PCB设计与制造技术考试重点(小字版)

第一篇：PCB设计与制造技术考试重点(小字版)

1．PWB：Printed wire board印刷线路板。2．PTH：Plated through hole 孔金属化。

3．CCL：Copper-Clad Laminate 覆铜箔层压板。4．HASL：Hot Air Solder Leveling 热风焊料整平。5．BGA：Ball Grid Array球栅阵列封装。

6．FPC：flexible printed circuit挠性印制板。

7．FCCL：Flexible Copper Clad Laminate 挠性覆铜板。

8．PI 聚酰亚胺树脂；PET聚酯树脂；EP环氧树脂；BT双马来酰亚胺三

嗪树脂。

9．CTE热膨胀系数。

10．CTI相比起痕指数；Tg玻璃转化温度。

11．HDI：high density integrated 高密度互连技术。12．SLC：表面层合电路板。

13．BUM：build-up mulitlayer printed board积层式多层印制电路板。14．MCM多芯片组件。

15．OSP：Organic Solderability Preservatives有机保焊膜。16．ED ：电沉积光致抗蚀剂。

17．AOI：Automatic Optic Inspection自动光学检测。18．CSP：Chip Size Package芯片尺寸封装。19．PP：半固化片。20．Under-cut：侧蚀。

21．Liquid photoresist film：液态光致抗蚀膜。22．Etch factor：蚀刻系数。

23．Screen printing：丝网印刷。

24．Blind via盲孔；buried via埋孔；through hole过孔。

二、概念性知识点

1．什么是pcb，其主要功能是？

PCB是印刷电路板，印刷电路板是组装电子零件用的基板，是在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板。

功能：(1)提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。(2)实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接（信号传输）或电绝缘。(3)为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

2．Pcb按结构层次分类；按机械强度分类？

按结构分可分为单面/双面和多层印制板；按机械强度分可以分为刚性电路板(Rigid PCB）、柔性电路板（Flex PCB）以及刚性柔性结合的电路板(Flex－Rigid PCB)3．Pcb孔包括哪几类?

通孔、盲孔、埋孔、过孔、元件孔、定位孔。4．Pcb主要制造方法可分为哪几类？

(1)减成法(subtractive process)以覆铜板为基础，选择性地除去不需要的导电铜箔而形成导电图形的工艺，称之为减去法。目前国内几乎所有的印制板企业都使用此法生产PCB。

(2)加成法(additive process)在未覆铜箔的基材上，通过选择性沉积导电材料而形成导电图形的工艺，称之为加成法。日本等国家小部分企业用此法生产PCB。

(3)半加成法(semi-additive process)在未覆铜箔基材或薄箔基材上，用化学沉积金属，结合电镀或蚀刻，或者三者并用形成导电图形的一种加成法工艺。日本等国家小部分企业用此法生产PCB。5．覆铜板由哪几层材料构成？

金铜箔、绝缘基材(玻纤布)、粘接剂(环氧树脂)6．高性能基板材料包括哪四种？

(1)低热膨胀基材材料。(2)高耐热基材材料。(3)无卤化基材材料。(4)低介电常数基材材料。

7．照相底图制作方法有哪四种？

(1)手工绘图法：用铅笔在图纸上先打好底稿，再用绘图工具描墨线，最后填墨。

(2)手工贴图法：在透明聚酯片基上，使用红色、绿色或黑色压敏塑料胶带贴制照相底图。

(3)刻图法：刻图法一般使用红膜。根据预先计算好的图形坐标值，操纵刻刀，用刀在红膜上刻出各层的线路图轮廓，然后用手工剥除透明区的红膜，有手工刻图和机械刻图两种。

(4)激光绘图：利用光线直接在底片上绘制图形。再经显影、定影得到照相底片。

8．图形转移工艺包括哪四种？(1)网印图像转移。(2)光化学图像转移。(3)电沉积光致抗蚀剂(ED)工艺。(4)激光直接成像。

9．Pcb孔去钻污有哪两类方法，常用方法有？

干法和湿法。干法：等离子体处理法；湿法：浓硫酸法，浓铬酸法，PI调整处理，碱性高锰酸盐法(常用)。10．丝网印刷四个基本要素为？

(1)丝网。(2)网版。(3)刮刀。(4)油墨。11．Pcb蚀刻方法包括哪四种？(1)浸入蚀刻。(2)滋泡蚀刻。(3)泼溅蚀刻。(4)喷洒蚀刻(应用最为广泛)。12．积层多层板按成孔工艺可分为？

(1)光致法成孔积层多层板工艺。(2)等离子体蚀孔制造积层多层板工艺。(3)射流喷砂法成孔积层多层板工艺。(4)激光成孔积层多层板工艺。13．铜箔材料可分为哪两种？(1)压延铜箔。(2)电解铜箔。

14．挠性及刚挠性pcb按挠性可分为？(1)一次性(2)有限次性。15．蚀刻系数指的是？

导线厚度(不包括镀层厚度)与侧蚀量的比值，蚀刻系数的高低衡量侧蚀量的大小。蚀刻系数越高，侧蚀量越少。

蚀刻系数=V/X；蚀刻缺陷有：侧蚀、突沿、过蚀、断路、起毛。16．金属pcb按金属板位置可分为哪两类？ 金属基底印制板，金属芯印制板。

17．Pcb机械加工包括？加工方法包括？

(1)印制板机械加工包括下料、钻孔、外形加工、开槽、倒角等，主要为外形加工和孔加工两大类。

(2)外形加工：有毛坯加工和精加工，毛坯加工一般采用剪和锯。精加工用于印制板成品的外形加工，加工的方法有剪、锯、冲、铣。铣外形，冲外形，开“V”槽，钻外形。(3)孔加工：一般圆形孔加工有冲和钻两种方法，异形孔的加工方法有冲、铣和排钻等。

