经机械类专业委员会组织编写、审稿，并报全国考委领导审定，现将“机床数控原理自学考试大纲”、“数控系统维护及调试自学考试大纲”、“CAD/CAM软件应用自学考试大纲”下发，供各地使用（可直接从网上下载）。

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自考《机床数控原理》课程大纲说明

一、课程的性质及内容

　　机床数控原理是自考“数控技术”专业（独立本科段）的一门专业基础课。本课程的内容包括：概述、数控机床及编程基础、位置与速度检测装置、数控系统的构成及基本原理、伺服驱动原理与分析、数控系统实例分析及实验环节等方面。涉及机床数控系统结构、软硬件构成与控制原理等内容。

　　二、课程的任务及目的

　　以数控机床为典型，通过系统的数控技术学习，使学生掌握数控技术的基本概念、基本原理及基本应用，并为提高学生实际数控系统的设计能力打下初步基础。本课程的主要任务是：学习数控机床的主体结构、控制原理、伺服系统和检测系统诸方面的基本知识，使学生掌握数控机床编程、使用和维护的基本方法，培养学生对数控系统的分析及应用能力。

　　三、本课程的基本要求

　　（一）讨论对象

　　数控技术具有其应用的广泛性，在产业机械领域可应用的对象是千差万别，但根据以下几点理由，本课程可以选择机床来作为数控技术应用讨论的对象：

　　1.机床是工作母机，无论是控制的精度、控制的运动复杂性以及设备本身的复杂性，其要求比其他机械要高，数控技术的应用也最全面；

　　2.一般机械运动控制的要求也与机床轴的运动类型类似，且独立运动的多；

　　3.本专业考生毕业后接触的设备主要是数控机床。

　　（二）本课程的学习内容和要求

　　1.了解数控系统的组成、功能、特点及类型；

　　2.掌握数控机床的工作原理及结构；

　　3.掌握数控设备的编程技术；

　　4.熟悉数控装置的基本构成及主要模块的实现（硬件与软件）；

　　5.了解数控机床中常用检测元件工作原理及选用；

　　6.了解步进电动机的工作原理及其控制，理解交、直流伺服驱动原理、控制技术及特性分析方法；

　　7.建立数控系统的整体概念，了解提高加工精度的主要措施。

　　四、本课程的先修课程

　　本课程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。本课程的先修课程是《电子技术基础》、《微机原理与接口技术》、《机械工程控制基础》、《传感器与检测技术》及《机械制造基础》等课程。

　　五、课程内容和考核目标

　　第一章概述

　　I. 课程内容

　　第一节 数控技术的定义

　　一、数字化装备技术

　　二、机床数控技术

　　第二节 数控技术在机床中的应用

　　一、数控机床的组成

　　二、数控机床的特点

　　三、数控机床的工作过程

　　四、数控机床的分类

　　第三节 数控技术的发展趋势

　　一、数控技术的发展历程

　　专用数控系统，开放式数控系统

　　二、数控技术的发展现状

　　复杂多轴运动控制技术、复合化多功能机床数控技术、高速高精度化数控技术

　　三、数控技术的发展趋势

　　数控技术构成的发展趋势、数控技术功能的发展趋势、全软件数控与STEP-NC

　　II. 考核知识点与考核要求

　　1.掌握数控技术、计算机数控系统、数控装置、数控机床的含义（识记）

　　2.数控装置的组成（识记）

　　3.数控机床的工作过程、特点及分类（领会）

　　4.数控机床伺服系统的控制方式及特点、主要区别（领会）

　　5.点位控制系统与连续控制系统的区别（领会）

　　6.数控机床高速高精度化对数控系统提出的要求（领会）

　　7.了解数控技术的发展趋势（领会）

　　第二章数控机床及编程基础

　　I. 课程内容

　　第一节 数控机床的机械结构

　　一、数控机床的结构特点

　　二、提高机床刚度的措施

　　三、减少振动的途径

　　四、滚珠丝杠及滚动导轨

　　五、刀库及刀具交换装置

　　六、数控机床的特殊装置

　　1.排屑装置2.自动送料装置3.液压夹紧装置

　　第二节 数控加工工艺分析

　　一、数控加工的特点

　　二、工件的定位和夹紧方案的确定

　　三、工序的划分

　　四、加工顺序的安排

　　五、确定走刀路线和工步顺序

　　六、切削用量的选择

　　第三节 数控机床的坐标系

　　一、坐标系的确定

　　二、编程尺寸的取值方法（绝对坐标值、增量坐标值）

　　三、程序编制中的数值计算

　　第四节 数控加工编程

　　一、手工编程

　　1.准备功能G

　　2.刀具功能T、进给功能F、主轴功能S

　　3.辅助功能M

　　4.程序结构

　　5.数控车床的编程及实例

　　6.数控铣床、加工中心的编程及实例

　　二、自动编程简介

　　II. 考核知识点与考核要求

　　1.数控机床机械结构的主要特点及对它的要求（领会）

　　2.滚珠丝杠副的结构形式、支承方式及其应用场合，滚珠丝杠的选用原则（领会）

　　3.能根据要求选择滚珠丝杠副的参数及精度等级（简单应用）

　　4.自动换刀装置的特征、工作原理及其实现方法（领会）

　　5.了解数控机床的坐标轴和坐标系统（识记）

　　6.数控编程的含义和作用（领会）

　　7.零件加工程序编制的内容与方法（识记）

　　8.主要的G代码和M代码的意义（识记）

　　9.零件加工程序的结构与格式（识记）

　　10.机床坐标系与工件坐标系的关系（领会）

　　11.对刀点、起刀点、刀位点、参考点、工件零点、机床原点的含义（识记）

　　12.确定走刀路线要考虑的问题（领会）

　　13.编程时数值计算中的基点或节点坐标的计算（简单应用）

　　14.编程尺寸的取值方法（绝对坐标值、增量坐标值）（识记）

　　15.什么条件下可用零件轮廓编程？有何好处？（领会）

　　16.确定工件数控加工的工艺方案，掌握点位加工、车削加工和铣削加工的手工编程方法（综合应用）

　　17.自动编程的含义和自动编程系统的类型（识记）

　　18.了解图形交互式自动编程系统的工作原理和后置处理程序的功能（领会）

　　第三章位置与速度检测装置

　　I. 课程内容

　　第一节 概述

　　第二节 脉冲编码器测量原理

　　光电信号的转换，脉冲编码器的基本原理，脉冲信号的计数方法

　　第三节 光栅测量原理

　　光的干涉原理，莫尔条纹与脉冲信号的产生，计数倍频原理

　　第四节 激光测量原理

　　激光特点，激光干涉法测距原理，单频激光干涉仪工作原理，双频激光干涉仪工作原理

　　第五节 旋转变压器原理

　　旋转变压器工作原理，两种工作方式（鉴相式和鉴幅式）的原理及电路分析

　　第六节 感应同步器原理

　　感应同步器结构及工作原理，两种工作方式（鉴相式和鉴幅式）的原理及电路分析

　　II. 考核知识点与考核要求

　　1. 位置检测元件在CNC系统的功用、要求和分类（识记）

　　2. 位置检测元件的精度和分辨率两个概念的区别（领会）

　　3. 脉冲编码器的工作原理和适用场合（领会）

　　4. 脉冲编码器的辨向和倍频（领会）

　　5. 了解直线投射光栅工作时莫尔条纹的产生和特点（领会）

　　6. 如何提高直线投射光栅的分辨率？如何进行方向判别？（领会）

　　7. 感应同步器的结构组成和两种工作方式（识记）

　　8. 激光干涉仪和旋转变压器的特点和应用场合（识记）

　　第四章数控系统的构成及基本原理

　　I. 课程内容

　　第一节 数控系统的构成

　　一、数控系统的体系结构

　　1.专用数控装置2.开放式数控装置

　　二、数字控制软件完成的任务，开放式系统软件结构，控制程序的组成

　　第二节 数控装置硬件构成

　　一、CNC装置的基本功能

　　控制轴数、联动轴数、插补功能、定位精度及重复定位精度、主轴转速及调节、进给速度及调节、准备功能（G功能）、辅助功能（M功能）、刀具功能（管理和补偿）、零件程序管理及编程方式、操作功能、误差补偿功能、开关量接口、机床顺序控制、字符及图形显示、通信接口及协议、自诊断功能

