模具数控加工技术大纲及各种资料.docx

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模具数控加工技术大纲及各种资料

课程名称：

模具数控加工技术课程代码：

04016（理论）

第一部分课程性质与目标

一、课程性质与特点

本课程是模具设计与制造专业的一门重要专业课。

其主要目的和任务是使考生掌握模具数控的各种先进加工方法，能够使用各种数控系统编制模具零件的加工程序，并在相应的数控机床上进行操作完成零件的加工。

本门课程实践性、综合性较强，在各部分内容学习中均应重视与生产实践相结合，注意有关知识的综合应用。

二、课程基本要求

本课程基本要求：

1．了解我国模具工艺的发展现状、趋势，了解模具制造技术的应用标志

2．了解模具的先进加工方法

3．理解模具精密加工和超精密加工的特点、工作原理和应用

4．掌握国产SKY数控系统的模具高速铣削加工的基本操作、加工程序的编制

5．掌握电火花加工的主要工艺指标、NH型电火花成型机床的操作方法

6．掌握电火花切割的工作原理、HF电火花线切割加工的操作

7．了解Mastercam9.0模具设计与加工方法

8．了解Pro/E模具零件设计的基本方法

三、与本专业其他课程的关系

本课程是属于专业课性质，它是在学习了一些先修课程后开设的，同时又紧密结合生产实际。

学习本课程时要充分注意这两个特点。

本课程的先修课程：

机械制图、机械制造、互换性与测量技术、塑料成型工艺与模具设计、数控技术及应用。

第二部分考核内容与考核目标

第1章模具制造技术概述

一、学习目的与要求

通过本章的学习，使考生了解我国模具工业的发展历史；了解快速经济制模技术的应用和模具工业的特点；理解现代模具制造技术的应用标志。

二、考核知识点与考核目标

（一）现代模具制造技术的应用标志（重点）

识记：

现代模具制造技术的应用标志

理解：

现代模具制造技术的涵义

（二）我国模具技术的发展趋势（一般）

识记：

我国模具技术的发展趋势

理解：

快速经济制模技术的特点、高速铣削加工技术的特点

第2章模具的加工方法

一、学习目的与要求

通过本章的学习，了解模具的挤压成型制模法，铸造成型制模法和超塑成型制模法的加工方法、特点和适用范围；熟悉堆积制模法中的喷涂制模法、电铸制模法和快速原型制模法的工作原理与应用；掌握机加工制模法的优缺点、电加工制模法的加工原理和化学加工制模法的特点。

二、考核知识点与考核目标

（一）模具的成型制模法（一般）

识记：

挤压成型制模法的分类，热挤压成型法制模工艺过程，超塑挤压成型的概念及所用模具的材料

理解：

挤压成型制模法，铸造成型制模法和超塑成型制模法的加工方法、特点和适用范围。

应用：

模具的成型制模法的选择

（二）堆积制模法（次重点）

识记：

电铸法的概念、快速原型制模法的概念及分类

理解：

堆积制模法中的喷涂制模法、电铸制模法和快速原型制模法的工作原理和特点

应用：

快速原型技术的应用

（三）切除制模法（重点）

识记：

机加工制模法、电加工制模法、化学加工制模法有关的概念

理解：

机加工制模法的优缺点、电加工制模法的加工原理和化学加工制模法的特点

应用：

机加工制模法的应用

第3章特种加工制模法

一、学习目的与要求

通过本章的学习，了解特种加工制模法中的高能束加工、液体喷射加工、镭射成型技术和超声加工等加工方法；熟悉微细加工工艺和光化掩膜加工方法；掌握精密加工和超精密加工的特点、工作原理和应用。

二、考核知识点与考核目标

（一）特种加工制模法（一般）

识记：

高能束加工、超声加工、液体喷射加工、化学机械复合加工的基本概念

理解：

化学机械复合加工、电子束加工、超声波加工、激光加工、水喷射加工的工作原理。

（二）微细加工（次重点）

识记：

微细加工和光化掩膜加工的概念

理解：

微细加工的机床结构、加工工艺和光化掩膜加工的工作原理

应用：

微细机械加工和微细电加工的应用

（三）精密和超精密加工（重点）

识记：

镜面铣、金刚石车削、精密和超精密磨削加工的应用范围和技术参数

理解：

镜面铣、金刚石车削、精密和超精密磨削加工的工作原理

应用：

镜面铣和金刚石车削技术的应用

第4章SKY数控系统的模具高速铣削加工

一、学习目的与要求

通过本章的学习，应了解高速铣削加工的基本概念；掌握国产SKY数控系统高速铣削加工的开机、关机和基本操作；掌握SKY数控系统的高速铣削加工的控制面板和通用键盘功用；掌握SKY数控系统高速铣削加工程序的编制方法。

