1
课程详述
COURSE SPECIFICATION
以下课程信息可能根据实际授课需要或在课程检讨之后产生变动。如对课程有任何疑问，请联
系授课教师。
The course information as follows may be subject to change, either during the session because of unforeseen
circumstances, or following review of the course at the end of the session. Queries about the course should be
directed to the course instructor.
1.
课程名称 Course Title
高等图形学与 CAD
Advanced Graphics and Computer Aided Design
2.
授课院系
Originating Department
机械与能源工程系
Department of Mechanical and Energy Engineering
3.
课程编号
Course Code
ME211
4.
课程学分 Credit Value
2
5.
课程类别
Course Type
通识选修课程 General Education (GE) Elective Courses
6.
授课学期
Semester
秋季 Fall
7.
授课语言
Teaching Language
中英双语 English & Chinese
8.
授课教师、所属学系、联系方
式（如属团队授课，请列明其
他授课教师）
Instructor(s), Affiliation&
Contact
（For team teaching, please list
all instructors）
魏艳
南方科技大学 机械与能源工程系
Department of Mechanical and Energy Engineering
9.
实验员/助教、所属学系、联系
方式
Tutor/TA(s), Contact
待公布 To be announced
10.
选课人数限额(可不填)
Maximum Enrolment
（Optional）
30
2
授课方式
Delivery Method
习题/辅导/讨论
Tutorials
实验/实习
Lab/Practical
其它(请具体注明)
Other（Please specify）
总学时
Total
11.
学时数
Credit Hours
32
48
12.
先修课程、其它学习要求
Pre-requisites or Other
Academic Requirements
ME102 (CAD 与工程制图)
13.
后续课程、其它学习规划
Courses for which this course
is a pre-requisite
14.
其它要求修读本课程的学系
Cross-listing Dept.
教学大纲及教学日历 SYLLABUS
15.
教学目标 Course Objectives
The activity of mechanical engineers has been changed during the last decade because the computer became an integral
part of the design process. The engineers can solve more complex tasks with more effective and productive work. The
aim of this course is to overview the basis of computer aided engineering design techniques with focus on feature based
parametric modelling of complex 3D models. The course also covers reverse engineering and cellular structure regards
to additive manufacturing. The course is delivered through lectures, labs and projects.
在过去的十年中，计算机建模成为设计过程的一个很重要的组成部分，机械工程师的活动发生了变化，工程师
可以通过更有效和高效的工作来解决更复杂的任务。 本课程的目的是概述计算机辅助工程设计技术的基础，重
点讲述复杂三维模型建构方式（实体建模、边界建模、逆向工程和数学方程建模）及对应建模软件的操作
（SolidWorks, 3ds Max, Geomagic Design X），该课程还涵盖了逆向工程和增材制造中优化多孔模型的建
模。本课程以课堂讲解为主线，学生主要通过上机操作以及自选项目来完成课程的学习。
16.
预达学习成果 Learning Outcomes
1.学生在 CAD 环境中学习关于实体建模和工程设计的基础知识，掌握有效利用 SolidWorks 来创建满足设计意图
且可轻松适应不断变化的需求的强大设计。
2.学习使用不同的设计软件 (SolidWorks, 3ds Max , Geomagic Design X 等), 可确保为更复杂的设计优化问题提供
有效和高效的工作
1. Students will study topics fundamental to solid modelling and engineering design in a CAD environment. Effective
uses of SolidWorks to create robust designs that capture design intent, are producible, and easily adapted to changing
requirements will be a key objective.
2. Learn to use different software tools ensure effective and productive work for more complex problems
17.
课程内容及教学日历 （如授课语言以英文为主，则课程内容介绍可以用英文；如团队教学或模块教学，教学日历须注明
主讲人）
Course Contents (in Parts/Chapters/Sections/Weeks. Please notify name of instructor for course section(s), if
this is a team teaching or module course.)