　　二、主控硬件的各部分组成及功能（CPU、存储器、输入/输出接口、显示器接口）

　　第三节 数控装置软件结构

　　第四节 轴运动控制软件算法

　　一、插补软件

　　逐点比较插补法（直线、圆弧）的基本原理，数字积分插补法（直线、圆弧）的基本原理，数字增量插补即数据采样插补的基本原理（直线、圆弧）

　　二、刀具补偿原理

　　刀具半径补偿的基本概念，C机能刀补的基本设计思路，直线过渡的转接情况分析及转接矢量的计算

　　三、加减速检测

　　第五节 PLC在数控机床中应用

　　数控系统PLC结构中、工作原理以及在数控中的功能，基本程序的编写，PLC与主控系统的数据交换及接口

　　II. 考核知识点与考核要求

　　1.数控装置应具备的功能（领会）

　　2.数控装置的组成（识记）

　　3.了解数控装置的体系结构（专用数控装置—单微处理器结构CNC装置；开放式数控装置—多微处理器结构CNC装置）（领会）

　　4.CNC装置软件的特点及典型的软件结构形式（领会）

　　5.PLC的组成、工作方式、功能特点及其在数控机床中的应用类型（领会）

　　6.数控机床I/O接口的作用和常用的接口器件（领会）

　　7.对异步串行通信接口和网络通信接口有所了解（领会）

　　8.插补的含义和插补算法的类型（识记）

　　9.按逐点比较法直线和圆弧插补的偏差判别、坐标进给、偏差计算、坐标计算及终点判别，列表写出插补计算过程，并画出插补轨迹即走刀轨迹（综合应用）

　　10.按数字积分法直线和圆弧插补的积分运算、坐标进给、积分余数、坐标计算及终点判别，列表写出插补计算过程，并画出插补轨迹即走刀轨迹（综合应用）

　　11.分析逐点比较法的进给速度变化范围（领会）

　　12.掌握数字增量插补即数据采样插补的插补周期与被插补的线型（直线或圆弧）、插补误差、进给速度的关系（领会）

　　13.掌握每个插补周期的X轴和Y轴的位移增量ΔX、ΔY的计算（简单应用）

　　14.数字增量插补适用的场合（领会）

　　15.何谓刀具半径补偿？其功用是什么？（领会）

　　16.C功能刀补直线过渡的转接类型判别（领会）

　　17.掌握刀补与插补的关系（领会）

　　18.了解加减速控制的实现方法（识记）

　　第五章伺服驱动原理与分析

　　I. 课程内容

　　第一节 概述

　　第二节 步进电机及其控制原理

　　一、步进电机的工作原理

　　二、相位通电顺序与脉冲分配原理

　　三、步进电机伺服放大电路

　　四、步进电机工作特性分析

　　第三节 直流伺服电机及其控制原理

　　一、直流伺服电机的工作原理

　　二、直流伺服电机的速度控制原理

　　三、直流伺服电机的特性

　　四、脉宽调制（PWM）原理与系统

　　第四节 交流伺服电机及其控制原理

　　一、交流伺服电机的工作原理

　　二、交流变频调速系统基本分析

　　三、正弦脉宽调制（SPWM）变频器的基本原理

　　四、交流伺服电机的矢量控制调速系统的基本原理

　　第五节 主轴电机及其控制原理

　　主轴电机的工作基本原理（着重与伺服电机的比较），主轴速度控制方法的基本原理

　　一、主轴驱动装置的工作原理

　　二、主轴速度检测方法的基本原理

　　三、主轴驱动装置的工作原理

　　四、主轴驱动装置的特点

　　五、交流主轴电动机

　　六、主轴分段无级调速及控制

　　1.自动变档控制

　　2.自动变档的实现

　　七、主轴准停控制

　　1.机械准停控制

　　2.电气准停控制

　　八、电主轴简介

　　第六节 进给伺服机构及其动态特性分析

　　一、进给伺服系统的分类

　　二、进给伺服系统的数学模型

　　三、数控进给系统特性分析

　　四、数控进给系统特性对加工精度的影响

　　五、进给伺服系统参数的匹配原则

　　II. 考核知识点与考核要求

　　1.伺服系统的组成、功用及要求（识记）

　　2.进给伺服系统（开环、半闭环及闭环）的组成和特点（领会）

　　3.主轴伺服系统的特点（识记）

　　4.掌握步进电动机转速的计算和不同通电方式下步距角的计算以及开环伺服系统脉冲当量的计算（简单应用）

　　5.了解步进电动机主要性能指标（识记）

　　6.了解步进电动机驱动电源的组成、功用、主要类型及特点（识记）

　　7.直流伺服电动机脉宽调制调速即直流伺服电动机PWM调速是如何实现的？重点掌握脉宽调制器的组成和功用及主回路的组成和功用（领会）

　　8.交流伺服电动机（包括同步和异步）转速的计算式理解（领会）

　　9.正弦脉宽调制调速（SPWM变频调速）是如何实现的（领会）

　　10.对交流伺服电动机的矢量变换控制的实现应有一般的了解（领会）

　　11.对交流电主轴的结构、组成和调速作一般的了解（领会）

　　12.掌握主轴系统的转矩和功率特性（恒转矩和恒功率范围）（领会）

　　13.建立起进给伺服控制系统的整体概念，能够绘制单轴进给伺服系统的位置控制框图，并根据工作要求选择相应的检测元件和驱动元件，并能说明相应伺服系统的工作原理（综合应用）

　　14.了解伺服系统（重点闭环和半闭环）数学模型的建立和特性分析（领会）

　　15.了解伺服系统的特性（如增益、系统稳定性和可靠性等）对加工精度和加工效率的影响（领会）

　　第六章数控系统实例分析

　　I. 课程内容

　　第一节 基于运动控制卡的开放式数控系统

　　第二节 华中世纪星数控系统

　　第三节 FUNUC oi数控系统

　　第四节 西门子840D数控系统

　　II. 考核知识点与考核要求

　　1.了解开放式数控系统的基本含义和构成方式（识记）

　　2.了解各数控系统的基本构成和主要功能及硬件、软件结构上的特点（识记）

　　六、课程实验

　　（一） 实验的目的和要求

　　1.通过实验加深理解和验证学过的基本理论和知识。

　　2.考生受到必要的基本技能训练。

　　3.培养考生理论联系实际，独立解决工程技术问题的能力。

　　4.实验通过后，必须写出实验报告。实验报告经指导教师检查并签字后，方能取得本课程的学分。

　　（二） 实验环节

　　实验一典型数控机床的结构分析及操作

　　实验二数控车床、铣床或加工中心编程及加工

　　实验三轮廓插补算法实验

　　实验四伺服系统动态特性实验

　　七、有关说明和实施要求

　　（一）关于考核要求中四个能力层次的说明

　　1. 识记

　　要求考生能够识别和记忆本课程大纲中规定的有关知识点的主要内容（如定义、定理、表达式、公式、原则、重要结论、方法、步骤、特征、特点等），并能够根据考核的不同要求，作出正确的表达、选择或判断。

　　2. 领会

　　要求考生能够领悟和理解本大纲规定的有关知识点的内涵与外延，熟悉其内容要点和它们之间的区别与联系，并能够根据考核的不同要求，作出正确的解释、说明或论述。

　　3. 简单应用

　　要求考生能够运用本大纲规定的少量知识点，分析和解决一般运用问题，如简单计算、元件选择、绘图和分析、论证等。

　　4. 综合应用

　　要求考生能够运用本大纲规定的多个知识点，分析和解决较复杂的应用问题，如一个考题中包括计算、绘图、简单设计、编程、分析和论述等。

　　（二）关于命题、考试的规定

　　1.本大纲规定的基本要求和知识点都属于考核内容。考试命题覆盖到章，并适当突出重点章节。

　　2.本课程在试卷中对不同能力层次要求的分数比例大致为：识记25%，领会30%，简单应用30%，综合应用15% .

