机械产品的数字化设计.docx
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机械产品的数字化设计
ThelatestrevisiononNovember22,2020
机械产品的数字化设计
《机械产品的数字化设计》课程标准
课程名称：
机械产品的数字化设计
适用专业：
机电一体化技术、数控技术
教学模式：
理实一体化、教学做一体化
总学时：
48学时
实践学时：
24学时
第一部分前言
一、课程性质
《机械产品的数字化设计》是机电一体化技术专业设置的计算机辅助设计一门专门必修课。
《机械产品的数字化设计》课程主要是运用SolidWorks软件进行产品设计，SolidWorks软件是一种CAD/CAE/CAM集成软件，目前应用在机械及相关领域内十分广泛，具有很高的实用性。
通过本课程的学习，培养学生较熟练的掌握Solidworks软件的使用能力，使学生能够满足企事业单位对毕业生在该方面的的要求。
同时，通过对Solidworks软件的学习，使学生能够掌握一些先进的的设计方法、设计流程和设计思想。
《机械产品的数字化设计》的主要项目任务是：
设计一台涡轮蜗杆传动的减速器。
学习的知识点主要是：
草图绘制、特征建模、钣金设计、装配、工程图的创建方法与技巧，知识点贯穿与整个项目之中。
通过完成涡轮蜗杆减速器的设计，使学生掌握SolidWorks软件的基础知识，具有SolidWorks软件应用的基本技能，能够利用SolidWorks软件进行一般复杂程度零件的设计，为适应机械产品三维设计等岗位作准备。
二、课程设计理念
1、按照“以能力为本位，以职业实践为主线，以项目课程为主体的模块化专业课程体系”的总体设计要求，以工作任务模块为中心构建的工程项目课程体系。
彻底打破学科课程的设计思路，紧紧围绕项目任务完成的需要来选择和组织课程内容，突出工作任务与知识的联系，让学生在职业实践活动的基础上掌握知识，增强课程内容与职业岗位能力要求的相关性，提高学生的就业能力。
2、以计算机辅助设计行业需求引领课程项目工作任务，以课程项目工作任务选择课程技能模块，以课程技能模块确定课程知识内容。
将减速器的各个零部件、标准间循序渐进融入各项目之间及项目之下各模块之中，并通过工作任务的分析与完成，全面而合理地覆盖计算机辅助制造领域所涉及的理论知识与实践知识。
也就是说，先获取技能，再体验知识。
通过技能的学习过程，来获取必需够用的知识。
其编排依据是该职业所特有的工作任务逻辑关系，而不是知识关系。
3、依据工作任务完成的需要、职业学校学生的学习特点和职业能力形成的规律，按照“学历证书与职业资格证书嵌入式”的设计要求确定课程的知识、技能等内容。
4、依据各学习项目的内容总量以及在该门课程中的地位分配各学习项目的课时数。
三、课程设计思路
根据机电一体化行业的发展需求和职业岗位所需要的知识能力素质要求，打破传统学科体系课程内容结构，按照“行动导向”的认知规律，以情境教学的形式，对课程进行重构。
教学内容的选取以实物零件为载体。
确定以“涡轮蜗杆减速器”为载体，分成7个学习情境，每个学习情境中布置3个学习任务，完成SolidWorks中的三大模块学习。
以培养学生的全面素质为基础，以提高学生的综合职业能力为核心的职教特色。
本课程打破以学科为中心的内容结构体系，突出“必备和够用为度”的职业教育思想，采用理实一体化课程模式，按照“典型工作任务”所需要的理论知识和实践技能组织课程内容，按照先易后难组织课程结构。
第二部分课程目标
一、课程目标
