[精品]材料加工CAD、CAM复习重点.doc.pdf

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1、材料加工成型技术：是铸造、连接、翔料加工、热处理及表而改性、粉末冶金等单元或复合成 型技术的总称。 特征造型：特征造型可定义产品的形状特征、精度特征，材料特征和其它工艺特征，从而为工 艺设计和制造过程的各个环节提供充分的信息。 铸造成型传热凝固分析的主要任务：预测缩孔、缩松的产生的原因，为指导工艺设计提供有效 的手段 铸件凝固过程数值分析方法：有限差分法（FDM）、有限元法（ FEM）、直接差分法 （DFM）、边 界元法（ BEM） 冲裁模CAD/CAM系统毛坯排样模块分为：自动化排样、交互式排样 冲裁件的工艺性：冲裁件对冲压工艺的适应性，包括冲裁件的形状结构、尺寸及其偏差，以及 外轮廓与孔（

2、槽）、孔（槽）与孔（槽）Z 间的距离等因素。 PRO/E自带的模具设计模块： PRO/Moldesign 进行注塑成形三维流动过程模拟最有效的方法是：有限元法、有限差分法 覆盖件冲压工艺数据库管理系统功能：1、数字维护功能2、杳询功能3、统计计算功能4、 报 表生成功能 5、数字完全保护功能 覆盖件冲压工艺常用分析方法：常规分析法、经验分析法、有限元法 典型焊接专家系统： 1、焊接材料选择专家系统2、焊接工艺优化及缺陷分析专家系统3、 焊接 保护气体选择专家系统4、焊接工艺制定专家系统5、弧焊工艺制定与咨询专家系统焊接专家 系统： 1、数据库技术 2、知识库技术 3、计算与推理技术、 CAE

3、技术和参数化绘图技术。 计算机辅助设计（ Computer Aided Design）: 简称 CAD,计算机辅助制造（ CAM ）计算机辅助 工程（ CAE）、计算机辅助工艺过程规划（CAPP）、快速原型制造（RPM）以及计算机集成 制造（ CIMS） 曲面造型：利用备种曲线、曲面来拟合逼近物体的表面，描述物体形状的造型方法。又称表面 建模。 线框造型：由一系列空间肓线、圆弧和点等基木元素纟H.合而成模型，用来描述产品的轮 廓外形 实体造型：以几何造型为基础的实体造型，在实体造型系统屮，三维形体均以实体表不, 其几何信息和拓扑信息完备。 19、铸件成型流动过程模拟分析方法：SOLA-VOF

4、法采用体积函数代替标不粒了 20铸件温度场模拟求解有限差分法的后退差分法属于：隐式解法。 21、体素：由有限个尺寸参数定义的基木形体，如长方体、圆柱体、球体等。 构造体素表示（ CSG）：利用一些简单形状的体素，经变换和布尔运算构成复杂形体的表 示模式。 体素调用表示：采用规范化的几何形体及其形状参数描述形体 单元分解表示：将形体分解为一系列单元，然示表示这些单元及其相互间的连接关系边界 表示（B-Reps）：以形体表面的细节，即以顶点、边、面等几何元素及其相互间的连接关系来 表示形体的模式。 初始图形交换规范IGES 是一种按特定的文件结构安排的数据格式，用来描述产品的设计和 生产信息，可用

5、它来交换CAD/CA.M 系统屮以计算机可读的形式产生和储存的数据。 产品模型数据交换规范一- STEP 虚拟现实：就是一种先进的计算机用户接口，他通过给用户同时提供诸如视、听、触等备种肓 观而又织染的实时感知交互手段，最大限度的方便用户操作，从而减轻用户负担，提高整个系 统的工作效率。 仿真技术：通过观察系统动态模型在某段时间内的性能来解决问题的方法。 铸件凝固过程有限元法、有限差分法的简称：有限元法（FEM）有限差分法（ FDM） 级进模进行干涉检测的时候，当条料沿其运动方向每前进一个步长就在零件实体工作区进行一 次布尔求交运算，如果在各个步长上没有获得求交运算得到的实体，则在该步长上没有

6、干涉现 彖 利用保压冷却分析软件：槊料熔体的压实、凝同过程及改进模具冷却系统设计，调整注射成型 工艺参数，提高产品的质量及生产效率。 利用注塑模分析软件可以预测教料熔体在模具型腔内的流动过程，改进流道与浇口设计，提高 试模成功率 三维铸件成型流动分析F =单元内流体的体积 / 单元总体积 当 F二 0时，该車元为空車元 , 汝有流氐 当 F二 1时为满单元，说明该单元为内部单元； 当 0V FV 1 时则表示该单元内有流体流入，但又没有充满，即为表面单元 专家系统 : 人工智能的一个分支，是指在某个领域内能够起到人类专家作用，具有大量知识和 经验的智能系统。 曲面造型： 一- 利用各种曲线、

