《自动化制造系统》(2211)自学考试大纲.doc

自动化制造系统大纲 课程性质与设置目的一、课程的性质和任务自动化制造系统课程，是全国高等教育自学考试机械制造与自动化专业的一门专业课。它是从事机器人、航天、车辆、环境等方面工作，尤其是数控加工是机械专业学生多半的职业取向，而自动化制造系统正是本专业与现代工业技术的有效结合点之一。本课程是在阐明现代自动化制造系统基本概念的基础上，结合国内外的最新成果，采取课堂、实验、参观和观看录像等形式系统地介绍现代自动化制造系统的设计及运行的基本理论和方法，旨在增强学生对自动化制造系统的了解、认识和熟悉，培养学生创新设计的思想和能力。二、课程的基本要求课程的基本要求是：了解自动化制造系统的一些基本概念和CAD/CAM的原理和组成；掌握数控加工基础知识，数控机床的构成、使用和相关工艺知识；熟悉基本零件数控加工工艺的编制；能熟练应用CAXA等CAM软件进行零件的造型设计、数控加工、仿真等；能进行机床的实际加工操作。本课程注重知识的学习和工程的实际应用相结合。 课程内容与考核目标 第一章 自动编程系统概述一、学习目的和要求 通过学习本章后，应懂得什么是数控自动编程系统；了解自动编程系统的概念、意义、原理和学习方法。二、课程内容（一）什么是数控图像自动编程系统（二）了解自动编程系统的概念、意义、原理和学习方法三、考核知识点（一）了解自动编程的概念和方法，明确自动编程系统的意义（二）自动编程系统的组成和原理（三）掌握图像自动编程系统的应用四、考试目标 识记：图象编程系统的组成、原理，系统的应用与开发和发展情况。 理解：手工编程与自动编程的区别，图象编程系统的通用后置处理系统。五、考核的具体要求能（会）；本章只做一般的了解即可。第二章 CAD/CAM系统一、学习目的和要求了解和熟悉CAD/CAM系统的定义、软硬件系统的组成、基本内容、系统的总体结构、系统的功能。二、课程内容（一）CAD/CAM的基本内容（二）CAD/CAM软、硬件系统了解CAD/CAM硬件系统的组成，掌握计算机硬件系统选择的基本原则。熟悉选择CAD/CAM软件系统的要点。（三）几何造型与特征建模1、几何造型概述2、实体造型介绍三、考核知识点（一）CAD/CAM系统的定义（二）软硬件系统的组成、基本内容（三）系统的总体结构、系统的功能 四、考试要求识记：CAD/CAM软硬件系统的组成、CAD/CAM系统的总体结构。 理解：CAD/CAM系统研究的基本内容。简单应用：CAM造型和CAD造型的差异。五、考核的具体要求能（会）；通过本章的学习，了解CAD/CAM系统的一般知识。第三章 数控加工工艺与编程一、学习目的和要求通过学习本章后，应掌握数控加工的工艺知识和编程方法。二、课程内容（一） 数控加工对象 数控铣削的定义、数控铣床的种类、型号、规格及性能（二）数控加工工艺基础知识 熟悉数控加工的工艺特点，掌握工序、工步划分的原则：（三）数控加工的工艺分析 （四）数控加工的工艺参数 （五）数控编程的基本概念 （六）数控编程的方法 （七）数控手工编程实例 三、考核知识点（一）了解数控加工的概念、数控机床的组成和分类、数控机床控制系统的组成和功能。 （二）掌握数控加工的工艺参数和工艺分析（三）掌握数控加工的编程方法四、考核要求（一）了解数控加工的概念、数控机床的组成和分类、数控机床控制系统的组成和功能。识记：数控加工的基本概念。 理解：数控机床控制系统的组成和功能。（二）掌握数控加工的工艺参数和工艺分析识记：加工参数的确定原则和方法。 理解：数控加工路线的确定及工艺分析。简单应用：基本的工艺分析。 综合应用：在一个综合示例中完成工艺处理。（三）掌握数控加工的编程方法。识记：常用数控加工代码的理解和掌握理解：数控编程的知识及加工方法简单应用：数控铣床的机床坐标系和工件坐标系的建立。