《數(shù)字孿生虛擬仿真技術(shù)》課程標準（教學(xué)大綱）課程名稱數(shù)字孿生虛擬仿真技術(shù)適應(yīng)專業(yè)裝備制造大類適應(yīng)層次

職業(yè)教育本科和專科上課學(xué)期五課程性質(zhì)

必修學(xué)時分配總學(xué)時周學(xué)時講課習(xí)題課實訓(xùn)上機考查64

4

60

4一、課程目的和要求本課程旨在讓學(xué)生系統(tǒng)掌握以西門子NXMCD為核心工具的數(shù)字孿生虛擬仿真技術(shù)的基本原理、核心功能與工程應(yīng)用方法。通過理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式，使學(xué)生能夠深入理解數(shù)字孿生的體系架構(gòu)與工作流程，熟練運用NXMCD進行機電概念設(shè)計，并實現(xiàn)與PLC控制系統(tǒng)的軟件在環(huán)及硬件在環(huán)虛擬調(diào)試。為其在智能制造、自動化生產(chǎn)線規(guī)劃與虛擬調(diào)試等領(lǐng)域的工程實踐與創(chuàng)新設(shè)計奠定堅實基礎(chǔ)。二、課程內(nèi)容及學(xué)時分配（一）數(shù)字孿生技術(shù)與NXMCD模塊（4學(xué)時）1.教學(xué)目標（1）掌握數(shù)字孿生技術(shù)的概念、體系架構(gòu)、核心要素與工作原理；（2）熟悉數(shù)字孿生技術(shù)的常用軟件；（3）了解數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域；（4）掌握NX軟件和NXMCD模塊的相關(guān)知識；（5）熟悉NXMCD的界面組成和功能。2.教學(xué)內(nèi)容（1）數(shù)字孿生技術(shù)介紹；概念、體系架構(gòu)、核心要素、工作原理、常用軟件與應(yīng)用領(lǐng)域等；（2）NXMCD模塊介紹：NX軟件三維建模和裝配等基本操作、NXMCD模塊的界面組成和功能。（二）MCD機械設(shè)計（24學(xué)時）1.教學(xué)目標（1）掌握基本機電對象的設(shè)置；（2）掌握運動副的設(shè)置；（3）掌握耦合副的設(shè)置；（4）掌握約束的設(shè)置；（5）掌握行為的定制。2.教學(xué)內(nèi)容（1）基本機電對象：剛體、碰撞體、對象源、對象變換器、對象收集器、發(fā)送器入口、發(fā)送器出口；（2）運動副：滑動副、鉸鏈副、柱面副、螺旋副、平面副、球副、點在線上副、線在線上副、路徑約束運動副；（3）耦合副：齒輪、齒輪齒條、機械凸輪；（4）約束：角度彈簧副、線性彈簧副、角度限制副、線性限制副、彈簧阻尼器、斷開約束；（5）行為的定制：運行時行為、運行時參數(shù)、運行時表達式、運行時按鈕、握爪、反算機構(gòu)驅(qū)動、膠合區(qū)、軌跡生成器、顯示更改器、標記表單、讀寫設(shè)備。（三）MCD電氣與自動化設(shè)計（12學(xué)時）1.教學(xué)目標（1）掌握傳感器與執(zhí)行器的設(shè)置；（2）掌握信號的創(chuàng)建方法；（3）掌握仿真序列的創(chuàng)建方法。2.教學(xué)內(nèi)容（1）傳感器與執(zhí)行器：傳感器、力/扭矩控制、液壓缸、液壓閥、氣缸、氣動閥；（2）信號的創(chuàng)建：信號、信號適配器；（3）仿真序列的創(chuàng)建。（四）MCD虛擬調(diào)試（8學(xué)時）1.教學(xué)目標（1）掌握軟件在環(huán)虛擬調(diào)試的實現(xiàn)方法；（2）掌握硬件在環(huán)虛擬調(diào)試的實現(xiàn)方法。2.教學(xué)內(nèi)容（1）軟件在環(huán)虛擬調(diào)試：外部信號配置（PLCSIMAdv選項）、信號映射（PLCSIMAdv類型）；（2）硬件在環(huán)虛擬調(diào)試：外部信號配置（OPCUA選項）、信號映射（OPCUA類型）。（五）MCD綜合案例（12學(xué)時）1.教學(xué)目標（1）掌握機械臂搬運快遞箱的仿真與調(diào)試方法；（2）掌握自動開箱機構(gòu)的仿真與調(diào)試方法；（3）掌握糖果制造生產(chǎn)線的仿真與調(diào)試方法。2.教學(xué)內(nèi)容（1）機械臂搬運快遞箱的仿真與調(diào)試：NXMCD配置、PLC組態(tài)以及程序編寫、虛擬調(diào)試；（2）自動開箱機構(gòu)的仿真與調(diào)試：NXMCD配置、PLC組態(tài)以及程序編寫、虛擬調(diào)試；（3）糖果制造生產(chǎn)線的仿真與調(diào)試：NXMCD配置、PLC組態(tài)以及程序編寫、虛擬調(diào)試。（六）復(fù)習(xí)考試（4學(xué)時）三、考核1.本課程為必修課。2.過程性考核方式。期末考試占50%，平時成績占50%。四、與其它課程的聯(lián)系本課程以《機械設(shè)計基礎(chǔ)》《三維建模與CAD軟件應(yīng)用》《液壓與氣動技術(shù)》《機電傳動控制》《傳感器與檢測技術(shù)》《電氣控制與PLC技術(shù)》等課程知識作為基礎(chǔ)和支撐，為后續(xù)《智能制造工程》《工業(yè)機器人技術(shù)》等課程提供關(guān)鍵平臺和核心工具。