通过以工作任务导向以及典型零件计算机辅助设计的实际工作项目活动，使高等职业学院的机电技术专业的学生了解计算机辅助设计与制造专业的学习领域和工作领域等专业知识与技能，能够熟练地使用计算机辅助设计软件与专业技术等，培养学生具备产品计算机辅助设计的实际工作技能，为学生未来从事专业方面实际工作的能力奠定基础。
二、职业能力目标
（一）、知识目标
1、知识目标
（1）使学生能够系统地学习SolidWorks软件三维数字建模的相关知识；
（2）使学生能够系统地学习SolidWorks软件装配设计的相关知识；
（3）使学生能够系统地学习SolidWorks软件生成工程图的相关知识。
（二）、能力目标
（1）能够熟练地使用常用SolidWorks软件完成典型机械零件的三维建模工作，并掌握计算机辅助设计软件的基本操作技能；
（2）能够熟练地使用SolidWorks软件完成装配体三维装配设计工作，并掌握计算机辅助设计软件的基本操作技能；
（3）能够熟练地使用SolidWorks软件完成由三维模型生成工程图纸工作，并掌握计算机辅助设计软件的基本操作技能。
（三）、素质目标
1、方法能力
自主学习获取信息的能力，决策与规划的能力，评价执行结果的能力。
（1）资料收集整理能力；
（2）制定、实施工作计划的能力；
（3）简单的绘图与识图能力；
（4）能够把理论知识与应用性较强实例有机结合起来，培养学生的专业实践能力。
同时使学生对专业知识职业能力有深入的理解，尤其使学生对计算机辅助设计与制造产品的理念与实际技能有明显提高；
2、社会能力
相关职业素养、团队合作精神,创新精神。
（1）培养学生的沟通能力及团队协作精神；
（2）培养学生分析问题、解决问题的能力；
（3）培养学生勇于创新、爱岗敬业的工作作风；
（4）培养学生的质量意识、安全意识；
（5）培养学生的社会责任心、环保意识；
（6）在教学过程、学习评价中注重塑造学生职业道德和培养职业素养。
第三部分课程内容设计
一、课程项目设计《液压与气动技术》项目设计
项目名称
子项目名称
教学模式
学时
1、学习情境一产品设计基础
任务1
产品设计主要过程
理实一体化教学、教学做一体化
2
任务2
产品设计主要思路
任务3
在SW环境下产品设计过程
2、学习情境二回转类零件设计
任务1
零件建模的基础知识
8
任务2
实例分析-轴的设计
任务3
创建涡轮轴
3、学习情境三成型面零件设计
任务1
扫描、放样等建模知识
8
任务2
实例分析-齿轮的设计
任务3
涡轮设计
4、学习情境四箱体类零件设计
任务1
零件建模的基础知识
6
任务2
实例分析—下箱盖设计
任务3
箱体设计
5、学习情境五产品的装配
任务1
装配知识
10
任务2
实例分析-轴承、刷子的装配
任务3
减速箱装配
6、学习情境六产品的工程图
任务1
工程图生成的知识
6
任务2
实例分析—涡轮轴的工程图生成
任务3
减速箱箱体工程图创建
7、学习情境七项目的拓展
任务1
储物架设计
8
任务2
微波炉机壳设计
总学时
48
二、项目内容及实施
包括项目及子项目名称、学时、学习目标、学习内容、教学方法和建议、工具与媒体、学生已有基础、教师所需执教能力要求。
学习情境一产品设计基础（载体：
涡轮蜗杆减速器）
1.参考学时
2学时。
2.学习目标
了解产品设计的主要过程；
了解产品设计的一般思路；
掌握机械系统的构成；
掌握在SW环境中进行产品设计过程。
3.工作任务
用SolidWorks完成零件的建模、装配和工程图的生成示范。
任务一产品设计主要过程
参考学时
0.5
学习目标
会使用SolidWorks来打开和保存文件；
会选择使用SolidWorks的零件建模、装配图和工程图三个模块；
掌握在SW环境中进行产品设计过程。
工作任务
