结构设计与模型制作

课程团队

袁雷池，男，副教授，1980年10月，武汉工程大学艺术设计学院工业设计系教师。2021～2022武汉工程大学“赢时胜”教学模范，国内权威刊物上发表论文作品10余篇，百佳出版专著1部，主持湖北省本科一流课程1门，主持武汉工程大学本科一流课程1门，主持湖北省教育厅人文社科项目1项，主持武汉工程大学人文社科基金项目1项、教学研究项目1项，获得外观专利30余项，专业领域内个人获得省级以上奖励十余项，指导学生获得省级以上奖励三十余项，其中红星原创奖一项，并多次获优秀指导教师。

袁雷池

武汉工程大学
张欣、男、设计艺术学硕士、工业设计系副教授，研究方向为：工业设计及其理论。共发表教科研论文22篇，参编教材3部。主持完成省教育厅科研计划项目1项、人文社科指导性项目1项，指导学生申报完成省大学生创新创业计划项目1项。个人获厅局级设计竞赛银奖1项、铜奖3项、优秀奖6项；累计获实用新型专利1项、外观设计专利60多项。近五年来指导学生荣获市厅局级、国家行业协会级各类设计竞赛金奖3项、铜奖2项、优秀及入围奖10多项，学生累计获奖金10多万元。

张欣

武汉工程大学
曾曦，男，1979年5月生，博士、副教授，硕士研究生导师。武汉工程大学艺术设计学院工业设计系教师，教研室主任，韩国建国大学等六所高校设计学院访问学者，湖北省职业技能鉴定考评员。研究方向：交互设计与工效学、文化创意与可持续性产品设计。主持湖北省教育厅科研项目2项、参与了包括教育部人文社会科学研究规划基金项目等各类科研课题7项。发表学术论文20余篇，其中国家级中文核心期刊4篇，国家级艺术类核心期刊3篇，独撰专著1部。获得武汉市社会科学优秀成果奖1项。在国家级中文核心期刊及CSSCI来源期刊发表设计作品6件。设计作品入选文化部中国设计大展、湖北省设计作品展，并获得包括“Design Concept of Red dot design award--Best of the Best”在内的多个奖项。2011年获“上海国际设计创意大师”称号，2014年获文化部“中国优秀青年设计师”称号，并入选文化部财政部文化创业创意产业人才库。

曾曦

武汉工程大学
桂宇晖，男，教授，1974年生，武汉工程大学艺术设计学院院长。中国艺术学研究生教育联盟副主席，德国达姆斯塔德大学及科隆媒体艺术学院游戏设计中方负责人。研究方向涵盖新媒体游戏设计、交互设计、数字媒体艺术等。东南大学造物艺术学博士，德国达姆斯塔德大学访问学者。历任华中师范大学美术学院副院长、中国地质大学（武汉）艺术与传媒学院院长。获首届“华人平面设计百杰”、第十三届全国美展入选，主持设计2019世界军人运动会运动员村整体视觉导视标准；PCR方舱实验室设计获中国“好设计”银奖，《世界航海图集》获“裴秀奖”金奖；主编国家精品教材《游戏设计原理》（教育部规划教材），主持湖北省一流本科课程《游戏设计原理（线上）》，获省级以上专业奖励三十余项等。

桂宇晖

武汉工程大学
王雅溪，女，副教授，武汉工程大学艺术设计学院工业设计系主任、硕士生导师。发表学术论文10余篇（含北大中文核心3篇、EI检索2篇），获批发明专利1项、实用新型专利3项。主持湖北省人文社会科学研究基金2项、企业横向课题7项（含腾讯科技、方太柏厨、震旦家具等）。获“武汉工程大学十大优秀青年”、“党支部书记年度人物”、“优秀班主任”等荣誉称号，以及“全国高校数字艺术设计大赛优秀指导教师”等教学荣誉。指导学生获国家级奖项10余项（含全国高校数字艺术设计大赛一等奖、中国大学生计算机设计大赛二等奖、红星设计原创奖等），省级奖项多项。兼任中国好设计华中赛区评审委员、腾讯科技微瓴实验室空间体验设计顾问等职。