　　3.试题的难度可分为：易、较易、较难、难四个等级。每份试卷中不同难度试题的分数比例一般为2：3：3：2.试题难度与能力层次不是同一个概念，在各个层次中都存在着不同的难度。

　　4.考试方法为闭卷笔试。考试时间为150分钟。考试时只允许带钢笔、铅笔、三角板和计算器。试题份量应以中等水平的考生能在规定的时间内答完为度。评分采用百分制，60分为及格。

　　5.课程考试命题的主要题型一般为：填空题、单项选择题、计算题、编程题、问答题、综合应用题等。

　　（三）题型举例

　　一、填空题

　　1.具有直线和圆弧插补功能的CNC系统，为了实现非圆曲线的加工，编程时必须根据允许的，对其进行坐标的计算。

　　2.现代CNC系统都具有 通信接口和通信接口。

　　二、单项选择题

　　1.现代CNC系统工作过程中插补与刀补的关系是（）。

　　A. 先插补后刀补 B. 先刀补后插补

　　C. 插补和刀补同时进行 D. 插补与刀补的顺序无关

　　2.直线透射光栅的刻线密度为250线/mm，采用四倍频后，其分辨率为（）。

　　A.4μmB.1μm

　　C.0.1μmD.10μm

　　三、问答题

　　1.伺服系统的控制方式有哪几种？各自有何特点？

　　2.数控机床I/O接口有何作用？试举出一个接口器件。

　　四、计算题

　　采用逐点比较插补方法，对圆心为原点，起点为A（5，0）、终点为B（3，4）的逆圆弧进行插补。写出插补计算过程，并画出插补轨迹（走刀轨迹）。

　　五、编程题

　　采用具有C刀补功能的数控机床加工图示厚度为20mm的板型零件外轮廓。选用的铣刀T10的半径为5mm，主轴转速600 r /min，进给速度为150mm/min.分粗、精两次加工，且留给精加工的余量为0.2mm.试建立工件坐标系，编写数控加工程序，并对粗、精加工的处理给出说明。

　　六、综合应用题

　　试设计一种半闭环单轴数字（脉冲）比较伺服系统。

　　1.给出系统结构框图；

　　2.指出所选择的驱动元件和检测元件；

　　3.说明该系统是如何实现位置控制的。

　　后记

　　2006年12月全国高等教育自学考试指导委员会机械及轻纺化工类专业委员会全体扩大会议讨论通过了数控技术专业（独立本科）考试计划。会后根据教育部《关于制定、修订高等教育自学考试专业考试计划、编制课程自学考试大纲和加强教材等自学媒体建设有关问题的通知》精神及数控技术专业考试计划的要求，组织编写了本专业课程自学考试大纲。

　　机床数控原理自学考试大纲提出初稿之后，兹在西安地区召开了审稿会，并根据审稿意见作了务实修改。嗣后，由专业委员会进行通审、定稿。本大纲适合数控技术专业使用。

　　本大纲由西安交通大学梅雪松教授、邓文和副教授和徐学武工程师负责编写，桂林航天工业高等专科学校的刘孝民教授、西安交通大学束鹏程教授和马振群博士为大纲提出了宝贵的意见。西安理工大学郝忠军教授担任主审并主持了审稿会，南京工程学院汪木兰教授和西安科技大学魏娟副教授参加了审稿。谨对参加本大纲编写和审稿的同志表示感谢。

全国高等教育自学考试指导委员会机械及轻纺化工类专业委员会

自考《数控系统维护与调试》课程大纲说明

一、课程的性质及设置目的

　　（一）课程的性质、地位和任务

　　数控系统维护与调试是自考“数控技术”专业（独立本科段）的一门专业基础课程。本课程以数控机床为载体，从数控机床各个组成部分的工作原理和结构特点出发，详细分析数控机床故障诊断与维修的基本方法，通过典型案例的故障分析，引导学生理解故障诊断理论和维修的基本方法。

　　（二）基本要求和重点

　　1.了解、理解数控机床、数控系统调试维护的基本方法和操作规范；

　　2.理解、掌握典型数控系统参数设置；

　　3.理解伺服系统、主轴和进给的调整；

　　4.理解、掌握机床电气与可编程控制器的工作原理以及调整；

　　5.理解、掌握机床工程图纸，熟悉国家标准及有关的基本规定；

　　6.理解、掌握数控系统说明书、用户手册等的阅读。

　　本课程的重点是典型数控系统的原理、参数设置、PLC编程及接口，伺服及主轴的调整，数控机床常见故障的查找与维护方法等内容。通过本课程的学习，使考生确立数控机床故障诊断与维护的基本思路与基本原则。在了解常用数控机床的结构、数控系统、数控伺服系统、数控机床检测系统、机床电气与可编程控制器的工作原理基础上，通过对常见故障特点和发生原因的分析，掌握数控机床故障诊断所必需的理论知识，初步学会用数控机床中常用的检测技术与方法去分析故障现象和进行故障定位， 提高数控机床的设备管理维护、诊断和排除故障的能力。

　　（三）有关课程的联系

　　考生在学习本课程时应具备机《机床数控原理及技术》、《数控机床》、《工厂电气控制与PLC技术》等基础知识。

　　二、课程内容与考核要求

　　第一章  数控机床故障诊断与维护的基本概念

　　（一）学习目的与要求

　　本章的要求是：理解数控机床的组成与特点、数控机床故障诊断与维护的意义、数

　　控机床故障诊断的内容、故障分类和特点。理解、掌握机床故障诊断的常用方法；数控机床的安装、调试、验收。通过本章学习，要求考生了解数控机床故障诊断的基本概念。

　　（二）课程主要内容

　　第一节 数控机床故障诊断与维护的意义

　　数控机床维护的意义、数控机床故障诊断与维护的基本要求

　　第二节 数控机床基本结构、故障的类型与特点

　　数控装置的自诊断功能、数控机床基本结构、故障的类型与特点

　　第三节 数控机床故障诊断与维护的基本方法

　　数控机床的基本使用条件、数控机床调试的基本方法、基本手段、数控机床故障的一般分析方法

　　第四节 数控机床的安装调试、验收和维护

　　数控机床的安装调试、验收；数控机床的日常保养和维护

　　（三）考核的知识点

　　1.数控机床故障诊断的意义；

　　2.数控机床基本结构、数控机床故障的类型和特点；

　　3.数控机床的安装、调试、验收方法、数控机床的日常保养和维护。

　　（四）考核要求

　　1.数控机床故障诊断与维护的意义，要求达到“识记”和“领会”层次；

　　2.数控机床基本结构、故障的类型与特点，要求达到“简单应用”层次；

　　3.数控机床故障诊断与维护的基本方法，要求达到“简单应用”层次；

　　4.数控机床的安装调试、验收和维护，要求达到“简单应用”层次。

　　第二章  数控系统的维护和故障诊断

　　（一）学习目的与要求

　　本章的要求是：理解典型数控系统的结构、工作原理和作用，了解、掌握数控系统的自诊断功能。通过本章学习，要求考生全面理解数控系统的基本组成、功能和特点，从而用好数控系统、维护管理好数控系统；了解典型数控系统的自诊断功能，为数控机床故障诊断提供技术支持。

　　（二）课程主要内容

　　第一节 数控系统的结构、工作原理

　　系统的基本组成、存储器结构、数据的内部备份、数据的外部备份

　　第二节 常用数控系统简介

　　FANUC系统、SIEMENS系统、参数、报警、故障分析、处理和恢复

　　第三节 数控系统的基本参数的调试

　　驱动器的参数配置、PLC应用程序的调试、机械传动系数配比参数、速度参数的设定参考点相关参数误差补偿

　　第五节 数控系统的日常维护

　　调试前的准备、数控系统的初次通电、数控系统的保护级别、日常维护

　　（三）考核的知识点

　　1.数控系统的结构、工作原理；

　　2.FANUC或SIEMENS系统的参数、报警、故障分析、处理和恢复；

　　3.数控系统的维护及保养方法。

　　（四）考核要求

　　1.数控系统的结构、工作原理，要求达到“识记”和“领会”层次；

　　2.常用数控系统简介，要求达到“简单应用”层次；

　　3.数控系统的基本参数的调试，要求达到“简单应用”层次。

　　第三章  伺服系统的故障分析与维护

　　（一）学习目的与要求

　　本章的要求是：了解伺服系统的结构、工作原理和作用；理解步进驱动系统、直流驱动系统和交流驱动系统；理解开环控制系统和闭环控制系统；理解数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统；理解、掌握数控机床常用位置检测元件的功能和工作原理。通过本章学习，要求考生了解数控机床的伺服系统结构、工作原理及伺服系统的自诊断功能。

　　（二）课程主要内容

　　第一节 伺服系统概述

　　步进驱动系统和步进电动机的矩频特性、直流伺服系统和交流伺服系统、开环驱动系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统、驱动器定位参数和坐标控制使能参数

　　第二节 主轴伺服系统的故障分析与维护

　　主轴伺服系统常见故障分析与排除、通用变频器

　　第三节 进给伺服系统的故障分析与维护

　　FANUC或SIEMENS进给伺服系统、进给伺服系统调试、常见故障诊断与维护实例

　　第四节 位置检测系统的故障分析与维护

　　常用位置检测元件、故障分析

　　（三）考核的知识点

　　1.伺服系统基本结构、工作原理和故障分析；

　　2.开环控制系统和闭环控制系统的基本组成；

　　3.数控机床的主轴驱动系统和进给驱动系统；

　　4.常用位置检测元件的结构和工作原理。

　　（四）考核要求

　　1. 伺服系统概述，要求达到“识记”和“领会”层次。

　　2. 主轴伺服系统的故障分析与维护，要求达到“简单应用”层次。

　　3. 进给伺服系统的故障分析与维护，要求达到“简单应用”层次。

　　4. 位置检测系统的故障分析与维护，要求达到和“简单应用”层次。

　　第四章  数控机床机械结构的故障诊断与维护

　　（一）学习目的与要求

　　本章的要求是：了解数控机床的机械结构及调整；了解、理解主轴部件、滚珠丝杠

　　螺母副、导轨副；了解、理解自动换刀装置、液气压传动系统等机械故障诊断技术。通过本章学习，要求考生了解数控机床中的各种传动件的工作原理，初步了解机械故障诊断的一般技术。