选择计算机辅助设计的软件SolidWorks
确定产品设计的主要过程
相关实践知识
使用SolidWorks打开涡轮蜗杆减速器
使用SolidWorks进行简单的建模操作
相关理论知识
了解产品设计的一般思路
了解产品设计的主要过程
掌握机械系统的构成
拓展知识
Pro-E软件在产品设计中的应用
CAD/CAM类软件的应用及区别
任务二产品设计主要思路
参考学时
0.5
学习目标
会使用SolidWorks来打开和保存文件；
会选择使用SolidWorks的零件建模、装配图和工程图三个模块；
掌握在SW环境中进行产品设计过程。
工作任务
选择计算机辅助设计的软件SolidWorks
确定产品设计的主要过程
相关实践知识
使用SolidWorks打开涡轮蜗杆减速器
使用SolidWorks进行简单的建模操作
相关理论知识
了解产品设计的一般思路
了解产品设计的主要过程
拓展知识
Pro-E软件在产品设计中的应用
CAD/CAM类软件的应用及区别
任务三在SW环境下产品设计过程
参考学时
1
学习目标
会使用SolidWorks来打开和保存文件；
会选择使用SolidWorks的零件建模、装配图和工程图三个模块；
掌握在SW环境中进行产品设计过程。
工作任务
选择计算机辅助设计的软件SolidWorks
确定产品设计的主要过程
相关实践知识
使用SolidWorks打开涡轮蜗杆减速器
使用SolidWorks进行简单的建模操作
相关理论知识
了解产品设计的一般思路
了解产品设计的主要过程
拓展知识
Pro-E软件在产品设计中的应用
CAD/CAM类软件的应用及区别
学习情境二回转类零件设计（载体：
涡轮轴）
1.参考学时
8学时。
2.学习目标
掌握草图绘制、标注、编辑操作方法；
掌握拉伸、回转、切除等操作方法；
掌握倒角、镜像、钻孔等操作方法。
3.工作任务
用SolidWorks完成涡轮轴和轴承盖零件的建模。
任务一软件设计知识
参考学时
2
学习目标
会使用SolidWorks来草图绘制、标注、编辑；
会使用SolidWorks进行拉伸、回转、切除等操作方法；
掌握倒角、镜像、钻孔等操作方法。
工作任务
介绍理论知识，并在计算机上示范操作
相关实践知识
运用SolidWorks草绘视图
运用SolidWorks编辑视图
运用SolidWorks进行拉伸和回转操作
相关理论知识
回转体的主要类别
回转体的基准
回转体建模的常用方法
拓展知识
倒角、镜像和异型导向孔等命令的应用
任务二实例分析与训练
参考学时
4
学习目标
运用SolidWorks来创建简单轴类零件；
运用SolidWorks来创建轴承盖零件。
工作任务
完成简单轴类零件的建模
完成书上轴承盖零件的建模
相关实践知识
运用SolidWorks草绘视图
运用SolidWorks编辑视图
运用SolidWorks进行拉伸和回转操作
相关理论知识
回转体的主要类别
回转体的基准
回转体建模的常用方法
拓展知识
补充图纸，让学生完成建模
任务三涡轮轴设计
参考学时
2
学习目标
运用SolidWorks进行涡轮轴零件的创建
工作任务
完成SolidWorks进行涡轮轴零件的创建（参照书本：
30页）
相关实践知识
使用SolidWorks进行涡轮轴零件的创建
相关理论知识
零件结构特征分析
造型方法分析
拓展知识
复杂零件的拉伸和回转设计
学习情境三成型面零件设计（载体：
涡轮）
1.参考学时
8学时。
2.学习目标
掌握扫描、放样成型面造型操作方法；
掌握曲线、曲面等造型操作方法；
掌握螺旋线、拉伸曲面等操作方法；
进一步掌握草图绘制中的技巧。
3.工作任务
用SolidWorks完成吊环、直齿圆柱齿轮和涡轮零件的建模。
