工程师资格考试 模具CAD、CAM技术及应用 复习重点

第一章概述（CAD/CAM技术的定义、CAD/CAM的基本内容、CAD/CAM系统总体结构、CAD/CAM系统应具备的功能、模具CAD/CAM系统、CAD/CAM技术的展望）

第二章CAD/CAM的硬件系统（CAD/CAM硬件系统的组成与特点、计算机、图形显示、图形输入设备、外存储器、图形输出设备、打印机、计算机网络、CAD/CAM硬件系统正确选择的基本原则）

第三章CAD/CAM的软件系统（CAD/CAM软件系统分类、系统软件、支撑软件、应用软件、典型的CAD/CAM软件、选择CAD/CAM软件系统的要点

第四章计算机数据处理与分析（设计资料数据处理的主要方法、工程数据库、计算分析的主要内容与方法、有限元分析及其前后处理、材料加工过程计算机模拟技术）

第五章计算机图形处理基础（基本绘图方式及坐标系、图形处理的有关概念、图形变换、计算机图形的数据结构及标准）

第六章几何造型和特征建模（几何造型概述、几何造型基础、几何造型、实体造型、特征建模）

第七章数控加工与自动编程（数控加工的基本概念、数控加工的工艺处理、数控编程与CAD的连接、CAD/CAM一体化自动编程、反校核及真实感仿真、DNC加工技术）

第八章冲模CAD/CAM系统（概述、冲模CAD/CAM系统的功能与流程、冲模CAD/CAM系统中的图形输入、冲裁工艺设计、冲裁模具结构设计、冲裁模零部件的设计、模具图的绘制、冲裁模的CAM）

第九章注射模CAD/CAM系统（注射模CAD/CAM、注射模流道系统的交互设计、注射流动模拟、注射成型的冷却模拟）

第一章概述

CAD/CAM的定义：计算机辅助设计COMPUTER AIDED DESIGN 与计算机辅助制造COMPUTER AIDED MANUFACTURING：是指以计算机作为主要技术手段，帮助人们处理各种信息，进行产品的设计与制造。它能够将传统的设计与制造彼此相对独立的工作作为一个整体来考虑，实现信息处理的高度一体化。

CAD/CAM的基本内容：1产品的设计要求一经确定，依据经验、实验数据及有关产品的标准规范等创建设计模型。2对模型进行分析计算优化，不断地改进模型，直到满足设计目标为止。3进行结构设计，绘出产品图样，有时因结构方面的原因需要对设计模型进行修改。4编制技术文档。5进行产品的试制、样机试验和性能考核。

在上述设计和生产过程中，下面几方面显得特别繁琐与复杂：1工程数据处理2图形绘制3数值计算而计算机可较好胜任上述工作：可大量地存储数据，快速地检索和处理数据，具有很强的构造模型和图形处理能力，高速运算和逻辑分析能力，可完成复杂的工程分析计算。

工程应用系统包括：计算机辅助几何设计CAGD，计算机辅助工程分析CAE，计算机辅助制造CAM，计算机辅助计划管理CAPM

CAD/CAM系统应具备的功能：1造型功能（包括实体造型和曲面造型。应具有定义和生成体素的能力及用CSG法或BREP 法构造实体模型的能力。）2、2D与3D图形的相互转换。3参数化设计4三维几何模型的显示处理功能5三维运动机构的分析和仿真功能6物体质量特征计算功能7有限元分析8优化功能9极强的图形处理功能10先进的二次开发工具11数控加工的功能12数据处理与数据交换功能

模具CAD/CAM系统的组成：狭义地说，它可以是计算机辅助某种类型模具的设计、计算、分析和绘图，以及数控加工自动编程等的有机集成。广义地说，它可包括成组技术GT，计算机辅助设计CAD，计算机辅助工程CAE，计算机辅助工艺过程设计CAPP，计算机辅助检测CAT，数控技术NC、CNC、DNC，柔性制造技术FMS，物料资源规划MRP，管理信息系统MIS，企业管理MKT，办公室自动化OA，自动化工厂FA等多种计算机技术在模具生产过程中的综合。