　　（二）课程主要内容

　　第一节 数控机床机械结构概述

　　数控机床机械结构的基本组成、数控机床机械结构的主要特点

　　第二节 数控机床机械故障诊断方法

　　机械故障及其分类、机械故障诊断的基本环节、数控机床机械故障诊断方法

　　第三节 主传动系统与主轴部件故障的诊断与维护

　　主轴部件、主传动系统的特点、一般调试方法

　　第四节 进给传动机构故障的诊断及维护

　　同步齿轮带和连轴节、滚珠丝杠螺母副的特点及维护

　　第五节 导轨副故障的诊断与维护

　　塑料滑动导轨、滚动导轨的特点及维护

　　第六节 液压、气动系统故障诊断及维护

　　液压系统和气动系统的基本工作原理、故障分析和调试

　　第七节 刀库及自动换刀装置故障分析与排除

　　刀库结构、自动换刀装置故障分析与调试

　　（三）考核的知识点

　　1. 数控机床的机械结构；

　　2. 主轴部件、主轴调试的一般方法；

　　3. 滚珠丝杠螺母副、导轨副的调试方法；

　　4. 自动换刀装置、液气压传动系统等机械故障诊断技术。

　　（四）考核要求

　　1. 数控机床机械结构概述，要求达到“识记”和“领会”层次；

　　2. 数控机床机械故障诊断方法，要求达到“领会”和“简单应用”层次；

　　3. 主传动系统与主轴部件故障的诊断与维护，要求达到“简单应用”层次；

　　4. 进给传动机构故障的诊断及维护，要求达到“简单应用”层次；

　　5. 导轨副故障的诊断与维护，要求达到“简单应用”层次；

　　6.液压、气动系统故障诊断及维护，要求达到“简单应用”层次；

　　7.刀库及自动换刀装置故障分析与排除，要求达到“简单应用”层次。

　　第五章  机床电气与可编程控制器的故障分析与维护

　　（一）学习目的与要求

　　本章的要求是：了解、理解机床电气与机床可编程控制器的工作原理，理解、掌握

　　机床可编程控制器在数控机床中的重要作用。通过本章学习，要求考生能够应用机床可编程控制器的诊断功能分析机床、伺服系统、机床电气、检测系统等环节引起的故障。

　　（二）课程主要内容

　　第一节 机床可编程控制器简介

　　机床可编程控制器简介、可编程控制的输入、输出元件

　　第二节 数控机床可编程控制器的故障诊断

　　数控机床可编程控制器故障的表现形式、数控机床可编程控制器故障诊断的方法

　　第三节 机床电气维护及故障诊断

　　电源配置与故障诊断、外围电路与故障诊断、通过电气原理图诊断机床电气故障、不可重复性的故障诊断、不可恢复性的故障诊断、数控机床的抗干扰技术

　　（三）考核的知识点

　　1.机床可编程控制的输入、输出元件；

　　2.机床可编程控制的结构与工作原理、梯形图地址、梯形图功能指令；

　　3.数控机床可编程控制器故障的表现形式和故障诊断的方法；

　　4.数控机床的电气原理图；

　　5.机床电气维护及故障诊断、数控机床的抗干扰措施。

　　（四）考核要求

　　1.机床可编程控制器简介，要求达到“识记”和“领会”层次。

　　2.数控机床可编程控制器的故障诊断，要求达到“简单应用”层次。

　　3.机床电气维护及故障诊断，要求达到“简单应用”层次。

　　第六章  数控机床故障分析、维护与调试实例

　　（一）学习目的与要求

　　本章的要求是：了解数控机床故障诊断、维护与调试的案例分析，综合所学的知识分析数控机床不同故障的表现、引起故障的内在因素，寻求排除故障的方法。理解、掌握机床资料，设计故障判别流程图，结合故障现象，进行故障定位。通过本章学习，考生通过综合案例分析，基本掌握数控机床故障诊断与维护的技术。

　　（二）课程主要内容

　　第一节 数控车床、数控铣床故障分析实例

　　机床坐标轴运动部件配合故障、伺服电动机与丝杠的联轴器松动分析、主轴轴承故障、液压和气动系统故障分析、参考点碰块安装位置与零脉冲位置重合故障分析

　　第二节 加工中心故障分析实例

　　机床坐标轴运动部件配合故障、伺服系统故障分析、主轴故障分析、刀库不能动作故障分析

　　（三）考核的知识点

　　1.数控车床故障诊断、分析与排除；

　　2.数控铣床故障诊断、分析与排除；

　　3.加工中心故障诊断、分析与排除。

　　（四）考核要求

　　1.数控车床、数控铣床故障分析实例，要求达到“综合应用”层次。

　　2.加工中心故障分析实例，要求达到“综合应用”层次。

　　三、课程实验

　　（一）实验的目的和要求

　　1.通过实验加深理解和验证学过的基本理论和知识。

　　2.考生受到必要的基本技能训练。

　　3.培养考生理论联系实际，独立解决工程技术问题的能力。

　　4.实验通过后，必须写出实验报告。实验报告经指导教师检查并签字后，方能取得本课程的学分。

　　（二）实验环节

　　实验一  数控系统参数、报警、故障分析实验

　　实验二  伺服电动机驱动故障分析实验

　　实验三  主轴控制系统故障分析实验

　　实验四  数控系统PLC参数设置、故障分析实验

　　实验五  数控机床机械故障分析实验

　　四、关于大纲的说明与考核实施要求

　　（一）自学考试大纲的目的和作用

　　本课程自学考试大纲是根据专业考试计划的要求，结合自学考试的特点而制定的。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和约定。

　　课程自学考试大纲明确了课程自学内容，以及该课程内容的深度和广度，规定出课程自学考试的范围和标准，是编写自学考试教材的依据，也是进行自学考试命题的依据。

　　（二）关于自学教材

　　《数控系统维护与调试》教材由各省市考办或开考单位根据各自的实际情况确定。

　　（三）关于自学要求

　　自学要求中指明了本课程的基本内容，以及对基本内容要求掌握的程度。

　　属于自学要求中的知识点构成了本课程内容的主体部分。因此，自学要求中的内容是自学考试中考核的主要内容。自学要求中对内容掌握程度的要求是依据专业考试计划和专业培养目标确定的。因此在自学考试中将按照自学要求中提出的掌握程度对基本内容进行考核。

　　在自学要求中，对其各部分内容掌握程度的要求由低到高分为三个层次，其表达用词依次是：“了解”、“理解”、“掌握”；对实践所需掌握的操作技能用“会”表示。

　　为了有效地指导个人自学和社会助学，在本课程自学考试大纲中指明了课程的基本要求和重点内容。

　　本课程共6学分，其中理论为4分、实践为2分。

　　（四）关于考核知识点及考核要求

　　本课程中各章的内容均由若干知识点所组成。在自学考试命题中知识点就是考核点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的形式给出。

　　因各知识点在课程中的地位、作用及知识自身的特点不同，自学考试中将对各知识点分别按四个认知层次确定其考核要求。这四个认知层次由低到高依次是：识记；领会；简单应用；综合应用。它们之间是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。它们的含义分别为：

　　“识记”——能对考试大纲中的基本概念、操作步骤和方法等有清晰准确的认识，并能做出准确的选择和判断。

　　“领会”——要求对考试大纲中的原理和方法等有一定的理解，清楚它们与有关知识点的联系与区别，并能给出准确的表述和解释。

　　“简单应用”——会用考试大纲中少数几个知识点解决计算机辅助设计和制造的一般应用性问题。

　　“综合应用”——在对考试大纲中的原理和方法理解的基础上，会用多个知识点通过综合应用以解决计算机辅助设计和制造的较复杂应用性问题。

　　（五）学习方法指导

　　数控系统维护与调试是一门既有理论又有实践且实践性很强的课程，因而在自学时需要有良好的学习方法，以便取得良好的学习效果。为此，请考生注意以下事项：

　　1. 在学习每一章之前，先认真了解本自学考试大纲对该章各知识点的考核要求，做到学习时心中有数。

　　2. 务必重视对课程中基本概念、基本方法的学习，要下足够的工夫，反复思考，要通过实例加深领会。

　　3. 考生必须十分注重实验，通过才能领会本课程中基本概念和基本方法。

　　（六）对社会助学的要求

　　1. 要熟知大纲对本课程总的要求和各章的知识点，准确理解对各知识点要求达到的认知层次和考核要求，并在辅导过程中帮助考生掌握这些要求，不要随意增删内容和提高或降低要求。

