三维建模与数控加工核心技巧攻略

1.什么是CAD,CAM,CAPP,CAE,CAD/CAM集成？

答：CAD是指以计算机为工具，对产品进行包括方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑

和技术文档整顿等设计活动的技术。

CAM是指借助计算机进行产品制造活动的简称，有广义和狭义之分。广义CAM,一般是

指运用计算机辅助完毕从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的多种活动。狭义CAM,

一般指数控程序的编制。

CAPP是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，运用计算机进行数值计算、逻辑判断

和推理来制定零件机械加工工艺过程。

CAE技术是以现代计算力学为基础、计算机仿真为手段的工程分析技术。

CAD/CAM集成系统借助于工程数据库技术、网络通信技术、以及原则格式的产品数据接

口技术，把分散于机型各异的各个CAD/CAM模块高效、快捷地集成起来，实现软、硬件

资源共享，保证整个系统内的信息流动畅通无阻.

2.CAD/CAM系统的基本功能和重要任务是什么？

答：CAD/CAM系统具有如下几种方面的功能：几何造型功能、计算分析功能、工程绘图功能、

构造分析功能、优化设计功能、计算机辅助工艺规程设计(CAPP)功能、NC自动编程功

能、模拟仿真功能、工程数据管理功能和特性造型功能。

CAD/CAM系统的以计算机硬件、软件为支持环境，通过各个功能模块(分系统)完毕对

产品的描述、计算、分析、优化、绘图、工艺规程设计、NC加工仿真、生产规划、管

理、质量控制等方面为任务。

3.目前机械领域常用的CAD/CAE/CAM软件有哪些？各有什么特点？在机械领

域的应用案例分析。

答：(l)Pro/E(Pro/Engineer)是美国PTC企业(ParamelricTechnologyCorporation,参数技

术企业)开发的大型CAD/CAM/CAE集成软件。

(2)UG(Unigraphics)软件来源于美国麦道飞机企业，后于1991年11月升入世界上最大的软

件企业——EDS企业。

(3)SolidEdge是通用机械CAD/CAE/CAM一体化软件，三维实体造型系统。SolidEdgeV5

采用了Unigraphicssolutions的parasolid造型内核作为软件关键。SolidEdge将装配设计、

零件造型、镀金设计和图纸生成结合在一起，为顾客提供了从二维到三维的设计及加T等功

能。

⑷Cimatron软件是以色列Cimatron企业的产品，最早被用来设计开发幼狮喷气式战斗机及

潜艇等。该软件是一套全功能、高度集成的CAD/CAE/CAM系统，现已被广泛地应用于机

械、电子、交通运送、航空航天、科研等行业。Cimatron软件的CAM模块为加工制造业提

供了从2轴到5轴的可靠的NC功能。

(5)CATIA的产品开发商DassaultSystem(达索)成立于1981年。它的集成处理方案覆盖

所有的产品设计与制造领域，已经成为航空航天业的主流软件、汽车工业的事实原则。

(6)MechanicalDesktop是Autodesk企业为机械设计专门设计的新系统。MechanicalDesktop

通过融合二维与三维的设计扩展了AutoCAD设计环境的能力。这套CAD/CAE/CAM软件

可以由MDT/Invenior完毕三维模型及其装配设计，运用MSC/FEA进行需要的分析，运用

HyperMILL系统进行有关零部件的数控编程，自动生成NC代码。

(7)SolidCAM是专业多轴数控加工软件，SolidCAM提供的加工方式有二轴半加工，三轴

加工，3+2多面加工，旋转加工，驱动旋转加工和电线放电加工。SolidCAM提供基于

Windows的数据加工系统并与SolidWorks完全集成。

(8)PowerMILLAutoCAM是一基于知识库的智能加工模块，它为简朴迅速刀具途径产生提

供了最终处理方案。该程序的使用十分简朴，仅需简朴输入需进行加工的CAD模型，指定

毛坯尺寸以及将使用的加工机床一一包括是使用老式加工还是进行高速加工。

(9)MasterCAM软件是美国CNCSoftware,Inc.所研制开发的CAD/CAM系统，一套

CAD/CAM一体化软件，其除了具有强大的二维、三维图形绘制及实体建模(CAD)功能外,

更具有以便实用的计算机辅助制造(CAM)功能，其中的二维轮廓零件加工功能相比其他

CAD/CAM软件更为独特和优秀。

(10)机械方面的运用：

①I-DEAS可以以便地仿真刀具及机床的运动，可以从简朴的2轴、2.5轴加工到以7轴£联动

