深圳大学：《数字化制作DIY》课程实验教学大纲

深圳大学课程教学大纲课程编号：课程名称：数字化制作DIY开课院系：机电与控制工程学院制订（修订）人：王华权审核人：批准人：2012年9月3日制（修)订

深圳大学课程教学大纲 课程编号: 课程名称: 数字化制作 DIY 开课院系: 机电与控制工程学院 制订(修订)人: 王华权 审核人: 批准人： 2012 年 9 月 3 日制(修)订

课程名称：数字化制作DIY英文名称：PersonalportableCNCmachineforDIYApplication总学时：24其中：实验课18学时学分：1.5先修课程：制图计算机绘图教材：《数字化制作DIY入门》，王华权、王钊著，深圳大学，2012年参考教材：《PRO/Engineer典型机械设计》，钟建琳编著，机械工业出版社，2001年课程性质：工程素质教育全校公选课教学目标：数字化制造是现代制造技术的核心，数控机床加工是数字制作技术的典型代表。提高设计人员合理运用数字化技术，增强结构创新设计能力的强大推进力。掌握数字化制作的技术，可使研究、设计人员摆脱加工技能弱而难以DIY实现创意的缺撼。亲手体验数控加工零件的过程，可使设计人员快速掌握数字化制作的要领，更加主动、有效地运用先进的数字化制造技术，成为创新的生力军。本课程通过制作实例让，学生了解数字化制作常用加工方法、常用工艺技巧、常用工具等相关知识，为将来的实际应用提供必要的基础。本课程任务是使学生了解当代CAM技术的特点和发展，学会使用一种最新的CAM软件，获得自行选择加工工具、自行设计数控加工路

课程名称: 数字化制作 DIY 英文名称: Personal portable CNC machine for DIY Application 总学时: 24 其中:实验课 18 学时 学 分: 1.5 先修课程:制图 计算机绘图 教 材:《 数字化制作 DIY 入门》，王华权、王钊著，深圳大学， 2012 年 参考教材:《PRO/Engineer 典型机械设计》，钟建琳编著，机械工业 出版社，2001 年 课程性质: 工程素质教育全校公选课 教学目标: 数字化制造是现代制造技术的核心，数控机床加工是数字制作技 术的典型代表。 提高设计人员合理运用数字化技术，增强结构创新设计能力的强 大推进力。掌握数字化制作的技术，可使研究、设计人员摆脱加工技 能弱而难以 DIY 实现创意的缺憾。亲手体验数控加工零件的过程，可 使设计人员快速掌握数字化制作的要领，更加主动、有效地运用先进 的数字化制造技术，成为创新的生力军。 本课程通过制作实例让，学生了解数字化制作常用加工方法、常 用工艺技巧、常用工具等相关知识，为将来的实际应用提供必要的基 础。 本课程任务是使学生了解当代 CAM 技术的特点和发展，学会使用 一种最新的 CAM 软件，获得自行选择加工工具、自行设计数控加工路

径、自行操作机器制作复杂零件的能力。通过本课程的学习应达到以下要求：1.了解平面曲线轮廓加工方法的种类和特点，2．了解常用数控加工刀具的特点及应用场合。3.了解进给量、切削速度等切削参数对数控加工的影响。4．了解多次装夹对刀的基本技巧。5．了解刀具补偿的使用方法6．了解常用数控机床主要的操作控件课程简介：本课程是以本校自行研制的个人便携式数控机床（简称：PPCNC）为教学平台，以独创的基于PPCNC的案例为内容的教学方法。该机以其体积小、重量轻、低成本、低能耗、高安全、免维护等特点，为学生提供足够的上机操作课时和溶溶合知识性、趣味性、安全性、真实性为一体的教学方案。本课程通过6个专题教学单元，让学生学会使用MasterCAM软件编制数控铣床加工刀路，然后用专用的数控软件，在PPCNC机床上完成工具的加工，达到掌握数控加工技术的目的。本课程留有一个开放性的专题供学生选择，为学生创造一次展示自己创造力、执行力的机会。本课程不设理论考试，以每次的加工零件的成绩和开放性课题的成绩综合作为课程成绩。教学内容：