在学习本章的同时，最好去有关工厂参观数控机床的操作情况和了解生产现场程序编制的实例。

二、考核知识点与考核目标

（一）高速铣削加工技术（一般）

识记：

高速铣削加工的特点、高速铣削对切削刀具的要求、模具数控加工的工艺流程和加工工艺参数

理解：

模具的高速铣削加工与传统铣削加工的比较，模具的高速铣削加工与电火花加工的比较，高速铣削对机床的要求

应用：

模具数控加工工艺流程的制定和加工工艺参数的选择

（二）SKDK5060高速数控铣床简介（次重点）

识记：

SKDK5060高速数控铣床通用键盘中各键的功用、机床规范操作流程图

理解：

SKDK5060高速数控铣床的启动及关闭流程

（三）SKDK5060型高速数控铣床的操作方式及功能（重点）

识记：

SKDK5060型高速数控铣床的各种操作方式的特点

理解：

SKDK5060型高速数控铣床的操作方式及功能

应用：

SKDK5060型高速数控铣床的操作

（四）SKY数控系统的编程（重点）

识记：

程序的构成，主要的G代码和M代码的含义，高速铣刀具的补偿功能的类型

理解：

SKY数控系统中插补功能，进给功能，辅助功能，补偿功能的含义与应用

应用：

确定工件的数控加工的工艺方案，掌握SKY数控系统高速铣削加工程序的编制方法。

第5章NH数控电火花成型机模具加工技术

一、学习目的与要求

通过本章的学习，应了解电火花加工的特点、用途、组成及作用；掌握电火花加工的加工速度、工具电极损耗、表面粗糙度和放电间隙等技术要求；掌握NH7145型数控电火花成型机床的操作方法，通过加工实例的学习会进行电火花加工；了解数控电火花机床的维护、安全操作和维修条例。

二、考核知识点与考核目标

（一）电火花加工的特点、用途、组成及作用（一般）

识记：

电火花加工概念、特点、组成

理解：

电火花加工各组成部分的作用。

（二）实现电火花加工的条件（次重点）

识记：

实现电火花加工应具备的条件、电火花加工的两个重要效应

理解：

影响电火花加工极性效应和覆盖效应的因素

应用：

电火花加工极性效应和覆盖效应的应用

（三）电火花加工的主要工艺指标、电火花加工工艺技术的基本矛盾（重点）

识记：

电火花加工的主要工艺指标、电火花加工工艺技术的基本矛盾

理解：

电火花加工的主要工艺指标对电火花加工过程的影响，电火花加工过程中存在的基本矛盾及解决方法

应用：

在电火花加工过程中各主要工艺指标的选择

（四）NH7145型数控电火花成型机床的操作（重点）

识记：

NH7145型数控电火花成型机的组成、NH7145型数控电火花成型机操作面板功能

理解：

NH7145型数控电火花成型机床的操作流程，加工规准的选择，工作介质的选择。

应用：

能利用NH7145型数控电火花成型机床进行简单零件、复杂零件的加工

（五）数控电火花成型机床的操作工艺（重点）

识记：

数控电火花成型工具电极的材料，排渣与排气的重要性

理解：

电极尺寸的确定，排渣与排气的措施。

应用：

一般盲孔、表面粗糙度样块、浅型腔花纹模的电火花加工

第6章数控电火花线切割模具加工技术

一、学习目的与要求

通过本章的学习，应了解数控电火花线切割机床的特点、用途、组成、加工工艺和安全技术规程；掌握HF线切割数控自动编程软件系统的基本操作，会进行全绘图方式的绘图和编程；了解HF线切割数控系统的高级绘图功能，会进行常用几何曲线的定义与操作；掌握HF电火花线切割加工操作的方法与步骤，会对常用零件进行自动编程和加工。