方式来加工极为复杂的工件表面，并可以对数控加工过程进行自动控制和优化。

②UGNX的加工后置处理模在数年的应用实践中已被证明合用于2〜5轴或更多轴的铳削加

工、2〜4轴的车削加工和电火花线切割。

③Scania是居于世界领先地位的卡车制造商，CATIA系统是Scania企业的重要CAD/CAM

系统，所有用于卡车系统和零部件的设计。通过应用这些新的设计工具，如发动机和车身底

盘部门CATIA系统创成式零部件应力分析的应用，支持开发过程中的反复使用等应用，企

业已获得了良好的投资回报。

④运用Pro/E进行农机产品设计时，既不需要编写参数化绘图程存，也不需要对图形进行

某些特殊的标志和阐明，图形中的所有关系可由参数化软件自动识别和理解。Pro/E软

件的参数化设计、尺寸驱动法，使设计人员不必过多地局限于考虑设计细节，而可以迅

速地绘制三维零件图。然后，通过对原型的不停定义和调整，逐渐细化，到达最佳设计效

果。

⑤使用Mastercam实现DNC加工。经大量的实践，用Mastercam软件编制复杂零件的加工

程序极为以便，并且能对加工过程进行实时仿真，真实反应加工过程中的实际状况。

4.三维图形格式IGS、STEP、STL的含义，各自特点？

IGS是cad文献的一种通用格式IGS是根据IGES原则生成的文献，重要用于不一样三维

软件系统的文献转换。

STEP(STandardExchangeofProductdatamodel)原则是国际原则化组织制定的描述整个

产品生命周期内产品信息的原则，STEP原则是一种正在完善中的“产品数据模型互换原

则”。

STL文献格式是由3DSYSTEM企业于1988年制定的一种接口协议，是一种为迅速原型

制造技术服务的三维图形文献格式。STL文献由多种三角形面片的定义构成，每个三角形

面片的定义包括三角形各个定点的三维坐标及三角形面片的法矢量。三角形顶点的排列次序

遵照右手法则。STL文献有2种类型：ASC域格式和二进制格式ASC域格式。

5..曲面持续性的含义，种类？

6.基本材料特性

1、塑性材料：在外力作用下，虽然产生较明显变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。

2、脆性材料：在外力作用下，发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。

3、强度：金属材料在外力作用下抵御永久变形和断裂的能力称为强度。

4、刚度：机械零件和构件抵御变形的能力。

5、密度：在物理学中，把某种物质单位体枳的质量叫做这种物质的密度。

6、杨氏模量；材料在弹忙变形范围内，正应力与正应变的比值。

7、泊松比：泊松比是材料横向应变与纵向应变的比值，也叫横向变形系数，它是反应材料

横向变形的弹性常数。

8、剪切模量：是剪切应力与应变的比值。

9、屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵御微量塑性变形的应力。

10、应力：受力物体截面上内力的集度，即单位面积上的内力。

11、应变：物体内任一点因多种作用引起的相对变形。

12、热膨胀系数：固体在温度每升高1K时长度或体积发生的相对变化量。分为线膨胀系数

和体膨胀系数。

7.常用的强度理论有几种？各自的合用范围？

答：（1）第一强度理论乂称为最大拉应力理论，其表述是材料发生断裂是由最大拉应力引起,

即最大拉应力到达某一极限值时材料发生断裂。合用于材料无裂纹脆性断裂失效形势（脆性

材料二向或三向受拉状态；最大压应力值不超过最大拉应力值或超过不多）。

（2）第二强度理论又称为最大拉应变理论，其表述是材料发生断裂是由最大拉应变引起。

合用于脆性材料的二向应力状态且压应力很大的状况。

（3）第三强度理论又称为最大切应力理论，其表述是材料发生屈服是由最大切应力引起的。

合用于材料的屈服失效形势。

（4）第四强度理论乂称为畸变能理论，其表述是材料发生屈服是畸变能密度引起的。合用

于材料的屈服失效形势。

8.vonMises应力怎样计算？合用于第几强度理论？

答：VonMises应力计算最以便的措施就是通过有限元软件进行计算。vonmiscs应力就是

一种当量应力，它是根据第四强度理论得到的当量应力。

9.实体建模

运用某些基小体素，如长方体、圆柱体、球体、锥体、圆环体以及扫描体等通过集合运

算（布尔）生成复杂形体为一种建模措施。

10.CAD/CAE/CAM工作流程，在UG中用那些模块实现。

11.计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering,CAE）：

