ComputerAid Design & Manufacture

一、课程的性质和目的

计算机辅助设计与制造是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业课程。

通过本门课程的学习，使学生达到以下目的：

（1）了解KBE的基本概念；理解CAD/CAE/CAM/PDM的基本理论；

（2）理解产品设计信息管理的基本原理

（3）具备利用计算机辅助设计软件进行工程施工图设计的能力；具备利用计算机辅助设计进行高级曲面设计的能力；

（4）具备利用计算机辅助分析软件进入进行静力学分析，动力学分析、接触分析的能力；具备利用计算机辅助分析软件进行优化设计的能力；

（5）具备利用计算机辅助分析软件对复杂机械产品进行数控编程的能力。

三、教学内容与学时安排

第一章产品设计中的计算机辅助设计（CAD）技术(4学时)

教学内容：

CAD技术的发展历史，CAD三维表达基础，流行的CAD系统，线框建模，曲面建模，实体建模，实体建模，特征建模，产品数字化设计中的主模型建模技术

教学要求：

了解CAD技术的发展历史，了解几种流行CAD系统，产品数字化设计中的主模型建模技术；理解CAD三维表达，掌握线框建模技术，掌握曲面建模技术，掌握实体建模技术，掌握特征建模技术。

重点：线框建模，曲面建模，实体建模，实体建模，特征建模。

难点：曲面建模

第二章产品设计中的计算机辅助工程（CAE）技术（6学时，）

教学内容：

有限元方法的历史，有限元分析的力学基础，有限元分析的数学求解原理，杆梁结构的有限元分析原理，连续体的有限元分析原理，有限元分析中的单元特征，有限元分析中的复杂单元及其实现，有限元分析实现与建模。

教学要求：

了解有限元方法的历史，了解有限元分析中的复杂单元及其实现，了解有限元分析实现与建模。理解有限元分析中的单元特征。掌握有限元分析的力学基础，掌握有限元分析的数学求解原理，掌握杆梁结构的有限元分析原理，掌握连续体的有限元分析原理。

重点：有限元分析中的单元特征，连续体的有限元分析原理。

难点：有限元分析的数学求解原理

第三章   产品设计中的数字化制造（2学时）

教学内容：

数控机床基础知识，刀具基本知识，数控编程原理，数控工艺，数控加工程序手工编写，数控机器编程。

教学要求：

了解数控机床基础知识，理解数控编程原理，数控工艺；掌握刀具基本知识，掌握数控加工程序手工编写技术，数控机器编程技术。

重点：数控加工程序手工编写技术

难点：控编程原理

第四章 基于知识的工程技术 （自修2学时）

教学内容：

KBE系统的体系框架，KBE中的基本概念，KBE系统使能技术，KBE系统开发工具，KBE系统开发应用实例。

教学要求：

了解KBE系统的体系框架，了解KBE系统开发工具， 掌握KBE系统使能技术；理解KBE的基本概念；掌握KBE系统开发应用实例，

重点：KBE系统使能技术，KBE系统开发应用实例。

难点：KBE系统使能技术。

第五章  产品设计信息管理（2学时）

教学内容：

PDM基本原理，PDM作用，PDM基本功能，PDM的应用层次。

教学要求：

理解PDM基本原理，了解PDM作用，掌握PDM基本功能应用，理解PDM应用层次。

重点：PDM基本功能。

难点：产PDM基本原理（PLM）。

四、实验（训）内容与要求（32学时）

通过实验，使学生掌握产品数字化设计的高级建模方法，掌握有限元分析技术和数字化加工技术和数控技术、三维反求技术。提高学生产品数字化设计能力和产品数字化制造能力。实验项目有：

1、CAD运动仿真实践（2学时）

2、CAD工程图制作实践（2学时）

3、CAD高级曲面建模实践（2学时）

4、Ansys基本操作实践（2学时）

5、CAE静力学分析实践（2学时）

6、CAE模态分析实践（2学时）

7、CAE瞬态分析实践（2学时）

8、CAE接触分析实践（2学时）

9、CAE优化设计实践（2学时）

10、Creo铣削加工实践（2学时）

11、Creo孔和螺纹加工实践（2学时）

12、Creo车削加工实践（2学时）

13、Creo线切割加工实践（2学时）

14、逆向工程和曲面建模实践（2学时）

15、注塑模具型腔设计实践（2学时）

16、注塑模具型腔数控编程实践（2学时）

五、教学方法

1、本课程所涉及的理论复杂并且紧靠前沿，实践操作有一定的技术难度，要求教师教学中关注前沿的设计理论，并将其应用于教学中。

2、教学中应与工程实际紧密结合，并运用视频录相、讲练结合、单独辅导、集体答疑、网络云课堂等方法丰富学生的学习途径；在理论与实际的结合中培养学生产品设计的能力。

3、实践教学可以采用项目教学法。

六、本课程与其它课程的联系与分工

本课程的先修课为：《工程图学》、《互换性与技术测量》、《计算机辅助绘图》、《理论力学》、《材料力学》、《机械原理》、《机械设计》等课程，同时该课程是专业的核心课程。

七、课程考核方式及成绩构成

1、本课程是考试课，考试的形式采用开卷。

2、期末考试成绩占80%，平时考勤占10%，平时作业10%。

八、教材及主要参考书

[1] 李琴、曾富洪、刘海东．计算机辅助设计与制造实践教程[M]．武汉：.武汉理工大学出版社.2016

[2] 詹友刚．Creo野火版—专用模块[M]．北京：.清华大学出版社.2015.3

[3] 詹友刚．Creo野火版—通用模块[M]．北京：清华大学出版社.2014.4

[4] 宁松．计算机辅助设计[M]．北京：中国水利水电出版社 .2015.7

[5] 林龙震．Creo 基础设计[M]．北京：.中国水利水电出版社.2014.1

[6] 陈宁. AutoCAD2011高级案例教程．北京：.航空工业出版社.2012.3

[7] 吴翔．产品系统设计[M]．北京：.中国轻工业出版社.2015.7

[8] 张彩明．计算机图形学[M]．北京：科学出版社出版.2005.2

[9] 杜平安．CAD/CAE/CAM方法与技术[M]．北京：清华大学出版社.2015.3

[10] 凌桂龙．ANSYS14.0从入门到精通[M]．北京：清华大学出版社.2014.7

[11] 凌桂龙．ANSYSWorkbench15.0从入门到精通[M]．北京：清华大学出版社.2015.3

[12] 张秀辉．ANSYS 14.0有限元分析从入门到精通[M]．北京：机械工业出版社.2013.1

[13] 何高法．数控加工技术[M]．重庆：重庆大学出版社.2013.6