“机械产品3D建模与3D打印”课程是检测技术及应用专业的一门选修课程。通过学习，使学生掌握应用UG软件进行机械产品3D建模基本方法，掌握3D打印的工作原理和3D打印机的基本操作。培养学生产品数字化正向设计3D建模能力，常用3D打印机的操作技能，同时注重培养学生良好的职业素质，为学生学习后续专业课程奠定基础，也为学生今后可持续性发展打下坚实的基础。
1.单元测验（70％），每次测验包括5道题，共10分。每次测验允许尝试3次，取最高成绩。本课程一共有6个单元测验。
2.期末考试（30％），包括15道题，共30分，需要在60分钟内完成。
注意：要保证有60分钟的时间不被打扰地参加考试。网络不稳定的地区，请选择网速好的情况下测试。
按百分制计分，设置等级为：60-79分为合格，80-100分为优秀。
“机械产品3D建模与3D打印”课程标准
招生对象： | 高中毕业生及同等学力者 | 教学时数： | 32H |
学历层次： | 高职 | 课程代码： |
|
修业年限： | 全日制三年 | 学 分 数： | 1.5 |
适用专业： | 机械产品检验检测技术 | 制 订 人： | 冯伟 |
一、课程概述
1．课程定位
“机械产品3D建模与3D打印”课程是检测技术及应用专业的一门选修课程。通过学习，使学生掌握应用UG软件进行机械产品3D建模基本方法，掌握3D打印的工作原理和3D打印机的基本操作。培养学生产品数字化正向设计3D建模能力，常用3D打印机的操作技能，同时注重培养学生良好的职业素质，为学生学习后续专业课程奠定基础，也为学生今后可持续性发展打下坚实的基础。
通过“机械制图”、“机械设计基础”等前导课程的学习，使学生具备机械制图和机械设计的基础知识、掌握了机械产品二维工程图的识图能力和中等复杂机械产品的设计能力，为后续“校外综合顶岗实习”实践环节综合能力培养奠定基础。
2．设计思路
（1）内容设计
通过广泛调研，与企业合作，本课程内容设计重在培养学生对应用UG软件进行产品（或零件）3D建模、应用3D打印机进行3D打印的能力，围绕产品原型岗位技能要求，通过对具体产品或零件草图绘制、实体建模、曲面建模、装配、3D打印的技能入手。组织学生应用UG软件完成对具体产品或零件3D建模、装配、应用3D打印机进行3D打印的专项训练，培养学生应用UG软件3D建模、装配、3D打印的实践动手能力。以实现培养机械产品3D建模与3D打印能力为主要目标，按照学生学习认知规律和职业成长规律，创设课程学习主题。
（2）教学设计
紧密结合专业，根据学生实际情况和课程特点，充分体现任务引领，项目导向课程思想，依据职业能力培养的需要，灵活采用小组讨论法、示范教学法、实践操作法等多种教学方法，利用课程网站教学手段，按照理论知识讲解与实践操作相结合、校内学习与校外实践相结合的思路组织教学。
课程考核改变单一的终结性评价的方式，采用过程考核和综合考核相结合、理论考核和实践考核相结合的方式。课程考核不仅涵盖本课程必须掌握的知识与技能，还包括态度纪律考核和合作精神考核，突出职业素养的考核评价，全面考核学生综合素质。
二、课程目标
1.掌握UG草图绘制、草图编辑的常用操作方法；
2.掌握实体建模的思路与方法；
3.掌握构建曲面、曲面操作、曲面造型的方法；
4.掌握机械产品零部件的装配方法及装配约束的方法；
5.了解常用3D打印机成型的原理及特点；
6.掌握常用3D打印机及配套软件的操作方法；
7.掌握根据具体模型合理设置打印参数的方法。
三、内容标准及实施建议
1．课题安排及学时分配
本课程创设了5个主题：机械产品草图绘制、机械产品3D建模、机械产品曲面构造、轮子组件装配、3D打印机成型的原理及应用等，总课时为32学时。具体安排见表1。
表1 课题安排表
课题序号 | 课题名称 | 学时H |
1 | 机械产品草图绘制 | 4 |
2 | 法兰盘、涡轮蜗杆箱体等三维建模 | 12 |
3 | 机械产品曲面构造 | 4 |
4 | 轮子组件装配 | 4 |
