模具CADCAM考题及课后习题复习资料(宁波工程师考试)

模具CAD/CAM基础

简述CAD/CAE/CAM的基本概念

计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）：利用计算机软件、硬件系统来生成和运用各种数字信息和图像信息，辅助人们对产品或工程进行总体设计和自动加工的一项综合性技术

计算机辅助工程分析：以现代计算力学为基础，以计算机仿真为手段的工程分析技术，对未来模具的工作状态和运行行为进行模拟，从而及早发现设计缺陷，是实现模具优化的主要支持模块

模具CAD/CAM系统的组成：硬件、软件、人

硬件组成：计算机主机、外存储器、输入设备、输出设备、网络设备和自动化生产设备-

软件组成：系统软件（操作系统Windows、UNIX、Linux；编程语言系统VC++、VB、Java；网络通信及其管理软件TCP/IP、MAP、TOP）

支撑软件（功能单一型CAD、SolidWorks；

功能集成型Pro/E、UG、I-DEAS、CATIA）、

应用软件(基于支撑软件进行二次开发，如CAD的Autolisp、Pro/E的Protoolkit、UG的GRIP CAD/CAE/CAM技术的发展历程

CAD：20世纪50年代后期至70年代初期初级阶段-线框造型技术

20世纪70年代初期至80年代初期第1次革命-曲面造型技术

20世纪80年代初期至80年代中期第2次革命-实体造型技术

20世纪80年代中期至90年代初期第3次革命-参数化技术

20世纪90年代初期至今第4次革命-变量化技术

CAE：20世纪60-70年代处于探索阶段，

20世纪70-80年代是CAE技术蓬勃发展时期

20世纪90年代CAE技术逐渐成熟壮大

CAM：1952麻省理工学院（MIT）首次试制成功数控铣床，随后研制开发了自动编程语言，标志着CAM技术的开端；

1962研制世界第一台机器人，实现物料搬运自动化；1965产生了计算机数控机床CNC系统；1966出现直接采用计算机控制多台数控机床

20世纪70年代，美国辛辛那提公司研制出了一条柔性制造系统（FMS）将CAD/CAM推向新的阶段

20世纪80年代，CAD及CAM相结合，形成了CAD/CAM集成技术，导致了新理论、新算法的大量涌现。

CAD/CAE/CAM技术在模具行业中的应用

结构设计：草图重建技术、曲面特征设计、变量装配设计技术、真实感技术

结构分析：强度和刚度分析、抗冲击试验模拟、跌落试验模拟、散热能力分析、疲劳和蠕变分析

成形仿真：冷冲压成型、热作成型

添加-我国模具工业的发展趋势：①日趋大型化②精度愈来愈高③多功能复合模进一步发展④热流道模占的比重逐渐提高⑤气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展⑥标准件的应用日益广泛⑦快速经济模具的前景十分广阔⑧压铸模的比例不断提高，同时对其寿命和复杂程度的要求越来越高⑨以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例不断增大，要求也越来越高⑩技术含量不断提高

添加-CAD/CAE/CAM技术在模具设计中的发展方向：①逐步提高其智能化程度②研究模具的

运动仿真技术③协同创新设计将成为模具设计的主要方向④基于网络的模具CAD/CAE集成化系统将深入发展

⑤其技术应用的ASP模式将成为发展方向

简述模具CAD/CAE/CAM技术的发展趋势

集成化：CAD/CAM系统已从简单、单一、相对独立的功能发展成为复杂、综合、紧密联系的功能集成系统，其目的是为了用户进行研究、设计、试制等各项工作提供一体化支撑环境，实现在整个产品生命周期中各个分系统间信息流的畅通和综合

网络化：网络技术的飞速发展和广泛应用，改变了传统的设计模式，将产品设计及其相关过程集成并行地进行，人们可以突破地域的限制，在广域区间和全球范围内实现协同工作和资源共享

智能化：CAD/CAM技术不仅是简单的将现有的人工智能技术及CAD/CAM技术相结合，更要深入研究人类认识和思维的模型，并用信息技术来表达和模拟这种模型，是CAD/CAM技术发展的必然趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响

标准化：随着CAD/CAM技术的发展和应用，工业标准化问题日益显得重要。CAD/CAM系统的集成一般建立在异构的工作平台之上，为了支撑异构跨平台的环境，要求CAD/CAM系统必须是开放的系统必须采用标准化技术。完善的标准化体系是我国CAD/CAM软件开发及技术应用及世界接轨的必由之路。

例举5-8种模具加工的机床及应用

摇臂钻床：冷却水孔加工；

台钻：螺纹孔、销孔加工；

普通铣床：开框、斜导柱体加工；

线切割：冲模、凹模加工；

电火花机床：压铸模热处理后的加工；

数控车床、加工中心：型腔型芯加工；⑦普通车床：顶杆、导柱加工

CAD/CAM技术基础

三维几何建模分为三种不同层次的建模类型及各自特点说明

线框建模：特点结构简单，易于理解，数据存储量少，操作灵活，反应速度快，是进一步进行曲面建模和实体建模的基础。在工业造型中，经常用于线切割制造。

曲面建模：由于增加了面的信息，在提供三维实体信息的完整性、严密性方面，比线框模型进了一步，它克服了线框模型的许多缺点，能够比较完整地定义三维立体的表面，所能描述的零件范围广；曲面建模可以对物体作剖切面、面面求交、线面消隐、数控编程以及提供明暗色彩图显示所需要的曲面信息

实体建模：及线框建模、曲面建模不同，三维实体建模在计算机内部存贮的信息不是简单的边线或顶点的信息，而是比较完整地记录了生成实体的各个方面的数据。特点在于覆盖三维立体的表面及其实体同时生成。利用这种方法，可以完整地、清楚地对物体进行描述，并能实现对可见边的判断，具有消隐的功能。

计算机内部表示实体模型的方法做简单介绍

边界表示法（B-Reps）：环状扫描、线性扫描、路径扫描、混合扫描

构造立体几何法（CGS）：将基本的立体组件图形，如长方体、立方体、圆柱体、球体、椎体、圆环体等，相互重叠放置在一起，然后剪去或拟合重复的部分即可。

混合模式：常见的CSG和B-Reps的混合

空间单元表示法：通过一系列空间单元构成的图形来表示物体的一种方法。

半空间法：利用半空间的概念很容易将CSG模型中的基本体继续分割。

计算机辅助数控编程技术的发展大约经历了几个阶段？