综合应用：针对具体零件图纸，可以进行数控加工的手工编程。五、考核的具体要求1、能（会）；可以进行一般的零件加工的工艺分析。2、能（会）；能进行准确的手工加工编程。第四章 CAD/CAM编程软件概论一、学习目的和要求通过学习本章后，应懂得现代机械制造业中的自动编程和自动加工方法和应用，及CAD/CAM编程软件的基本常识。二、课程内容（一）CAM软件发展过程 （二）CAD/CAM集成数控编程系统简介三、考核知识点（一）CAD/CAM软件系统的基本原理和发展（二）CAD/CAM软件系统的应用四、考核要求（一）了解CAD/CAM软件的发展过程，比较几种常见的CAD/CAM软件 识记：几种常见的CAD/CAM软件的各自特点。 理解：CAD/CAM软件的发展过程。 （二）CAD/CAM软件系统的应用识记： CAD/CAM软件系统的基本知识。理解： CAD/CAM软件系统的基本操作。简单应用：用各种线生成功能生成草图。 综合应用：掌握利用草图生成特征的方法。五、考核的具体要求1、能（会）；零件实体的特征生成、轨迹生成、机床后置处理及G代码生成。2、能（会）；通过简单加工实例，完成设计与加工编程。第五章 零件的加工造型一、学习目的和要求通过学习本章后，了解CAXAXP的总体功能；熟悉CAXAXP制造工程师软件的各种零件加工造型的方法。二、课程内容（一）设计造型与加工造型的区别 （二）线框造型三、考核知识点（一）线框造型和曲面造型（二）实体造型 四、考核要求了解设计造型与加工造型的区别 识记：产品的形状和配合的关系表达，工艺对造型的特殊要求，用各种线生成功能生成草图，保证草图必须是一个封闭的环。 理解：实际上机操作能力的训练简单应用：利用草图生成特征。 综合应用：完成零件的造型设计、轨迹生成、轨迹编辑。五、考核的具体要求1、能（会）；熟练地应用各种方法来完成零件的线框（线架）造型。2、能（会）；熟练地应用各种方法来完成零件的实体造型。3、能（会）；熟练地应用各种方法来完成零件的曲面造型。第六章 零件的加工方法一、学习目的和要求通过学习本章后，掌握CAXAXP制造工程师软件的各种零件加工方法。二、课程内容（一）刀具轨迹的生成 （二）知识库加工（三）后置处理与加工代码（四）加工轨迹编辑（五）线架加工实例 （六）曲面造型的加工（七）实体/曲面混合造型的加工注意CAXA各类加工方法的特点平面轮廓加工功 能：平面轮廓加工主要用于加工外形及开槽，属于两轴半精加工方式。轮廓线可以是封闭轮廓，也可以是实体上的一部分。加工时需要构造出一个空间轮廓来。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取平面轮廓加工，设定参数表确定后，拾取加工轮廓和加工方向，再选择内、外轮廓，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：1、主要加工参数： 加工精度：既刀具轨迹和实际加工模型的偏差值。 拔摸斜度：表示两轴半加工时轮廓具有的倾斜度，与拔摸基准配合使用。 刀次：生成刀位的行数。（既每加工一层所用刀的次数） 顶层高度：加工零件的最高高度。设定为0则表示坐标系Z0在工件上表面；设定为工件高度值时则表示坐标系Z0在工件的底面。 底层高度：加工完成后，最后一层所在的高度。CAXA中有一个坐标系，既是G54坐标系，可设在工件的顶或底面。 每层下降高度：每加工完一层后，加工下一层时刀具下降的高度。（注意：层中有行）2、拐角过渡方式：尖角过渡和圆弧过渡两种。3、走刀方式：单向和往复两种。 单向：抬刀连接，既加工到一行刀位的终点时，抬到安全高度，再沿直线快速走刀到下一行的首点的安全高度，按指定的下刀方式进刀，并沿着相同方向进行加工。 往复：直线连接，与单向不同的是在进给完一个行距后刀具沿着相反方向进行加工，行间不抬刀。