模具CAD/CAM系统的作用：根据以往作法，一个新产品的开发总是分为设计与制造二个部分，模具生产也一样，模具属单件生产，设计和制造往往是一一对应的，所以模具设计的工作特别繁重。传统的模具设计采用手工设计方法，工作繁琐，模具设计所占工时约为模具总工时的20%左右，模具设计工作量大，周期长，任务急。采用CAD/CAM技术后，图样的作用大大减弱，大部分设计和制造信息由系统直接传送，图样不再是设计与制造环节的分界线，也不再是制造、生产过程中的唯一依据，它将被逐步简化，基至消失。

CAD/CAM技术具有高智力、知识密集、更新速度快、综合性强、效益高、初始投入大等特点。

CAD/CAM技术的展望：1CAD/CAM技术将成为计算机集成制造系统CIMS系统的重要组成部分，2无图样设计/制造技术（：是指依靠数字化设计，进行数字化预装配，开展并行工程，实现详细设计、系统安排、分析计算、工艺计划、工装设计和跟踪服务的并行发展）3快速成型技术RPM与快速模具制造技术（目前发展较成熟的快速成型方法有以下几种：31主体平版印刷法SLA，2分层实体制造LOM，3选择性激光烧结法SLS，4熔融沉积制造法FDM。）CIMS是计算机集成制造系统的缩写，它指的是企业为对象，借助于计算机和信息技术，使经营决策、产品设计与制造、生产经营管理有机地结合为一个整体，从而缩短产品开发、制造周期、提高产品质量及生产率，充分利用企业的各种资源，获得更高的经济效益。主要特征是除了信息交流实现高度的集成外，在物料流、刀具流等方面也进行集成。

快速成型技术是用CAD技术技术出零件的三维曲面或实体模型，按一定的百度对其进行分层，生成二维信息，再将分层后的数据进行一定的处理，输入加工参数，生成加工代码；利用数控装置精确控制激光束的运动，对铺在工作台上薄层成形

材料扫出每层截面形状；在其上面再铺新一层的成型材料，重复上一层操作，逐层迭加，直到形成整个零件。

基于RPM的快速模具制造技术：1用SLS法制造金属模具，2用熔模铸造法制造金属模具，3用石蜡铸造制造金属模具，4用RPM技术制造石墨电极。

第二章CAD/CAM硬件系统的组成与特点

CAD/CAM硬件系统组成：1主机2图形终端和字符终端3外存储器：如磁带、软盘、硬盘和光盘。4输入装置：如键盘、数字化仪、图形输入板和扫描仪等。5输出装置：如打印机，绘图机，6生产装备，如数控机床、机器人、搬运机械和自动测试装置。7网络

硬件系统的配置：1主机系统（价格昂贵，仅适用国家大型企业和科研单位）2小型机成套系统（优点是软件不需要变更，要其系列产品中通用。但扩展能力差，数据存储分散，因此现倾向于使用工作站或微机。）3工程工作站系统（应用较广泛）4微机系统（PC机系统）

计算机由中央处理器CPU、内存和输入/输出I/O接口组成。CPU可直接访问的存储器，用于存储常驻控制程序、用户程序指令和准备接受处理的数据。CPU一般由二部分组成，即控制单元和算术逻辑单元。

判断图形工作站性能的是图形处理速度和图形显示质量。

目前采用的图形显示器主要是阴极射线管CRT，它的工作原理与电视机的显像管类似，采用光棚扫描的方法。

图形输入设备有三项主要功能：1用来把图像送入计算机，如地图、工程设计图以及诸如遥测数据和宣传画那样的连续色调图形。2用于交互绘图功能的选择，如画线、画圆、标注字符、删除、修改等。3在交互绘图过程中，输入绘图功能后，需指明图形生成的位置或进行图形编辑的实体。

光学图形扫描仪有圆筒式和平板式二种形式。用光学图形扫描仪得到的图形信息是点陈图像文件，占用的存储空间较大，且无法用笔式绘图机输出，需要进行矢量化处理。

外存储器有：硬磁盘、软磁盘、磁带、光盘和光磁盘等几种形式。

图形输出设备主要用于在输出媒介上生成图像，这些输出媒介包括纸、聚酯薄膜、感光胶片等。

绘图仪有笔绘式（分平板式与滚动式二种）、喷墨式和光电式几类

打印机常用来输出文本，数据，图形和图像。它分点陈式和激光打印机，点陈式打印机又分为针打点陈找印机、静电点陈打印机、喷墨点陈打印机。

计算机网络有：广域网和局域网

计算机网络是用通信线路和通信设备将分散在不同地点并具有独立功能的计算机互相联接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享。