二、考核知识点与考核目标

（一）电火花线切割的工作原理（一般）

识记：

电火花线切割加工的特点，电火花线切割加工的安全技术规程

理解：

电火花线切割加工放电的基本原理，电火花线切割加工走丝原理，X、Y坐标工作台运动原理，电火花线切割加工工艺

应用：

电火花线切割加工工艺路线的合理制定

（二）HF线切割数控自动编程（重点）

识记：

HF线切割全绘图方式各功能模块的作用

理解：

HF线切割全绘图方式编程

应用：

能利用HF线切割绘出零件图形，并用ISO代码编制线切割加工程序。

第7章Mastercam9.0模具设计与制造

一、学习目的与要求

通过本章的学习，应了解Mastercam9.0的任务管理、零件造型功能、刀具路径的相关性、型腔铣、轮廓铣和点位加工；掌握Mastercam9.0模具设计与加工方法；掌握Mastercam9.0的后处理及生成NC程序的方法。

二、考核知识点与考核目标

（一）Mastercam软件的操作（一般）

识记：

零件造型功能，刀具路径的相关性，型腔铣、轮廓铣和点位加工

理解：

Mastercam软件中模具设计与加工的方法

应用：

根据模具零件特征生成NC程序

第8章Pro/E2001模具零件设计

一、学习目的与要求

通过本章的学习，了解Pro/E软件的启动、环境界面、文件的操作；通过实例训练，掌握各种特征的创建流程和基本方法；通过各种特征的综合训练，熟练掌握创建复杂模具零件的设计。

二、考核知识点与考核目标

（一）Pro/E软件的特性（一般）

识记：

Pro/E软件的特性

理解：

参数化建模的含义，单一数据库技术的优点

应用：

参数化建模的思想与单一数据库技术在模具零件设计中的应用

（二）Pro/E软件的操作（一般）

识记：

Pro/E软件中各种特征创建的方法

理解：

各种特征的创建流程

应用：

Pro/E软件术在模具零件设计中的应用

第三部分有关说明与实施要求

一、考核的能力层次表述

本大纲在考核目标中，按照“识记”“理解”“应用”三个能力层次规定其应达到的能力层次要求。

各能力层次要求为递进等级关系，后者必须建立在前者的基础上，其含义是：

识记：

能知道有关的名词、概念、知识的含义，并能正确认识和表述，是低层次的要求。

理解：

在识记的基础上，能全面把握基本概念、基本原理、基本方法，能掌握有关概念、原理、方法的区别与联系，是较高层次的要求。

应用：

在理解的基础上，能运用基本概念、基本原理、基本方法联系学过的多个知识点分析和解决有关的理论问题和实际问题，是最高层次的要求。

二、教材

1、指定教材：

《模具数控加工技术》蒋建强主编，电子工业出版社，2005年

2、参考教材：

《模具数控加工技术》贾慈力主编，机械工业出版社，2004年

《模具数控加工技术及应用》范钦武主编，化学工业出版社，2004年

三、自学方法指导

1、在开始阅读指定教材某一章之前，先翻阅大纲中有关这一章的考核知识点及对知识点的能力层次要求和考核目标，以便在阅读教材时做到心中有数，有的放矢。

2、阅读教材时，要逐段细读，逐句推敲，集中精力，吃透每一个知识点，对基本概念必须深刻理解，对基本理论必须彻底弄清，对基本方法必须牢固掌握。

3、在自学过程中，既要思考问题，也要做好阅读笔记，把教材中的基本概念、原理、方法等加以整理，这可从中加深对问题的认知、理解和记忆，以利于突出重点，并涵盖整个内容，可以不断提高自学能力。

4、完成书后作业和适当的辅导练习是理解、消化和巩固所学知识，培养分析问题、解决问题及提高能力的重要环节，在做练习之前，应认真阅读教材，按考核目标所要求的不同层次，掌握教材内容，在练习过程中对所学知识进行合理的回顾与发挥，注重理论联系实际和具体问题具体分析，解题时应注意培养逻辑性，针对问题围绕相关知识点进行层次（步骤）分明的论述或推导，明确各层次（步骤）间的逻辑关系。