往复走刀效率高，但行间连接的质量差，用于粗铣。单向走刀有一致的刀纹，表面质量好。4、轮廓补偿：在有轮廓加工的方式中，需要考虑刀具的大小，既相对于轮廓的补偿量。补偿是左偏还是右偏取决于加工是内轮廓还是外轮廓。有三种方式： ON：刀具中心线与轮廓重合，即不考虑补偿。 TO：刀具中心线不到轮廓，相差一个刀具半径。 PAST：刀具中心线超过轮廓一个刀具半径。加工外轮廓时，用TO，如用PAST则变为内轮廓。（相当于一个是G41，另一个是G42）加工内轮廓时，用TO，如用PAST则变为外轮廓。（相当于一个是G41，另一个是G42）5、行距定义方式：它是每层加工中刀具的吃刀量。 行距方式：确定最后加工完工件的余量及每两次加工之间的行距。 余量方式：可定义每次加工完的余量，最多可定义10次。6、拔摸基准：用于工件的顶层轮廓和底层轮廓大小不一时，无需画出两个轮廓，只是指定顶层或底层为拔摸基准即可。7、层间走刀：单向和往复两种。定义与走刀方式相同，单向有抬刀，往复时加工完一层后不抬刀而直接进刀到下一层。平面区域加工功 能：平面区域加工方法主要用于加工中间有多个岛的平面加工轨迹，属于两轴半精加工方式。加工时需要构造出一个区域空间轮廓和岛的轮廓来。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取平面区域加工，设定参数表确定后，拾取加工轮廓和加工方向，再拾取岛，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：走刀方式：平行加工和环切加工两种。 平行加工：刀具以平行方式进行切削加工，可以改变与X轴的夹角。也有单向和往复之分。 环切加工：刀具以环绕轮廓走刀方式切削工件。可以选择从里向外或从外向里。区域内是否抬刀 是：刀具以抬刀方式从一个区域到另一个区域。 否：刀具以环绕方式从一个区域到另一个区域。3、岛参数除了轮廓可选余量、斜度外，岛也可以改变这些参数，其含义与轮廓相同。4、清根参数 加工型腔较深且吃刀量较大时，需要做清根处理。5、其它参数 与平面参数相同。曲面轮廓加工功 能：曲面轮廓加工生成沿一个轮廓线加工曲面的刀具轨迹。加工时需要构造出一个空间轮廓来确定加工区域。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取曲面轮廓加工，设定参数表确定后，拾取加工曲面，再拾取干涉曲面，再拾取加工轮廓和加工方向，再选择内、外轮廓，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：基本相同于平面轮廓加工，有几点特殊说明：1、行距和刀次： 行距表示刀位之间的距离。 刀次表示产生刀具轨迹的行数。这两者是相互关联的，一般如果要加工轮廓内的曲面全部加工，又无法确定合适的刀次时，可以给出一个较大的数，系统会自动计算并删除多余的刀次。2、给定轮廓线后，以轮廓线为界进行曲面加工。一次加工成型，不下层，属于精加工。 3、此时G54的Z0面为旋转轴所在的平面上。曲面区域加工功 能：曲面区域加工方法主要用于生成加工曲面上的封闭区域（可以带岛）的刀具轨迹。加工时需要构造出一个区域空间轮廓和岛的轮廓来。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取曲面区域加工，设定参数表确定后，拾取加工曲面，再拾取干涉曲面，拾取加工轮廓和加工方向，再拾取岛，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：基本相同于曲面区域加工，有几点特殊说明：1、走刀方式：平行加工和环切加工两种。 平行加工：刀具以平行方式进行切削加工，可以改变与X轴的夹角。也有单向和往复之分。 环切加工：刀具以环绕轮廓走刀方式切削工件。