计算机网络功能：1计算机之间实现数据传送2网络各站点上的数据库实现共享3网内各站点上的软件，包括各种语言处理程序、服务程序和应用程序等实现共享4网内的计算机和外部设备等硬件资源实现共享5网内各站点可互为后备，以提高系统的可靠性。6网内各站点实现负荷合理分配等。

局域网二种形式：采用点到点通道，采用广播信道

CAD/CAM一体化系统的局域网通常采用总线和环形二种拓扑结构。

CAD/CAM硬件系统正确选择的基本原则：1应用软件所需的系统环境2开放式系统3性能指标4图形处理5网络环境6扩充功能7CAD/CAM工作站配置的台数，8技术支持与售后服务

第三章CAD/CAM的软件系统

计算机软件：是指控制计算机运行，并使计算机发挥功能的各种程序、数据及文档。

硬件是CAD/CAM系统的物质基础，而软件则是CAD/CAM系统的核心。

CAD/CAM系统可分为系统软件、支撑软件、应用软件

系统软件的特点：公用性、基础性

系统软件包括：操作系统、高级语言编译系统等。

系统软件主要用于计算机的管理、维护、控制及运行，计算机程序的翻译、装入和运行。

支撑软件是CAD/CAM软件系统中的核心。

支撑软件分类：1计算机分析软件（主要是解决工程设计中各种数值计算问题：11常用数学方法程序库、12有限元法结构分析软件。----SAP、ADINA、NASTRAN、ANSYS等。13优化设计软件）2图形处理软件（它可分为图形处理语言及交互式绘图软件二种类型）3，数据库管理系统（主要有三种：层次模型、网状模型和关系型模型）4网络管理软件应用软件是在系统软件、支撑软件基础上，针对某一专门应用领域而研制的软件，这类软件通常由用户结合特定的设计工作需要而自行研究开发的，此项工作又称为二次开发。

典型的CAD/CAM软件：1，I-DEAS软件，2，UG-II件，3，CATIA软件，4CADDS软件，5C-MOLD软件，6MOLDFLOW 软件，7MKLDMAKER软件，8DUCT软件，9MARC软件，10塑性成型数值仿真系统S-FORM，11华正CAXA系列软件选购CAD/CAM软件系统的要点：1选购之前，要做好系统分析工作。2目标应订得越具体越好，最好落实到产品，甚至

可落实到产品的关键零部件。3在选购过程中，应先选软件，后选硬件，4选择图形支撑软件的基本要求5支撑软件的大自标选定后，软件模块选择更显得重要。6根据产品的特点和投资的可能性来确定外接软件的要求。

第四章计算机数据处理与分析

设计资料数据处理的主要方法：1数表的程序化2数表的公式化（处理方法：21函数插值----211线性插值212拉格朗日插值公式213分段插值214二元插值。22数据拟合）3，线图的程序化

工程数据库EDBMS：建立一个包括设计对象的几何、拓扑、工艺和物理等方面的信息，及它们之间相互联系的CAD/CAM 数据库。

工程数据库应具备的功能：除了应具有一般MIS的DBMS的基本功能外，还要求有如下功能：1有多个主语言接口，以支持用不同编程语言研制的应用程序访问数据库2支持实体间复杂数据结构的描述3支持大量的几何、非几何数据的描述和操纵的能力，具有几何数据的整体处理功能。4支持动态模式，具有动态描述数据库中数据结构的能力。5支持交互式、试探性的反复设计过程，具有数据恢复功能和存储及管理多个设计版本的能力。6具有较高的数据独立性7图形的各种不同表示方法之间有相互转化能力。8支持查询语言，支持各种管理的实用程序。

