《汽車零部件3D創(chuàng)新設計》課程標準

《汽車零部件3D創(chuàng)新設計》課程標準一、課程基本信息課程名稱：汽車零部件3D創(chuàng)新設計開課部門：汽車工程學院課程代碼：Qclbjcxsj學分：2學時：48（理論教學24學時，實踐24學時）授課時間：第3學期授課對象：高職汽車制造與裝配專業(yè)學生課程性質(zhì)：專業(yè)必修課程課程類型：理實一體化課（B類課）教學場地要求：CAD/CAM機房、逆向工程實訓室二、課程定位本課程是汽車制造與裝配技術專業(yè)的一門拓展互選課程。本課程的主要任務是使學生了解汽車零部件創(chuàng)新設計的方法，例如：正向設計、逆向設計。通過學習，學生掌握一定的創(chuàng)新設計理念，設計方法，并學會使用正向設計軟件和逆向設計軟件的基礎操作使用，能獨立完成一個中等復雜程度產(chǎn)品的造型設計；培養(yǎng)嚴謹認真、耐心細致的工作作風，以及創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識。為今后從事汽車制造與裝配等技術工作和可持續(xù)發(fā)展奠定知識基礎和能力基礎。本課程與全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽、全國職業(yè)技能大賽“工業(yè)產(chǎn)品設計”接軌，前導課程有《機械制圖》、《計算機制圖》和《機械CAD/CAM》等，后續(xù)課程有《頂崗實習》、《畢業(yè)設計》。三、課程目標1.能力目標（1）認識桌面級3D打印機、激光掃描儀，并掌握基礎操作；（2）能夠熟練利用NX10.0，獨立完成1個中等復雜產(chǎn)品的正向造型設計任務；（3）能夠熟練利用GeomagicDesign，獨立完成中等復雜產(chǎn)品的逆向造型設計任務；（4）能夠?qū)Ξa(chǎn)品造型設計中的問題進行分析和解決。2.知識目標（1）了解產(chǎn)品造型、創(chuàng)新設計的整個工作流程；（2）了解正向設計的方法、使用的軟件；（3）了解逆向設計的方法、使用的設備和軟件；（4）掌握產(chǎn)品產(chǎn)品快速成型的知識；（5）掌握由產(chǎn)品實物完成3D逆向造型的方法和技巧。3.素質(zhì)目標（1）培養(yǎng)創(chuàng)造性思維；（2）培養(yǎng)嚴謹認真、耐心細致的工作態(tài)度；（3）培養(yǎng)創(chuàng)新意識；（4）培養(yǎng)尊重知識產(chǎn)權意識。四、課程設計（一）設計思想以崗位能力為目標組織教學。從專業(yè)拓展互選的角度擴展學生的知識體系和技能，選擇正向設計、逆向設計兩種設計手段，選擇典型的3D打印桌面機、激光掃描儀為教學設備，以造型主流工業(yè)軟件UX10.0、GeomagicDesign為教學工具。以“任務驅(qū)動式”設計教學過程。該課程為理實一體化課程，包括理論基礎知、基礎設備、多個軟件操作技能。課程要求學生在掌握正向和逆向造型基本流程，設計思路的同時，掌握設備操作，維護保養(yǎng)，數(shù)據(jù)導入讀取等技能。因此，課程教學過程實施中，教學場地選擇在實訓室和機房展開，教學方法主要是“任務驅(qū)動式”的教學做一體化教學。以云課堂推動線上線下同步教學。課程組針對該課程的特點，開發(fā)網(wǎng)上教學資源，并在“云課堂”實施推廣。課上課下的結合實現(xiàn)課堂的翻轉，既充分利用了學生的碎片化時間，同步展開線上線下的教學，又達到了保證學生學習效果的目的。以過程考核兼顧期末終極考核綜合考核學生技能?？荚u主要包括課堂考評、任務考評、成果考評和期末考評等形式。綜合計算學生云課堂學習情況，出勤率，任務完成情況，通過以上形式制定評分標準，實施考評。1.教學內(nèi)容選取根據(jù)汽車制造與裝配技術2020級人才培養(yǎng)方案，以汽車裝配行業(yè)、企業(yè)未來發(fā)展需要和完成汽車裝配維修崗位實際工作任務需要為基本原則，提高學生的就業(yè)核心競爭力，適應“智”造為目的。基于正向設計理念，對標全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽；基于逆向設計理念，積極靠攏全國職業(yè)技能大賽“工業(yè)產(chǎn)品設計”賽項，選取創(chuàng)意與創(chuàng)新、正向設計、逆向設計、快速成型技術4個單元為本課程主要教學內(nèi)容，充分體現(xiàn)教學內(nèi)容的實用性和先進性。綜合考慮實際生產(chǎn)案例，篩選全國職業(yè)技能大賽國賽省賽歷年真題，由淺入深，最終選擇了以下案例：可集成自行車立體停車裝置、轉向燈（國賽真題）、車門把手（國賽真題）。