5 | 3D打印机成型的原理及应用 | 8 |
| 合计 | 32 |
2．课题内容及实施
每个主题对教学目标、教学内容、教学重难点、教学实施建议、教学资源、评价内容与方法等都做了详细说明，具体内容详见表2～表7。
表2 课题1教学设计表
课题1 | 机械产品草图绘制 | 学时H | 4 | |||
教学目标 | 1．掌握UG系统环境的设置方法； 2．掌握创建草图的思路与方法； 3．掌握对草图进行尺寸约束和几何约束操作的方法。 | |||||
教学内容 | 1.UG的工作界面； 2.UG系统环境的设置方法； 3.对草图进行尺寸约束和几何约束操作的方法； 4.正确选取草图对象的方法； 5.对草图曲线进行镜像、偏置等操作的方法。 | |||||
重点难点 | 重点：掌握草图绘制命令使用（重点强调） 难点：草图进行尺寸约束和几何约束操作 | |||||
教学实施 建议 | 步骤 | 内容 | 方法、资源运用 | 课时 | ||
1 | UG的工作界面 | 示范教学法； 多媒体教学法； 教学课件等； | 0.5 | |||
2 | UG系统环境的设置方法 | 示范教学法； 多媒体教学法； 教学课件等； | 1 | |||
3 | 绘制常见图形命令使用 | 示范教学法； 多媒体教学法； 教学课件等； | 1 | |||
4 | 草图约束、编辑草图 | 示范教学法； 多媒体教学法； 教学课件等； | 0.5 | |||
5 | 机械产品草图绘制实例 | 实践操作法；
| 1 | |||
教学资源 | 场地：CAD/CAM实训室； 设备、工具等：计算机、UG软件等 资料：《机械产品3D建模与3D打印》精品课程、《UG NX8.0产品设计基础》，金杰主编、教案首页等。 | |||||
考核评价 | 1.评价内容:以机械产品草图绘制掌握程度、上课考勤、课堂表现、作业完成情况与学习态度等进行综合评价； 2．考核评价方式：班级评价、教师评价。 | |||||
表3 课题2教学设计表
课题1 | 法兰盘、涡轮蜗杆箱体等三维建模 | 学时H | 12 | |||
教学目标 | 1．掌握建模的思路与方法； 2．掌握拉伸、孔、圆柱、键槽等基本成型特征的操作； 3．掌握凸台、倒斜角、拔模等基本成型特征的操作。 | |||||
教学内容 | 1.基准特征创建； 2.体素特征创建； 3.设计特征创； 4.特征编辑； 5.法兰盘、涡轮蜗杆箱体等三维建模实例。 | |||||
重点难点 | 重点：掌握X射线照相检测方法（重点强调） 难点：常见缺陷及其识别方法（课后查阅资料、浏览网站以进一步强化） | |||||
教学实施 建议 | 步骤 | 内容 | 方法、资源运用 | 课时 | ||
1 | 基准特征创建 | 多媒体教学法； 教学课件等 | 1 | |||
2 | 体素特征创建 | 多媒体教学法； 教学课件、视频等 | 2 | |||
3 | 设计特征创建 | 多媒体教学法； 教学课件、视频等 | 3 | |||
4 | 特征编辑 | 多媒体教学法； 教学课件、视频等 | 2 | |||
5 | 法兰盘、涡轮蜗杆箱体等三维建模实例 | 示范教学法； 多媒体教学法； 教学课件等 | 4 | |||
教学资源 | 场地：CAD/CAM实训室； 设备、工具等：计算机、UG软件等 资料：《机械产品3D建模与3D打印》精品课程、《UG NX8.0产品设计基础》，金杰主编、教案首页等。 | |||||
考核评价 | 1.评价内容: 提交法兰盘、涡轮蜗杆箱体等三维建模的质量、上课考勤、课堂表现、作业完成情况与学习态度等进行综合评价； 2．考核评价方式：班级评价、教师评价。
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表4 课题3教学设计表
课题1 | 机械产品曲面构造 | 学时H | 4 | |||
教学目标 | 1．掌握扫掠曲面的构建方法； 2．掌握投影曲线、直纹面、曲面加厚等命令； 3．掌握网格曲面、修剪片体等曲面操作。 | |||||
