計算機輔助設計：參數化造型設計及表達

課程性質

課程背景

在生產設計實踐中，越來越多工程師們已經拋棄傳統的工程製圖設計方式，使用並依賴參數化造型設計技術。但是在大學傳統工程製圖課程中，在內容上加上零碎的三維造型設計內容，在課程體系上依然以傳統工程製圖課程為主。

課程定位

工程製圖是工科各專業必修的一門技術基礎課程，引入參數化造型設計的相關內容。訓練參數化設計及表達，理解參數化設計的內涵，把參數化設計窄化為一個造型和展示的工具。

課程簡介

該課程共十六講授課，主要介紹一般工業產品設計的思路和流程；使用參數化造型設計軟體進行設計及工程表達的基本思路和方法；強化傳統工程製圖課程缺失的設計意識及設計思想的精確表達；通過約束等參數化設計概念，釐清工程製圖課程中相關國標的深層來歷和含義；在內容安排上，使用設計的實例涵蓋主要造型特徵，取代逐個命令的講解；在講授方法上，側重思路和學習方法的講解，從而達到課程基於一種軟體但是教學效果不局限於特點軟體的目標。

課程大綱

第一講課程介紹

1.傳統工程製圖和造型設計的關係

2. 講授方式和學習方法

3.設計和創新

4. 體會視頻中的不好的“設計”

5.看看什麼是創新

完整課件下載

第二講參數化造型設計簡介

1.造型設計的方法和基本特徵的特點

2.2 參數化造型設計軟體簡介

Inventor軟體界面簡介

2.3. 設計意圖（思想）的概念

第三講造型設計實例1&2

1.造型設計實例1 （草圖和拉伸）

形狀約束反應設計意圖

尺寸約束反應結構大小

孔特徵和工作平面

圓角特徵和零件外觀

2. 造型設計實例2 （對稱和陣列特徵）

特徵陣列

第三講單元測驗1--設計意圖

第三講例1模型造型作業

第四講造型設計實例 3&4

底板定位孔的設計意圖

偏移和對分工作平面

加強筋簡介

2.造型設計實例 4 （斜向拉伸）斜柱體的定義和拉伸特徵

精確反應設計意圖

1.造型設計實例 3（拉伸特徵綜合實實例）形體分析

第五講造型設計實例5（複雜腔體類零件綜合實例）

1.形體分析

2 特徵陣列及主要拉伸特徵

3 Ifeature及使用幫助

4 過渡工作平面和拉伸終止條件

5 加強筋詳解及圓角施加順序

噴射器腔體模型提交

第六講造型設計實例 6&7（搖臂和迴轉零件）

1. 造型設計實例 6（搖臂零件的造型設計）形體分析

全圓角

草圖中的偏移命令

2.造型設計實例 7（旋轉特徵和鍵槽設計）旋轉特徵

沉孔特徵

鍵槽設計

第六講第一節作業搖臂零件造型

第七講造型設計實例 8&9（掃掠）

1.造型設計實例 8 （二維路徑掃掠）英制模板選擇及二維路徑掃掠

特徵設計順序（從問題中總結經驗）

開口槽的設計和陣列

2.造型設計實例 9 （三維路徑掃掠）

法蘭特徵使用ifeature

第八講造型設計實例 10&11（放樣、抽殼、使用範例學習）

1.造型設計實例 10（放樣）零件形狀的定義和基礎特徵

放樣特徵

凸台、孔和加強筋

圓角特徵，材質、外觀和零件渲染

2.造型設計實例 11 （抽殼特徵）零件形狀的定義和基礎特徵

圓角及抽殼特徵

3.通過範例學習

4.零件造型總結

第九講表達與展示——工程圖實例1（基礎視圖、全剖、半剖視）

1. 展示和表達的方法

2.視圖表達方法回顧

3. 圖紙的設定

4.定製標題欄

5. 基本視圖、全剖半剖視圖

6.標註與標題欄填寫

請提交第九講例題的工程圖（使用自定義簡化標題欄，pdf格式）

第十講表達與展示——工程圖實例2（斜視圖、局部視圖、過渡線）

1表達方案

2 斜視圖與視圖對齊-

3 過渡線的處理

4 檢索尺寸、標註、標題欄填寫

請提交第十講例題的工程圖（使用自定義簡化標題欄，pdf格式）

第十一講表達與展示——工程圖實例3（旋轉剖切、完整的零件圖）

1. 表達方案

2 旋轉剖切

3 局部視圖與視圖對齊

4 環形中心線與縱切加強筋的表達

5 過渡線、標註樣式修改、表面粗糙度、尺寸公差

6 僅草圖可見在草圖精確編輯中的套用

請提交第十一講例題的工程圖（簡化標題欄，pdf格式）

第十二講錐閥部件的造型設計——零件造型設計

12.1. 設計與造型設計的關係

12.2. 錐閥部件的設計思路

12.3 性能規格尺寸及其他參數的確定

12.4 項目管理和閥體設計

12.5 零件之間的設計參數傳遞

第十三講錐閥部件的設計——部件裝配與展示

13.1 閥桿裝配

13.2 在位編輯閥桿

13.3 在位創建新零件

13.4 使用標準件庫

13.5 干涉分析、驅動約束動畫

第十四講錐閥部件的設計——裝配圖及表達試圖

14.1 裝配圖的內容和錐閥表達方案

14.2 錐閥部件的表達

14.3 實心的剖切參與、局部剖視圖、剖面符號調整

14.4 標註和零件編號

14.5 標題欄和明細欄

14.6 表達視圖及裝配動畫

錐閥部件的裝配工程圖

第十五講齒輪油泵部件的造型設計——零件的造型設計

15.1 齒輪油泵工作原理,齒輪油泵上的安全機制

15.2 配合尺寸與公差

15.3 齒輪、彈簧的簡化畫法

15.4 設計參數的確定、泵蓋上的工藝孔

15.5-6 使用inventor的齒輪設計功能

15.7 齒輪軸和鍵槽的設計

15.8-9 泵體的造型設計

15.10 泵蓋及其他零件的造型設計

第十六講齒輪油泵部件的造型設計——裝配與表達

16.1-4 齒輪油泵的裝配

16.5-7 齒輪油泵的裝配工程圖

16.8 功能演示動畫

16.9 表達式圖和裝配動畫

16.10 項目檔案管理

16.11 課程總結

（註：課程大綱排版從左到右列）

學習預備

預備知識

學習者在學習該課程之前，需要掌握工程製圖或機械製圖相關知識。

考核標準

完成該課程線上線下教學環節，總分達到60分獲得合格證書，85分及以上獲得優秀證書。

教學目標

通過該課程學習，學習者可以根據設計任務使用參數化設計軟體對現有產品進行改進設計，或者根據功能需求進行簡單產品的全新設計及規範的工程表達與發布展示。

所獲榮譽

2020年11月24日，該課程被中華人民共和國教育部認定為“首批國家級一流本科課程”。

教師簡介

羅會甫，男，博士，北京理工大學副教授、碩士生導師。

呂唯唯，北京理工大學機電基礎實驗教學中心副主任。