任务一软件设计知识
参考学时
2
学习目标
会使用SolidWorks来扫描、放样成型面造型操作方法；
会使用SolidWorks进行曲线、曲面等造型操作方法；
工作任务
介绍理论知识，并在计算机上示范操作
相关实践知识
运用SolidWorks来扫描零件
运用SolidWorks来放样零件
运用SolidWorks进行曲线、曲面造型
相关理论知识
空间曲面建模
空间曲线建模
放样和扫描
拓展知识
创建螺纹
任务二实例分析与训练
参考学时
4
学习目标
运用SolidWorks来创建吊环；
运用SolidWorks来创建直齿圆柱齿轮。
工作任务
用放样命令来完成吊环的创建
用扫描命令来完成直齿圆柱齿轮的创建
相关实践知识
运用SolidWorks草绘视图
运用SolidWorks编辑视图
运用SolidWorks进行放样和扫描操作
相关理论知识
空间曲面建模
空间曲线建模
放样和扫描
拓展知识
补充图纸，让学生完成成型面的创建
任务三涡轮设计
参考学时
2
学习目标
运用SolidWorks来创建涡轮；
工作任务
完成SolidWorks进行涡轮零件的创建（参照书本：
96页）
相关实践知识
使用SolidWorks进行涡轮零件的创建
相关理论知识
零件结构特征分析
造型方法分析
拓展知识
蜗杆的设计
学习情境四箱体类零件设计（载体：
减速器箱体）
1.参考学时
6学时。
2.学习目标
掌握抽壳、拔模的造型方法；
掌握筋板的造型方法；
掌握曲面切除的技巧；
进一步掌握草图绘制的技巧。
3.工作任务
用SolidWorks完成减速器上、下箱体的建模。
任务一软件设计知识
参考学时
2
学习目标
会使用抽壳、拔模的造型方法；
会使用筋板的造型方法；
掌握曲面切除的技巧
工作任务
介绍理论知识，并在计算机上示范操作
相关实践知识
运用SolidWorks来抽壳零件
运用SolidWorks来拔模零件
运用SolidWorks进行筋板的创建
相关理论知识
箱体的结构特点
箱体的毛坯和加工
抽壳、拔模、筋板命令的应用
拓展知识
运用抽壳、拔模、筋板命令
任务二实例分析与训练
参考学时
2
学习目标
运用SolidWorks来创建上箱体；
工作任务
运用抽壳、拔模、筋板命令来创建上箱体
相关实践知识
运用SolidWorks草绘视图
运用SolidWorks编辑视图
运用SolidWorks进行抽壳、拔模、筋板操作
相关理论知识
箱体的结构特点
箱体的毛坯和加工
抽壳、拔模、筋板命令的应用
拓展知识
引入下箱体的创建
任务三下箱体设计
参考学时
2
学习目标
运用SolidWorks来创建下箱体；
工作任务
运用抽壳、拔模、筋板命令来创建下箱体（参照书本：
128页）
相关实践知识
使用SolidWorks进行下箱体零件的创建
相关理论知识
零件结构特征分析
造型方法分析
拓展知识
组合夹具的设计
学习情境五产品的组装与配合（载体：
减速器）
1.参考学时
10学时。
2.学习目标
掌握装配体的相关操作；
掌握配合、剖面视图等操作；
掌握用智能扣件插入标准件的操作方法；
掌握爆炸、动画等操作方法；
掌握螺旋线、拉伸曲面操作方法。
3.工作任务
用SolidWorks完成减速器的装配。
任务一软件设计知识
参考学时
2
学习目标
会使用装配体的相关操作；
会使用配合、剖面视图等操作；
进一步掌握草图绘制中的技巧。
工作任务
介绍理论知识，并在计算机上示范操作
相关实践知识
运用零件来进行装配
相关理论知识
装配基准的选择
零件的定位与连接
产品中的标准件
拓展知识
运用轴承的零件来进行装配
任务二实例分析与训练
参考学时
4