2.教學內(nèi)容序化打破以知識傳授為主要特征的傳統(tǒng)學科課程模式，展開項目式教學：基于工作過程的產(chǎn)品設計，以大學生機械創(chuàng)新作品為載體：產(chǎn)品結構分析—工藝分析—產(chǎn)品建模，整合設計?；诋a(chǎn)品逆向造型的三大關鍵步驟：數(shù)據(jù)采集→數(shù)據(jù)處理→模型重構，整合設計3D打印、激光掃描數(shù)據(jù)采集、三維模型重構和逆向工程綜合實踐四個教學單元。遵循高職學生的認知規(guī)律，從單一到綜合、簡單到復雜，以培養(yǎng)學生造型設計能力為突破點，科學設計每個教學單元的工作任務，轉變以完成單元工作任務為中心組織課程，圍繞工作任務序化、組織教學內(nèi)容。3.教學組織模式以“任務驅(qū)動”式組織教學，本課程3D打印和激光掃描數(shù)據(jù)采集單元在逆向工程實訓室實施理實一體化教學，正向設計和逆向造型學習單元在CAD/CAM機房實施教學。每個學習任務包含若干工作項目，其中一部分工作項目在教師的引導下完成，貫穿相關知識與技能與其中，學生再復制完成一遍；另外一部分工作項目為拓展工作任務，要求學生獨立完成，教師采取個別輔導加集中講解的方式指導學生實踐。學生實踐動手階段，鼓勵學生之間相互交流。對于任務完成質(zhì)量高、速度快的給學生予分數(shù)獎勵，計入平時成績。另外實施開放實訓，每個單元安排1—2實踐工作任務，進一步強化提高學生軟件實際應用能力。（二）課時分配序號項目（或任務、案例）課型學時分配作業(yè)布置1創(chuàng)意與創(chuàng)新概述創(chuàng)意與創(chuàng)新思維及技法訓練理論212汽車零部件創(chuàng)新設計基礎部件創(chuàng)新基礎常見基本機構、組合機構的認識理論2設計流程及設計要點理論213正向創(chuàng)新設計可集成立體自行車停放裝置設計要求分析，設計思路確定，討論設計方案，并對比理論2基于NX10.0的產(chǎn)品建模理實一體4開放實訓實操8方程式賽車創(chuàng)新設計方程式賽車設計案例分析1理實一體2方程式賽車設計案例分析2理實一體214逆向創(chuàng)新設計汽車擺桿逆向創(chuàng)新設計基于激光掃描的數(shù)據(jù)采集理實一體2基于geomagic2017的點云處理理實一體2基于geomogicdesignX的逆向造型理實一體6開放實訓實操4基于geomagiccontrol2015的質(zhì)量分析及3D打印快速成型理實一體21汽車后視鏡逆向創(chuàng)新設計基于geomagic2017的點云處理理實一體2基于geomogicdesignX的逆向造型理實一體6開放實訓實操4基于geomagiccontrol2015的質(zhì)量分析及3D打印快速成型理實一體21職業(yè)技能大賽國賽真題訓練—車門把手逆向造型基于geomagic2017的點云處理理實一體2基于geomogicdesignX的逆向造型理實一體6開放實訓實操4基于geomagiccontrol2015的質(zhì)量分析及3D打印快速成型理實一體215隨堂考核云課堂抽考，一人一題抽考實操4合計52（三）單元描述課程單元1課程單元名稱創(chuàng)意與創(chuàng)新課時數(shù)2學習目標1.了解創(chuàng)意與創(chuàng)新相關理論概念；2.了解常見思維和創(chuàng)新思維；3.了解創(chuàng)新思維訓練技法；學習內(nèi)容1.創(chuàng)意與創(chuàng)新相關理論概念；2.創(chuàng)新思維訓練技法；教學方法和建議任務驅(qū)動式教學、案例教學、云課堂教學、頭腦風暴教學條件要求多媒體教室學生已有基礎機械制圖、UG軟件建模教師所需執(zhí)教能力要求1.熟練掌握創(chuàng)意與創(chuàng)新的理論；2.能引導學生展開有效的思維分析；3.熟練掌握創(chuàng)意與創(chuàng)新的訓練技法；課程單元2課程單元名稱汽車零部件創(chuàng)新設計基礎課時數(shù)4學習目標1.掌握常見基本機構的類型；2.掌握常見的組合機構類型；3.掌握汽車零部件創(chuàng)新設計流程及設計要點學習內(nèi)容1.常見基本機構及工藝性分析；2.常見的組合機構及工藝性分析；3.創(chuàng)新設計流程及設計要點。教學方法和建議任務驅(qū)動式教學、案例教學、云課堂教學教學條件要求多媒體教室、CAD/CAM機房學生已有基礎機械制圖、UG軟件建模教師所需執(zhí)教能力要求1.熟練掌握汽車零部件常見的基本機構；2.熟練掌握汽車零部件常見的組合機構；3.