重庆大学CADCAECAM考试提纲.docx

重庆大学CADCAECAM考试提纲.docx

《重庆大学CADCAECAM考试提纲.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重庆大学CADCAECAM考试提纲.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

重庆大学CADCAECAM考试提纲

材料成型CAD/CAE/CAM

一、填空（30）

1、CAD（计算机辅助设计）概念：

以计算机为主要手段，辅助设计者对产品或工程进行设计、绘图、工程分析与技术文档编制等活动的总称。

2、CAD主要研究内容：

图形处理、优化分析、综合评价、信息交换。

信息交换的基础是数据交换标准。

3、CAE研究内容：

铸造成形CAE、金属塑性成型CAE、塑料注塑成形CAE、焊接成形模拟、铸造成形CAE：

铸件充型凝固过程的数值模拟。

4、材料成型方法：

塑性成形、液态成形、焊接、非金属材料成型

5、CAM（计算机辅助制造）的定义：

一般是指在人的参与下，利用计算机对产品的制造进行设计、监督、控制和管理。

6、CAM主要研究内容：

7、CAD系统的基本功能及组成：

基本功能：

几何建模、工程分析、动态模拟、自动绘图

基本组成：

科学计算、图形系统、工程数据库

8、CAD的关键技术：

①特征技术②参数化设计与变量化设计③变量装配技术④工程数据库

特征技术的定义：

具有属性及工程语义的几何实体或信息的集合。

（形状和功能的组合）

常用的特征信息：

形状特征、精度特征、技术特征、材料特征、装配特征等。

变量装配方法：

自顶向下、自底向上

9、CAD系统的数据处理技术：

①数表和线图的程序化处理：

数表的程序化、数表的公式化、线图的程序化

②文件管理系统的应用

③数据库技术及应用。

数据库系统的特点：

数据具有独立性、数据的冗余度小、统一的数据管理和控制、据的完整性控制。

数据库的数据模型：

层次模型、网状模型、关系模型

工程数据库系统

10、最典型的通用数据交换接口标准是（初始图形交换规范）IGES和（产品模型数据交换标准）STEP。

11、二维图形变换：

平移变换、比例变换、旋转变换。

12、有限元法的基本思想：

化整为零和积零为整。

13、体积成型采用刚塑（粘）性有限元模型，板料成型采用弹塑性有限元模型，塑料采用粘弹塑性有限元模型。

14、数控加工工艺主要内容：

数控加工工艺内容的选择、数控加工工艺性分析、数控加工工艺路线的设计。

15、材料成型过程的分析方法：

①解析法：

主应力法、滑移线法、界限法、功平衡法②数值法：

有限元法、有限差分法、边界元法。

二、图形题。

1、给出图形，的分析缺陷塑料CAE过程质量问题：

气泡（充模过程的速度）、翘曲变形（保压）、充不满（流动）、微裂纹充不满和微裂纹常见。

板料成型缺陷：

拉裂、起皱、回弹。

2、设备加工：

数控车床、数控铣床、数控加工中心

3、CAD三维建模过程

三、简答题

1、材料成型CAD/CAE/CAM的技术优越性

1）CAD/CAM可以提高模具设计和制造水平，从而提高模具质量。

2）CAD/CAM可以节省时间，提高效率。

3）CAD/CAM可以较大幅度降低成本。

4）CAD/CAM可以讲技术人员从繁杂的计算、绘图和NC编程中解脱出来，使其可以从事更多的创造性劳动。

5）随着材料成型过程计算机模拟技术的发展、完善、和模具CAD/CAM/CAE技术的应用，可大大提高模具的可靠性，缩短甚至不需要试模、修模过程，提高模具设计的一次成功性。