计算分析的主要内容与方法：分析内容：力学分析计算、设计方案的分析评价、几何特性的分析计算。分析方法：解析法和数值法

有限元法是一种数值离散化方法，是将复杂的连续体结构，假想地分割成数量和尺寸上有限的单元。

具有有限尺寸的单元称为有限元，将构件分割成单元称之为风格化。

有限元分析的软件：ANSYS、NASTRAN、SAP

有限元分析的前处理程序的功能应包含下列主要内容：1生成有限元网络2节点号的优化排序3生成有限元属性数据4生成输入数据文件

有限元分析的后处理：1对计算结果的加工处理2计算结果的图形表示（主要有21结构变形图22等值线图23主应力迹线图24等色图）

预言，虚拟制造技术将继计算机网络技术与数据库技术之后成为先进制造技术的第三大技术支撑环境。

传统的产品开发过程：产品图样要求---初步设计方案-----到修改设计----模具加工----试验—-开始修改设计----获准投产

现在的产品开发过程：产品图样要求—到修改设计----初步设计方案---模拟预测----开始修改设计----实物制造---获准投产

开发计算机辅助工程CAE软件

第五章计算机图形处理基础

在任何一个计算机辅助设计系统中，交互式的图形操作都是最基本、最大量的工作内容。

计算机图形处理：是利用计算机的高速运算能力和实时显示能力来处理图形信息，它包括图形信息的输入、输出、显示，图形的生成、变换、编辑、识别，图形之间的运算和交互式绘图等方面的内容。

在计算机图形处理中，依据绘图设备的不同，主要有二种绘图方式，即矢量法与描点法

我们把设计者确定的坐标系称之为用户坐标系，也叫世界坐标系（笛卡尔坐标系）

图形输出设备有一个坐标系，称为设备坐标系NDC（物理坐标系）

工作坐标系是用户建立模型时的参考坐标系。系统缺省的坐标系叫做绝对坐标系，用户定义的坐标系叫做工作坐标系。正在使用的坐标系叫做当前工作坐标系。

图形变换的实质是改变组成图形上各点的坐标。与坐标变换不同，图形变换是保持坐标系不变，图形改变。

二维图形变换：1平移变换2比例变换3旋转变换

二维变换的矩陈表示方法：平移变换T

比例变换

旋转变换

三维形体的处理往往包括拓扑信息和几何信息两方面内容。几何信息一般是指形体在欧氏空间中的位置的大小；而拓扑信息则是形体各分量（点、边、面）相互间的联接关系。

数据交换标准：1，IGES标准2PDES标准3STEP标准

第六章几何造型和特征建模

什么是几何造型：是一种技术，它能将物体的形状及属性（如颜色、纹理等）存储在计算机内，表示该物体的三维几何模型。常说的CAD技术有三个重要组成部分：一是设计，二是计算机图形学，三是几何造型。

三维几何造型在CAD/CAM中的应用：1设计2图形3制造4装配

对于曲面，它的参数空间是二维空间，曲线的参数空间是一维的。

曲线分二类：解析曲线和自由曲线（也叫参数曲线）

曲线上的点与其参数域内的点之间的对应关系称之为曲线的参数化。

一条B样曲线由一个或多个曲线段首尾连接而组成，它有三个特征参数：即曲线次数，控制顶点和节点矢量。

曲线的次数决定了曲线的柔韧性

一条B样条曲线由多段曲线组成。每一段曲线的端点所对应的参数值称为节点。

二次曲线都是平面曲线，可分为椭圆、抛物线、双曲线。当比例因子为0.5时，所生成的二次曲线为抛物线；小于0.5时为椭圆，极限情况下为一根直线；大于0.5时为双曲线，极限情况下为折线。

直纹面是由一族直线所生成的曲面。

B样条曲面，一组输入点的近似曲面，可局部控制。

BEZIER曲面，一组空间输入点的近似曲面，不具备局部控制功能。

孔斯曲面由封闭的边界曲线构成。

NURBS曲面是B样条曲面的一个推广

三维形体的内部模型：将现实世界中存在的设计对象，用计算机能够理解的形式进行定义，并用恰当的数据结构对其形状和特征进行描述，形成三维形体的内部模型。

通常使用的几何模型有：线模型、表面模型、实体模型三种，它们在计算机内所占存储空间的比例依次为1：10：100 线模型的优缺点：比较容易处理，数据存储量小，对硬件的要求不高，易于掌握。广泛应用于工厂或车间布局，管路铺设、运动机构的模拟、产品几何形状的粗略设计和有限元网络的自动生成等方面，但线模型是用棱边来表示物体的形状，信息不完整，它没有规定哪些是面和实体，故用线模型无法得到剖面图、消除隐藏线和求二个形体间的交线，也无法根据线模型进行物体计算和编制数控加工指令等。

表面模型的优缺点：在线模型基础上增加了面的有关信息及联接指针。表面模型中具有形体的各个面的定义，所以与形体有关的许多问题都可以进行处理，如求于两个形体的交线、消除隐蔽线等。此外，对于表面模型来说，每个面都是单独存在的，并未记录面与面之间的邻接拓扑关系，形体的实心部分在边界的哪一侧也是不明确的。