可以选择从里向外或从外向里。2、行距与步长 步长为刀具轨迹的最小步距。 3、此时G54的Z0面为旋转轴所在的平面上。投影加工功 能：投影加工方法主要用于将已有的刀具轨迹投影到待加工曲面上而生成该曲面上的刀具轨迹。原有轨迹决定投影轨迹的X和Y向，加工曲面决定Z向。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取投影加工，设定参数表确定后，拾取加工轨迹，再拾取加工曲面，再拾取干涉曲面，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：基本相同于上述。等高粗加工功 能：等高粗加工方法主要用于生成大量去除毛坯材料的刀具轨迹。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取粗加工，设定参数表确定后，拾取毛坯，选择加工方向，再拾取加工曲面，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：基本相同于上述。有几点特殊：1、毛坯类型： 拾取两点、拾取轮廓、拾取曲面三种。 毛坯切入方式：直接切入和外切入。2、走刀类型： 层优先：既加工完这一层所有的内、外型后再加工下一层。 深度优先：加工有凸、凹槽的零件，则在加工到凹型部分时，先将这一部分的深度加工完后再加工其它部分。3、使用技巧： 选择环切时，加工凸模最好选择从外向里，加工凹模选择从里向外。若不能确定时，选择从外向里。 最好选择端刀。若是球刀，第一刀的吃刀量太大，不利于切削。 最好用平行加工中的往复切削，空行程时候少，且行距可以达到刀具直径的70%。环切则不行。等高精加工功 能：等高精加工方法适合于较陡面的加工，按等高距离下降，一层一层地加工。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取等高线加工，设定参数表确定后，拾取加工曲面，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：基本相同于上述。有几点特殊：1、零件类型：有实体零件和模具零件的选择。2、这种方法与曲面加工的区别在于，它在较陡面时有较多的刀次，而曲面加工则是固定的行距，在平缓处有较多的刀次，对于要求较高的曲面，常常用此方法。参数线加工功 能：参数线加工方法是沿曲面的参数线方向所产生的三轴刀具轨迹。可以对单个或多个曲面进行加工。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取参数线加工，设定参数表确定后，拾取加工曲面，拾取进刀点和加工方向，改变曲面方向，拾取干涉曲面，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：1、切削余量： 加工余量：对加工曲面的预留量。 干涉余量：对干涉面的预留量。2、干涉检查：当曲面的曲率半径小于刀具半径时如不加干涉检查，会产生过切。3、切削参数： 行距的定义方式：可以是以下三种，任选一种。残留高度：加工后刀具轨迹在行进方向离加工曲面的最大距离。是球刀时特有。在加工较陡面时使用。刀次：刀具轨迹的行数。行距：每行刀位之间的距离。当加工曲面的曲率半径较大时或不需要精密尺寸时使用。 步长定义方式：加工精度（误差）和步长。 每行进退刀方式：垂直、直线、圆弧、矢量、强制。4、限制面：利用刀具轨迹遇到限制面时停止的特点，可以设置一定的限制面，从而可以与干涉面配合使用，在不同的场合下，取得更好的加工质量。如同时使用两个限制面，可以得到刀具轨迹每行的中间段。限制线加工功 能：限制线加工方法可以生成多个曲面的三轴刀具轨迹。刀具轨迹被限制在两系列线内，可以对曲面作整体处理，中间不抬刀。