(4)印制电路的剪切加工。

18．Pcb的两种常用增强材料为？(1)玻璃纤维布。(2)纤维纸。19．蚀刻常常出现的缺陷有？

(1)蚀刻速率降低。(2)蚀刻溶液出现沉淀。(3)铜表面发黑，蚀刻不动。(4)金属抗蚀镀层被浸蚀。20．贴膜三要素为？

(1)压力。(2)温度。(3)传送速度。

21．沉铜工艺中常用的活化剂与还原剂分别是？ 活化剂：钯体活化剂；还原剂：甲醛 22．Smt板的平整性包括哪两种？(1)PCB的平整性。(2)焊盘平整性。

23．为了保证干膜在贴膜时的敷形度，会在中间加层水膜，这种方法称为？最好的水膜是？ 湿式贴膜法，蒸馏水

24、印制板生产中常见污染物有？常用污水处理方法有哪些？

答：常见污染物：含铜废水，酸碱性废水，有机物废水，含金、银废水，含氰废水，含镍废水，含铅和含氟废水，固体废弃物，废气，其他废水 处理方法：离析法、化学法、生物分解法

三、简答与论述题

1．干膜结构？干膜图形转移的主要特点？

(1)聚乙烯保护膜，是覆盖在感光胶层上的保护膜，防止灰尘等污染。(2)光致抗蚀剂膜，有感光性，将菲林底片图形转移到PCB上。(3)载体聚酯薄膜，在曝光之后显影之前撕去，作用是防止曝光时氧化抗蚀剂层，引起感光度下降。

特点：(1)分辨率高。(2)工序简单。(3)干膜组成成分稳定。(4)成本高。(5)粘附力较弱。

2.机械加工中上下垫板的作用？

答：盖板：覆盖在待钻孔的叠合板上面的一种辅助板材，防止钻头滑动，有定位导向作用，减少钻孔毛刺和对钻头起散热作用。垫板：垫在待钻孔的叠合板上面的一种辅助板材，防止钻头行程下限钻不透印制板或钻伤工作台面，并能减少钻孔的毛刺和钻污。3．湿膜图形转移的主要特点？

(1)附着力、覆盖性好(2)优良的分辨率(3)成本低廉(4)消除板边发毛 4.常见酸性镀铜液有？对电镀的要求有？

氰化物型，焦磷酸盐型，氟硼酸盐型，柠檬酸盐型和硫酸盐型 要求：很高的分散能力，适镀液工作温度一般为15~35℃ 5．常用表面涂覆工艺有哪些？HASL工艺流程及其优缺点？

常用方法：(1)热风整平。(2)有机涂覆。(3)化学镀镍/浸金。(4)浸银。(5)浸锡。

工艺流程：印制板上先浸上助焊剂，随后在熔融焊料里浸涂，然后通过两片风刀之间，吹掉印制板上的多余焊料，同时排除金属孔内的多余焊料，从而得到一个光亮、平整、均匀的焊料涂层。

优点：(1)热风整平后，焊料涂层一致性好，可焊性优良(2)导线侧边缘覆盖性好(3)可调工艺参数能控制涂层厚度(4)去除焊料桥接、阻碍膜起皱和脱落等现象。

缺点：(1)铜对焊料槽的污染(2)焊料涂层有重金属元素，对人体有害，污染环境(3)生产成本高(4)热冲击大，易使板材变形、起翘，热应力大。6．简述co2与UV激光钻孔原理与优缺点？ 二氧化碳：利用一定直径红外光被板材吸收，通过热效应升温，达到熔点，使材料分子生成CO2等，从而成孔。特点：成孔分辨率低，红外光不易被铜箔吸收，有碳化现象；

UV激光钻孔：利用紫外光被板材吸收直接气化成孔。

特点：分辨率高，孔径更小，直接被铜箔、基材吸收，无碳化现象不去污。7．简述SMOBC工艺过程及各过程的作用？

裸铜阻焊膜法(以双面板为例)：下料--钻孔—孔金属化PTH--全板镀铜--图形转移--图形电镀--蚀刻--去膜--表面涂锡--丝印（字符）--热风整平--外形加工--检测--包装、出厂；

钻孔和孔金属化：形成定位和连接孔，形成电气连接。

图形电镀和蚀刻：铜加厚，保护线路，形成所需的电镀图形； 热风整平：涂金、银，消除桥接、起皱等现象。

8．简述半固化片的四个基本性能要素及其对多层pcb层压时性能的影响？

(1)树脂含量：直接影响介电常数，耐击穿电压，尺寸稳定性

(2)树脂流动性：高，树脂流失多，易造成缺胶现象；低，填充间隙困难，产生气泡、空洞现象。

(3)挥发物含量：影响层压是否产生气泡和空洞。

(4)凝胶时间：影响树脂是否完整覆盖PCB，有效填充图形。9．绷网的主要方法有哪三种？常用丝网、网框材料有？方法：手工绷网、机动绷网、气动绷网。

丝网材料：尼龙丝网、聚酯丝网、金属丝网。网框材料：金属、木质网框。尼龙丝网优点：回弹性好，有柔软性，强度高，耐水，耐磨，使用寿命长，透墨性好。缺点：耐酸、耐热性差。