实体模型的优缺点：能消除隐蔽线，产生有明暗效应的立体图像，又可计算物体质量特性，进行装配体或运动系统的空间干涉检查、有限元分析的前后处理及多至五轴的数控编程等。节省了费时又费工的模型和样机制作。

实体造型就是用计算机系统来建造、表示、分析和输出实体模型，这是CAD/CAM系统的核心技术，也是实现计算机辅助设计的基本手段。

常用的几种实体造型方法：扫描变换法、几何体素构造法、边界表示法、分割表示法、特征造型。

扫描变换表示模式常用方法：平移扫描变换、旋转扫描变换、刚体扫描变换

结构的几何体素构造法CSG：实体模型可由许多具有一定形状的基本体素通过集合运算来表示。集合运算包括并、差、交三种。

边界表示法B—REP：边界表示模式比CSG表示模式麻烦，稍微复杂一些形体的边界表示如没有计算机的帮助，用手工来构造是十分困难。边界表示的主好处在于清楚地表示出形体的面、边、点及其相互间的关系，具有较大的实用性。

特征模型：一个零件的形状主要由其使用功能及加工工艺所决定的。因此，在设计零件结构时，设计者往往采用具有某些使用功能和能够加工的形状特征（又称功能要素）进行组合和拼接，这样构造的模型称为特征模型。也叫特征建模。

特征建模用到的信息：包括管理信息、形状信息、工艺信息。

形状信息是产品信息模型中最重要的部分，它包括三部分信息，几何形状信息、特征信息和尺寸/精度信息。

特征建模有三种方法：1赋值法2辨识法3特征造型法

对特征技术的研究主要集中在以下三个方面：基于特征的造型技术、产品零件的特征模型和从CAD的特征模型向CAM 制造模型的映射。

第七章数控加工与自动编程

刀具轨迹由一系列有序的刀位点和连接这些刀位点的直线（直线插补）或圆弧（圆弧插补）组成。

机床的直线运动采用笛卡尔直角坐标系

二轴加工适合于铣削平面图形，三轴加工适合于进行各种非平面图形即一般的曲面的加工

轮廓是一系列首尾相接曲线的集合

区域：指由一个闭合轮廓围成的内部空间，其内部可以有岛。

主轴转速是切削时机床主轴转动的角速度；进给速度是正常切削时刀具行进的线速度；接近速度为从安全高度切入工作前刀具行进的线速度，又叫进刀速度。

刀具轨迹是系统按给定工艺要求生成的、对给定加工图形切削时刀具行进时的路线，系统以图形方式显示。刀具轨迹由一系列有序的刀位点和连接这些刀位点的直线或圆弧组成。

安全高度：是指保证在此高度以上可快速走刀不发生干涉的高度，应高于零件的最大高度。起止高度是进退刀时刀具的初始高度，起止高度应大于安全高度。

刀具轨迹与实际加工模型的偏差即是加工误差。用户可通过控制加工误差来控制加工的精度。

行距：指加工轨迹相邻二行刀具轨迹之间的距离。

在三轴加工中，由于行距造成的两刀之间一些材料末切削，这些材料距切削面的高度即是残留高度。

数控加工工艺的基本特点：1数控加工的工序内容比变通机床加工的工序内容复杂2数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。

数控加工工艺的主要内容：1选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分。3设计数控加工工序，如工步的划分。4调整数控加工工序的程序，如对刀点。5分配数控加工中的容差。6处理数控机床上部分工艺指令。

机床的合理选用：考虑因素主要有毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小，加工精度，零件数量，热处理要求等。概括起来三点：1要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品2有利于提高生产率3尽可能降低生产成本。

当零件不太复杂，生产批量不大时，易采用通用机床。

数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件：1多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件2轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。3用普通机床加工时，需要有昂贵的工艺装备的零件。4需要多次改型的零件。5价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。6需要最短生产周期的急需零件。它的缺点是：设备费用较高

数控加工零件工艺性分析：一，零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则：11零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点。12构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。二，零件各加工部件的结构工艺性应符合数控加工的特点：21零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。22内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。23零件铣削底平面时，槽底圆角半径R不应过大。24应采用统一的基准定位。

数控加工方案的确定原则：1应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这此要求所需要的加工方法。2还要考虑机床选择的合理性。

