构想
高职模具专业课程体系的建立，要用系统的观点和方法，把整个课程体系看作一个系统，从整体出发，在普遍联系、运动变化和发展过程中考察它，辩证地处理高职教学的整体与部分、结构与功能、功能与目标之间的关系，建立融“知识”“能力”“素质”为一体的培养目标体系及目标评价体系。要重新审视与学生“知识”“能力”“素质”目标密切相关的课程门类，对现有课程体系进行创新。 基于Pro／ENGINEER软件的课程群如图1所示。 各理论环节在讲授传统的理论基础外，侧重于基于Pro／ENGINEERI程问题的解决。如：
1 工程制图
工程制图重点讲授由三维造型自动生成二维工程图及尺寸的自动标注。在Pro／Engineer软件平台上进行工程制图的教学，增加了学生的感性认识，使学生能直观地理解各投影视图的关系、相贯线的位置等知识点，直接促使造型技能及工程图绘图技能的掌握与提高。 2 机械设计基础 机械设计基础重点讲授常用机构的运动分析及其设计、物体运动和杆件弹性变形的一般规律：Pro／ENGINEER中的Pro／Mechani sm模块提供了运动学和动力学分析工具，可实时地模拟连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等的运动，对其在各种载荷作用下进行位移、速度、加速度等物理量的分析，从而实现机构的优化设计。Pro／ENGINEER中的Pro／Mechanica结构／热力模块提供了对设计对象进行静力分析、屈曲分析、疲劳分析、预应力模态分析、动态时域分析、动态频域分析、动态冲击分析、随机振动分析等功能。在教学过程中，重点介绍零件(组件)应力、应变的求解。
3 塑压工艺及模具设计 塑压工艺及模具设计重点讲授如何由产品的三维模型生成模具的成型零件(凸模和凹模)，进一步完成模具的整体三维设计；利用Plastic advisor进行注塑工艺模拟及质量分析。 4 发机床数控技术 机床数控技术重点讲述在Pro／ENGINEER中完成图形自动编程的方法，实现异型曲面铣削、车削以及电火花线切割加工程序的编制，在此基础上实现可视化仿真加工。 各实践环节的实施过程更突出Pro／ENGINEER软件平台的应用。制图测绘、模具拆装测绘实训、模具设计实训等环节均须完成产品的三维造型，数控技术实训、计算机辅助制造cAM实训、模具制造加工实训等环节需在完成产品的三维造型基础上，编制出数控加工程序，模拟或实现零件的加工。
三、课程群建设的效果分析与探讨
基于Pro／ENGINEER软件的课程群建设，体现了高职院校以技术应用能力培养为主线、以职业素质为核心的全面素质培养要求。在实践过程中，需注重讲解理论公式与软件中相关参数设置的关系，同时需合理分配理论授课学时与上机实训学时。
通过基于Pro／ENGINEER软件课程群的建设，有助于学生对课程知识点的理解和掌握，锻炼了学生解决实际问题的能力，也因此极大地调动了学生学习专业课的积极性和创造性，对学生创新能力的培养起到了积极的促进作用。