　　2. 要结合典型实例，讲清楚各章节的基本概念、基本方法，讲清楚各相关知识点的联系；要把重点和难点讲透；要引导考生注意理论联系实际，帮助考生真正达到考核的要求，培养考生的良好学风，提高考生的自学能力。

　　3. 要使考生认识到辅导课只能起到“领进门”的作用，听懂不等于真懂，关键还在于自己练，应要求考生课后抓紧复习，认真进行实践训练，做到真正掌握。

　　4. 助学单位在安排本课程的辅导时，授课时间建议不少于64学时，并安排不少于32学时的实践时间。

　　（七）关于考试的有关说明、试卷结构及分数分布

　　1. 考试方式为笔试加实验。笔试为闭卷考试，满分为100分，考试时间为150分

　　钟；实验分数为各次实验平均分，满分为100分。笔试、实验的及格线均为60分。

　　2. “识记”、“领会”、“简单应用”和“综合应用”四个认知层次的试题在笔试试

　　卷中所占的分数依次约为：15、35、35和15.

　　3. 笔试试题的难度可分为：“易”、“中等偏易”、“中等偏难”和“难”。它们在试

　　卷中所占的分数依次约为：20、40、30和10.

　　4. 笔试试题的类型有：“填空题”、“单项选择题”、“问答题”、“分析题”、“计算”和“综合题”。

　　5. 笔试中各部分内容试题分数的分布约为：

　　第一章  数控机床故障诊断与维护的基本概念         15分左右

　　第二章  数控系统的维护和故障诊断                 18分左右

　　第三章  伺服系统的故障分析与维护                 18分左右

　　第四章  数控机床机械结构的故障诊断与维护         16分左右

　　第五章  机床电气与可编程控制器的故障分析与维护   18分左右

　　第六章  数控机床故障分析、维护与调试实例         16分左右

　　6. 笔试时只允许带钢笔、铅笔、橡皮等文具用品，不允许带有关参考资料和笔记等。

　　（八）题型举例

　　一、填空题

　　1.伺服参数中精停、粗停允差及夹紧允差的大小关系是                      .

　　2.伺服驱动的零漂是指                                                  .

　　二、单项选择题

　　1.在调试数控机床时，机床出现与进给速度关联的振动，则应调节（     ）。

　　A、速度环增益   B、位置环增益   C、加减速时间    D、   齿根间隙

　　三、问答题

　　SINUMERIK 802D系统具有24VDC的NC启动和监控功能，24VDC用于ECU、D I/O板。在加工过程中，CRT上显示64号报警（+24V直流电源报警），随即系统死机。请问如何排除？

　　四、分析题

　　SINUMERIK 802D系统控制的数控车床，X、Z轴正向硬限位D I/O地址分别是I0.0，

　　I0.1；当X、Z轴正向限位超程时，机床：（1）急停；（2）产生需删除键消除的用户报警，报警号700000；

　　（3）设X为第一轴，Z为第二轴，X、Z轴正向硬限位共用报警号。

　　1.请写出700000用户报警文本的内容；

　　2.给出与之相关的参数并加以设置；

　　3.画出梯形图。

　　五、计算题

　　下表是部分丝杠螺距误差测量数据及补偿数据、参数。

实际测得的定位误差		补偿参数及数据
位置/mm	误差/µm	名称	参数号	数据
20	5.6	参考点位置	MD3160	①
40	7.2	补偿点距离	MD3240	②
60	11.1	补偿值	MD3280	5
80	8.6	设定数据	③MD	④
100	6.3		⑤MD	⑥
120	12.1		……	……
140	17.1
160	20.4
……	……

　　参考点为121个补偿点（参考点不需要补偿），位置20mm代表参考点后20mm，为122个补偿点；在补偿数据中，由8位二进制表示，每两位为一个补偿点，1、3、5和7位以“1”或“0”表示是非要补偿；0、2、4和6位用“1”表示正补偿或“0”表示负补偿。如MD6040=00001000，表示第162点负补偿，161、163及164点均不补偿。MD6000～MD6249表示补偿数据，共1000点；④、⑥表示补偿数据，用二进制表示。

　　1.请给出①、②、③、④、⑤、⑥的内容，要求简单写出计算过程；

　　2.理论计算以上8个位置补偿以后的定位误差分别是多少？

　　六、综合题

　　下图为某数控机床在X方向上的限位开关和参考点开关的布置，以及数控系统回

　　参考点的方式及参数。

　　1.回参考点操作过程中会出现哪些故障？采取的措施是什么？

　　2.简述该机床数控系统的回参考点过程；请说明机床参数MD280*、MD284*和MD244*的含义；并简单说明MD244*是如何确定的。

　　3.X轴回参考点时，X轴运动但找不到参考点，而一直运动至碰到限位开关，CRT显示报警“X  AXIS  AT  +MAX  TRAVEL”。根据故障现象，判断故障原因。

　　五、说明

　　本自考大纲选用了FANUC和SIEMENS数控系统，各省市考办或开考单位根据各自的实际情况任选一种实施。建议参阅：FANUC0i-MateMC系统硬件连接手册、FANUC0i-MateMC系统功能手册、FANUC0i-MateMC系统操作手册、FANUC0i-MateTC系统参数手册、FANUC0i-MateTC系统维修手册、SIEMENS802D操作与编程手册、SIEMENS802D诊断手册、SIEMENS802D功能描述手册和SIEMENS802D安装调试手册。

　　后  记

　　2006年12月全国高等教育自学考试指导委员会机械及轻纺化工类专业委员会全体扩大会议讨论通过了数控技术专业（独立本科）考试计划。会后根据教育部《关于制定、修订高等教育自学考试专业考试计划、编制课程自学考试大纲和加强教材等自学媒体建设有关问题的通知》精神及数控技术专业考试计划的要求，组织编写了本专业课程自学考试大纲。

　　数控系统维护与调试自学考试大纲提出初稿之后，兹在南京地区召开了审稿会，并根据审稿意见作了务实修改。嗣后，由专业委员会进行通审、定稿。本大纲适合数控技术专业使用。

　　本大纲由南京工程学院夏庆观教授和浙江机电职业技术学院沈军达教授负责编写，南京工程学院屈华昌教授担任主审并主持了审稿会，浙江机电职业技术学院管平教授和南京工程学院周明虎副教授参加了审稿。谨对参加本大纲编写和审稿的同志表示感谢。

全国高等教育自学考试指导委员会机械及轻纺化工类专业委员会

自考《CAD/CAM软件应用》课程大纲说明

一、课程的性质及其设置的目的和要求

　　（一）课程的性质、地位和任务

　　CAD/CAM软件应用是自考“数控技术”专业（独立本科段）的一门专业基础课，是为培养各类与数控技术相关的人才而设置的。本课程的目的和任务是使考生了解CAD/CAM的基本概念、基本原理及技术应用，掌握一种CAD/CAM软件（如SolidWorks软件或Pro/E软件或Mastercam软件或Ug软件等）的使用方法。学习本课程不仅为学习自学考试计划中多门后继课程提供必要的专业基础知识，而且也是培养考生从事CAD/CAM方面工作的实际能力的一个重要环节。

　　（二）课程的基本要求和重点

　　1. 了解、理解CAD/CAM技术的基本概念、CAD/CAM系统的组成、分类。

　　2. 理解、掌握、会二维图形绘制步骤及草图的生成和编辑方法。

　　3. 了解、掌握、会基本建模方法以及三维实体（特征）的生成和编辑的指令及操作方法。

　　4. 理解、掌握、会创建装配体文件、零部件之间的配合的方法、装配模式下对元件的修改和零件及组件复制，按给定的关系将元件组合成为装配件。

　　5. 理解、掌握、会工件、刀具等参数设置、构建刀具路径、进行基本仿真加工和自动生成数控加工代码的后置处理。

　　6. 了解CAD/CAM集成方法、工程数据及CAD/CAM技术发展。

　　本课程的重点是：CAD/CAM系统的组成及其软件应用，二维图形绘制步骤及草图的生成和编辑方法，三维实体（特征）的生成和编辑的指令及操作方法，以及基于CAM软件对已生成的三维实体进行数控加工自动编程等。通过本课程的学习和实践，培养考生从事CAD/CAM技术研究和应用的能力。

　　（三）课程与有关课程的联系

　　考生在学习本课程时应具备机械制图、机械设计、机械制造和机床数控原理等基础知识；本课程也为数控技术专业考生的后继课程（如模具与现代加工技术概论）奠定必要的专业基础。