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取限制线加工，设定参数表确定后，拾取第一系列限制线，再拾取第二系列限制线，拾取进刀点和加工方向，拾取加工曲面，拾取干涉曲面，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：基本相同于参数线加工。1、切削余量： 加工余量：对加工曲面的预留量。 干涉余量：对干涉面的预留量。2、切削参数： 行距的定义方式：可以是以下三种，任选一种。加工误差：刀具轨迹在步进方向的加工误差。刀次：刀具轨迹的行数。行距：每行刀位之间的距离。当加工曲面的曲率半径较大时或不需要精密尺寸时使用。轮廓精度： 每行进退刀方式：垂直、直线、圆弧、矢量、强制。导动加工功 能：它是二维加工的扩展。是二轴半轨迹。它用轮廓线沿导动线平行运动生成轨迹。操作说明：从应用菜单中的轨迹生成中选取导动加工，设定参数表确定后，拾取加工曲面，拾取进刀点和加工方向，改变曲面方向，拾取干涉曲面，既可生成刀具轨迹。（左键拾取，右键确定）加工参数：基本参数同上，有一个参数截距：在导动方向上用弧长作为每一个截距。这也就表示每层的高度不同。三、考核知识点（一）CAXAXP制造工程师软件的各种零件加工方法（二）后置处理与生成G代码（三）加工轨迹的编辑四、考核要求 识记：各种刀具轨迹生成的方法。 理解：刀具库的设置。简单应用：加工轨迹编辑的应用。 综合应用：实体/曲面混合造型加工的应用，后置处理方法及加工代码的生成。五、考核的具体要求1、能（会）；熟练地应用各种加工方法完成一般零件的加工。2、能（会）；熟练地完成较复杂的零件的加工造型，加工轨迹生成、编辑，工艺参数设置等。第七章 数控机床加工操作一、学习目的和要求通过学习本篇后，应了解加工零件的要求、工艺路线、机床特性；熟悉数控机床的操作的安全规定；正确掌握数控机床的开机和关机；熟练进行机床控制系统的操作。二、课程内容1安全操作规定2机床控制系统操作3加工实例 三、考核知识点（一）实际操作知识（二）安全操作及机床的操作规程 四、考核要求机床安全操作规定，机床控制系统操作。 识记：安全操作规程，机床控制系统的操作方法。 理解：加工过程的各种操作和参数设置。简单应用：安全操作、对刀、程序的输入、编辑等。综合应用：完成实际加工。五、考核的具体要求能（会）；能进行机床的实际编程与加工。说明：由于本课程有2学分的实践环节，故可以安排在实践中考核。 有关说明与实施要求一、基本安排1、课程学时安排 建议本课程总学时为112学时，其中包括实践性教学环节为32学时。 2、使用专业：机械工程及自动化 使用对象：本科四年级 3、成绩评定: 理论考试：30% 上机作业：40% 实验报告：30% 教学安排教学内容理论实验第一章 自动编程系统概述4第二章 CAD/CAM系统4第三章 数控加工工艺与编程24第四章 CAD/CAM编程软件概论4第五章 零件的加工造型20第六章 零件的加工方法20第七章 数控机床的加工操作4综合实训32合计11232(其中)二、关于课程内容与考核目标中有关提法的说明1、考试大纲与指定教材的关系本考试大纲是进行学习和考核的依据，指定教材是考试大纲所规定的课程内容的具体化，是学习掌握本门课程知识的基本内容和范围。本考试课程可采用由清华大学出版社出版的杨伟群，宋放之主编的数控工艺员培训教程（数控铣）数控工艺员培训教程（数控车）作为正式的教材。也可以参考其它教材。2、关于考核目标的说明为使考试内容具体化和考试要求标准化，本考试大纲在列出课程内容的基础上，对各章都规定了考核目标，包括考核知识点和考核要求，这是学习和掌握本门课程的考核内容和范围。明确考核目标，使考生进一步明确考试的内容和要求，更有目的地系统学习材料；使考试命题者更加明确命题范围和要求，更准确地安排试题的知识能力层次和难度。