五、教材及主要參考書1.黃誠，等.生產(chǎn)線數(shù)字化仿真與調(diào)試（NXMCD）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2022.2.孟慶波.生產(chǎn)線數(shù)字化設(shè)計與仿真[M].北京：機械工業(yè)出版社，2020.3.李雙壽，等.數(shù)字孿生在智能制造中的工程實踐[M].北京：機械工業(yè)出版社，2024.(2025/2026學(xué)年第一學(xué)期)學(xué)期授課計劃課程名稱：數(shù)字孿生虛擬仿真技術(shù)使用教材及版本：數(shù)字孿生虛擬仿真技術(shù)（NXMCD）專業(yè)及班次：任課教師：本學(xué)期授課計劃學(xué)時說明本課程總學(xué)時數(shù)本學(xué)期實有時數(shù)學(xué)時分配教學(xué)時數(shù)其中安全教育公益勞動復(fù)習(xí)考試機動周學(xué)時（講授/技術(shù)理論）（實驗/技能訓(xùn)練）64646060000404注：1、教學(xué)時數(shù)=（講授/技術(shù)理論）+（實驗/技能訓(xùn)練）2、本學(xué)期實有時數(shù)=教學(xué)時數(shù)+安全教育+公益勞動+復(fù)習(xí)考試+機動等3、本課程總學(xué)時數(shù)=專業(yè)教學(xué)計劃中規(guī)定的本課程總學(xué)時本學(xué)期教學(xué)大綱使用說明1、使用教學(xué)大綱（含名稱學(xué)時版本）：執(zhí)行2024年8月版《數(shù)字孿生虛擬仿真技術(shù)》大綱，64學(xué)時2、教學(xué)大綱執(zhí)行情況及修訂說明：嚴格執(zhí)行教學(xué)大綱3、考核方式：過程性考核簽字：月日簽字：月日學(xué)期授課計劃周次學(xué)時數(shù)教學(xué)內(nèi)容授課方式作業(yè)備注第一周2項目1數(shù)字孿生技術(shù)與NXMCD模塊任務(wù)1數(shù)字孿生技術(shù)介紹講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)2NXMCD模塊介紹講授課內(nèi)練習(xí)第二周2項目2MCD機械設(shè)計任務(wù)1基本機電對象的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)1基本機電對象的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)第三周2任務(wù)2運動副的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)2運動副的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)第四周2任務(wù)3耦合副的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)3耦合副的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)第五周2任務(wù)4約束的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)4約束的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)第六周2任務(wù)5行為的定制講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)5行為的定制講授課內(nèi)練習(xí)第七周2任務(wù)5行為的定制講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)5行為的定制講授課內(nèi)練習(xí)第八周2項目3MCD電氣與自動化設(shè)計任務(wù)1傳感器與執(zhí)行器的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)1傳感器與執(zhí)行器的設(shè)置講授課內(nèi)練習(xí)第九周2任務(wù)2信號的創(chuàng)建講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)2信號的創(chuàng)建講授課內(nèi)練習(xí)第十周2任務(wù)3仿真序列的創(chuàng)建講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)3仿真序列的創(chuàng)建講授課內(nèi)練習(xí)第十一周2項目4MCD虛擬調(diào)試任務(wù)1軟件在環(huán)虛擬調(diào)試講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)1軟件在環(huán)虛擬調(diào)試講授課內(nèi)練習(xí)第十二周2任務(wù)2硬件在環(huán)虛擬調(diào)試講授課內(nèi)練習(xí)2任務(wù)2硬件在環(huán)虛擬調(diào)試講授課內(nèi)練習(xí)第十三周2項目5MCD綜合案例任務(wù)1機械臂搬運快遞箱的仿真與調(diào)試講授課內(nèi)練習(xí)