　　二、课程内容和考核要求

　　第一章 CAD/CAM概述

　　（一）考核的知识点

　　1.CAD/CAM技术的基本概念。

　　2.CAD/CAM系统的组成和分类。

　　3.CAD/CAM系统硬件。

　　4.CAD/CAM系统软件。

　　（二）自学要求

　　CAD/CAM概述是本课程的基础知识，它包含了CAD/CAM概念、功能与任务及其组成和分类。

　　本章总的要求是：了解CAD/CAM技术的基本概念、理解CAD/CAM系统的组成和分类；了解CAD/CAM系统硬件和软件。

　　（三）考核要求

　　1.CAD/CAM技术的基本概念，要求达到“识记”和“领会”层次。

　　1.1了解CAD/CAM概念

　　了解产品设计阶段的计算机辅助设计；

　　了解工艺设计阶段的计算机辅助规划；

　　了解生产加工阶段的计算机辅助制造。

　　1.2 理解CAD/CAM功能与任务

　　理解图形显示、输入输出、存储和人机交互等基本功能；

　　理解几何造型、计算分析、结构分析等主要任务；

　　理解工程制图、优化设计等主要任务；

　　理解工艺规划、数控编程等主要任务；

　　理解模拟加工和工程数据管理等主要任务。

　　2.CAD/CAM系统的组成和分类，要求达到“识记” 和“领会”层次。

　　2.1 理解CAD/CAM系统的组成

　　理解CAD/CAM系统的组成及对CAD/CAM系统的要求。

　　2.2 了解CAD/CAM系统的分类

　　了解CAD/CAM单机系统和联机系统的分类和特点。

　　3.CAD/CAM系统硬件，要求达到“识记”层次。

　　3.1 了解主机

　　了解主机的功能、结构；

　　了解CAD/CAM系统对主机的要求。

　　3.2 了解外存储器

　　了解外存储器的功能、类型；

　　了解CAD/CAM系统对外存储器的要求。

　　3.3 了解内存储器

　　了解内存储器的功能、类型；

　　了解CAD/CAM系统对内存储器的要求。

　　3.4 了解输入设备

　　了解输入设备的功能、类型；

　　了解CAD/CAM系统对输入设备的要求。

　　3.5 了解输出设备

　　了解输出设备的功能、类型；

　　了解CAD/CAM系统对输出设备的要求。

　　3.6 了解网络互联设备

　　了解网络互联设备的功能、类型；

　　了解CAD/CAM系统对网络互联设备的要求。

　　4.CAD/CAM系统软件，要求达到“识记”层次。

　　4.1 了解系统软件

　　了解系统软件的管理功能及特性。

　　4.2 了解支撑软件

　　了解常用支撑软件的种类及其特点。

　　4.3 会安装、开启、关闭软件和进行文件管理

　　会按要求进行安装、开启、关闭软件和文件管理。

　　第二章 二维图形绘制

　　（一）考核的知识点

　　1. 创建二维图形。

　　2. 绘制二维图形。

　　3. 创建草图。

　　4. 绘制草图。

　　（二）自学要求

　　二维图形绘制是三维设计的基础。空间任何一个实体（特征）都可以视为一个二维图形轮廓在空间的变化，所以熟练掌握二维图形绘制是设计三维零件不可缺少的基本技能。

　　本章总的要求是：掌握基本绘图命令创建基准轴和面、绘制二维图形；掌握对二维图形要素添加几何关系，以及对二维图形要素进行尺寸修改；了解创建二维草图的基本步骤；掌握草图的生成和编辑方法；会对典型草图进行绘制。

　　（三）考核要求

　　1. 绘制二维图形，要求达到“简单应用”层次。

　　1.1 掌握二维图形绘制的基本命令

　　掌握图形绘制中点、线、圆、圆弧等基本图形绘制命令；

　　掌握矩形、椭圆、正多边形等图形绘制命令；

　　掌握输入文本等命令。

　　1.2 掌握二维图形要素间几何关系的设置

　　掌握二维图形要素间重合、平行和相切等几何关系的设置；

　　掌握二维图形要素间垂直、中点和对称等几何关系的设置。

　　1.3 掌握二维图形绘制中尺寸修改

　　掌握二维图形绘制中尺寸标注的方法；

　　掌握二维图形绘制中尺寸修改的方法。

　　2. 编辑二维图形，要求达到“简单应用”层次。

　　2.1 掌握二维图形的修正指令

　　掌握二维图形绘制中移动、旋转和缩放等修正指令；

　　掌握二维图形绘制中倒圆角和倒斜角等修正指令；

　　掌握二维图形绘制中修剪和延伸等修正指令。

　　2.2 会用编辑指令进行各类复制操作

　　会用拷贝和镜像等编辑指令进行多种复制操作；

　　会用阵列和偏移等编辑指令进行多种复制操作。

　　3. 创建草图，要求达到“领会”层次。

　　3.1 理解创建二维草图的基本步骤

　　理解进入草图绘制模式、确定草绘平面、绘图、尺寸标注和添加几何关系等创建二维草图的基本步骤。

　　3.2 掌握二维图形绘制的基准特征

　　掌握用等距来设置基准面的一般步骤和方法；

　　掌握用夹角来设置基准面的一般步骤和方法；

　　掌握用点与平行面来设置基准面的一般步骤和方法；

　　掌握用垂直与曲线来设置基准面的一般步骤和方法；

　　掌握用相切与曲面来设置基准面的一般步骤和方法；

　　掌握用直线来设置基准轴的一般步骤和方法；

　　掌握用两平面来设置基准轴的一般步骤和方法；

　　掌握用两点来设置基准轴的一般步骤和方法；

　　掌握用圆柱（锥）来设置基准轴的一般步骤和方法；

　　掌握用点与曲面来设置基准轴的一般步骤和方法。

　　4. 绘制草图，要求达到“综合应用”层次。

　　4.1 掌握草图的编辑指令

　　掌握草图生成中转换实体引用的编辑指令；

　　掌握草图生成中构造几何线的编辑指令；

　　掌握草图生成中通过尺寸标注或修改尺寸来修改图形的方法。

　　4.2 会用草图生成和编辑指令绘制典型草图

　　会按要求对典型草图进行绘制

　　第三章 三维实体造型

　　（一）考核的知识点

　　1. 基本实体造型方法。

　　2. 实体的生成和观察。

　　3. 三维实体编辑。

　　（二）自学要求

　　三维实体造型是实现计算机辅助设计的关键技能，并为计算机辅助数控加工编程创建被加工零件的实体模型。

　　本章总的要求是：了解基本建模方法；掌握实体（特征）的生成和编辑的指令及操作方法；会对典型实例进行三维造型和编辑。

　　（三）考核要求

　　1. 基本实体建模方法，要求达到“识记”和“领会”层次。

　　1.1 了解线框建模

　　了解线框建模的作用；

　　了解线框建模的一般方法。

　　1.2 了解曲面建模

　　了解曲面建模的基本方法；

　　了解用拉伸、旋转、扫描和放样构建曲面的一般步骤和方法。

　　1.3 理解实体建模

　　理解实体建模的基本原理和特点；

　　理解实体建模的一般方法。

　　1.4 理解特征建模

　　理解特征建模的特点；

　　理解常用特征的建模方法。

　　2. 实体的生成和观察，要求达到“简单应用”层次。

　　2.1 掌握观察实体特征的基本手段

　　掌握三维实体平移的基本手段；

　　掌握三维实体旋转的基本手段；

　　掌握三维实体缩放的基本手段；

　　掌握视角控制和显示模式转换等观察实体特征的基本手段。

　　2.2 掌握基本实体特征的生成方法

　　掌握用拉伸实体的方法生成基本实体特征；

　　掌握用旋转实体的方法生成基本实体特征；

　　掌握用扫描实体的方法生成基本实体特征；

　　掌握用放样实体的方法生成基本实体特征。

　　2.3 会用基本实体特征的生成方法生成典型三维实体

　　会按要求对典型三维实体进行绘制。

　　3. 三维实体编辑，要求达到“综合应用”层次。

　　3.1 掌握三维实体的特征编辑方法

　　掌握圆角和倒角等特征的编辑方法；

　　掌握有关孔特征的编辑方法；

　　掌握拔模和抽壳等特征的编辑方法；

　　掌握有关加筋的特征编辑方法。

　　3.2 掌握三维实体的各类复制方法

　　掌握拷贝三维实体的复制方法；

　　掌握镜向复制三维实体的方法；

　　掌握阵列复制三维实体的方法。

　　3.3 会用三维实体编辑指令对典型实例进行三维造型和编辑

　　会按要求对典型实例进行三维造型；

　　会按要求对典型实例进行三维实体的编辑。

　　第四章 零件装配

　　（一）考核的知识点

　　1. 建立装配结构。

　　2. 零部件之间的配合。

　　3. 装配模式下对元件的修改和零件及组件复制。

　　4. 按给定的关系将元件组合成为装配件。

　　（二）自学要求

　　零件装配是指在装配模式下，将元件（如零件、子装配体）组合成为装配件，它还能对装配件进行修改、分析或者重新定位等。“零件装配”是CAD中的一个重要组成部分，学生在自学中选用的软件如无此功能，请用其它软件补充。