熟練掌握創(chuàng)新設計流程及設計要點，能夠積極有效的引導學生展開頭腦風暴課程單元3課程單元名稱正向創(chuàng)新設計課時數(shù)10學習目標1.了解正向設計的方法；2.了解正向設計的過程；3.掌握簡單機構設計汽車零部件；4.了解方程式賽車設計方案；學習內(nèi)容1.基于大學生機械創(chuàng)新設計大賽作品的案例教學機構設計，非標準件設計、產(chǎn)品數(shù)字化建模；2.基于方程式賽車作品的案例教學零部件設計、機構設計、產(chǎn)品數(shù)字化建模；教學方法和建議任務驅(qū)動教學法、案例教學法、課堂演示法、云課堂教學教學條件要求CAD/CAM機房、大學生機械創(chuàng)新創(chuàng)客空間學生已有基礎機械制圖、NX軟件建模、機械設計教師所需執(zhí)教能力要求1.熟練使用NX12.0進行產(chǎn)品數(shù)字化建模；2.熟練汽車零部件及機構設計。課程單元4課程單元名稱逆向創(chuàng)新設計課時數(shù)32學習目標1.了解逆向工程技術的設計流程、應用及發(fā)展趨勢；2.會利用激光掃描儀進行數(shù)據(jù)采集；3.掌握GeomagicWrap點云處理，能處理中等難度的掃描數(shù)據(jù)；4.掌握GeomagicDesign進行三維模型重構基本方法，進行較復雜產(chǎn)品三維模型重構；5.掌握GeomagicControl質(zhì)量分析方法，會進行三維模型的重構評價及分析，進行造型優(yōu)化；6.了解常用3D打印工藝方法、3D打印應用領域及發(fā)展方向；7.會應用切層軟件（例如：Cutre）對模型進行處理；8.能獨立操作3D打印機完成簡單產(chǎn)品的打印工作；學習內(nèi)容1.逆向工程技術概述；2.數(shù)據(jù)采集：方法及設備、激光掃描儀操作流程、激光掃描儀維護與保養(yǎng)；3.數(shù)據(jù)處理：GeomagicWrap點云處理；4.逆向造型：車門把手、后視鏡、擺桿的逆向造型；5.數(shù)據(jù)比對：GeomagicControl質(zhì)量分析；6.3D打?。涸怼⒐に嚰皯?、3D打印切層軟件、3D打印設備操作、基礎維護、排障；教學方法和建議任務驅(qū)動教學法、云課堂教學、分數(shù)激勵法教學條件要求多媒體教學軟件、掃描儀、3D打印機桌面機（FDM）、GeomagicWrap、GeomagicDesign、GeomagicControl軟件學生已有基礎機械制圖、UG三維模型重構、機械設計教師所需執(zhí)教能力要求1.能熟練掌握單目拍照式激光掃描儀的使用，會使用設備對產(chǎn)品進行數(shù)據(jù)采集；2.能綜合運用GeomagicWrap、GeomagicDesign、GeomagicControl軟件進行較復雜產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理及三維模型重構，并進行產(chǎn)品質(zhì)量分析。3.會使用軟件對產(chǎn)品模型進行處理并切層；4.會操作3D打印機進行產(chǎn)品打??；5.會展開3D打印機維護與保養(yǎng)；、課程考核1、作品考核及方式說明作品考核為軟件應用能力考核，上機操作完成一較簡單產(chǎn)品數(shù)據(jù)處理和三維模型重構，滿分100分，評分標準如下。期末考試考核項目考核指標所得分值指標分值數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)降噪處理5數(shù)據(jù)插補處理5數(shù)據(jù)平滑處理5數(shù)據(jù)光順處理5點云的重定位整合處理10三維模型重構三維模型重構思路10選用合理有效的造型方法10三維造型曲面光順性質(zhì)量10三維造型倒角質(zhì)量10三維模型重構質(zhì)量（誤差分析）10三維模型結構優(yōu)化15造型時間控制5總評成績考核教師簽名2.過程考核說明過程考核由開放實訓指導教師和理論課教師共同考核，滿分100分，具體考核項目如下：序號考核項目考核內(nèi)容分值1考勤遲到、早退、曠課202練習作業(yè)練習作業(yè)完成情況303課堂紀律課堂紀律154學習態(tài)度回答教師提問，課前預習，課后復習155行為規(guī)范符合6S管理規(guī)范要求，規(guī)范操作設備儀器20滿分1003.開放實訓考核說明開放實訓考核主要考核學生開放實訓任務完成數(shù)量和質(zhì)量，滿分100分，由開放實訓指導教師考核。開放實訓考核考核項目考核指標所得分值指標分值3D打印1個產(chǎn)品的3D打印50數(shù)據(jù)采集2個產(chǎn)品的數(shù)據(jù)采集50總評成績考核教師簽名4.課程成績形成（比例分配）課程成績＝作品