3
理论课内容：
一、简介: CAD 辅助设计, CAD 系统的分类, 应用领域, 新产品的创造和开发过程, 产品的发展, 3D 模型建构方
式及对应建模软件（2 学时）
Introduction： CAD-computer aided design， Classification of CAD systems， Areas of application， Process of new
product creation and development，3D models creating methods and the related CAD software
二、几何构造模型：线框建模；曲面建模；实体建模（2 学时）
Geometric modelling： Wireframe modelling Surface modelling， Solid modelling
三、基于特征的几何造型、特征-构件建模（2 学时）
Feature-Based geometric modelling， Features-Component modelling
四、钣金零件的建模：基于制造的零件，钣金特征，平面模型计算（2 学时）
Modelling of Sheet Metal Parts， Manufacturing based design， Sheet metal features， Flat pattern calculation
五、曲面建模：曲面描述的数学基础， CAD 系统中典型的曲面及建构（2 学时）
Surface modelling：Mathematical base of the surface description，Applied surfaces in the practice of the CAD
Typical surface-operation in the CAD systems
六、工程装配图：装配方法基础，装配的非几何参数，装配-几何关系，装配-运动关系，装配结构（2 学时）
Engineering, assembly modelling： Introduction to the assembly methods， Non-geometric parameters of the
assembly， Assembly-Geometric relationships， Assembly-kinematic relationships， Assembly-other relationships，
Assembly structure
七、逆向工程技术：背景， 3D 扫描技术， 点云操作， CAD 建模与重建（2 学时）
Reverse Engineering Technology：Definition and background, Reverse Engineering Process， 3D scanning，
Point cloud manipulation， CAD modelling, reconstruction， Verification
八、增材制造中的多孔优化结构：简介， 结构设计（2 学时）
Cellular structures for additive manufacturing： Introduction to Additive manufacturing， Design for additive
manufacturing
上机课内容：
二维草图和三维模型数据的相互转化， 放样生成复杂模型（2 学时）
Import and Export-2D and 3D Translation， Advanced lofting exercise
模具工具箱，铸造零件，复杂草图，拔模分析（2 学时）
Mold Tools, cast part, complex draft and draft analysis
设计表的配置（2 学时）
Configurations with Design Tables
方程，扫描生成复杂模型（2 学时）
Equations， Modelling complex parts using sweeps
高等钣金设计（2 学时）
Advanced Sheet Metal Design
装配和绘图自动化， 设计表（2 学时）
Assembly and Drawing Automation， Design Tables
自由曲面（2 学时）
Freeform Surface
4
群组，捕捉模式，点云操作，拟合均匀曲线（2 学时）
Capture mode, point could operation, curve fitting
派生曲线，投影曲线到曲面，曲面上构造 3D（2 学时）
Curves derivation, project curves to surfaces, construct 3D solid model with surfaces
放样，扫描曲面，剪辑曲面（2 学时）
Manipulate surfaces with Loft, sweep, and clip commands
曲面分割，修建曲面，曲面匹配（4 学时）
Surface segmentation, surface modification and matching
曲面与点云误差，点云排序，反射及反射线（2 学时）
Error between surface and points cloud, point cloud sorting, reflection
点阵结构（2 学时）
Lattice structure
蜂窝结构， 泡沫结构（2 学时）
Honeycomb structure， Foam Structure
逆向工程，三维扫描仪（2 学时）
Reverse Engineering, 3D Scanner
18.
教材及其它参考资料 Textbook and Supplementary Readings
1.《逆向工程基础及应用实例教程》，张晋西，郭学琴，张甲瑞等，清华大学出版社，2011
2. Cellular Materials in Nature and Medicine, Lorna J. Gibson, Michael F. Ashby and Brendan A. Harley, Cambridge
课程评估 ASSESSMENT
19.
评估形式
Type of
Assessment
评估时间
Time
占考试总成绩百分比
% of final
score
违纪处罚
Penalty
备注
Notes
出勤 Attendance
课堂表现
Class
Performance
小测验
Quiz
课程项目 Projects
20%
平时作业
Assignments
60%
期中考试
Mid-Term Test
期末考试
Final Exam
期末报告
Final
Presentation
20%
5
其它（可根据需要
改写以上评估方
式）
Others (The
above may be
modified as
necessary)
20.
记分方式 GRADING SYSTEM
√ A. 十三级等级制 Letter Grading
B. 二级记分制（通过/不通过） Pass/Fail Grading
课程审批 REVIEW AND APPROVAL
21.
本课程设置已经过以下责任人/委员会审议通过
This Course has been approved by the following person or committee of authority