　　本章总的要求是：理解创建装配体文件，建立装配结构；掌握零部件之间的配合的方法，以及装配模式下对元件的修改和零件及组件复制；会按给定的关系将元件组合成为装配件。

　　（三）考核要求

　　1. 建立装配结构，要求达到“领会”层次。

　　1.1 会进入装配模式，创建装配体文件

　　会进入装配模式；

　　理解装配体制作界面；

　　会使用装配体工具栏和创建装配体文件。

　　1.2 理解导入零件的方法

　　理解采用插入命令的导入零件的方法；

　　理解采用拖动的导入零件的方法

　　1.3 理解对零件进行装配的方法和步骤

　　理解装配体中固定件和浮动件的导入次序；

　　会用“定位”指令对导入的零件进行装配；

　　会用“移动”指令对导入的零件进行装配；

　　会用“旋转”指令对导入的零件进行装配。

　　2. 零部件之间的配合，要求达到“领会”和“简单应用”层次。

　　2.1 理解装配的配合类型

　　理解装配中的“面对齐”和“点对齐”等配合类型；

　　理解装配中“插入”的配合类型；

　　理解装配中“相切”的配合类型；

　　理解装配中 “偏置角度”的配合类型。

　　2.2 掌握零部件之间的配合的方法

　　掌握零部件之间的“重合”的配合方法；

　　掌握零部件之间的“同轴”的配合方法；

　　掌握零部件之间的“垂直”的配合方法；

　　掌握零部件之间的“相切”的配合方法；

　　掌握零部件之间的“平行”的配合方法；

　　掌握零部件之间的“距离”的配合方法；

　　掌握零部件之间的“角度”的配合方法。

　　3. 装配模式下对元件的修改和零件及组件复制，要求达到“领会”和“综合应用”层次。

　　3.1 理解打开元件、删除元件的方法

　　理解在完成装配体后，打开装配体中某个元件的方法；

　　理解在完成装配体后，删除装配体中某个元件的方法

　　3.2 掌握修改元件的方法

　　掌握在完成装配体后，通过修改尺寸等手段对装配体中某个元件进行修改的方法。

　　3.3 掌握零件或组件复制的方法

　　掌握装配模式下进行“拷贝”复制零件或组件的方法；

　　掌握装配模式下进行“阵列”复制零件或组件的方法；

　　掌握装配模式下进行“镜像”复制零件或组件的方法。

　　4. 按给定的关系将元件组合成为装配件，要求达到“综合应用”层次。

　　会按给定的关系和要求对典型的部件进行装配体绘制操作。

　　第五章 基于CAM软件的数控加工编程

　　（一）考核的知识点

　　1. 工件、刀具、材料、其它参数设置。

　　2. 刀具路径模拟、后处理。

　　3. 车削、二维外形铣削。

　　4. 三维铣削加工。

　　5. 计算机仿真加工。

　　（二）自学要求

　　基于CAM软件的数控加工编程是在计算机辅助设计完成的基础上，通过设置相关参数，由CAM编程软件对已建立的工件几何模型自动生成刀具路径，产生数控加工代码，完成仿真加工。

　　本章总的要求是：掌握工件、刀具、材料、其它参数设置；掌握构建刀具路径、进行仿真加工、自动生成数控加工代码的后置处理等方法；会对基本参数进行操作管理；会进行仿真加工。