四、对社会助学的要求

1、应熟知考试大纲对课程提出的总要求和各章的知识点。

2、应掌握各知识点要求达到的能力层次，并深刻理解对各知识点的考核目标。

3、辅导时，应以考试大纲为依据，指定的教材为基础，不要随意增删内容，以免与大纲脱节。

4、辅导时，应对学习方法进行指导，宜提倡"认真阅读教材，刻苦钻研教材，主动争取帮助，依靠自己学通"的方法。

5、辅导时，要注意突出重点，对考生提出的问题，不要有问即答，要积极启发引导。

6、注意对应考者能力的培养，特别是自学能力的培养，要引导考生逐步学会独立学习，在自学过程中善于提出问题，分析问题，做出判断，解决问题。

7、要使考生了解试题的难易与能力层次高低两者不完全是一回事，在各个能力层次中会存在着不同难度的试题。

8．助学学时：

本课程共4学分，建议总课时72学时，其中助学课时分配如下：

章次

内容

学时

第1章1.1-1.3

模具与模具工业概述、我国模具的发展趋势、模具市场分析

2

第2章2.1

模具的成型制模法

4

第2章2.2

堆积制模法

2

第2章2.3

切除制模法

2

第3章3.1

特种加工制模法

4

第3章3.2

微细加工

2

第3章3.3

精密和超精密加工

2

第4章4.1

高速铣削加工技术概述

2

第4章4.2

SKDK5060型高速数控铣床的操作方式及功能

2

第4章4.3-4.4

F2手轮方式操作，F3手动方式操作

2

第4章4.5-4.7

F4返参方式操作，F5管理方式操作，软件控制限位的设置

2

第4章4.8

编程

4

第4章4.9

补偿功能

4

第5章5.1

概述

2

第5章5.2

电火花加工的主要工艺指标

2

第5章5.3

NH7145型数控电火花成型机基本操作

2

第5章5.4

数控操作说明

2

第5章5.5

操作工艺

2

第5章5.6-5.7

加工实例，电火花机床维护

2

第6章6.1

概述

2

第6章6.2

HF线切割自动编程

4

第6章6.3

高级绘图功能

4

第6章6.4

HF电火花线切割加工操作

2

第6章6.5

加工实例

2

第7章7.1-7.2

Mastercam9.0功能简介，Mastercam9.0模具设计

2

第7章7.3

Mastercam9.0模具制造

4

第8章8.1

Pro/E2001概述

2

第8章8.2

Pro/E2001斜齿轮的模具设计

2

第8章83

Pro/E2001鼠标的模具设计

2

合计

72

五、关于命题考试的若干规定

1、本大纲各章所提到的内容和考核目标都是考试内容。

试题覆盖到章，适当突出重点。

2、试卷中对不同能力层次的试题比例大致是：

“识记”为30%,“理解”为30％，“应用”为40％。

3、试题难易程度应合理：

易、较易、较难、难比例为2：

3：

3：

2。

4、每份试卷中，各类考核点所占比例约为：

重点占65%，次重点占25%，一般占10%。

5、试题类型一般分为：

填空题，名词解释题，简答题，选择题，编程题等。

6、考试采用闭卷笔试，考试时间为120分钟，采用百分制评分，60分合格。

六、题型示例

（一）填空题

1.高速铣刀具补偿有刀具长度补偿和补偿2种。

2.成型磨削法有成型砂轮磨削法和两种。

（二）名词解释题

1．高能束加工

（三）选择题

1．下列哪个指令不能用于设定工件坐标系（）

A、G92B、G54C、G91D、G56

2．执行G00X30Z6；G91G01X0Z15；两个程序段后,Z正方向实际移动量（）

A、9mmB、21mmC、15mmD、30mm

（四）简答题

1．什么叫极性效应？

在电火花加工时选择极性效应的原则是什么？

（五）编程题

1．加工如下图所示的凸台模具，其中加工轨迹为OA→AB→BC→CD→DE→EF→FG→GA，要求用刀具半径补偿指令编程，刀具直径采用Φ6mm。

试编制加工程序单。

第1章模具制造技术概述

1、模具是“效益放大器”，用模具生产的最终产品价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍，模具也在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力，