径、自行操作机器制作复杂零件的能力。 通过本课程的学习应达到以下要求： 1．了解平面曲线轮廓加工方法的种类和特点， 2．了解常用数控加工刀具的特点及应用场合。 3．了解进给量、切削速度等切削参数对数控加工的影响。 4．了解多次装夹对刀的基本技巧。 5. 了解刀具补偿的使用方法 6．了解常用数控机床主要的操作控件 课程简介: 本课程是以本校自行研制的个人便携式数控机床（简称：PPCNC） 为教学平台，以独创的基于 PPCNC 的案例为内容的教学方法。该机以 其体积小、重量轻、低成本、低能耗、高安全、免维护等特点，为学 生提供足够的上机操作课时和溶溶合知识性、趣味性、安全性、真实 性为一体的教学方案。 本课程通过 6 个专题教学单元，让学生学会使用 MasterCAM 软件 编制数控铣床加工刀路，然后用专用的数控软件，在 PPCNC 机床上完 成工具的加工，达到掌握数控加工技术的目的。 本课程留有一个开放性的专题供学生选择，为学生创造一次展示 自己创造力、执行力的机会。 本课程不设理论考试，以每次的加工零件的成绩和开放性课题的 成绩综合作为课程成绩。 教学内容：

第一讲：认识PPCNC、知道我是谁内容：介绍PPCNC的组成、结构及其功用、安全须知.介绍运动部件、坐标系统、主轴的起停操作，XIYVZ轴的移动操作。介绍操作部件：电源插头、USB插头、电源开关、急停开关、调速开关、主轴调速界面，学会使用急停开关。介绍软件界面（六个界面分别介绍）?示范刀具装夹的操作（上刀具网站了解刀具参数）示范工件装夹的操作.示范防尘罩安装操作方法所需设备、材料清单：PPCNC主机.我爱我家.Φ6X40°雕刻刀我爱中国.ER11Φ6索嘴深圳大学PPCNCe50X45X10塑料坏料?机床防护罩三刻字加工.学会使用PPCNC机床设定、工件装夹、坐标原点设定。8执行预先给定G代码，雕刻出“我爱我家、我爱中国深圳大学PPCNC字样（学生紧跟教师一步一步执行），让学生学会将加工代码调入PPCNC系统，PPCNC的基本对刀方法，PPCNC的启动、运行，同时介绍机床的工作范围，操作要领，激发学生的学习兴趣，树立学生对本课程的学习信心。201210010001学习文字雕刻教师介绍文字输入、刀路形成、刀具参数设定及其工件对位等基本张乖乖技术，让学生学会自行绘制文字并形成加工代码。作业：雕刻自己的学号姓名。（呼应知道我是谁？）?清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容）四.知识点：数控机床的基本结构??数控机床关键操作实践（机床的启动、运动、停止的操作）数控加工的基本数学、物理原理9.数控机床主要附件的作用原理及基本使用方法第二讲：国旗在我心中飘扬一。所需设备、材料清单：?PPCNC主机RD3XΦ6平底铣刀中6X40°雕刻刀?ER11Φ6索嘴?50X45X10塑料坏料