聚酯丝网优点：耐高温，拉伸性小，吸湿性低，耐酸强，物理性稳定，寿命长，价格便宜。

缺点：透墨性差，不耐强碱。

金属丝网优点：尺寸稳定性好，丝径细，透墨性好，耐磨。缺点：回弹性差，受外力易折伤以及松弛，成本高。

10．简述印料的性能指标及其对pcb制造的影响？

(1)粘度：粘度大，粘弹性强，流动性差，造成堵孔；粘度小，印迹过大，造成废品。

(2)触变性：触变性大，则印料在搅拌很短时间内粘度大，影响刮板；有一点触变性即可。

(3)精细度：颗粒大，流动性小，堵孔；颗粒小，造成印制塌陷。

11．简述一般多层板制造的工艺流程？其中内层板制作过程中黑氧化处理的作用是？

流程：开料—内层图形转移--黑化处理--层压--钻孔--PTH--外层图形转移--图形电镀--蚀刻--去膜—表面涂覆--丝印字符等—热风整平--外形加工--检测--包装出厂

开料：包括芯板和外层板开料；

黑化处理：钝化铜面，减少层压时氧化或污染；增加铜箔表面粗化度，增强结合力。

层压和钻孔：达到所定层压数。

表面涂覆：包括有机涂覆、化学镀镍/浸金、浸银和浸锡，对可焊性处理，保证良好的可焊性和电性能。

12．简述金属基（芯）板的特点？及两者之间的区别？

金属基(芯)印制板是金属基底印制板和金属芯印制板的统称，前者是在绝缘基材底部衬垫金属板，后者则是在绝缘基板中间夹有金属板。其特点是，热传导率高，散热性好，机械强度高，适宜装大质量部件；防磁性好；耐热阻燃、尺寸稳定性好。

13．简述OSP 法的特点以及与HASL法的比较？

OSP的优点：(1)平整面好，和焊盘的铜之间没有IMC形成。(2)允许焊接时焊料和铜直接焊接(润湿性好)。(3)低温的加工工艺，成本低(可低于HASL)，加工时的能源使用少。

缺点：(1)实际配方种类多，性能不一。(2)保护膜极薄，易于划伤。(3)经过多次高温焊接过程的OSP膜会发生变色或裂缝，影响可焊性和可靠性。(4)OSP层厚度不容易测量，涂层的覆盖面程度不容易看出，质量稳定性较难评估。

热风整平的优点：(1)热风整平后，焊料涂层一致性好，可焊性优良。(2)导线侧边缘覆盖性好。(3)可调工艺参数能够控制涂层厚度。(4)去除焊料桥接、阻碍膜起皱和脱落等现象。

缺点：(1)铜对焊料槽的污染。(2)焊料涂层有重金属元素，对人体有害，污染环境。(3)生产成本高。(4)热冲击大，容易使印制板板材变形、起翘，热应力大。

1.照相底图按用途分为？

答：照相底图分为负相、负相：负相底图用于正镀工艺；正相底图用于反镀工艺

2.印制板多层层压定位方式？ 答：定位系统分为前定位系统层压技术和后定位系统层压技术。前定位系统层压技术有销钉定位法、两圆孔销定位法、一孔一槽销钉定位法、三圆孔或四圆孔定位法；后定位系统层压技术有X射线打靶定位法和熔合定位法

3.常用PCB绝缘基材？ 答：覆铜箔层压板是最常用的绝缘基材，按基材中的增强材料可分为纸基、玻璃布基、复合基、特殊材料基四大类，其中纸基中的FR-

1、FR-

2、FR-3，以及玻璃布基中的G10、FR-4/FR-5，最为常用 4.基材按阻燃性能可分为？

答：燃烧法试验达到UL标准HB级要求的板称为非阻燃型板如CEPGC-31；达到V级要求的板称为阻燃型板如FR-

2、FR-

3、FR-

4、FR-5等 5.干膜图形转移工艺流程？ 答：贴膜前基板清洁处理——干燥——贴膜——与底板定位——曝光——显影——检查修版

6.简述推行绿色PCB制造的意义是？按欧盟ROHS指令规定的主要重金属有害物质有？

答：由于PCB制造是一种污染较严重和消耗资源较大的过程，推行绿色PCB制造减少对环境，尤其是对人体的伤害，同时能节约资源，促进社会经济可持续发展。ROHS指令规定的主要重金属有铅、汞、镉、六价铬

第二篇：先进制造技术考试重点

1.现代制造技术的体系、内容、意义。结合实例我国应该重点的发展那些先进制造技术。

2.现代设计技术的定义、内容。

3.现代切削技术包含那些典型的内容。高速切削技术内容、特点。

4.成组技术的原理是什么？简述成组技术在产品设计、制造工艺及生产组织与管理中的应用。

5.并行工程与传统的串行制造技术的不同，从试并行工程的定义，特点，运行机制展开讨论。

6.RPM技术的技术地位。

7.数控加工编程的主要内容和过程。

8.MRPII的基本组成及其特点

9.简述精密和超精密机床的导轨结构形式，并说明各自的优缺点。

10.什么是制造系统？现代制造系统的发展状况。

11.虚拟制造

考试时间：15周星期五

第三篇：快速成型与快速模具制造技术及其应用考试重点总结

1.1 1988年，3Dsystems公司将SLA-250光固化设备系统运送给三个用户，标志着快速成型设备的商业化正式开始。

1.3 快速成型技术的特点：1自由成型制造2制造过程快速3添加式和数字化驱动成型方式4技术高度集成5突出的经济效益6广泛的应用领域

1.4 快速成型技术的优越性：1设计者受益2制造者受益3推销者受益4用户受益

2.1 快速成型工艺基本原理：基于离散堆积原理的累加式成型，从成型原理上提出了一种全新的思维模式，即将计算机上设计的零件三维模型，表面三角化处理，存储成STL文件格式，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，在控制系统的控制下，选择性的固化或烧结或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维实体，然后进行实体的后处理，形成原型。快速成型：1液态（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄层材料（LOM）