定位安装的基本原则：1力求设计、工艺与编程计算的基准统一。2尽量减少装卸次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。3避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。

选择夹具的基本原则：1当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹、可调式夹具及其它通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。2在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。3零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。4夹具上各零部件应不妨碍机床对零件表面的加工，即夹具要开敞，其定夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。5为了提高加工效率，在成批生产中还可采用多位、多件夹具。

生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工高台低槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坏表面或粗加工孔时，可选镶硬质合金的玉米铣刀。

对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用用球头铣刀，环形铣刀，鼓形刀，锥形刀和盘形刀。

曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较平坦部位时，应采用环形刀。

切削用量的确定：合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率，经济性和加工成本。

进给量F（小定字母，MM/MIN或MM/R）是数控机床切削用量中的重要参数。

对刀点（程序起点、起刀点）：就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工作运动的起点。

对刀点的选择原则：1便于用数字处理和简化程序编制2在机床上找正容易，加工中便于检查。3引起的加工误差小。

机床原点：是指机床上一个固定不变的极限点

刀位点：指车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心，球头铣刀的球头中心。

机床原点：是指机床上一个固定不变的极限点。

加工路线的确定：1加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。2使数值计算简单，以减少编程工作量。3应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。4还要考虑工件的加工余量与机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀还是多次走刀来完成加工，及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。

铣削曲面时，常用球头刀采用行切法进行加工。

二坐标联动的三坐标行切法加工：通常用球头铣刀，常在曲率变化不大及精度要求不高的粗加工中使用。

三坐标联动加工常用于复杂空间曲面的精确加工

螺旋桨是五坐标加工的典型零件之一。

数控编程与CAD的连接：1非连接2集成3间接连接4直接连接

按操作方式的不同，可将自动编程方法分为APT语言编程和图象编程二种。

CAD/CAM一体化数控编程的作用：1零件几何信息的描述2加工工艺信息的生成3刀具运动轨迹的自动生成4刀具轨迹编辑。

一般来说，刀具轨迹编辑系统的功能包括以下方面：1走刀轨迹索引和刀位数据列表2走刀轨迹的快速图形显示3走刀轨迹的几何变换4走刀轨迹的删除与恢复5走刀轨迹的裁剪、分割、连接与恢复。6走刀轨迹上刀位点的修改7走刀轨迹上刀位点的匀化8走刀轨迹的转置与反向9走刀轨迹的存盘与装入10刀轨迹的编排。

数控程序：数控机床的各种运动都是执行特定的数控指令的结果，完成一个零件的数控加工一般需要连续执行一连串的数控指令，即为数控程序。

后置处理：就是把刀位文件转换成指定数控机床能执行的数控程序的过程。

主要功能：后置处理过程原则上是解释执行，即每读出刀位文件中的一个完整的记录，便分析该记录的类型，根据记录确定是进行坐标变换还是文件代码转换，然后根据所选数控机床进行坐标变换或文件代码转换，生成一个完整的数控程序段，并写到数控程序文件中去，直到刀位文件结束。

刀位轨迹显示验证的判断原则：1刀位轨迹是否光滑连续2刀位轨迹是否交叉3刀轴矢量是否有突变现象4高低点处的刀位轨迹连接是否合理5组合曲面加工是刀位轨迹的拼接是否合理6走刀方向是否符合曲面的造型原则。

DNC（直接数控）：是指用一台计算机直接控制多台数控机床，其技术是实现CAD/CAM的关键技术，也是柔性制造系统FMS和计算机集成控制系统CIMS需要解决的关键技术。

上位机通过智能化接口与数控机床的数控系统连接，构成信息双向通讯网络。上位机与数控系统之间以及数控系统间的连接方式右有星形、环形及总线形等多种，但总线形用得最多。

智能化接口的任务是：从上位机接收信号，向各CNC系统分配并传送；从CNC系统采集数据，向上位机传送。

CNC系统通讯工作流程：1设定机床数控系统通讯规程，如波特率、奇偶校验方式、停止位的数目、数据字节长度、缓冲区大小及设定控制信号的等待时间等。2读取通讯线路的工作状态，判断是否可进行通讯。3送出或接收一个数据字节。4对传输数据循环校验，并发出订可或否认信息，确保数据通讯过程中的正确无误。5重复上述2-4步骤。6当机床数控系统内部内存溢出前发出控制信息暂停数据传送，以免数据被冲或丢失。

