工业设计与模具制造课程大纲

工业设计与模具制造课程大纲课程定位与背景工业设计与模具制造课程聚焦设计创新与制造落地的交叉领域，立足制造业数字化转型需求，衔接产品创意设计与模具量产环节。课程面向工业设计、机械制造等专业学生，旨在搭建“设计思维-工程逻辑-制造实践”的能力桥梁，培养兼具用户洞察、结构创新与模具工艺认知的复合型人才，服务于智能家居、消费电子、装备制造等产业的产品开发全流程。教学目标知识目标系统掌握工业设计核心理论（用户研究、形态语义、设计心理学）与流程（需求调研、概念生成、方案迭代）；深入理解模具制造基础（材料特性、成型原理、模具结构类型）与先进工艺（数控加工、3D打印、EDM电火花加工）；熟悉设计与制造的协同逻辑，明确设计方案在模具可行性、成本控制、生产效率上的约束条件。能力目标能运用Rhino、SolidWorks等工具完成产品三维建模与模具分型面设计；具备模具结构（注塑模、冲压模）的设计能力，可输出模具二维工程图与BOM清单；掌握模具制造流程管理，能协调加工工艺（CNC铣削、电火花、线切割）与试模优化环节；独立完成“设计概念→模具方案→样品试制”的全链路实践，解决设计与制造的冲突问题。素养目标树立“设计为制造服务，制造反哺设计创新”的工程思维，培养精益求精的工匠精神；强化跨学科协作意识，在设计方案评审、模具工艺研讨中有效沟通技术需求；关注绿色制造、智能制造趋势，在课程项目中融入可持续设计（如可回收材料、轻量化结构）与数字化制造理念。课程内容模块模块一：设计与制造基础认知工业设计导论设计驱动型创新：从“功能满足”到“体验升级”的产业案例（如苹果产品设计哲学、特斯拉一体化压铸工艺）；产品开发流程：需求挖掘（用户画像、场景分析）、概念设计（头脑风暴、草图表达）、方案深化（CMF设计、结构可行性评估）；设计规范与标准：人机工程学（手持产品尺寸、操作舒适度）、安规要求（家电类产品防护结构）。模具制造基础成型原理与模具类型：注塑成型（薄壁件、嵌件成型）、冲压成型（连续模、复合模）、压铸成型（铝合金压铸件设计）的工艺特点；模具材料与性能：模具钢（H13、S136）、铝合金、塑料的选型逻辑（耐磨性、耐腐蚀性、成本）；模具加工设备认知：数控铣床、电火花机、线切割、3D打印机的工作原理与适用场景。模块二：核心技术与工具应用工业设计数字化表达三维建模与曲面优化：Rhino/SolidWorks建模技巧（倒角、拔模、抽壳），Keyshot渲染的材质与光影逻辑；设计验证与迭代：使用3D打印（SLA、FDM）制作1:1原型，通过用户测试优化形态与结构；设计数据管理：产品BOM表、设计规范文档的标准化输出。模具设计与工艺规划模具结构设计：注塑模的浇注系统（浇口类型、流道平衡）、冷却系统（水路布局、热交换效率）、脱模机构（顶针、斜顶、滑块）；模具工程图绘制：AutoCAD出图规范（尺寸标注、公差配合、表面粗糙度），模具零件的三维标注与装配关系；加工工艺规划：数控编程（Mastercam/UG刀路设计）、电火花加工的电极设计、线切割的路径优化。模块三：实践与协同创新设计原型与模具实训手工模型制作：油泥、ABS板的快速成型，验证设计形态的可制造性；模具制造实操：分组完成简单模具（如手机壳注塑模、金属标牌冲压模）的零件加工、装配与试模；质量检测与优化：使用三坐标测量仪检测模具精度，通过试模缺陷（飞边、短射、变形）分析并优化设计与工艺。校企联合项目实战项目选题：对接企业真实需求（如家电企业的新产品外壳设计、汽车零部件模具优化）；团队协作：组建“设计师+工艺师”小组，完成从市场调研、设计方案、模具设计到样品交付的全流程；成果转化：项目方案参与行业竞赛（如“全国大学生机械创新设计大赛”）或企业技术对接。教学实施与考核教学方法项目驱动式教学：以“智能水杯设计与模具开发”“文创产品量产”等真实项目为载体，贯穿课程始终；校企协同授课：邀请模具企业工程师（如注塑模设计师、CNC编程师）讲授工艺难点与行业标准；虚实结合实训：利用虚拟仿真软件（如UGNXMoldWizard）模拟模具设计流程，结合车间实操强化技能；翻转课堂：学生课前通过慕课学习理论知识，课堂聚焦案例研讨、方案评审与工艺实操。考核方式过程性评价（60%）：设计草图与方案报告（20%）、模具设计图纸与工艺文件（25%）、实训操作与团队协作（15%）；结果性评价（40%）：期末项目成果（产品原型+模具+市场分析报告，30%）、理论与实操综合考试（10%）；附加分：设计专利申报、竞赛获奖、企业认可的方案可获额外加分。参考资源教材类：《工业设计工程基础》（何人可）、《模具设计与制造》（李奇）、《产品结构设计实战》（赵俊武）；行业标准：《塑料注射模零件技术条件》（GB/T4169.1-2006）、《冲压模具设计规范》（JB/T5826-2008）；工具与平台：Rhino、SolidWorks、AutoCAD、Mastercam、国家高等教育智慧教育平台（慕课资源）、模具制造企业案例库。教学保障与延伸硬件支持：配备工业设计工作室（含3D打印机、油泥