《三维数字化设计与表达》课程教学大纲

《三维数字化设计与表达》课程名称（中文/英文）：三维数字化设计与表达（3DDigitalDesignandExpression）课程编号：04021065学分：3学时：总学时48学时分配：讲授学时：16，实验学时：32适用专业：机械设计制造及其自动化一、课程简介/课程目标三维数字化设计与表达是一门机械工程所有相关专业的必修课，是一门研究用计算机图形软件进行三维实体造型和工程图形表达的课程，通过讲授和上机，使学生掌握运用软件进行三维实体造型及生成工程图的方法和技能，为学生用现代化手段从事工程设计奠定坚实的基础。通过本门课程的学习，使学生在相关的机械工程项目的设计、制造及检验等过程中，能够选用与机械工程相关的三维建模软件对机械零部件进行合理的表达和分析；并能够采用三维建模软件生成合理的工程图来或者二维软件（AutoCAD）呈现自己的设计理念。课程目标1：培养学生利用绘图软件绘制工程图样的意识。通过对具体零部件的形状结构的分析，培养学生三维建模过程的快速构思能力；使学生能够将三维建模的知识用于复杂机械零部件的建模。培养学生具备将零部件的三维模型转换为符合国家标准的二维工程图的能力，使学生能选择和使用与机械制图相关的建模工具生成二/三维工程图样；课程目标2：通过零部件装配约束的学习，培养学生能够进行零部件的装配及装配干涉的分析能力，使学生能够通过建模对机械工程设备的复杂零部件的装配过程进行设计和分析；培养学生根据三维形体的形状特点对零部件进行动画展示的能力。三．课程目标和毕业要求的对应关系课程目标毕业要求指标点毕业要求1指标点3.2能够针对机械工程系统特定需求，完成机械单元（部件）的设计/0.23.设计/开发解决方案2指标点5.1了解专业常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法，并理解其局限性/0.15.使用现代工具四．教学内容和教学环节与课程目标的对应关系（一）理论教学表一理论教学内容、教学方式和课程目标的关系教学内容知识点教学环节课程目标讲授作业第一章绪论1、各种CAD软件简介；2、软件功能、操作界面及操作环境的定制；3、定义参考几何体。√√课程目标1第二章AutoCAD绘图1、掌握基本绘图命令和绘图的辅助工具；2、掌握常用修改命令；3、掌握尺寸标注和块定义；4、绘制机械图√√课程目标1第三章SolidWorks草图绘制1、掌握草图绘制命令及约束命令；2、熟悉草图绘制状态规则（完全定义草图）。√√课程目标1第四章零件建模1、掌握拉伸特征原理及应用；2、掌握旋转特征原理及应用；3、了解扫描特征原理，掌握简单的扫描建模；4、了解放样特征原理，掌握简单的放样建模。5、熟练掌握阵列与镜向特征及应用；6、掌握压凹、变形、圆顶、弯曲及边界特征原理及应用。√√课程目标1第五章装配体1、掌握简单的装配体设计；2、熟练掌握装配体操作步骤及进行装配干涉分析；3、掌握装配体动画及爆炸图的生成。√√课程目标2第六章工程图1、掌握工程图文件模板的建立方法；2、掌握标准视图的生成方法；3、了解派生工程图的生成方法；4、掌握零件图与装配图的尺寸标注；5、能够根据国家标准相关规定进行零件图和装配图的标准化规范。√√课程目标1第七章动画演示1、了解SolidWorksMotion插件的特点及基本操作；2、掌握动画演示的设置步骤和方法√√课程目标2实验教学表二实验教学内容、学习要求和课程目标的关系序号实验名称学时实验教学内容学习要求课程目标1AutoCAD软件绘制零件和装配体工程图81、基本绘图命令和绘图的辅助工具的使用；2、常用修改命令的应用；3、工程图的尺寸标注和块定义及引用；4、绘制机械图练习。（1）熟练掌握绘制工程图的各种命令。（2）学会运用软件表达零件和装配体的结构特点。课程目标12SolidWorks绘图环境设置和草图绘制4熟悉SolidWorks操作界面和绘图工具；草图绘制的方法和步骤。（1）掌握草图绘图工具的使用方法。（2）掌握草图绘制的尺寸标注、几何关系和草图的合理性。课程目标13零件三维建模6基础特征建模；基本实体编辑和修改；复杂零件建模。（1）熟练掌握基础特征建模方法和特征编辑和修改的方法。（2）掌握复杂零件建模的步骤和方法。课程目标14装配体形成和干涉检查6装配体环境设计；部件装配和总装；装配体统计与检查。