2、模具是一种专用工具，用于装在各种压力机上，通过压力把金属或非金属材料制造成为所需要零件的形状制品，这种专用工具统称模具。

3、分类

（1）冲模

（2）塑料模（3）、压铸模（4）、快速经济制模技术

快速制模技术与传统的机械加工相比，具有周期短．制造成本低，综合经济效益好等特点。

快速原型制造（RPM）技术是～种集CAD、CAM、NCN、激光和材料科学于一体的技术。

RPMS型式的快速原型制造系统，拥有叠层实体制造（SSM）和熔融挤压成型EME技术，具有较好的性能价格比。

通过陶瓷精铸、电弧喷涂、消失模、熔模等技术可快速制造出各种模具。

4、现代模具工业的特点；1以计算机辅助设计及应用为中心，2设计水平、3生产设备先进、4供货期短、5重视人才培养

现代模具企业都广泛采用设计计算机辅助技术、人工智能技术等进行设计决策、模拟分析和优化，现代具企业的首要特征是以计算机辅助设计及应用为中心。

5、我国模具的发展趋势；特点是产品品种多、更新快和市场竞争激烈，用户对模具制造要求是“交贷期短”、“精度高”、“质量好”和“价格低”。

6、我国现代模具制造技术的应用；是以两大技术的应用为标志的，一是数控加工技术，二是计算机应用技术。

1数控加工技术包括：

数控机械加工技术、数控电加工技术和数控特种加工技术。

（1）数控机械加工技术。

模具制造中的数控车削技术、数控铣削技术。

（2）数控电加工技术。

如数控电火花加工技术、数控线切害技术。

（3）数控特种加工技术。

通常利用光能声能和超声波等来完成加工的，为现代模具制造提供了新的工艺方法和加工途径。

2计算机技术；

（1）CAD/CAM技术。

（2）CAE技术。

（3）仿真技术。

（4）网络技术4点。

7、我国模具技术与国外的差距

1产需矛盾；一是专业化、标准化程度低；二是设计和工艺技术落后，模具生产效率不高，周期较长，

2产品水平；主要有模具加工的制造精度和表面粗糙度，加工模具的复杂度、模具的使用寿命和制造周期等。

3．工艺装备水平；加工中心、数控机床、数控仿形铣床、电加工机床、坐标磨床、光曲磨床和三坐标测量机等。

8、我国模具技术的发展趋势；对模具制造的要求是交货期短，精度高，质量好，价格低。

1、模具产品的大型化和精密化：

模具精度由5um提高到2-3um，模具加工精度公差要求0.1um以下，这要求发展超精加工．

2、多功能复合模具3新型的热流道模具4．气体辅助注射模具和高压注射成型工艺模具、5快速经济模具；6高速铣削加工；主轴转速可达到（40000～100000）r/min，快速进给速度可达到（30--40）m/min．

9、模具市场分析：

冲模、塑料模和压铸模的总和一般占模具总量的80%左右，在未来的模具市场中，塑料模墨和压铸模的发展速度将高于冲模，它们在模具总量中的比例将逐步提高。

第2章模具的加工方法

本章主要讲述了模具的成型制模法、堆积制模法和切除制模法等先进的模具加工制模法。

通过本章的学习了解模具的挤压成型制模法、铸造成型制模法和超塑成型制模法的加工方法、特点和适用范围．熟悉堆积制模法中的喷涂制模法、电铸制模法和快速原型制模法的工作原理与应用。

掌握机加工制模法的优缺点、电加工制模法的加工原理和化学加工制模法的特点。

先进的模具加工方法主要有机制模法、堆积制模法和切除制模法等加工方法，

2.1模具的成型制模法

2.1.1挤压成型是指将热熔性材料（ABS、尼龙或蜡）通过加热器熔化，挤压喷出并堆积成1个3维实体，采用熔融挤压成型的典型工艺为熔融沉积成型（FDM），模具的挤压成型加工方法有热挤压成型法和冷挤压成型法。