2.2.1 光固化成型工艺的基本原理及过程：

光固化成型工艺的特点：优点：1成型过程自动化程度提高2尺寸精度高3优良的表面质量4可以制造结构十分复杂，尺寸比较精细的模型5可以直接制作面向熔模精密铸造的具有中空结构的消失型6制作的原型可以再一定程度上替代塑件

缺点:成型过程中伴随着物理和化学变化，制件易弯曲，需要支撑2液态树脂固化后的性能尚不如常用的工业塑料3设备运转及维护成本较高4使用的材料种类较少5液态树脂有一定的气味和毒性，而且要避光保护6光固化后的原型树脂并未完全被激光固化，为提高使用性能和尺寸稳定性，通常需要二次固化。2.2.2 光固化成型的工艺过程 前处理：1 CAD三维造型2数据转换3确定摆放方位4施加支撑5切片分层 2原型制作

3后处理

2.2.4 光固化成型的支撑结构

必须设计一些细圆柱状或肋状支撑结构，以便确保制件的每一结构部分都能可靠固定，同时也有助于减少制件的翘曲变形。

2.2.5 光固化成型的收缩变形：1树脂收缩原因2零件成型过程中树脂收缩产生的变形3零件后固化收缩产生的变形 光固化成型误差分析：

影响制作时间的因素

t=Σtci+Ntp

2.3 叠层实体制造工艺的基本原理和特点 工艺过程 误差分析

表面涂覆的具体工艺过程：1将剥离后的原型表面用砂纸轻轻打磨2按规定比例配备环氧树脂3在原型上涂刷一薄层混合后的材料，因材料的粘度较低，材料会很容易侵入原型中4再次涂覆同样的混合后的环氧树脂材料，以填充表面的沟痕并长时间固化5对表面已经涂覆了坚硬的环氧树脂材料的原型再次用砂纸进行打磨，打磨之前和过程中注意测量原型的尺寸，以确保尺寸在公差之内。6对原型表面进行抛光。

2.3.6 叠层实体快速原型的应用 1汽车车灯2铸铁手柄3LOM原型在制鞋业的应用 2.4.1 选择性激光烧结工艺的基本原理

2.4.2 选择性激光烧结工艺的特点:优点：1可采用多种材料2制造工艺比较简单3高精度4无需支撑结构5材料利用率高

缺点：1表面粗糙2烧结过程挥发异味3有时需要比较复杂的辅助工艺

2.4.4 高分子粉末烧结件的后处理：1收缩精度的影响2力学性能的影响 2.4.6 选择性激光烧结工艺的应用：1直接制作快速模具2复杂金属零件的快速无模具铸造3内燃机进气管模型

2.5.1 熔融沉积成型工艺的基本原理：

2.5.2 熔融沉积成型工艺的特点：优点1系统构造原理和操作简单，维护成本低，系统运行安全2使用无毒的原材料3用蜡成型的零件原型，可以直接用于失蜡铸造4可以成型任意复杂的零件5原材料在成型中无化学变化，制件的翘曲变形小6原材料利用率高，寿命长7支撑去除简单，无需化学清洗，分离容易8可直接制作彩色原型

缺点：1成型表面有比较明显的条纹2沿成型轴垂直的方向强度较弱3需要设计支撑结构4需要对整个截面进行涂覆，成型时间长5原材料价格昂贵

2.5.3 熔融沉积工艺成型影响因素1材料性能的影响（热收缩）2喷头温度和成型室温度的影响...2.6.1 三位喷涂粘接工艺的原理

2.7 快速成型技术发展方向：1金属零件的直接快速成型2概念创新与工艺改进3数据优化处理及分层方式的演变4快速成型设备的专用化和大型化5开发性能优越的成型材料6成型材料系列化，标准化7喷射成型技术的广泛应用8梯度功能材料的应用9组织工程材料快速成型10开发新的成型能源11拓展新的应用领域12集成化 3.2.1 光固化快速成型制造设备 3.2.5 三维喷涂粘接设备

4.1 CAD三维模型的构建方法 1概念设计，根据产品的要求或直接根据CAD软件平台上设计产品三维模型

2反求工程 在仿制产品时用扫描机对已有的产品实体进行扫描，得到三维模型

反求的主要方法有三坐标测量法，投影光栅法，激光三角形法，核磁共振和CT法一级自动断层扫描法。常用的扫描机有传统的坐标测量机，激光扫描机，零件断层扫描机，以及CT和MRI。