学习目标
创建螺旋千斤顶的零件图并装配；
工作任务
运用旋转、拉伸和扫描来创建零件
把零件进行装配
相关实践知识
运用旋转、拉伸和扫描来创建零件
把零件进行装配
相关理论知识
装配基准的选择
零件的定位与连接
产品中标准件的选择
拓展知识
引入减速器的装配
任务三减速器的装配
参考学时
4
学习目标
运用SolidWorks来进行整个减速器的装配；
工作任务
选择部分标准件
完成减速器的装配（参照书本：
157页）
相关实践知识
使用SolidWorks进行下箱体零件的创建
相关理论知识
零件结构特征分析
装配基准的选择和约束的选择
拓展知识
减速器的爆炸视图
学习情境六产品的工程图（载体：
减速器箱体）
1.参考学时
6学时。
2.学习目标
掌握生成三视图和投影视图的操作方法；
掌握生成局部视图和剖视图的操作方法；
掌握编辑剖面线、中心线操作方法；
掌握尺寸标注的技巧。
3.工作任务
用SolidWorks完成减速器上箱体的生成。
任务一软件设计知识
参考学时
2
学习目标
会使用生成三视图和投影视图的操作方法；
会使用生成局部视图和剖视图的操作方法；
掌握编辑剖面线、中心线操作方法。
工作任务
介绍理论知识，并在计算机上示范操作
相关实践知识
运用轴类零件来进行工程图的生成
相关理论知识
工程图与三维实体模型的关系
图纸格式
三视图和投影视图
拓展知识
轴类零件的工程图生成
任务二实例分析与训练
参考学时
2
学习目标
轴承端盖的零件图生成；
工作任务
完成轴承端盖的零件图生成
对三视图的尺寸进行编辑
相关实践知识
完成轴承端盖的零件图生成
对三视图的尺寸进行编辑
相关理论知识
工程图与三维实体模型的关系
图纸格式
三视图和投影视图
三视图图纸尺寸的编辑
拓展知识
完成轴承端盖的三视图
任务三减速箱箱体工程图生成
参考学时
2
学习目标
掌握生成三视图和投影视图的操作方法；
掌握生成局部视图和剖视图的操作方法；
掌握编辑剖面线、中心线操作方法；
掌握尺寸标注的技巧。
工作任务
完成减速箱箱体的工程图生成（参照书本：
157页）
相关实践知识
使用SolidWorks进行减速箱上箱体的工程图生成
对工程图进行尺寸编辑
相关理论知识
零件结构特征分析
三视图的分布
剖视图的创建
拓展知识
减速器装配工程图
学习情境一七项目的拓展（载体：
焊接和钣金件）
1.参考学时
6学时。
2.学习目标
钣金加工技术的基础知识；
掌握基体法兰、斜接法兰、边线法兰、展开、折叠操作方法；
掌握抽壳、拔模、扣合、包覆等特征操作方法；
掌握塑料产品的设计方法。
3.工作任务
用SolidWorks完成通风管、微波炉机壳、洗手液瓶喷嘴、扫描仪盖的设计。
任务一储物架设计
参考学时
2
学习目标
掌握钣金加工技术的基础知识；
掌握基体法兰、斜接法兰、边线法兰、展开、折叠操作方法。
工作任务
介绍理论知识，并在计算机上示范操作
相关实践知识
用SolidWorks软件完成通风管的设计
相关理论知识
钣金的规格
基体法兰命令和放样折弯命令的应用
拓展知识
补充钣金类零件
任务二微波炉机壳设计
参考学时
2
学习目标
掌握钣金加工技术的基础知识；
掌握基体法兰、斜接法兰、边线法兰、展开、折叠操作方法。
工作任务
介绍理论知识，并在计算机上示范操作
相关实践知识
用SolidWorks软件完成微波炉机壳的设计
相关理论知识
钣金的规格
基体法兰命令和放样折弯命令的应用
拓展知识
补充钣金类零件
1、学习方法要求：
（1）鉴于本课程实践性强的特点，建议采用行动导向学习法，具体就是开展理实一体化学习；