（1）了解装配体的环境设计（2）掌握部件装配和总装配的步骤和方法。（3）掌握装配体的统计和检查的方法。课程目标25工程图的形成6设置国标的工程图工程视图的创建工程视图的标注（1）掌握工程图设置方法。（2）掌握工程图创建步骤。（3）掌握工程视图尺寸、公差等的标注。课程目标16装配体爆炸视图和动画演示2爆炸视图的形成动画演示的方法（1）掌握爆炸视图形成的步骤和方法。（2）掌握动画演示的设置方法和技巧。课程目标2实验报告要求：1、每次实验前必须根据实验指导书结合讲课内容进行预习，明确实验目的。2、实验报告要书写整齐，图表要整齐规范。四、教学安排教学内容课堂教学（学时）实验（学时）总计（学时）第一章绪论202第二章AutoCAD绘图4812第三章SolidWorks草图绘制246第四章零件建模369第五章装配体268第六章工程图268第七章动画演示123合计163248五、课程考核（一）课程考核评价方式课程考核由平时成绩与期末成绩相结合的方式进行。1、平时成绩占60%，主要包括：作业占20%、实验占40%。2、期末成绩占40%，考试采用闭卷方式。考试范围应涵盖所有讲授及自学的内容，考试内容应能客观反映出学生对本门课程主要知识的掌握程度，对有关零件建模、零件装配和工程图的绘制技巧掌握的程度。考核与评价方式课程目标成绩比例（期末成绩60%+平时成绩40%）合计平时成绩（40%）课程考试（60%）作业（20%）实验（40%）11224246028161640合计(成绩构成）204040100成绩评定办法及依据（1）作业评分标准成绩课程目标优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）课程目标1（12%）按时交作业，掌握草图的绘制和编辑、主要的特征建模的操作方法、各种典型机械结构的建模及各种模型高级编辑的技巧。能够生成完整的图纸。按时交作业，掌握草图的绘制和编辑、主要特征建模的大部分操作方法、各种典型机械结构的建模及各种模型高级编辑的大部分技巧。能够生成完整的图纸。按时交作业，掌握草图的绘制和编辑、主要的特征建模的部分操作方法、各种典型机械结构的建模及各种模型高级编辑的部分技巧。能够生成基本完整的图纸。按时交作业，不能掌握草图的绘制和编辑、主要的特征建模的基本操作方法、各种典型机械结构的建模及各种模型高级编辑的基本技巧。不能够生成完整的图纸。不能按时交作业，有抄袭现象，不能掌握草图的绘制和编辑、主要的特征建模的操作方法、各种典型机械结构的建模及各种模型高级编辑的技巧。不会生成的图纸。课程目标2（8%）按时交作业，掌握建立配合的方法及应用于不同情况下的装配操作；能够对装配体进行干涉检查与统计；能够为装配体生成简单的爆炸图和动画演示。按时交作业，掌握建立配合的方法及应用于不同情况下的装配操作；对装配体进行干涉检查与统计较熟练；能够掌握装配体生成简单的爆炸图和动画演示大部分操作。按时交作业，掌握建立配合的基本方法，装配体干涉检查与统计不熟练；能够装配体生成简单的爆炸图和动画演示基本操作。按时交作业，掌握建立配合的方法；不能够对装配体进行干涉检查与统计；不能为装配体生成简单的爆炸图和动画演示。不按时或不交作业，不能够掌握建立配合的方法及应用于不同情况下的装配操作；不能够对装配体进行干涉检查与统计；不会为装配体生成简单的爆炸图和动画演示。每次作业按百分制评分，以所有作业的平均成绩计入总成绩。实验环节考核与评价标准成绩课程目标优秀（90-100分）良好（80-89分）中等（70-79分）及格（60-69分）不及格（<60分）课程目标1（24%）按照要求完成实验预习，并按照相关实验要求进行实验，清楚实验的目的、零件模型符合尺寸要求且结构完整；工程图符合要求，零件结构表达完整、清晰；实验报告撰写规范。按照要求完成实验预习，并按照相关实验要求进行实验，清楚实验的目的、零件模型符合尺寸要求结构较完整；工程图较符合要求，零件结构表达较完整、清晰；实验报告撰写较规范。按照要求完成实验预习，并按照相关实验要求进行实验，清楚实验的目的、零件模型符合尺寸要求，结构基本完整；工程图基本符合要求，零件结构表达基本完整、清晰；实验报告撰写基本规范。按照要求完成实验预习，并按照相关实验要求进行实验，清楚实验的目的、零件模型基本符合尺寸要求，结构不完整；工程图不符合要求，零件结构表达不完整、清晰；实验报告撰写欠规范。