4.2.1 STL文件的格式

二进制和文本文件ASCII两种格式。

ASCII是二进制的六倍内存。二进制文件采用IEEE类型整数和浮动型小数。文件用84字节的头文件和50字节的后述文件来描述一个三角形。

4.2.3 STL文件的基本规则 1取向规则2点点规则3取值规则4合法实体规则 常见的STL文件错误：1遗漏2退化面3模型错误

4.3.1 切片方法 1 STL切片（1直接STL切片2容错切片3定层厚切片）2直接切片

4.4 Magics RP软件是比利时Materialise公司推出的面向快速成型技术数据处理的大型STL数据编辑处理平台。

Magics软件施加支撑及切片过程：1STL文件载入2STL文件纠错3模型摆放4自动施加支撑5人工修改支撑6切片处理

5.2.1 硅橡胶模具的特点：良好的仿真性，强度和极低的收缩率

工艺流程：1原型表面处理2制作型框和固定型框3硅橡胶计量，混合并真空脱泡4硅橡胶浇注及固化5拆除型框，刀剖并取出原型。5.2.3 硅橡胶模具制作的若干问题

4.2.5 采用硅橡胶模具进行树脂材料真空注型的工艺流程：1清理硅橡胶，预热模具2喷洒离型剂，组合硅胶模具3计量树脂4脱泡混合，真空注型5温室硬化，去出原型6原型后处理

5.3.1 电弧喷涂是将两根待喷涂金属丝作为自耗性电极，利用两根金属丝端部短路产生的电弧使丝材熔化，用压缩空气把已融化的金属雾化成微滴，并使其加速，以很高的速度沉积到基体表面形成涂层。电弧喷涂制模的工序：1模型准备2在模型上喷涂金属3制作模具框架4浇注模具的填充材料5脱模，后序加工处理

电弧喷涂模具结构

合理利用各种性能材料，从外到内，材料呈梯度分布。表面防护剂一般选用聚乙烯醇。6.1.1 Keltool法的工艺过程：用快速成型机制作模具型腔 以模具型腔为母模制作硅橡胶模具 向硅橡胶模具浇注混有树脂粘结剂的金属粉浆 粉浆固化后从硅胶模具中取出模具型腔坯 低温烧结模具型腔坯烧除树脂粘结剂 高温烧结模具型腔坯并渗铜 模具型腔表面抛光 加入浇注系统和冷却系统 模具型腔与模架安装

6.3.2 德国快速成型设备开发商EOS公司开发的SLS设备 6.5.1 设置共形冷却道

6.6.4 直接金属三位打印制模技术

7.2 快速成型制造技术在产品设计中的应用：1概念模型可视化2涉及评价3装配校核4性能和功能测试

7.4.1熔模铸造过程 1浇注法制作熔模制造的消失型-蜡型2将蜡质的标准浇注系统和蜡型组装3将组装后的蜡型与浇注系统浸入到陶瓷浆中，反复挂砂和干燥形成硬壳4想硬型壳中通入热水或蒸汽，使蜡型熔化并排出，得到空型壳5硬型壳高温焙烧，进一步除去残留的蜡，得到可进行浇注融化后金属的高强度陶瓷硬型壳6将陶瓷硬型壳预热到一定温度后，注入熔化金属7冷却后，除去陶瓷壳，得到工件和浇注系统，再除去浇注系统，得到金属制件。8.2 系统软硬件资源1造型软件2结构分析软件3工艺仿真软件4反求系统与数据拟合软件5快速成型设备6快速模具制造设备7计算机工作站

第四篇：现代设计与制造技术教学大纲-BF300280

《现代设计与制造技术》教学大纲

学 分：2

总学时数：36 理论学时：18

实验学时：18 面向专业：农机，机师，交通运输

大纲执笔人：赵泽超 大纲审定人：

一、说明

1．课程的性质、地位和任务

三维机械设计是在设计领域蓬勃发展的设计技术，本课程通过SolidWorks的学习，让学生掌握三维机械设计的概念，理论和方法及三维设计在机械设计和制造领域的作用，了解当前机械制造领域出现和使用的最新技术。本课程属于理论学习和软件设计相结合的课程，可以大大拓展学生的知识面和创造能力，掌握利用SolidWorks进行机械设计的方法。

2．课程教学的基本要求

通过本课程学习，首先让学生了解在机械设计和制造领域出现的新技术及它们之间的内在联系。主要是掌握利用SolidWorks进行草图绘制、零件图设计、装配图设计和工程图设计，掌握特征建模技术和设计过程全相关技术，使得学生具有利用SolidWorks进行机械产品的设计的能力。

3．课程教学改革

采取课堂教学和上机练习相结合的方式，注重增强学生的实际动手能力。在课堂教学时，以多媒体课件为主讲授，同时进行软件的实际操作，便于学生的理解。

二、课程教学大纲

（一）课程理论教学

第一章：现代设计和制造技术简介（1学时）介绍三维机械设计的基本知识和概念，了解机械设计和制造领域出现的新技术及它们之间的内在联系；简单介绍SolidWorks出现的背景和发展过程。

本章重点、难点：三维设计的发展阶段及标志。

建议教学方法：通过机械设计的一般过程和利用计算机辅助三维设计对比，引起学生的兴趣。思考题：1．三维设计发展过程中的几个标志是什么？ 第二章：SolidWorks基础（1学时）SolidWorks的安装；SolidWorks特点；界面介绍；基本术语和概念；用户化定制；利用SolidWorks进行机械设计的过程；文件管理。

本章重点、难点： 用户化定制；设计树与属性树；

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，使学生对SolidWorks软件熟悉，并可以进行草图设计和用户化定制。