7、1111 血来拟合逼近物体的表何描述物体形状的造型方法。又 称表面建模。 体素调用表示： 采用规范化的几何形体及其形状参数描述形体 参数化设计： 采用参数化模型，通过调整参数来修改和控制几何形状的方法. 拓扑信 息: 描述形体各元素间连接关系的信息。 IGES （初始图形交换规范）：一种按特定的文件结构安排的数据格式，用来描述产品的设计 和生产信息，可用它来交换CAD/CAM/ 系统屮以计算机可读的形式产生和存储的数据 计算机辅助设计研究的主要内容： 1.造型技术计算机辅助设计是以各种数字化的图形来表达设计方案，因此图形处理和表达是 计算机辅助设计技术研究的基础和关键。 2?优化分析在工稈设计

8、屮往往要进行某些分析，包括力学、传热学. 流体学等。提供优 化分 析功能的各宗专用软件和商品化的通用软件U 被广泛的集成到计算机辅助设计系统屮去。它允 许使用者在设计的同时就能够进行充分的分析、优化所设计的方案，是设计达到最优。 3?综合评价在一般情况下，设计完成示都需要进行校核和评价，包括尺寸校核、外观分析、内 部结构剖析、碰撞试验以及材料加工屮的各种缺陷预测等。 4?信息交换 CAD 系统的信息交换包括CAD及CAD 之间、 CAD 和其他系统如计算机辅助制造 （CAE）、计算机辅助工艺规划（CAPP）以及快速原型制造（ RPM）等 Z 间，以及偷偷拿过互 联网进行的远程的、异地的信息沟通

9、和资源共享。 材料加工CAD可以分为哪几种？ 铸造成形 CAD :包括铸造工艺 CAD 以及铸造工装（模具 / 模板） CADo 槊性成形 CAD :包括冷冲模 . 冲裁模、弯 1111模. 拉伸模以及锻造模设计CA5 焊接成形 CAD : 包括焊接材料的选择，保护气体的选择，焊接工艺制定，焊接工艺优化，缺陷 分析与诊断，焊接过程传热分析、流动模拟、应力分析及纟FI 织模拟。 注射成形 CAD : 包括产品图与模具型腔图的尺寸转换、标准模架与典型结构的生成。模具零件 图和总装图的生成。模具刚度与强度校核、设计进程管理、模具成木分析与计算等材料 CAD/CAM包括什么内容 铸造成型 CAD/CA

10、M 1、 铸造成形 CAD :包括铸造工艺 CAD 以及铸造工装（模具 / 模板） CADo 2、 铸造过程仿真模拟基于有限分析的模拟优化技术，包括充型过程模拟、凝I 古 I 过程模拟、 应力应变分析、微观织织模拟，为制订合理的铸造工艺提供有力的指导。 3、 铸造 CAM 主要是铸造工装的数控加工成型，包括模样、模板等的计算机辅助制造。 澈性成型 CAD/CAM 1、 澈性成形 CAD :包括冷冲模、冲裁模 . 弯 1111模、拉伸模以及锻造模设计CAD。 2、 槊性成型过程模拟仿真利用有限元技术对槊性成型的丿应力、应变进行模拟分析，预测应 力集屮、开裂 . 变形等缺陷。 3槊性成型CAM 模

11、具对于槊性成型而言因此槊性成型CAM 技术主要是研究如何利用数控、 电火花等加工手段，快速、精确的制造出塑性成型用模具。 焊接成型 CAD/CAM 1、 焊接成形CAD :包括焊接材料的选择，保护气体的选择，焊接工艺制定，焊接工艺优化， 缺陷分析与诊断，焊接过程传热分析、流动模拟、应力分析及纟FI 织模拟。 2、 焊接过程模拟仿真、包括焊接过程的传热分析、应力分析、焊接熔池内的流动分析及囤观 纟 R 织的模拟等，优化焊接工艺。 3、 焊接成型 CAM CAM 利用 CAD 的设计结果控制数控切割机以及焊接机器人进行切割或者焊 接 C 注卸成型 CAD/CAM 1、 注射成形 CAD:包括产品图