第一讲：认识 PPCNC、知道我是谁 内容： 一． 介绍 PPCNC 的组成、结构及其功用、安全须知 z 介绍运动部件、坐标系统、主轴的起停操作，X\Y\Z 轴的移动操作。 z 介绍操作部件：电源插头、USB 插头、电源开关、急停开关、调速开关、主轴调 速界面，学会使用急停开关。 z 介绍软件界面（六个界面分别介绍） z 示范刀具装夹的操作（上刀具网站了解刀具参数） z 示范工件装夹的操作 z 示范防尘罩安装操作方法 二． 所需设备、材料清单： z PPCNC 主机 z φ6X40°雕刻刀 z ER11φ6 索嘴 z 50X45X10 塑料坯料 z 机床防护罩 三． 刻字加工 z 学会使用 PPCNC 机床设定、工件装夹、坐标原点设定。 z 执行预先给定 G 代码，雕刻出‘我爱我家、我爱中国 深圳大学 PPCNC’字样（学 生紧跟教师 一步一步执行），让学生学会将加工代码调入 PPCNC 系统，PPCNC 的基本对刀方法，PPCNC 的启动、运行，同时介绍机床的工作范围，操作要领， 激发学生的学习兴趣，树立学生对本课程 的学习信心。 z 学习文字雕刻 教师介绍文字输入、刀路 形成、刀具参数设定及其工件对位等基本 技术，让学生学会自行绘制文字并形成加 工代码。 z 作业：雕刻自己的学号姓名。（呼应 知道我是谁？） z 清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容） 四． 知识点： z 数控机床的基本结构 z 数控机床关键操作实践（机床的启动、运动、停止的操作） z 数控加工的基本数学、物理原理 z 数控机床主要附件的作用原理及基本使用方法 第二讲：国旗在我心中飘扬 一．所需设备、材料清单： z PPCNC 主机 z D3Xφ6 平底铣刀 z φ6X40°雕刻刀 z ER11φ6 索嘴 z 50X45X10 塑料坯料

机床防护罩内容：介绍、3D放样建模技术，三维挖槽加工技术8用Solidworks建出五星红旗局部3D模型.学会将*sldprt文件导入MasterCAM9学会MasterCAM中，将实体生成曲面的操作及图层操作。学会3D挖槽加工方式，将五星红旗按挖槽粗、精加工的方式生成两个刀路。是醒学坐标原点的在MasterCAM仿真，将刀路生成G代码。启动PPCNC数控加工界面，将上述G代码载入到PPC加工软件。通设定标原其是之轴原点（否则会伤及机床或力具）R作业：学生自行雕刻出国旗3D图案，（尺寸范围50X40）三：清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容）五．知识点：坏料工件坐标的设定方法0文件转换技术、MasterCAM中的由实体生成曲面及编辑技术3D挖槽加工技术的应用9机床坐标及工件坐标的选择??进给率、安全高度、进刀位置的概念第三讲：偶件制作之心心相印一。所需设备、材料清单：.PPCNC主机.Φ6X3平底铣刀?ER11Φ6索嘴?50X45X10塑料坏料机床防护罩?内容：介绍、2D曲线建模二.技术，二维挖槽/外形铣削加工技术用Solidworks建出给的工2件的3D模型学会将*.sldprt文件导入MasterCAMO学会MasterCAM中，将实体按曲面挖槽加工生成的刀路。??在MasterCAM仿真，将刀路生成G代码。刀具补偿?三：加工及检验?启动PPCNC数控加工界面，将上述G代码载入到PPC加工软件。是醒学生注意要正确设定坐标原点的作业：加工出工件D.中途测量工件的尺寸，如果尺寸有偏差通过刀具补偿的方式加以处理，直至到达零件理想的配合精度?用适当的手段检验工件，提交精度检验报告?清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容）六．知识点：