计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering,CAE）：是用计算机辅助求解复杂工程和产

品的构造强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能

的分析计算以及构造性能的优化设计等问题的一种近似数值分析措施。

12.有限元措施（FiniteElementMethod,FEM）基本概念，基本思想。

有限元措施（FiniteElementMethod,FEM）：是一种根据变分原理进行求解的离散化数值

分析措施。

基本思想：将一种持续的求解域离散化，即分割成彼此月节点（离散点）互相联络的有.限个

单元，一种持续弹性体被看作是有限个单元体的组合，根据一定精度规定，用有限个参数来

描述各单元体力学特性，用整个持续体的力学特性就是构成它的所有单元体的力学特性的总

和。

13.平面问题有限元分析的环节

（1）构造离散化（2）单元特性分析（3）建立整体矩阵方程（4）整体矩阵方程求解

14.有限元软件构成及功能；UG中的有限元分析的基本环节及各环节包括的

内容

有限元前处理：构造几何模型、划分网格、材料、载荷、边界条件数据。

有限元分析：进行单元分析和整体分析、求解位移、应力值等。

有限元后处理：分析成果为生成，显示。

15.UG有限元分析（高级仿真）文献构造及各自功能。

1.主模型文献：主模型可以是设计零件或者装配，不做模型修改

2.理想化模型文献:理想化模型文献由主:模型文献获得解算前，使用理想化模型工具修改，

你可以不用修改主模型来得到分析模型

3.有限元模型文献:包括网格划分（节点和单元）、物理属性和材料属性

4.解算文献:包括解算方案的建立、载荷及约束、解算参数控制及输出目的等

16.优化设计的基本概念，重要内容。

概念：是建立在数学规划措施和计算机技术基础之上的一种处理复杂设计问题的有效计算措

施。

内容：（1）建立优化设计数学模型（2）采用合适的最优化措施，求解数学模型

17.优化设计的数学模型

r

求X=[xpx2,---,xJ使minRX）满足约束条件

gj（X）《O或g,（X）NO（i=l,2,…，㈤％（X）=0（尸小+1,用+2,…,p）

18.UG运动仿真的基本环节

运动仿真功能的实现环节为：1.建立一种运动分析场景；2.进行运动模型的构建，包括

设置每个零件的连杆特性，设置两个连杆间的运动副和添加机构载荷；3.进行运动参数的

设置，提交运动仿真模型数据，同步进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制；4.运动

分析成果的数据输出和表格、变化曲线输出，人为的进行机构运动特性的分析.

19.CAM的含义（狭义、广义）

广义：计算机辅助完毕从生产准备到产品制造整个过程的活动,包括工艺过程设计、工装设

计、数控自动编程、生产作业规划、生产控制、质量控制等

狭义：数控加工程序的编制，包括刀具途径规划、刀位文献生成、刀具轨迹仿真及NC代码

生成等。

20.插补与刀补的含义

插补是在构成轨迹的直线段或曲线段的起点和终点之间，按一定的算法进行数据点的密化工

作，以确定某些中间点。

刀补是指数控加工中的刀具半径赔偿和刀具长度赔偿功能。

21.运用CAM系统进行自动编程的环节

1.确定加工工艺；2.建立加工模型；3.生成工具轨迹；4.产生后置代码；5.输出加工代码

22.迅速成型的基本概念，基本原理，常见的迅速成型措施

迅速成型技术(RapidPrototyping；RP)又称迅速原型制造(RapidPrototyping

Manufacturing,RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制

造技术，被认为是近来制造领域的一种重大成果。

其基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机

据此信息控制激光器(或喷嘴)有选择性地烧结一层接一层的粉末材料(或固化一层又一层

的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂)

形成一系列具有一种微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积

成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。

立体光刻(SLA)、叠层实体制造(L0M)、选择性激光烧结(SLS)、形状沉积制造(SDM)等。

熔融沉积成型(FDM)、三维打印制造(3DP)等。

23.迅速成