王雅溪

武汉工程大学

课程介绍

《结构设计与模型制作》是工业设计的必修核心课程，该课程主要讲述产品零件及装配设计的工艺性以及常见产品产品结构设计原理，从而保证设计方案的生产可行性。通过课程的学习，工业设计专业的学生，能够在做造型设计的阶段就能够对设计方案进行结构可行性认证，这样不但可以缩短产品开发周期，还能够降低产品开发成本和提高产品质量。

Product structural design and model making is the core product modeling design of compulsory courses, this course focuses on product manufacturability of the parts and assembly design and structural design principle, common products to ensure the manufacturing feasibility of the design. Through the course of the study, product modeling design student, can do modelling design phase is able to design structure feasibility attestation, such not only can shorten product development cycle, also can reduce product development costs and improve product quality.

章节目录

1 第一章结构设计概述

第一节概述
第二节结构设计原则与要素
第三节连接与固定

2 第二章金属产品结构设计

第一节铸造
第二节冲压

3 第三章塑料产品结构设计

第一节注塑
第二节塑料件结构设计

4 第四章材料、箱体与机构

第一节材料
第二节壳体箱体
第三节运动机构

5 第五章计算机辅助结构设计案例

第一节小方盒结构设计
第二节遥控器
第三节海尔遥控器

6 第六章 3D打印结构设计产品模型

第一节3D打印增材制造

课程大纲

《结构设计与模型制作》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称（中文）：结构设计与模型制作

课程名称（英文）：Product Structure Design and Model Making

课程类别：学科基础课

课程性质：专业必修课

计划学时：56（其中课内学时：56，课外学时：0）

计划学分：3.5

先修课程：计算机辅助产品设计、工程制图

选用教材：《产品产品结构设计实例教程——入门、提高、精通、求职》，黎恢来著，电子工业出版社，2013出版

开课院部：艺术设计学院

课程负责人：袁雷池

二、课程简介（中英文）

三、课程设置目的与教学目标

3.1 课程设置目的

课程目的为解决工业设计的学生在做设计时，不了解产品结构，造成产品脱离实际，可行性低的问题。让产品设计的学生对产品结构有一定的认识，能够在做造型设计的阶段就能够对设计方案进行结构可行性认证，增加其设计的可行性，以减少与结构设计师的沟通障碍，提高产品开发效率。

3.2 课程教学目标

1.知识目标

(1)了解结构设计的基本原则；

(2)了解金属与塑料产品的生产工艺；

(3)掌握塑料结构设计要点：料厚、螺纹、脱模等知识；

(4)掌握计算机辅助结构设计的常用方法与技巧；

(5)掌握3D打印模型制作的方法与技巧，以及模型后期处理工艺知识等。

2.具备能力

(1)具备材料的判断能力，能根据产品的性能与结构合理的选择材料；

(2)具备对产品结构与生产工艺分析能力；

(3)具备使用计算机辅助结构设计进行简单产品结构设计的能力；

(4)具备对工业设计结果进行初步的结构设计评估的能力；

(5)具备对后期结构设计中存在的问题提供工业设计解决方案的能力；

(6)具备3D打印模型及模型表面处理的能力。

3.素质目标

(1)具有较好的职业素养与有较强的敬业精神；

(2)能够在工作中和其他人员较好的合作，具有较强的团队合作意识；

(3)具有较强的语言表达能力和沟通能力。

四、课程教学要求

序号	专业毕业要求	课程教学要求	关联程度
1	工程知识	1)掌握产品装配设计原则与方法；(2)掌握不同材料零件生产工艺设计原则与方法；(3)掌握产品结构设计爆炸图(4)掌握特殊结构性能要求设计原则。	H
2	问题分析	对不同类型产品材料合理选择，结构合理分析与设计。学会分析零件之间的装配关系，是否存在干涉显现。	H
3	设计/开发解决方案
4	研究
5	使用现代工具	实践课程要求计算机实践。3D打印机模型制作	H
6	工程与社会
7	环境和可持续发展
8	职业规范	较好的职业素养，较强的敬业精神；具有较强的语言表达能力和沟通能力；具有全方位和多目标的空间想象力，具有和跨领域的协调整合能力	M
9	个人和团队	能够在工作中和其他人员具有较好的合作，具有较强的团队合作意识	M
10	沟通	工作中遇到问题沟通交流的能力，掌握设计师、结构设计师及生产沟通方法。	M
11	项目管理
12	终身学习