本考试大纲在考核目标中，按照识记、理解、应用、综合运用四个层次规定其应达到的能力层次要求。四个能力层次要求是递进关系。各能力层次的含义是：识记：要求考生能知道本课程中有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表达。理解：要求考生在识记的基础上，能全面把握本课程中的基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别和联系。基本应用：要求考生在领会的基础上，能运用本课程的基本概念、基本原理、基本方法分析和解决有关理论和实际问题。综合运用：深一步的提高。三、自学方法的指导自动化制造系统是自学考试自动化制造系统专业考生应考的一门专业课程。为帮助考生学习掌握这门课程，提出几点学习建议，供广大考生学习时参考：1、教材为本本教材是根据本门课程自学考试大纲的要求，是适合于自学考试的，它是大纲所规定的课程内容的具体化。考生要通过学习教材，获得本门课程的专业知识。因此，学习这门课程要求考生以教材为本，全面系统地进行自学。要准确地掌握教材中的基本概念，弄清弄懂自动化制造系统活动中各种基本规律的含义，按照教材中分析的原理、原则以及它们之间的内在联系，进一步掌握本门学科的知识体系。我们学习自动化制造系统,就是要学习和掌握自动化制造系统的特点和规律，并把对自动化制造系统规律的认识和理解，转化为学前教育的行动指南，并有效的运用于自动化制造系统的时间活动中。所以，考生在复习应考时切忌化范围、挑重点，更不要猜题、押题，走捷径，把精力消耗在不必要的地方。2、在理解的基础上识记实践表明，以理解为基础的识记，无论是记忆的全面性、速度，还是精确性和牢固性都比机械识记好。因此，在学习时，要充分发挥考生自觉性高、理解力强的优势，勤奋思考，在理解的基础上进行识记。一个概念、一条原理、一项规律、一种学说，只靠机械重复、死记硬背是不行的，只有真正理解的知识才能印象深、记得牢，才有助于将所学知识纳入自己已有的认知结构，储存在长时记忆库中，随时可以提取。否则生吞活剥、不求甚解，不能举一反三、融会贯通，便达不到掌握教材的目的。3、理论联系实际学习理论，掌握规律，其目的是学习以致用，指导实践。本门学科是一门应用性很强的学科，它与学前教育活动中的许多方面都有密切的联系，为了更好的学习掌握教材，必须遵循理论联系实际的原则。考生在学习时，应自觉的将所学知识与本职工作的实际联系起来运用。这样，一方面可以增加感性认识，更深刻地领会教材的内容；另一方面可将知识转化为能力，提高自己分析问题和解决问题的本领，将这门课程学好、学活。四.对社会助学的要求1、社会助学者应根据本大纲规定的课程内容和考核目标，认真钻研指定教材，明确本门课程与其他课程不同的特点和学习要求，对考生进行切实有效的辅导，引导他们防止自学中的各种偏向，把握好社会助学的正确方向。2、社会助学者应以教材为本，全面辅导，由于考试内容是全面的，覆盖面至全书各章，因此，应辅导考生全面系统地学习教材，掌握全部考试内容和考试知识点，切忌划范围，挑重点，或引导考生猜题、押题。3、要辅导考生准确地掌握教材中的基本概念，这是构成本门学科体系的基石，是理解本门学科的知识、原理、规律的重要条件。在此基础上按照教材中不同层次和内在联系，了解和掌握本门学科的知识体系，弄清弄懂自动化制造系统活动中规律性的问题。4、正确处理学习知识和提高能力的关系，努力引导考生将所学知识与生活实际联系起来，对照比较，分析研究，把所学知识和理论转化为能力，在全面辅导基础上，培养和提高自学考生分析问题和解决问题的能力。五、关于考试命题的若干问题1、本课程的考试命题，应根据本大纲所规定的课程内容和考试目标来确定考试范围和考核要求，不要任意扩大和缩小考试范围，提高或降低考核要求。考试