教学内容 | 1.扫掠曲面的构建方法； 2.曲面缝合及裁剪的方法； 3.投影曲线、直纹面、曲面加厚等命令； 4.网格曲面、修剪片体等曲面操作。 | |||||
重点难点 | 重点：掌握网格曲面、修剪片体等曲面操作（重点强调） 难点：曲面的构建方法（课后再练习进一步强化） | |||||
教学实施 建议 | 步骤 | 内容 | 方法、资源运用 | 课时 | ||
1 | 扫掠曲面的构建方法 | 多媒体教学法； 教学课件等 | 0.5 | |||
2 | 曲面缝合及裁剪的方法 | 多媒体教学法； 教学课件、视频等 | 0.5 | |||
3 | 投影曲线、直纹面、曲面加厚等命令 | 小组讨论法； 示范教学法； 视频、课件等 | 1 | |||
4 | 网格曲面、修剪片体等曲面操作实例 | 示范教学法； 视频、课件等 | 2 | |||
教学资源 | 场地：CAD/CAM实训室； 设备、工具等：计算机、UG软件等 资料：《机械产品3D建模与3D打印》精品课程、《UG NX8.0产品设计基础》，金杰主编、教案首页等。 | |||||
考核评价 | 1.评价内容: 以曲面构造提交模型质量、上课考勤、课堂表现、作业完成情况与学习态度等进行综合评价； 2．考核评价方式：班级评价、教师评价。
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表5 课题4教学设计表
课题1 | 轮子组件装配 | 学时H | 4 | |||
教学目标 | 1．掌握UG软件零部件的装配方法及装配约束的建立； 2．掌握UG软件应用组件阵列； 3．掌握UG软件爆炸图的生成方法。 | |||||
教学内容 | 1.UG软件零部件的装配方法及装配约束的建立； 2.UG软件应用组件阵列命令； 3.UG软件爆炸图的生成方法。 | |||||
重点难点 | 重点：掌握自底向上装配方法（重点强调） 难点：约束方式添加组件 | |||||
教学实施 建议 | 步骤 | 内容 | 方法、资源运用 | 课时 | ||
1 | UG软件零部件的装配方法及装配约束的建立 | 多媒体教学法； 教学课件等 | 2 | |||
2 | UG软件应用组件阵列命令，爆炸图的生成方法 | 小组讨论法； 多媒体教学法； 教学课件等 | 1 | |||
3 | 轮子组件装配案例 | 示范教学法； 首页、教案等 | 1 | |||
教学资源 | 场地：CAD/CAM实训室； 设备、工具等：计算机、UG软件等 资料：《机械产品3D建模与3D打印》精品课程、《UG NX8.0产品设计基础》，金杰主编、教案首页等。 | |||||
考核评价 | 1.评价内容:以提交的轮子组件装配、台虎钳装配模型质量，上课考勤、课堂表现、作业完成情况与学习态度等进行综合评价； 2．考核评价方式：班级评价、教师评价。 | |||||
表6 课题5教学设计表
课题1 | 3D打印机成型的原理及应用 | 学时H | 8 | |||
教学目标 | 1. 掌握常用3D打印机成型的原理及特点； 2．掌握常用3D打印机及配套软件的操作方法； 3．会根据具体模型合理设置打印参数的方法。 | |||||
教学内容 | 1.常用3D打印机成型的基本原理及特点； 2.3D打印机安装打印操作方法； 3.3D打印机配套软件的操作方法； 4.3D打印机打印参数设置； 5.3D打印技术的具体应用。 | |||||
重点难点 | 重点：3D打印技术的具体应用 难点：3D打印机成型的基本原理（课后查阅资料、浏览网站以进一步强化） | |||||
教学实施 建议 | 步骤 | 内容 | 方法、资源运用 | 课时 | ||
1 | 3D打印机成型的基本原理及特点 | 多媒体教学法； 教学课件等 | 2 | |||
2 | 3D打印机安装打印操作方法 | 多媒体教学法； 实践操作法 | 1 | |||