2、参数化设计与变量化设计

（1）参数化造型的主要特点：

①基于特征

②全尺寸约束（将图形的形状和尺寸联系起来考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制）

③尺寸驱动

④全数据相关。

（2）变量化造型技术的主要特点：

①几何约束②工程约束③VGX（超变量几何）技术④动态导航技术⑤主模型技术

（3）参数化设计与变量化设计的主要区别：

①对约束的处理方式不同：

参数化造型技术实施的是全尺寸约束，变量化造型技术将尺寸和形状约束分开处理。

②应用领域不同：

参数化设计：

常规设计或革新设计，变量化造型技术：

创新式设计。

③特征管理方式不同：

参数化：

串联，变量化：

并联。

3、有限元仿真分析的实施步骤

①建立几何模型

②建立有限元分析模型（网格自动划分，选择材料模型，生成有限元属性数据，选择求解算法）

③加载（力学边界、速度边界条件，接触边界条件）

④模拟处理，求解。

⑤后处理1）对结果数据的加工处理2）结果数据的编辑输出3）有限元数据的图形表示。

有限元法分析的基本过程：

有限元软件分为前处理、分析计算和后处理三大部分：

有限元各阶段主要任务

①前处理

前处理模块的主要功能是构建分析对象的几何模型、定义属性以及进行结构的离散划分单元；

前处理的任务就是实际问题或设计方案抽象为能为数值计算提供所有数据的有限元模型，故又称建模。

该模型定量反映了分析对象的几何、材料、载荷、约束等各个方面的特性。

建模的中心任务是离散，还包括与之相关的其他工作，如单元结构形式处理、几何模型建立、单元类型和数量选择、单元特性定义、单元质量检查以及模型边界条件的定义等

②计算

分析计算模块则对单元进行分析与集成，并最终求解得到各未知场量；

计算的任务是基于有限元模型完成有关的数值计算，并输出需要的计算结果。

主要工作包括单元和总体刚度矩阵的形成、边界条件的处理和特性方程的求解。

该工作主要由计算机完成，除计算前需要对计算方法、计算内容、计算参数和工况条件等进行必要的设置和选择外，一般不需要人的干预。

③后处理

后处理的任务是对计算输出的结果进行必要的处理，并按一定方式显示或打印出来，以便对分析对象的性能或设计的合理性进行分析、评估，做出相应的改进或优化。

4、仿真系统的关键技术：

①力学模拟的建立和离散化

②初边界条件的提取

③技术处理方法及内容

④仿真的可视化

5、CAD/CAE/CAM所用软件（通用/专用）

CAD软件：

AutoCAD，Catia，UGNX，Pro-Engineer，EDeas

CAE软件

通用有限元分析软件：

Ansys，MSCnastran

板料成型模拟软件：

Dynaform，Pam-stamp

体积成型模拟软件：

Deform，Qform

塑料成型模拟软件：

Moldflow

压铸模拟软件：

Pro-Cast，Pam-quikcast

焊接模拟软件：

Sysweld

铸造模拟软件：

Anycasting、MagmaSoft、华铸CAE

CAM软件：

MasterCAM

6、二维图形几何变换

1.平移变换

平移变换仅使图形平移到另一个位置，无形状和方位变化。

平移变换矩阵为

（4-33）

平移变换的算法

（4-34）

2、旋转变换（Rotation）

以原点为中心的旋转变换

图形绕原点的旋转变换矩阵：

（4-35）

相对原点旋转变换的算法为

3.以原点为中心的比例变换

相对坐标原点的比例变换矩阵：

以原点为中心的比例变换算法为：

该变换以坐标原点为中心，将图形沿x轴方向、y轴方向相对于原点分别放大（或缩小）sx、sy倍。

四、论述题

1、CAD、CAE的应用

模具CAD系统的构建作业题

模具CAD系统：

锻造模具、冲压模具、塑料模具、铸造模具、焊接专家系统

1）模具CAD系统的功能

①交互式图形输入系统

②工艺性判断、工艺方案选择、工艺分析计算、输出各种工艺图

③自动或半自动选择模具结构形式

④主要零件强度校核

⑤选择压力机

⑥运动学仿真功能

⑦数控加工编程

⑧设计数据库和图形库、管理相关技术文件

2）模具CAD的组成结构：

1、工艺图形输入模块

2、工艺设计分析模块

3、模具结构设计模块

4、数控加工模块

5、图纸资料管理模块

工艺分析：

工作零件

①锻压

模具CAD系统模具设计定位导向

基础零件

标准件

挡料板和载体

数控编程

图纸管理

②铸造CAD系统：

三个模块：

分析模块、计算模块和浇注系统绘制模块。

分析模块主要是根据实际的铸件尺寸和结构特点确定铸件的分型面、浇注方式、浇道横截面积之比及其相关尺寸；计算模块和绘图模块部分主要对铸造工艺CAD系统总体结构进行分析与设计，在程序结构上采用模块化的方式，基于装配环境下对各个模块进行设计。