z 机床防护罩 二．内容：介绍、3D 放样建模技术，三维挖槽加工技术 z 用 Solidworks 建出五星红旗局部 3D 模型 z 学会将*.sldprt 文件导入 MasterCAM z 学会 MasterCAM 中，将实体生成曲面的操作及图层操作。 z 学会 3D 挖槽加工方式，将五星红旗按挖槽粗、精加工的方式生成两个刀路。 提醒学生注意要正确设定坐标原点的。 z 在 MasterCAM 仿真，将刀路生成 G 代码。 z 启动 PPCNC 数控加工界面， 将上述 G 代码载入到 PPC 加工软件。 z 正确设定坐标原点，尤其是 Z 轴原点（否则会伤及机床或刀具） z 作业：学生自行雕刻出国旗 3D 图案，（尺寸范围 50X40） 三．清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容） 五．知识点： z 坯料工件坐标的设定方法 z 文件转换技术、MasterCAM 中的由实体生成曲面及编辑技术 z 3D 挖槽加工技术的应用 z 机床坐标及工件坐标的选择 z 进给率、安全高度、进刀位置的概念 第三讲：偶件制作之心心相印 一．所需设备、材料清单： z PPCNC 主机 z φ6X3 平底铣刀 z ER11φ6 索嘴 z 50X45X10 塑料坯料 z 机床防护罩 二．内容：介绍、2D 曲线建模 技术，二维挖槽/外形铣削加 工技术 z 用 Solidworks 建出给的工 件的 3D 模型 z 学会将*.sldprt 文件导入 MasterCAM z 学会 MasterCAM 中，将实体按曲面挖槽加工生成的刀路。 z 在 MasterCAM 仿真，将刀路生成 G 代码。 z 刀具补偿 三．加工及检验 z 启动 PPCNC 数控加工界面， 将上述 G 代码载入到 PPC 加工软件。 提醒学生注意要正确设定坐标原点的。 z 作业：加工出工件 z 中途测量工件的尺寸，如果尺寸有偏差通过刀具补偿的方式加以处理，直至到达 零件理想的配合精度 z 用适当的手段检验工件，提交精度检验报告 z 清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容） 六．知识点：

平面加工中的外形铣削a?加工精度的概念，尺寸测量，白光扫描仪的使用方法?刀具磨损补偿技术的应用第四讲：一把钥匙开一把锁一。所需设备、材料清单：.PPCNC主机.d2ΦXΦ6四刃平底铣刀eER11Φ6索嘴.钥匙坏?机床防护罩二：内容：介绍CAM的定位对刀及装夹技术用Solidworks建出给的钥匙的3D模型机械加工的装夹技巧.装夹具设计秘决之--胎具设计设计钥匙装夹及加工方案.生成钥匙的加工刀路，在MasterCAM仿真，转为G代码。四．加工钥匙.在机床的垂直滑台上，合理装夹钥匙（必要时学生自行加工一套装夹具）O启动PPCNC数控加工界面，将上述G代码载入到PPC加工软件。是醒学生注意要正确设定坐标原点的作业：启动加工程序，加工出钥匙。?用对应的锁来检验加工效果，（锁由老师掌握）。五．清理机床（每次课结束必做内容）七．知识点：.用*.stl文件设定材料的方法.装夹定位技术切削参数与被加工材料的关系第五讲：曲面加工之风扇页制作一.所需设备、材料清单：PPCNC主机?.R1XΦ6二刃球头铣刀.ER11Φ6索嘴.50X45X10塑料坏料?机床防护罩二．内容：介绍CAM的定位对刀及装夹技术，换刀加工R用Solidworks建风扇页的3D模型三.多种3D刀路设计应用在风扇中间钻一个孔（学会钻孔刀路的运用）?