思考题：用户化定制有哪些内容？

第三章：绘制草图（1学时）

介绍草图绘制步骤，绘制工具，几何关系，参考几何体，3D草图绘制； 本章重点、难点：几何关系；参考几何体；3D草图绘制；

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，使学生对SolidWorks软件熟悉，并可以进行草图设计。

第四章：SolidWorks的特征造型技术（4学时）

SolidWorks的重要特征造型技术包括：拉伸、圆角、倒角、拔模、旋转与凸台、放样、扫描、抽壳、圆顶、加强筋等以及曲面建模技术。本章重点、难点： 放样特征和扫描特征的建立方法；筋特征的建立。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会利用SolidWorks软件进行各种零件特征的建立。

思考题： 1.如何在建立特征的过程中表达设计意图？

2．放样特征和扫描特征的设计步骤？ 第五章：零件编辑（1学时）

FeatureManager设计树；编辑定义；特征属性；特征管理；父子关系。

本章重点、难点： 利用FeatureManager设计树对零件特征进行编辑和管理。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会利用FeatureManager设计树进行特征属性的编辑和管理。

思考题： 1.零件特征属性有哪些？

2．如何理解设计中的父子关系？ 第六章：装配体设计（4学时）

装配体设计方法（自顶向下和自底向上），装配体的配合，零部件之间的约束关系，装配体操作，装配体配置，爆炸装配体视图，干涉检查。

本章重点、难点： 自底向上的装配体设计；装配体的配合关系如何确定；装配体的爆炸图。建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会利用已有零件进行装配，并生成爆炸图。

思考题： 1.如何理解自顶向下和自底向上的装配体设计顺序? 2.装配过程中配合关系的确定？

3．在装配体的爆炸图生成过程中，应注意哪些问题？ 第七章：库特征（1学时）

库特征的建立和作用，将库特征添加到零件，库特征的编辑，调色板特征。本章重点、难点：库特征的建立和编辑；调色板特征。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会建立库特征和调色板特征。

思考题：1.库特征的作用；

2．调色板特征与库特征的区别。第八章：工程图设计（2学时）

工程图设置，标准工程图，派生工程图，视图编辑，出详图，工程图中的尺寸标注，工程图打印。材料明细表及零件序号。

本章重点、难点：工程图的设置和生成；工程图中的尺寸标注；材料明细表的生成。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会利用已有零件进行工程图的生成，并完善成为生产用图纸。

思考题：1．如何生成符合国家标准的工程图？

2．如何生成材料明细表。第九章：钣金设计（1学时）

钣金特征，钣金零件设计，钣金特征编辑，钣金成型工具，工程图。本章重点、难点：钣金特征的设计和编辑。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会进行钣金零件的设计和工程图的生成。

思考题：1．钣金选项的设定有哪些内容？

2．钣金成型工具的作用是什么 第十章：焊接（1学时）

焊接类型，编辑焊接零件，在装配体零部件之间焊缝，添加焊接符号。本章重点、难点：在装配体零部件之间焊缝 建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会编辑焊接零件并会在装配体零部件之间焊缝。

思考题：在装配体零部件之间添加焊缝的步骤和注意事项。第十一章：输入和输出（0.5学时）

各种类型文件的输入和输出，即SolidWorks与其他CAD软件的兼容性问题。本章重点、难点：DWG文件的输入输出

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实例制作，使学生会进行各种类型文件的输入和输出。

思考题：输入和输出功能在现实设计中有何好处？

第十章：OLE对象链接和嵌入（0.5学时）链接和嵌入对象，输入和输出文件类型。

本章重点、难点：SolidWorks软件和其他Windows软件的对象链接和嵌入。

建议教学方法：通过课件讲授和软件实际操作，尤其是通过实际操作，使学生会进行对象的链接和嵌入。

思考题：对象链接和嵌入时应注意哪些问题？

（二）课程实验教学

本课程实验学时共18学时，共设9个实验，分别如下： 实验一

SolidWorks入门（2学时）会进行SolidWorks的安装；会使用SolidWorks自带的教程；熟悉SolidWorks的界面和简单操作；SolidWorks的用户化定制；会进行草图绘制。

实验二

简单零件特征造型技术（2学时）

利用实例，掌握利用SolidWorks完成拉伸、圆角、倒角、拔模、旋转与凸台、抽壳、圆顶、加强筋等特征。

实验三

高级零件建模技术（2学时）

掌握放样、扫描、螺旋线、曲面建模技术，并学习零件的编辑技术。实验四

基本装配技术（2学时）

利用实例学习SolidWorks的装配过程，理解装配过程中的配合关系的确定。掌握自顶向下和自底向上的装配方法。

实验五

高级装配技术（2学时）

在装配过程中生成零件；装配体的配置；爆炸装配视体图；装配体编辑。实验六

工程图设计（2学时）

工程视图的生成过程；工程图模板的建立；标准工程视图；派生的工程视图；视图的操纵、对齐和显示、区域剖面线。

实验七

工程图中的尺寸标注（2学时）

尺寸选项；尺寸选项的修改；各种尺寸标注；文字的生成和修改。材料明细表的生成和修改。实验八

钣金零件的建模（2学时）

钣金特征；设计钣金零件；编辑钣金特征；使用钣金成型工具；生成钣金零件的工程图。实验九

焊接、库特征和对象链接和嵌入（2学时）

焊接类型；添加焊缝；编辑焊接零部件；建立和编辑库特征；SolidWorks和其它Windows程序的链接和嵌入。

三、本课程考核方式、方法

课程的考核以上机操作为主，主要是考核学生利用SolidWorks进行零件设计、装配设计和工程图设计的实际能力，使得学生通过学习，能够利用SolidWorks进行机械设计。