12、与模具型腔图的尺寸转换、标准模架与典型结构的生成。模具零 件图和总装图的生成。模具刚度与强度校核、设计进程管理、模具成木分析与计算等 2、 注槊过程模拟仿真可以预测注梨成型流动及保压阶段的压力场、温度场、应力应变场和凝 I 古 I 层的生成，流道的分析、优化，冷却工艺的制定等，从而有效的指导实际才、生产。 3、 注测成型 CAM 重点研究注剽模具的数控加工。 计算机辅助设计系统的硬件组成:1、计算机主机计算机主机乂称屮央处理器，由运算器、控制 器和主存储器纟FI 成。 2、外存储器CAD 系统需要储存的信息量很大，仅有内存书远远不够的，故设置外存储器来 存放暂时不用的程序和数据，既可作为内存容

13、量不够的一种弥补，又可以起到永久储存的作 用。 3、 醯入设备主要作用是把外界信息输送扫计算机屮，供计算机运算和处理。 4、 输出设备主要作用是把计算机产生的信息以不同的方式输出出去，供实际需要。 5、 网络包括局域网和互联网，可以将多个不同硬件、共至不同区域的便件系统联系在一起, 实 现资源共享以及一地网络化设计。 CAD系统软件的内容按其内涵可分为：操作系统在整个计算机系统的工作中起总指挥和总调度 的作用，使备设备能在它的统一安排下按时完成自己的任务的程序。 支撑软件从功能上，是介于系统软件与应用软件之间，带有一定专门性而又具有普遍性的工 具软件。 数据库数据库是存储在计算机系统里的、由数

14、据库管理系统统一管理的数据集合，可以为笫 个用户使用。 应用软件面 iu 用户，在对主机的要求、外用设备的种类、用户界面、软件设计方法和软件规 模诸方面都有自己的特点和特色。 专家系统的两大特点 一是存薙了大量的禺家的知识和经验，形成了系统的知识库：二是设置推理机构，能模仿专家 决策的思维过程来分析问题和解决问题。 计算机辅助设计系统分为哪些类型？ 1?信息检索型 CAD 系统 主要用于设计已定型的、标准化和系列化稈度很高的产品。 2. 人机交互型 CAD 系统 3. 智能型 CAD 系统 以专家系统的方式来体现，即把机械设计专家系统和原有CAD 系统有 机 结合起来 C 特 , 淀益型亲统的

15、功能： （1）参数化设计功能：主要用以提高系统的修改性能。 基于特 征 设计思想：特征造型系统基于特征设计，将几何信息、拓扑信息和工艺信息等等都建在 特征模型屮。（ 3）采用通用数据交换标准: 特征造型系统采用新的数据传送标准, 具有形 状特征、尺寸公差、工艺信息等信息代码，从而使数据传输高效、正确。 材料加工CAE的研究目的、内容 目的：在计算机虚拟的环境下，通过交互方式, 制定合理的材料加工工艺，而不需要或少做现 场是生产，从而可以大幅度缩短新产品开发周期，降低废品率，提高经济效益。研究内 容： L 温度场模拟利用传热学原理，分析材料加工的传热过程，模拟材料加工，预测凝 固过程屮的相关缺陷

16、。 2、流动场模拟利用流体力学原理分析材料加工的流动问题，从而优化浇注系统，预测卷 气、夹渣等缺陷。 3?流动与传热耦合计算利用流体力学与传热学原理，在模拟流动场的同时计算传热，可以预 测铸造充型过程及注射充型过程的浇不足、冷隔等缺陷。 4?应力场模拟利用力学原理、分析材料加工过程屮如锻件、铸件、注射制品的应力分布, 预 测裂纹、冷裂、变形等缺陷。 5 组织模拟利用数学模型来计算形核数、纟fl 织转变，预测力学性能。 其他过程模拟如冲天炉过程模拟、型砂紧实过程模拟的材料加工过程的数值模拟。 33.从哪几方面了解人工智能系统？ （1）从它所完成的主要功能来看，分为视觉系统、听觉系统、专家系统、定

17、理证明系 统、 机器发明系统、自动程序设计系统等等 （2）从系统完成思维活动的抽彖过程看，是一个广义问题求解系统； （3）从其处理对彖看，又是一个知识信息的处理系统。而问题求解是人工智能发展的核 心。 参数化设计的功能 （1）从几何参数化模型而自动导岀精确的几何模型不要求输入精确图形，只需输入一 个草图，标注一些几何元素的约束，然麻改变约束条件来自动地导岀精确的几何模 型。 （2）通过修改局部参数来达到自动修改几何模型的目的对于大致形状相似的一系列 零件，只需修改一下参数，便可产生新的零件，从而大大提高了零件生成的效率。 参数化设计的主要方法 : （1） 变动几何法：该方法的思想: 将一系列约