计算模块部分主要根据铸件漏包浇注的钢液上升速度计算法计算出液态金属充型的速度和时间，同时根据浇道最小截面积的计算公式，在CAD中计算出铸件最小截断面积；绘图部分则根据确定的浇道尺寸，利用参数化特征造型技术对浇道进行草绘，从而实现对简单浇道、复杂浇道的设计。

③焊接专家系统：

焊接结构设计与分析

结构组成知识库查询模块、人机接口模块、输出模块、其他模块

工艺制定、缺陷分析、材料设备选择

制定焊接工艺：

母材材料、焊接材料、焊接方法、焊接接头性能、焊接工艺参数

母材材料：

供货状态、化学成分、机械性能、相变规律

焊接材料：

焊条、焊丝、焊剂、保护气体

焊接方法：

MAW、SAW、TIG、MIG

焊接接头：

焊缝、热影响区

焊接工艺：

接头形式、位置、规范参数、预热、后热

2、铸造CAE边界条件

工程数值模拟常用的方法，包括有限差分法、直接差分法、有限元法和边界元法。

其中，铸造CAE最常用的方法是有限差分法和有限元法。

边界条件包括铸件与铸型以及铸型与空气之间的边界条件。

铸型与外界空气之间边界条件相对比较容易确定，而铸件与铸型之间边界条件就很难确定。

例如在铸造时铸件和铸型之间的间隙的变化可以从小逐渐增大，也可以从小增大再逐渐减小甚至为零（对铸铁在某些条件下）。

一般都设定铸件和铸型、铸型和外界空气之间的传热系数为定值。

目前研究工作还在进行，以期准确测量铸件和铸型之间的传热系数。

3、焊接CAECO2气体保护焊

模型分类：

原样模型、相似模型、数学模型

模型构造方法：

直接分析、基于统计学规律、人工智能、数学模型

数学模型：

静态数学模型+动态数学模型。

解析方法+数值方法（数值分析）

二氧化碳气体保护焊：

①二氧化碳气体保护焊简称“CO2”焊，它是利用CO2气体作为保护的一种电弧焊接方法。

②CO2气体保护焊与手工电弧焊、埋弧电动焊等电弧焊比较，有如下特点：

a.生产效率高：

由于CO2焊的电流密度大，电弧热量利用率较高，焊后不需清渣，因此比手工电弧焊生产率高；

b.成本低：

CO2气体价格便宜，且电能消耗少，降低了成本；

c.焊接变形小：

CO2焊电弧热量集中，焊件受热面积小，故变形小；

d.焊接质量好：

CO2焊的焊缝含氢量少，抗裂性好，焊缝机械性能好；

e.操作简便：

焊接时可观察到电弧和熔池情况，不易焊偏，适宜全位置焊接，易掌握；

f.适应能力强：

CO2焊常用于碳钢及低合金钢，可进行全位置焊接。

除用于焊接结构外，还用于修理和磨损零件的堆焊，我公司主要用于阀体和阀座的连接焊，铸件补焊.

缺点是：

如采用大电流焊接时，焊缝表面成形不如埋弧焊，飞溅较多；不能焊接易氧化的有色金属。

也不宜在野外或有风的地方施焊。

③CO2气体保护焊工艺参数

为了保证CO2气体保护焊能获得优良的焊接质量，除了要有合适的焊接设备和焊接材料外，还应选择合理的焊接工艺参数，包括：

焊丝直径、焊接电流、电弧电压、焊丝伸出长度、焊接速度、气体流量、电源极性及回路电感等八种工艺参数。

CAD三维建模实例操作一-----创建阀盖零件的三维模型

将下面给出的阀盖零件图经修改后，进行三维模型的创建。

阀盖零件图如图1所示。

●图形分析：

阀盖零件的外形由左边前端倒角30度的正六边体，右边四个角R=12mm的底座，中间

有一个倒45度角和R=4mm连接左右两边。

该零件的轴向为一系列孔组成。

根据该零件的构造特征，其三维模型的创建操作可采用：

（1）拉伸外轮廓及六边形；

（2）旋转主视图中由孔组成的封闭图形；

（3）运用旋转切除生成30度和45度、R4的两个封闭图形，生成外形上的倒角；

（4）运用差集运算切除中间用旋转生成的阶梯轴（由孔组成的图形旋转而成），来创建该零件中间的阶梯孔，完成