3 | 3D打印机配套软件的操作方法 | 示范教学法； | 1 | |||
4 | 3D打印机打印参数设置 | 示范教学法； 实践操作法； | 2 | |||
5 | 3D打印技术的具体应用 | 实践操作法； | 2 | |||
教学资源 | 场地：多媒体教室、3D打印实训室； 设备、工具等：3D打印机、计算机、3D打印线材等 资料：《机械产品3D建模与3D打印》精品课程、《3D打印项目教程》赖周艺主编、教案首页、仪器使用说明书等。 | |||||
考核评价 | 1.评价内容:3D打印机成型的基本原理、3D打印机配套软件的操作方法的掌握程度、上课考勤、课堂表现、作业完成情况与学习态度等进行综合评价； 2．考核评价方式：班级评价、教师评价。 | |||||
四、考核评价
课程的成绩评价由平时考核和期末综合考核组成，突出“过程考核与综合考核相结合，理论与实践考核相结合，班级评价与教师评价相结合”的原则。平时考核占总成绩的50%，期末综合考核占总成绩的50%。平时考核包含每个主题学习的表现、实验项目的完成情况、上课考勤、作业完成情况、学习态度等。期末综合考核主要以学生试卷的完成情况进行打分，试卷应该重点考查学生的无损检测方法和解决实际问题的能力。
五、教学实施条件
1．师资基本条件
担任本课程的主讲教师需要具备熟练应用UG软件和3D打印机的能力，同时应具备较丰富的教学经验。在教学组织能力方面，本课程的主讲教师应具备中级以上职称，具有基本的设计能力，即根据本课程标准制定详细的授课计划，对每一堂课的教学过程精心设计；还应具备较强的施教能力.课堂掌控能力和应变能力。
2．实践教学条件
校内实训室应能为课程实施教学、实训提供良好的设备与技术保障，满足机械产品3D建模与3D打印课程教学及实训的需要，通过培养，有效提高学生的理论知识与实践技能。具体要求见表7。
表7 校内实训教学条件一览表
实训场地名称 | 主要设备配置 | 主要功能 |
UG实训室 | 计算机（50台）、每台安装UG软件 | 满足每位学生具有一台计算机应用UG软件进行3D建模设计 |
3D打印实训室 | FDM 熔融层积3D打印机8台 配套计算机8台及安装配套3D打印软件 | 能够进行三维模型3D打印 |
3．教学资源条件
为使课程教学形象、生动、直观，教师需精心设计，选择最贴切的图片和精选文字制作课程电子课件；开发题库并附标准答案供学生练习，以方便学生及时掌握所学情况；制作二维、三维动画、教学视频，将3D建模方法和2D打印过程形象地展现出来，方便学生理解，提高学习兴趣；为便于学生自主学习和个性化学习，需开发课程网站，网站包含图片，动画，视频等教学资源、在线测试、在线讨论等栏目，以拓展学生学习的时空性。
六、其它建议和说明
1．主要参考标准
（1）GB-T 131-2006 产品几何技术规范
（2）GB-T 1182-2008 几何公差标注
2．主要参考书
（1）《UG NX8.0产品设计基础》，金杰主编，浙江大学出版社，2014.6
（2）《3D打印项目教程》，赖周艺主编，重庆大学出版社， 2015.12
（3）《UG NX8.0三维造型技能》，宁佶主编，东南大学出版社，2014.1
3．主要参考网站
（1）UG爱好者信息网 https://www.ugsnx.com
（2）中国3D打印网 https://www.3ddayin.net/
4．可参考的精品课程
（1）3D打印技术及应用精品课程
https://www.icourse163.org/learn/NWPU-1001911003?tid=1002284008#/learn/content?type=detail&id=1003048131
（2）模具CAD/CAM应用精品课程
https://zxxx.czmec.cn/suite/solver/classView.do?classKey=2517305&menuNavKey=2517305
5．主要参考杂志
《NX》杂志、《3D打印世界》