2111模具的冷挤压成型（凹模、凸模冷挤压成型）

1.型腔的冷挤压成型是在常温下利用装在压力机上的工艺压头，在一定的压力和速度下挤压毛坯金属，使之产生塑性变形而形成具有一定几何形状和尺寸的模具型腔。

（1）凹模型腔冷挤压的形式，按型腔成型方式不同，分为开式和闭式两种。

A.开式挤压，使金属不受限制地向周围流动。

该方法简便·成型压力小·

b·闭式挤压：

金属变形受挤压套的限制，只能向上流动。

尺寸精度高。

（2）凸模的冷挤压成型：

在常温下以一定压力和速度将经过软化的凸模毛坯压入淬硬的凹模型腔．使毛坯产生塑性变形而形成与凹模腔形状和尺寸一致的凸模，适用于形状复杂、数量较多的同类型凸模的制造。

凸模冷挤压工艺的步骤：

a.将准备好的模具工装安放在压力机的工作台上，用压板压牢．b．把凸模毛坯插入导向板内，开动压力机缓慢加压。

c．压制时．用皂化液冷却。

d．当毛坯压入凹模挤压。

e.将压好的凸模取下，修整成型并淬硬即可使用。

2.1.1.2模具的热挤压成型法是将毛坯加热到锻造温度．用预先准备好的模芯压入毛坯而挤压出型槽的制模方法。

热挤压成型制模法的方法简单，周期短。

成本低，所挤成的模具内部纤维连续，组织致密．强度高，耐磨性好，寿命长。

故常用于尺寸精度要求不高的小批量锻模制造中。

过程1模芯准备2、热挤压成型3．后续加工（退火、机械加工、淬火和磨光等）工序制成模具。

2.1.2模具的铸造成型制模法；是一种将液体金属或其他液体材料浇注到型腔中，等其冷却凝固后，即可获得相应的铸件。

新型材料的铸造成型主要有锌合金、钛合金、金属基复合材料和颗粒增强型金属基复合材料的铸造成型

2.1.2.1锌合金模具的铸造成型；利用硬材料凸模（凹模）浇注锌合金凹模（凸模）的方法，称为铸造制模工艺。

按浇注合金用量的多少，可采用模内浇注法（20kg以下）、模外烧注法两种不同的浇注方法．

2.1.2.2钛合金的铸造成型；按应用可分为高温钛合金、结构钛合金和功能钛合金3种，钛合金的成型方法有铸造、锻造、超塑和焊接等1.铸造钛合金的熔炼：

主要有电子束炉、等离子体炉和真空感应炉等

2．钛合金的铸造工艺；一是要求耐火度非常高的造型材料：

二是浇注必须在较高空度或惰性气体的保护下进行，有时还要附以离心力。

其铸造工艺种类如下：

（1）永久铸型。

主要有加工石墨型、金属型（铁铸型、钛铸型）。

（2）一次性铸型·按其造型方法捣实石墨砂型和熔模型壳两种。

2.1.2.3金属基复合材料的铸造成型；金属基复合材料（MMC）具有较好的物理性能和力学性能。

其成型工艺主要有粉末冶金和铸造两种，前者由于工艺复杂，成本高，采用铸造法成型颗粒增强型金属基复合材料具有工艺简单，成木低．对尺寸和形状没有限制，可大批量连续生产等优点。

2.1.2.4颗粒增强型金属基复合材料的铸造成型主要有如下6种；1.液态金属／陶瓷颗粒搅拌铸造法2.熔体浸渗铸造法3.挤压铸造法。

4.高能超声法5.流变铸造法6.原位反应铸造法

2.1.2.5塑料模具的铸造成型；1．制造塑料模具的主要成分是合成树脂，如聚酸树脂、酚醛树脂和环氧树脂等。

2·铸塑法；就是将配好的液态原料浇入模样，使其按模腔形状和尺寸固化为塑料模具加工方法。

主要工艺过程为：

液态原料配制、模型准备、浇铸成型等．

2.1.3.1超塑成型原理；超塑成型技术是在组织结构上经过处理的金属材料，这种材料具有晶粒直径在5um以下的稳定超细晶粒，具有很小的变形抗力和远远超过普通金属材料的塑性或超塑性，其伸长率可达100%--2000%，凡伸长率超过100%的材料均称为超塑性材料。

2.1.3.2模具的超塑成型工艺，超塑成型技术可用来制造各种形状复杂的冲裁模、注射模、橡胶模和锻模等。