18、束转化成一系列关于特征点的非线性的 方程组： （2） 2）几何推理法 -原理: 从 U 知元素和几何约束，通过推理逐步确定岀未知元素。 与儿何变动法相比，属于一种局部求解的方法。它采用人工智能语言（LISP、 Prolog等）编程。 35、级进模CAD系统的组成？ 答：由应用系统、信息系统、辅助系统和图形系统四大部分纟R 成。 应用系统：是级进模CAD 系统的工要部分，是用于实现级进模CAD 功能的部分，其他系统祁 是围绕着它运行并服务的。 信息系统：由数据库系统和文件系统纟R 成。 辅助系统：主要由产品图形、标准模具图形库、模具建库工具等组成。图形系统 : 一般的级进 模 CAD 系统不具备

19、造型功能，一般部基于通用的CAD 系统 36热烈的主要特征 . 判据、预测 产生的可能性及其影响因素 特征：（ 1）热裂产生于准固相区内靠近固相线温度的一定温度范国内。 大量研究表明，合金在凝网区间内可以准I 古 I 相线为分界，分为有强度的准固相区（准I 古 I 相线与固相线之间的温度范围）和无强度的准液相区（液相线与准固相线Z 间的温度范囤） （2） 热裂一般发生在收缩受阻的热节处，此处在热裂形成温度范用内的凝同速度、补缩 能力及该处的折算厚度均对热裂的生成有肓接的影响。 （3）铸型的热膨胀及其对铸件收缩的阻碍稈度，决定了该热节处应力水平的高低。判据: 从定量角度去预测热裂的两个参数: 热

20、节处凝同前沿的运动速爲和该处的应变速處（亦即 收缩受阻部位的收缩速度）0 加 当其他参数均保持不变时，这两个速度的比值L /yhsh可作为判据函数。 值小，热裂敏感性高 ; 反之，敏感性低。当它大殆于余二临界值，热裂就不会发生。 这个判据考虑的因素不够全面，尤其是未计及铸型的影响。 另一项判据综合考虑铸件热节部位的凝固速度、补缩能力、铸型的阻力及热节的折算厚度 等因素，使判据显得更为全面合理。各因素定量描述分述如下： 首先，铸件受阻部位的热节在同相线附近的凝同速度和补缩能力与热裂的发生有密切 关系，故当该处的凝I 古 I 速度小于某一临界值或补缩能力小于铸件的收缩速度时，就将 产生热裂。 其茨

21、；铸型对收缩的阻碍程度和铸件受阻部位线收缩量的大小直接决定了该处的应力 水平。 此外，铸件受阻部位热节处的折算厚度R 越大，则在同样的收缩量时。热节的承受应 力的面积加大 , 故对热裂的抗力也加大0 级进模设计的主要内容 1?工艺性分析：判断冲压件成形的可能性，判断该产品零件是否符合冲压工艺的要求。 2?毛坯展开 : 将弯曲件或拉深件展成平板毛坯，形成展开毛坯图 3. 条料排样：包括冲压件每道工序性质、形状、尺寸的设计与计算. 工序的排列与布4? 模具结构设计：首先进行模具结构形式的选择，包括送料、卸料、托料、导向、定位方式的选 择以及凹模与凸模形式的选择（整体式、拼块式、嵌块式），进而确定辅

22、助装置, 如安全装 置、保护装置、限位装置等。 注塑模的主要内容： 1注教制品的集合造型采用几何造型系统如线框造型、表面造型、实体造型，在计算机屮生 成注犁制品的几何造型。 2、成型部分零件的生成凹模用于成型制品外表面，型芯用于生成制品内表面。目前流行的商 品化注槊模 CAD 软件一般采用统一收缩率进行整体缩放。 3标准模架选择采用计算机软件来设计模具的前提是尽可能多的实现模具标准化，包括模架 标准化、模具零件标准化、结构标准化及工艺参数标准化等。 4、 典型零件与结构设计包括模具的流道系统设计、顶出机构设计、侧抽芯机构设计、冷却水 道设计等 5、 模具零件图的生成模具设计软件能引导用户根据模具部装图、总装图以及相应的图形库完 成模具零件的设计、绘图和标注尺寸。 6、 常规计算和校核模具设计软件可将理论计算和行之有效的设计经验相结合，为模具设计师 提供对模具零件全面的计算和校核，以验证模具结构等有关参数的正确性。 三维软件输出结果怎样指导设计的？ 辅助模具设计者优化模具结构匸艺，指导产品设计者从丁艺的角度改进产品形状，选择最佳成 型性能的槊 ?件，帮助模具制造者选择合适的注射机，当变更槊料产品种类时对现有模具的可 行性做出判断，分析设计存在的脾病。