附：本课程建议使用教材，实验指导书及参考书目：

建议使用教材：《SolidWorks2001精通和提高》赵汝嘉主编 机械工业出版社 主要参考书目：《SolidWorks2001中文版实用技术精粹》邢启恩主编 清华大学出版社 《机械CAD技术基础》 童秉枢主编 清华大学出版社

《精通SolidWorks》 赖高良主编 中国青年出版社

第五篇：2013湖工大快速成型与快速模具制造技术及其应用考试重点总结

快速成型工艺基本原理：基于离散堆积原理的累加式成型，从成型原理上提出了一种全新的思维模式，即将计算机上设计的零件三维模型，表面三角化处理，存储成STL文件格式，对其进行分层处理，得到各层截面的二维轮廓信息，按照这些轮廓信息自动生成加工路径，在控制系统的控制下，选择性的固化或烧结或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓薄片，并逐步顺序叠加成三维实体，然后进行实体的后处理，形成原型。

快速成型：1液态（SLA FDM）2粉末粒子(SLS)3薄层材料（LOM）

在SLA系统中，扫描器件采用双振镜模块。设置在激光束的汇聚光路中，由于双振镜在光路中前后布置的结构特点，造成扫描轨迹在X轴向的枕形畸形。当扫描到正方形图形时，扫描轨迹并非一个标准的正方形，而是出现枕形畸形。

激光扫描方式对成型精度的影响：扫描方式与成型工件的内应力有密切关系，合适的扫描方式可以减少零件的收缩量，避免翘曲和扭曲变形，提高成型精度。Z字形扫描方式：顺序往复扫描1过程太多，会出现严重的拉丝现象；2会产生严重的振动和噪声，降低加工效率；分区往复扫描：提高成型效率，分散收缩应力，减小收缩变形，提高成型精度；跳跃光栅式扫描可分为长光栅和短光栅式扫描：采用短光栅式扫描更能减小扭曲变形；采用跳跃光栅式扫描有效的提高了成型精度，它使得固话区域有更多的冷却时间，减小了热应力；对平面零件时采用螺旋式扫描方式，且外向内的扫描方式比内向外的扫描方式加工生产零件精度高.传统的SLA制造技术：利用激光或者其他光源照射光敏树脂，使光敏树脂分子发生光聚合反应形成较大的分子实现树脂的固化。

单光子吸收光聚合反应SPA：光固化过程中树脂分子对光能的吸收是以单个光子为单位。双光子吸收光聚合反应：以双光子吸收效应代替传统光固化成型过程中单光子吸收的过程。叠层实体制造技术LOM：（Laminated Object Manufacturing，简称LOM）是几种最成熟的快速成型制造技术之一。它以片材（如纸片、塑料薄膜或复合材料）为原材料，激光切割系统按照计算机提取的横截面轮廓线数据，将背面涂有热熔胶的纸用激光切割出工件的内外轮廓。切割完一层后，送料机构将新的一层纸叠加上去，利用热粘压装置将已切割层粘合在一起，然后再进行切割，这样一层层地切割、粘合，最终成为三维工件。LOM常用材料是纸、金属箔、塑料膜、膜等，此方法除了可以制造模具、模型外，还可以直接制造结构件或功能件。

选择性激光烧结SLS：利用粉末状材料（金属粉末或者非金属粉末）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平。基于SLS工艺的金属零件间接制造工艺过程：分为三个阶段；一是SLS原型件（绿件）的制作；二是粉末烧结件（褐件）的制作；三是金属溶渗后处理

激光功率对选择性激光烧结工艺强度的影响：随着激光功率增加，尺寸误差项正方向增大，并且厚度方向的增大趋势要比长宽方向的尺寸误差大；当激光功率增大时，强度也随着增大，当增大到一定程度时，粉末颗粒完全熔化到固化，强度也随着有很大的提升；当激光功率过大时会加剧因熔固收缩而导致的制件翘曲变形；

扫描方式的影响：熔融沉积快速成型工艺方法中扫描方式分为：螺旋扫描、偏置扫描、回旋扫描等；通常，偏置扫描成型的轮廓尺寸精度容易保证，回转扫描路径生成简单，但是轮廓精度较差；采用一种复合扫描方式，即外轮廓用偏置，内部应回转扫描，这样既提高表面精度，又简化扫描过程，提高扫描效率。扫描方式与原型的内应力密切相关，合适的扫描方式降低原型内应力的累积，有效防止零件的翘曲变形。

AJS与传统的FDM的不同之处：1FDM工艺一般采用低熔点丝状材料，如蜡丝或ABS塑料丝，如果采用高熔点的热塑性复合材料，或对于一些不易加工成丝材的材料，如EVA材料，就相当困难。2所选的空气压缩机可提供1MPA范围内任何大小的气压，能准确控制到使送入加热室的压缩气体压力恒定。压力装置结构简单，提供的压力稳定可靠，成本低。3.传统的FDM有较重的送丝机构为喷头输送原料，原理类似于活塞，难免会有由于送丝滚轮的往复运动，导致挤出过程不连续和因振动较大而产生的运动惯性对喷头定位定位精度的影响。改进后AJS系统由于没有送丝部分而使喷头变得轻巧，减小了机构的振动，提高了成型精度