注：“课程教学要求”栏中内容为针对该课程适用专业的专业毕业要求与相关教学要求的具体描述。“关联程度”栏中字母表示二者关联程度。关联程度按高关联、中关联、低关联三档分别表示为 “H”“M”或“L”。“课程教学要求”及“关联程度”中的空白栏表示该课程与所对应的专业毕业要求条目不相关。

五、课程教学内容

知识单元		知识点			学时
序号	描述	序号	描述	要求	学时
1	产品产品结构设计简述	1	产品产品结构设计的概念及分类	熟悉	4
		2	新产品开发流程	熟悉
		3	产品结构设计原则	掌握
2	金属结构设计工艺	1	铸造工艺	熟悉	4
2	金属结构设计工艺	2	冲压工艺	熟悉	4
3	塑料件结构设计	1	注塑工艺	掌握	4
3	塑料件结构设计	2	塑料产品设计原则	熟悉	4
4	材料、箱体与运动机构	1	塑料金属硅胶等材料，常见表面处理工艺	选学
		2	箱体设计	选学
		3	运动机构	选学
5	塑料产品结构设计案例	1	塑料产品造型设计、分型面设计	掌握	20
		2	主控零件与子零件设计以及装配	掌握
		3	零件结构设计，零件结构关系	掌握
		4	零件装配干涉分析、爆炸图	掌握
6	产品结构设计模型制作	1	3d打印基础知识	熟悉	24
		2	3d打印机操作方法与技巧	掌握
		3	3d打印机常见文件及处理方法	掌握

六、考核要求及成绩评定

序号	成绩类别	考核方式	考核要求	权重（%）	备注
1	期末成绩	课程作业	课程作业2个	40	百分制，2个作业按比例计算
2	实验成绩	实验报告	模型制作	40	实验报告，模型效果
2	平时成绩	平时作业	平时作业n个	15	百分制，平均值
3	平时成绩	平时表现	课堂出勤	5	3 次未参加课程则无法获得学分

注：此表中内容为该课程的全部考核方式及其相关信息。

七、教学基本要求

1.掌握产品零件装配工艺性设计原则与方法；

2.掌握金属生产工艺性设计原则与方法；

3.掌握塑料生产工艺性设计原则与方法；

4.掌握特产品的材料合理选择，结构合理分析与设计

5.掌握通过产品结构图爆炸图，分析零件之间的装配关系是否合理，是否存在干涉显现，分析各个部件的载荷强度；

6.掌握计算机辅助结构设计完成常见塑料产品的设计方法。

7.掌握打印基础知识、机操作方法与技巧等

本课程属于考查课程，采用期末作业+实验报告方式进行考核，总成绩由期末课程作业成绩占40%，实验成绩40%，平时成绩20%相加而来。

八、学生学习建议

（一）学习方法建议

1.课下多练习建构各类产品结构模型，并渲染制作爆炸图，以增加熟练度，提高对产品结构的理解。

2.关注一些与产品结构设计有关的网站，如iCAx开思网等；

3.在网上观看其它相关的教学视频或视频公开课。

4.关注优学院《产品结构设计》校级一流课程内容更新，持续学习。

（二）学生课外阅读参考资料

1. 《产品产品结构设计》，刘宝顺编著，中国建筑工业出版社，2009年；非自编；非教育部规划教材

2.《面向制造和装配的产品设计指南》，钟元著，机械工业出版社，2011年；非自编；非教育部规划教材

执笔人：袁雷池所在教研室：工业设计审核人：赵军静

制订时间： 2023 年 4 月 24 日

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