（2）在理实一体化教学过程中，教师应立足于加强学生实际操作能力的培养，通过学习情境学习提高学生的学习兴趣，激发学生的成就感；特别注重学习小组的划分，以此来强化学生社会能力培养；
（3）在理实一体化教学过程中，教学过程中教师应突出我院“四职一体化”人才培养理念，将“四职”贯彻到学生学习整个过程中。
2、学生已有基础
学生需先修《机械制图》、《机械基础》、《钳工技能实训》、《机床电控与PLC》、《维修电工技能实训》等课程，具备拆装液压元件和组构液压控制电路的基本技能、方法和能力。
3、教师所需执教能力要求
（1）从事本课程教学的专任教师应具备的相关知识、能力和资质
①具备机械制造类或机电控制类专业大学本科以上（含本科）学历，并接受过职业教育教学方法论培训，具备高校教师资格。
②具备较扎实的理论基础知识和较强的实践动手能力和教学组织、管理及协调能力。
（2）从事本课程教学的兼职教师应具备的资质
①具备一定的普通话基础，并掌握一定的教育教学相关知识。
②在企业从事3年以上液压系统或机电技术产品的安装、调试、维修、维护等工作。
（3）师资配备
本课程师资由专任教师和兼职教师共同组成，课程中的30%以上的教学任务由兼职教师承担。
第四部分实施建议与教学改革
1、教学评价与考核方式
教学评价应采取阶段性评价和目标评价相结合，理论考核与实践考核相结合，学生作品的评价与知识点考核相结合，有条件的可采取在实际工作环境中考核学生的能力。
加强评价结果的反馈，更好地改善学生的学习，有效地促进学生发展。
在反馈中要充分尊重学生，以鼓励、肯定、表扬为主。
并创建三维建模兴趣小组，组织参加省、市各级的比赛。
（一）、对学生的评价
1、考核内容
掌握SolidWorks软件的三大模块：
零件的建模、装配和工程图的生成。
考试方式为上机考核，注重实用性、应用性。
2、考核方法
采用过程生成考核办法，注重学生学习过程的考核。
本课程考核采用平时成绩、期末考试（实操考试）成绩综合评价的形式。
总评成绩为：
平时成绩40%+期末考试成绩60%。
平时成绩为：
课程授课过程中的学生考勤情况、平时表现即平时作业和项目任务完成情况。
期末考试成绩为：
满分为100分，采取上机操作考试的方式。
（二）、对教师的评价
按照学校相关规定进行。
（三）、对课程体系的评价
按照《课程建设工作条例》评价。
二、教学建议
1、《机械产品的数字化设计》选用的教材是《SolidWorks2009产品设计行业应用实践》，该本教材典型的应用案例，挖掘最需要的软件知识和执业能力。
内容突出一条主线，两条线索，纵横结合，完美展现软件在行业中的应用。
2、教学按学院要求实行项目化教学改革，项目一条主线为涡轮蜗杆减速器，分解成7个工作任务为出发点来激发学生的学习兴趣，教学中要注重创设教育情境，采取理论实践一体化教学模式，要充分利用多媒体和网络教学手段。
3、本课程在教学活动中，应立足于加强学生实际操作能力的培养，采用理实一体化教学，提高学生的学习兴趣。
4、本课程的教学关键是现场教学，教中学，学中做。
教师引导，学生操作，学生提问，教师解答、指导。
5、教师应因材施教，着力培养学生对本课程的学习兴趣，从而提高学生的学习主动性和积极性。
6、教师应具有双师型工作能力，具有与课程内容相关的能力，边操作、边演示、边讲解。
三、评价建议
1、改革考核手段和方法，加强实践环节的考核，采用过程考核的考核方法。
2、结合课堂提问、学生作业，项目实施成果、学生项目实施情况汇报及期末考试情况综合评定学生的成绩。
3、应注重对学生动手能力和在实践中分析问题、解决问题能力的考核。
对在学习和应用上有创新的学生应特别
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