　　（三）考核要求

　　1. 工件、刀具、材料、其它参数设置，要求达到“简单应用”层次。

　　1.1 掌握工件有关内容的设置

　　掌握工件的“毛坯模型”的建立；

　　掌握工件的“坐标原点”的设置；

　　掌握工件的“加工目标定义”的设置。

　　1.2 掌握刀具有关内容的设置

　　掌握刀具的“类型”的设置；

　　掌握“形状”的设置；

　　掌握“尺寸”的设置。

　　1.3 掌握毛坯材料的设置

　　掌握从材料库定义毛坯材料的设置；

　　掌握新定义材料进行毛坯材料的设置。

　　1.4 掌握其它参数设置

　　掌握“数控系统类型”的设置；

　　掌握“加工工序划分”的方法及选用；

　　掌握“刀具补偿类型”的设置。

　　1.5 会对基本参数进行操作管理

　　会按要求对典型的被加工件进行基本参数的设置。

　　2. 刀具路径模拟、后处理，要求达到“综合应用”层次。

　　2.1 掌握刀具路径模拟的方法

　　掌握“刀具路径形式”的选择；

　　掌握“刀具轨迹重合率（跨度）” 的选择；

　　掌握“工艺参数”的选择；

　　掌握刀具路径模拟的方法。

　　2.2 掌握刀具路径后置处理的方法

　　掌握刀具路径后置处理的方法，生成数控加工所需的数控加工代码。

　　3. 车削、二维外形铣削，要求达到“综合应用”层次。

　　3.1 掌握车削的仿真加工

　　掌握车削仿真加工的“工序划分”；

　　掌握车削仿真加工的“刀具选择”；

　　掌握车削仿真加工的“刀具轨迹类型选择”；

　　掌握车削仿真加工的“切削用量确定”。

　　3.2 掌握二维外形轮廓铣削的仿真加工

　　掌握二维外形轮廓铣削仿真加工的“工序划分”；

　　掌握二维外形轮廓铣削仿真加工的“刀具选择”；

　　掌握二维外形轮廓铣削仿真加工的“刀具轨迹类型选择”；

　　掌握二维外形轮廓铣削仿真加工的“切削用量确定”。

　　4. 三维铣削加工，要求达到“简单应用”层次。

　　掌握对三维零件模型进行“平面铣削”的仿真加工方法；

　　掌握对三维零件模型进行“腔槽铣削”的仿真加工方法；掌握对三维零件模型进行“曲面铣削”的仿真加工方法。

　　5. 计算机仿真加工，要求达到“综合应用”层次。

　　5.1 会进行仿真加工

　　会对典型零件进行相应的车削仿真加工；

　　会对典型零件进行相应的铣削仿真加工。

　　5.2 会进行自动生成数控加工代码的后置处理

　　会对典型零件的仿真加工并进行自动生成数控加工代码的后置处理。

　　第六章 CAD/CAM技术发展

　　（一）考核的知识点

　　1. CAD/CAM集成方法。

　　2. 工程数据。

　　3. CAD/CAM技术发展和应用。

　　（二）自学要求

　　CAD/CAM技术发展包含了集成方法，工程数据，以及CAD/CAM技术发展趋势等。

　　本章总的要求是：了解CAD/CAM集成方法、工程数据库的构成和功能、CAD/CAM技术发展和应用。

　　（三）考核要求

　　1. CAD/CAM集成方法， 要求达到“识记”层次。

　　1.1 了解通过专用数据接口实现集成

　　了解专用数据接口集成方式的原理；

　　了解专用数据接口集成方式的特点和应用。

　　1.2 了解利用标准格式接口文件实现集成

　　了解标准格式接口文件集成方式的原理；

　　了解标准格式接口文件集成方式的特点和应用。

　　1.3 了解基于统一产品模型和数据库的集成

　　了解基于统一产品模型和数据库集成方式的原理；

　　了解基于统一产品模型和数据库集成方式的特点和应用。

　　1.4 了解产品数据管理（PDM）的系统集成

　　了解产品数据管理（PDM）的系统集成方式的原理；

　　了解产品数据管理（PDM）的系统集成方式的特点和应用。

　　2. 工程数据库，要求达到“识记”层次。

　　2.1了解工程数据库的基本概念

　　了解工程数据库的数据类型和数据结构等基本概念；

　　了解工程数据库的数据储存和共享等基本概念；

　　了解工程数据库的信息种类等基本概念。

　　2.2了解工程数据库的结构

　　了解工程数据库的分层结构的原理；

　　了解工程数据库的分层结构的特点。

　　2.3了解工程数据库的功能

　　了解工程数据库的存储功能；

　　了解工程数据库的控制功能；

　　了解工程数据库的维护功能；

　　了解工程数据库的通信功能。

　　3.CAD/CAM技术发展和应用，要求达到“识记”层次。

　　3.1 了解CAD/CAM技术发展

　　了解CAD/CAM技术发展历史；

　　了解CAD/CAM技术发展趋势。

　　3.2 了解CAD/CAM技术应用

　　了解CAD/CAM技术的推广和应用。

　　三、有关说明与实施要求

　　（一）自学考试大纲的目的和作用

　　本课程自学考试大纲是根据专业考试计划的要求，结合自学考试的特点而制定的。其目的是对个人自学、社会助学和课程考试命题进行指导和约定。

　　课程自学考试大纲明确了课程自学内容，以及该课程内容的深度和广度，规定出课程自学考试的范围和标准，是编写自学考试教材的依据，也是进行自学考试命题的依据。

　　（二）关于自学教材

　　《CAD/CAM软件应用》教材由各省市考办或开考单位根据各自的实际情况确定。以下书籍仅作参考：

　　Pro/ENGINEER 造型与应用实践教程 丛书编委会主编 清华大学出版社，2005.8

　　MasterCAM应用教程 朱维克，张延主编 机械工业出版社，2006.7

　　CAD/CAM技术综合实训指导书 宋爱平主编 机械工业出版社，2006.1

　　（三）关于自学要求

　　自学要求中指明了本课程的基本内容，以及对基本内容要求掌握的程度。

　　属于自学要求中的知识点构成了本课程内容的主体部分。因此，自学要求中的内容是自学考试中考核的主要内容。自学要求中对内容掌握程度的要求是依据专业考试计划和专业培养目标确定的。因此在自学考试中将按照自学要求中提出的掌握程度对基本内容进行考核。

　　在自学要求中，对其各部分内容掌握程度的要求由低到高分为三个层次，其表达用词依次是：“了解”、“理解”、“掌握”；对实践（上机）所需掌握的操作技能用“会”表示。

　　为了有效地指导个人自学和社会助学，在本课程自学考试大纲中指明了课程的基本要求和重点内容。

　　本课程共6学分，其中理论、实践各为3分。

　　（四）关于考核知识点及考核要求

　　本课程中各章的内容均由若干知识点所组成。在自学考试命题中知识点就是考核点。因此，课程自学考试大纲中所规定的考试内容是以分解为考核知识点的形式给出。

　　因各知识点在课程中的地位、作用及知识自身的特点不同，自学考试中将对各知识点分别按四个认知层次确定其考核要求。这四个认知层次由低到高依次是：识记；领会；简单应用；综合应用。它们之间是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。它们的含义分别为：

　　“识记”——能对考试大纲中的基本概念、操作步骤和方法等有清晰准确的认识，并能做出准确的选择和判断。

　　“领会”——要求对考试大纲中的原理和方法等有一定的理解，清楚它们与有关知识点的联系与区别，并能给出准确的表述和解释。

　　“简单应用”——会用考试大纲中少数几个知识点解决计算机辅助设计和制造的一般应用性问题。

　　“综合应用”——在对考试大纲中的原理和方法理解的基础上，会用多个知识点通过综合应用以解决计算机辅助设计和制造的较复杂应用性问题。

　　（五）学习方法指导

　　计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）是一门既有理论又有实践且实践性很强的课程，因而在自学时需要有良好的学习方法，以便取得良好的学习效果。为此，请考生注意以下事项：

　　1.在学习每一章之前，先认真了解本自学考试大纲对该章各知识点的考核要求，做到学习时心中有数。

　　2.务必重视对课程中基本概念、基本方法和基本指令的学习，要下足够的工夫，反复思考，要通过实例加深领会。

　　3.必须十分注重练习，考生只有通过在计算机上进行练习，才能领会本课程中基本概念和基本方法，才能会用CAD/CAM软件的基本指令，才能熟练掌握CAD/CAM的基本技能。

　　4.应该有意识地将各部分的内容有机地结合起来，并结合大型典型实例进行训练，这样才能将《CAD/CAM软件应用》这门集成计算机辅助设计和制造的课程学好。

　　5.关于自学时间的安排

　　由于考生情况的差异，以下建议仅供参考。

章次	内 容	自学理论学时	实践（上机）学时
一	CAD/CAM概述	10	5
二	二维图形绘制	30	32
三	三维实体造型	40	45
四	零件装配	30	30
五	基于CAM软件的数控加工编程	42	50
六	CAD/CAM技术发展和应用	10	0
总计		162	162

　　（六）对社会助学的要求

　　1.要熟知大纲对本课程总的要求和各章的知识点，准确理解对各知识点要求达到的认知层次和考核要求，并在辅导过程中帮助考生掌握这些要求，不要随意增删内容和提高或降低要求。

　　2.要结合典型例子，讲清楚各章节的基本概念、基本方法和基本指令，讲清楚各相关知识点的联系；要把重点和难点讲透；要引导考生注意理论联系实际，帮助考生真正达到考核的要求，培养考生的良好学风，提高考生的自学能力。

　　3.要使考生认识到辅导课只能起到“领进门”的作用，听懂不等于真懂，关键还在于自己练，应要求考生课后抓紧复习，认真进行实践（上机操作）训练，做到真正掌握。

　　4.助学单位在安排本课程的辅导时，授课时间建议不少于50学时，并安排不少于50学时的实践（上机）时间。

　　（七）关于考试的有关说明、试卷结构及分数分配

　　1.考试方式为笔试加实践。笔试为闭卷考试，满分为100分，考试时间为150分钟；实践为上机考试，满分为100分，考试时间为150分钟。

　　2.本课程及格条件为：笔试、实践考试总分达120分，且单科成绩不低于50分。若总分低于120分，且笔试、实践考试成绩均低于60分，则笔试和实践均须重考，否则只需重考笔试和实践中低于60分的那科。

　　3.“识记”、“领会”、“简单应用”和“综合应用”四个认知层次的试题在笔试试卷中所占的分数建议依次约为：20分、30分、30分和20分。

　　4.笔试试题的难度可分为：“容易”、“较容易”、“较难”和“难”。它们在试卷中所占的分数建议依次约为：20分、30分、30分和20分。

　　5.笔试试题的类型有：“单项选择题”、“填空题”、“名词解释题题”、“简答题”和“论述与分析题”。

　　6.上机考试内容包括三维实体造型、装配功能和基于CAM软件的数控加工编程，要求创建2～3个三维实体零件，按给定的关系将它们组装在一起，并用基于CAM软件的数控加工编程的方法对三维实体零件进行仿真加工。

　　7.笔试与上机考试时只允许带钢笔、铅笔、橡皮等文具用品，不允许带有关参考资料和笔记等。

　　8.本课程的考试适合于高等教育自学考试数控技术专业（独立本科段）以及相关专业的考生。

　　四、题型举例

　　（一）单项选择题

　　1、下列哪项不是生成基本实体特征的方法

　　A.拉伸B.旋转C.放样D.平移

　　2、 CAD/CAM系统集成包括了：

　　A.硬件集成B.信息集成C.功能集成D.硬件、信息和功能等集成。

　　（二） 填空题

　　1、计算机辅助设计与制造技术是一门由综合的实用技术，它改变了的设计制造方式。

　　2、CAD/CAM系统通过输出设备将设计或设定的数据、文件、图形、程序和指令等信息 、保存或发送到相关的执行设备，就是其输出设备中的一种。

　　（三）名词解释题

　　CAD/CAM——

　　曲面建模——

　　（四）简答题

　　1、简述常用的曲面构造的方法及构造特点。

　　2、 请简要说明CAD/CAM系统支撑软件的类型和功能。

　　（五） 论述与分析题

　　1、 试述UG软件的主要功能，并根据题中给出的零件，写出该零件的三维实体造型的基本步骤（不必写出操作指令）。

　　后记

　　2006年12月全国高等教育自学考试指导委员会机械及轻纺化工类专业委员会全体扩大会议讨论通过了数控技术专业（独立本科）考试计划。会后根据教育部《关于制定、修订高等教育自学考试专业考试计划、编制课程自学考试大纲和加强教材等自学媒体建设有关问题的通知》精神及数控技术专业考试计划的要求，组织编写了本专业课程自学考试大纲。

　　CAD/CAM软件应用自学考试大纲提出初稿之后，曾在上海召开了审稿会，并根据审稿意见作了务实修改。嗣后，由专业委员会进行通审、定稿。本大纲适合数控技术专业使用。

　　本大纲由上海大学刘谨教授和上海应用技术学院谈理副教授负责编写，上海交通大学杨建国教授担任主审并主持了审稿会。参加本大纲审稿并提出修改意见的有上海大学李莉敏教授和上海理工大学崔子伟教授。

　　谨对参加本大纲编写和审稿的同志表示感谢。

全国高等教育自学考试指导委员会机械及轻纺化工类专业委员会

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