z 平面加工中的外形铣削 z 加工精度的概念，尺寸测量，白光扫描仪的使用方法 z 刀具磨损补偿技术的应用 第四讲：一把钥匙开一把锁 一．所需设备、材料清单： z PPCNC 主机 z d2φXφ6 四刃平底铣刀 z ER11φ6 索嘴 z 钥匙坯 z 机床防护罩 二．内容：介绍 CAM 的定位对刀及装 夹技术 z 用 Solidworks 建出给的钥匙的 3D 模型 z 机械加工的装夹技巧 z 装夹具设计秘诀之-胎具设计 三．设计钥匙装夹及加工方案 z 生成钥匙的加工刀路，在 MasterCAM 仿真，转为 G 代码。 四．加工钥匙 z 在机床的垂直滑台上，合理装夹钥匙（必要时学生自行加工一套装夹具） z 启动 PPCNC 数控加工界面， 将上述 G 代码载入到 PPC 加工软件。 提醒学生注意要正确设定坐标原点的。 z 作业：启动加工程序，加工出钥匙。 z 用对应的锁来检验加工效果，（锁由老师掌握）。 五．清理机床（每次课结束必做内容） 七．知识点： z 用*.stl 文件设定材料的方法 z 装夹定位技术 z 切削参数与被加工材料的关系 第五讲：曲面加工 之 风扇页制作 一．所需设备、材料清单： z PPCNC 主机 z R1Xφ6 二刃球头铣刀 z ER11φ6 索嘴 z 50X45X10 塑料坯料 z 机床防护罩 二．内容：介绍 CAM 的定位对刀及装夹技术，换刀加 工 z 用 Solidworks 建风扇页的 3D 模型 三．多种 3D 刀路设计应用 z 在风扇中间钻一个孔（学会钻孔刀路的运用）

生成风扇的加工刀路，在MasterCAM仿真，转为G代码。四：加工风扇（单面）在机床的垂直滑台上合理装夹坏料8启动PPCNC数控加工界面，将上述G代码载入到PPC加工软件。?提醒学生注意要正确设定坐标原点的a作业：启动加工程序，加工出风扇（时间约30分钟）。?用白光扫描仪获取风扇尺寸检测报告。.清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容）八，知识点：曲面粗加工方式选择.曲面精加工方式选择.曲面流线加工方式选择.刀具路径转换技术曲面加工之小猪宝宝制作（选作）第六讲：五．所需设备、材料清单：.PPCNC主机.d3XΦ6二刃平底铣刀.rlXΦ6二刃球头铣刀?ER11Φ6索嘴.50X45X10塑料坏料.机床防护罩六：内容：介绍CAM的定位对刀及装夹技术，换刀加工?用Solidworks建风扇页的3D模型七．粗、精加工刀路设计应用?曲面粗加工挖槽，曲面精加工挖槽。.生成粗加工刀路，在MasterCAM仿真，转为G代码，存为猪宝宝粗。e生成精加工刀路，在MasterCAM仿真，转为G代码，存为猪宝宝精八加载加工代码?在机床的垂直滑台上合理装夹坏料?注意装夹位置要正确，作业：启动加工程序，加工出猪坚强的3D雕塑（时间约30分钟）。启动PPCNC数控加工界面，Z轴对刀?.装上d3XΦ6二刃平底铣刀，载入“猪宝宝粗G代码，Z轴对刀，进行粗加工；?装上r1XΦ6二刃球头铣刀，载入“猪宝宝粗，G代码，Z轴重新对刀，进行精加工。.清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容）九，知识点：?曲面粗加工方式选择?换刀及二次对刀的技巧?曲面精加工方式选择