光掩膜法：

光掩膜法的工艺特点：优点：1不需要设计支持结构；2零件的成型速度不受复杂程度的影响，只与体积有关。树脂瞬时曝光，速度快，整层一次成型，效率高。3精度高，相对精度约在0.1%左右；4最适合制作多件原型，制作过程中可随意选不同零件的制作次序，一个零件末制作完时，可以先制作另一个零件，再回过头来继续做未完成的零件；5模型内应力小，变形小，适合制作大型件；6制作过程在发现错误，可以将错误层铣去，重新制作此层； 缺点：1树脂和石蜡的浪费较大，且工序复杂；2设备占地大，噪声高，维护费用昂贵；3可选材料少，使用材料有毒，且需要密封避光保持；4制作过程，感光过度会使树脂材料失效；5后处理过程需要除蜡；

快速成型工艺对成型材料性能的总体要求有如下几个方面：1适应逐层累加方式的快速成型建造模式；2在快速成型建造方式下，能快速实现层内建造及层间连接；3制作的原型具有一定的尺寸精度和尺寸稳定性；4确保原型具有一定力学性能及性能稳定性；5无毒无污染； 混杂型光固化树脂的优点：1环状聚合物进行阳离子开环聚合时，体积收缩很小甚至产生膨胀，而自由基体系总有明显的收缩。混杂型体系可以设计成无收缩的聚合物；2当系统中有碱性杂质时，阳离子聚合的诱导期较长，而自由基聚合的诱导期较短，混杂型体系可以提供诱导期短而聚合速度稳定的聚合系统；3在光照消失后阳离子仍引发聚合，故混杂体系能克服光照消失后自由基迅速失活而使聚合终结的缺点；

光固化成型材料根据工艺和原型使用要求，要求具有粘度低、流平快、固化速度快、固化收缩小、溶胀小、毒性小等性能特点；

对于LOM成型材料的纸材，有以下要求：1抗湿性；（保证纸原料不会因长时间吸水，不会因为过儿产生变形及粘接不牢）2良好的浸湿性（保证良好的涂胶性能）；3抗拉强度（保证加工过程不被拉断）；4收缩率小（热压过程中不会应部分水分损失导致变形）；5剥离性能好（如果剥离破坏发生在纸张内，要求抗拉强度不是很大）；6易打磨，表面光滑；7稳定性（成型零件可长时间保存）

STL文件的格式 二进制和文本文件ASCII两种格式。STL文件的主要优势在于表达简单清晰，文件中只包含相互相接的三角形片面节点坐标及其外法向量；其实质是用许多细小的空间三角形面来逼近还原CAD实体模型类似于实体数据模型

ASCII是二进制的六倍内存。

二进制文件采用IEEE类型整数和浮动型小数。文件用84字节的头文件和50字节的后述文件来描述一个三角形。（上述的面目录一般是以三角形法向量的三坐标开始的，该法向量指向面的外侧并且是一个单位长，顺序是X,Y,Z，法向量的方向符合右手定则）STL文件的基本规则 1取向规则2点点规则3取值规则4合法实体规则

常见的STL文件错误：1遗漏2退化面3模型错误

STL中分割基本原理：将一个STL文件分成两个新STL文件，即用多个面将一个STL模型分成若干个部分，每部分重新构成一个STL模型，每个新STL文件对应一个新生产的STL模型； 根据切片原理：实体中的某些三角形平面上的边与切割平面相交，所有的交点组成平面上的离散点集合。这些离散点经过排序后形成诺干个封闭的环，这些封闭环构成了三维实体与切割平面相交的截面轮廓线；采用有界区域三角形网格化之前，对内外环进行处理：外环上节点要按逆时针方向排序；内环上节点按顺时针方向排序；其次，诺有内环，必须确定内环和外环的相对位置：一个外环包括一个或者诺干个内环、一个内环对应一个外环；

什么是奇异点：分层处理时，诺有三角形顶点落在切平面上，则称该顶点为奇异点。什么是搜索求交：主要工作是依次取出组成实体表面的每一个三角形面片，判断它是否与切平面相交，诺相交，则计算出两交点坐标；

选择性激光烧结采用CO2激光器对粉末材料（如蜡粉、PS粉、ABS粉、尼龙粉、金属粉、覆膜陶瓷粉）进行选择性烧结。是一种将离散点一层一层堆积成三维实体的工艺方法

快速模具制造一般分为直接法和间接法两大类；直接制模法是直接采用RP技术制作模具，直接制作金属是选择性激光烧结法（SLS法）。此法制造钢铜合金注塑模，此法在烧结过程中，材料发生较大收缩且不易控制，故难快速得到高精度的模具。基于RP快速制造模具的方法多为间接制模法指利用RP原型间接地翻制模具，分为软质模具和硬质模具。存在大面积平面形状的原型，贴好分型面后，应合理选定浇道的位置及方向。

环氧树脂快速制模一般采用常温、常压条件下的静态浇注，固化后无须或仅需少量的切削加工，根据模具情况对外形略作修整，大大节省制作的时间和花费。

低粘度的环氧树脂具有较好的流动性，对保证树脂模具有良好的复制性很重要。低粘度有利于树脂混合物的除气，提高树脂材料的致密性。环氧树脂混合物的固化收缩率应该尽可能地低，才能严格控制环氧树脂模具的收缩畸变，并保证其制造精度，可以通过在环氧树脂混合物中加入填料的方法实现。