不按要求预习，不按要求进行实验；不清楚实验目的，零件模型不符合尺寸且结构不完整；不会生成工程图；实验报告错误较多。课程目标2（16%）按照要求完成实验预习，并按照相关实验要求进行实验，装配体结构完整，配合正确，爆炸图符合要求，运动动画合理。按照要求完成实验预习，并按照相关实验要求进行实验，装配体结构完整，配合正确，爆炸图较符合要求，运动动画较合理。按照要求完成实验预习，并按照相关实验要求进行实验，装配体结构完整，配合正确，爆炸图基本符合要求，运动动画基本合理。按照要求完成实验预习，并按照相关实验要求进行实验，装配体结构完整，配合基本正确，爆炸图不符合要求，运动动画不合理。不按照要求完成实验预习，不并按照相关实验要求进行实验，装配体结构不完整，配合不正确，爆炸图不符合要求，运动动画不合理。期末考核与评分标准课程目标考核内容评分标准90-100分80-89分70-79分60-69分<60分课程目标1（24%）主要考核复杂草图的绘制及编辑、主要特征建模的操作方法、各种典型机械结构的建模及各种模型高级编辑和生成工程图纸技巧的掌握。零件模型尺寸＞90%符合要求、零件结构90%部分完整且正确，工程图符合要求，零件结构表达＞90%完整，表面粗糙度、尺寸、公差标注＞90%正确，装配体工程图零件序号、明细栏、尺寸＞90%完整。零件模型尺寸＞80%符合要求、零件结构80%完整且正确，零件和装配体工程图符合要求，零件结构表达＞80%完整，表面粗糙度、尺寸、公差标注＞80%正确，装配体工程图零件序号、明细栏、尺寸＞80%完整。零件模型尺寸＞70%符合要求、零件结构70%完整且正确，零件和装配体工程图符合要求，零件结构表达＞70%完整，表面粗糙度、尺寸、公差标注＞70%正确，装配体工程图零件序号、明细栏、尺寸＞70%完整。零件模型尺寸＞60%符合要求、零件结构60%完整且正确，零件和装配体工程图符合要求，零件结构表达＞60%完整，表面粗糙度、尺寸、公差标注＞60%正确，装配体工程图零件序号、明细栏、尺寸＞60%完整。零件模型尺寸不符合要求、零件结构不完整且不正确，零件和装配体工程图符合要求，零件结构表达不完整，表面粗糙度、尺寸、公差标注不正确，装配体工程图零件序号、明细栏、尺寸不完整。课程目标2（16%）考核建立配合的方法及应用于不同情况下的装配操作；对装配体进行干涉检查与统计；为装配体生成简单的爆炸图。装配体结构完整，配合＞90%正确，爆炸图＞90%符合要求，运动动画＞90%合理。装配体结构完整，配合＞80%正确，爆炸图＞80%符合要求，运动动画＞80%合理。装配体结构完整，配合＞70%正确，爆炸图＞70%符合要求，运动动画＞70%合理。装配体结构完整，配合＞60%正确，爆炸图＞60%符合要求，运动动画＞60%合理。装配体结构不完整，配合不正确，爆炸图不符合要求，运动动画不合理。六、教学基本要求教师在课堂应对基本概念、基本理论和软件操作方法进行必要的讲授，并详细讲解每章的重点和难点内容。重点讲授草图的基本知识及操作，特征建模的基本方法及操作，装配的基本原理及操作，工程图及表达视图的生成四个环节。讲授中应注意理论联系实际，通过必要的案例展示、讨论，启迪学生的思维，加深学生对有关概念、理论等内容的理解，并应采用多媒体辅助教学，加大课堂授课的知识含量。在主要章节讲授完之后，要布置一定量的案例，提高学生的知识运用能力。通过本课程应当让学生掌握三维建模的基本理论及分类、特征建模及参数化建模的基本概念及操作方法、零件装配的方法与步骤、工程图及表达视图的生成等，了解三维建模的基本思路及操作过程；了解常用四大类零件的典型结构和特点；掌握典型机械结构的建模步骤；掌握自顶向下和自下向上的两种装配方法及检查装配干涉的操作步骤；掌握不同表达的工程图的生成步骤及爆炸图的表达方法，了解简单的装配动画的操作步骤。特别是通过课堂讲授，结合《现代工程图学》的内容，使学生能够将三维建模的概念与方法应用到机械装备系统的表达中去。对学生的要求：预习和复习是常态学习过程；认真完成教师布置的作业；上课要认真听讲，与教师互动，积极发言；有问题要及时答疑，不得随意缺课。认真做实验，实验后能分析、归纳实验结果，撰写出完整的实验报告。七、教学方法1、阐述三维建模基本概念与建模原理，为后续