z 生成风扇的加工刀路，在 MasterCAM 仿真，转为 G 代码。 四．加工风扇（单面） z 在机床的垂直滑台上合理装夹坯料 z 启动 PPCNC 数控加工界面， 将上述 G 代码载入到 PPC 加工软件。 提醒学生注意要正确设定坐标原点的。 z 作业：启动加工程序，加工出风扇（时间约 30 分钟）。 z 用白光扫描仪获取风扇尺寸检测报告。 z 清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容） 八．知识点： z 曲面粗加工方式选择 z 曲面精加工方式选择 z 曲面流线加工方式选择 z 刀具路径转换技术 第六讲：曲面加工 之 小猪宝宝制作（选作） 五．所需设备、材料清单： z PPCNC 主机 z d3Xφ6 二刃平底铣刀 z r1Xφ6 二刃球头铣刀 z ER11φ6 索嘴 z 50X45X10 塑料坯料 z 机床防护罩 六．内容：介绍 CAM 的定位对刀及装夹技术，换刀加 工 z 用 Solidworks 建风扇页的 3D 模型 七．粗、精加工刀路设计应用 z 曲面粗加工挖槽，曲面精加工挖槽。 z 生成粗加工刀路，在 MasterCAM 仿真，转为 G 代码，存为猪宝宝粗。 z 生成精加工刀路，在 MasterCAM 仿真，转为 G 代码，存为猪宝宝精 八．加载加工代码 z 在机床的垂直滑台上合理装夹坯料 z 注意装夹位置要正确， 作业：启动加工程序，加工出猪坚强的 3D 雕塑（时间约 30 分钟）。 z 启动 PPCNC 数控加工界面，Z 轴对刀 z 装上 d3Xφ6 二刃平底铣刀，载入‘猪宝宝粗’G 代码，Z 轴对刀，进行粗加工； z 装上 r1Xφ6 二刃球头铣刀，载入‘猪宝宝粗’G 代码，Z 轴重新对刀，进行精加 工。 z 清理机床、登记实验记录（每次课结束必做内容） 九．知识点： z 曲面粗加工方式选择 z 换刀及二次对刀的技巧 z 曲面精加工方式选择

第七讲：你想什么，什么就是你（想获得成绩A以上者必做）内容：自选一个零件，该零件必须含有材料的双面、曲面加工。材料两面加工出的形状·要有定位关系。选择此题者若大于学校规定的A成绩比例，则需要PK。·本题目的完成者必须提交工件的3D文档，刀路的设计文档、加工刀路设计和零件加工过程的工作记录、操作过程的屏幕录像（屏幕录像软件已经装到教室的计算机内）、G代码及最后的工件。知识点：.激发学生综合利用数控加工技术、发挥其想象力和创造力，提高学生自主运用本课程所涉及技术的能力。.通过分数“A”的指挥棒，鞭策学生进行创造性的思维和实践。.给学生创造一次标新立异者展示自己创造能力的机会。考试与成绩评定方式：学期总成绩考试成绩由规定作业成绩和自选作业成绩组成。规定作业成绩由前六个指定作业的完成时间决定。每次作业都按交作业的先后名次得分，第一个完成且达到加工质量的得100分，第二个完成且达到加工质量的得99分，第二个….98分依次递减，6次得分的平均值为平时总分，占总成绩的60%自选作业成绩以自选命题的创意及难以程度，由教师判定占总成绩的40%

z 第七讲：你想什么，什么就是你（想获得成绩 A 以上者必做） 内容： z 自选一个零件，该零件必须含有材料的双面、曲面加工。材料两面加工出的形状 要有定位关系。选择此题者若大于学校规定的 A 成绩比例，则需要 PK。 z 本题目的完成者必须提交工件的 3D 文档，刀路的设计文档、加工刀路设计和零 件加工过程的工作记录、操作过程的屏幕录像（屏幕录像软件已经装到教室的计 算机内）、G 代码及最后的工件。 知识点： z 激发学生综合利用数控加工技术、发挥其想象力和创造力，提高学生自主运用本 课程所涉及技术的能力。 z 通过分数“A”的指挥棒，鞭策学生进行创造性的思维和实践。 z 给学生创造一次标新立异者展示自己创造能力的机会。 考试与成绩评定方式： 学期总成绩考试成绩由规定作业成绩和自选作业成绩组成。 规定作业成绩由前六个指定作业的完成时间决定。每次作业都按 交作业的先后名次得分，第一个完成且达到加工质量的得 100 分，第 二个完成且达到加工质量的得 99 分，第二个.98 分. 依次 递减， 6 次得分的平均值为平时总分，占总成绩的 60% 自选作业成绩以自选命题的创意及难以程度，由教师判定占总 成绩的 40%