第8章冲模CAD/CAM系统

CAD/CAM在冲模设计与制造的应用，主要可归纳为以下几个方面：1利用几何造型技术完成复杂模具的几何设计。2完成工艺分析计算，辅助成型工艺的设计。3建立标准模具零件和结构的图形库，提高模具结构和模具零件设计的效率。4辅助完成绘图工作，输出模具零件图与装配图。5利用计算机完成有限元分析和优化设计等数值计算工作。6辅助完成模具加工工艺设计和NC编程。

冲模CAD/CAM系统的基本功能：1系统运行管理模块（总控模块）2工艺计算分析模块（21工艺性分析22工艺方案选定23工艺计算：231毛料计算232工序计算233力的计算234压力机选用235模具工作部分强度校核）3模具结构设计分析模块（任务为：选定模具典型组合，对于非典型组合模具，及提供索引文件）4图形处理模块5数据库和图形库处理模块冲模CAD/CAM系统中的图形输入：1结点输入法（简单易学易懂，计算各结点数据费时太多，易出错）2用数控语言输入图形（直观方便，易发现错误，适用于熟悉APT语言或英语有一定基础的人员）3面素拼合法（拼合的方法分直接拼合与构造面素拼合二种）4用数字化仪或图形扫描仪输入（不太适合于冲模系统）5编码输入法6交互输入法（操作直观，灵活，易于掌握，使用范围广）

冲裁件的工艺性是指：冲裁件对冲压工艺的适应性，它包括冲裁件的形状结构、尺寸及其偏差以及外轮廓与孔、孔与孔之间的距离等因素。

冲裁件工艺性判断图的主要步骤：1选择判别对象元素是采用对整个图形进行搜索的方法2找到判断对象元素后，利用事先确定的一套几何关系进而确定判断对象的性质。3计算需要判别的量值，并与极限值进行比较。

工件在条料上的排列形式有四类：普通单排、对头单排、普通双排、对头双排

计算机对排样的处理方法：1加密点逐步移动判定法2平行线分割一步平移法3函数优化法4人机交互动画寻优法5其它排样优化设计程序原理：1加密点逐步移动判定法2平行线分割一步平移法3函数式优化排样法4人机交互动画寻优法冲裁时压力机选用一般满足以下条件：1压力机械额定吨位大于等于总压力2压力机最小闭合高度小于模具闭合高度3压力机最大闭合高度大于模具闭合高度

冲裁工艺方案的选择：1冲件的尺寸精度（当冲件内孔与外形间定位尺寸精度要求较高时，应尽可能采用复合模）2冲件的形状与尺寸（当料厚大于5毫米，外形尺寸大于250毫米时，不适于采用连续模）3生产批量（对中、大批量生产的冲件，宜采用连续模或复合模）4模具加工条件5公模安装位置（如果发生干涉，不宜采用复合模）

模具结构形式选择：对于简单模，主要选择弹压或固定卸料、上出件或下出件，其主要判据是冲件的料厚及其对平整度的要求。对料薄且平整度要求高的冲件，宜选择弹压卸料及上出件形式，否则可选择固定卸料及下出件形式。对于复合模，主要是倒装与顺装的选择，其判据是公母模的壁厚值，即倒装所要求的公母模的壁厚值比正装大，故主要采用将图形放大与缩小的办法，即可判断出产品图孔间距是否满足倒装复合模的要求，若不满足，则再选用正装复合模。对于连续模，主要是选择条料定位形式，一般有临时和固定挡料销加导正销及侧刃加导正销二种组合方式。前者多用于料厚，精度不高的情况，后者不便采用前者定位情况。

模具结构设计的基本方法：1人机交互式二维图形作图法（效率低，对各种模具结构的通用性强，并能充分发挥设计者主观能动性）2程序自动处理法（效率高，对操作者村注较低，但对模具结构设计分析程序要求很高，编程工作量大而复杂，开发周期较长。

冲裁模零件按其标准化程度可归纳为三类：1完全标准件：如导柱、导套、卸料螺钉、挡料钉、导正销、标准圆公模等。2半标准件：如母模板、公模固定板等。3非标准件：如公模、顶件块、公母模等

冲裁模母模的外形尺寸是由冲裁件的几何形状、百度、排样转角和条料宽度等因素决定的。

落料时应以母模为设计基准，配制公模

冲孔时应以公模为设计基准，配制母模。

在计算母模与公模的刃口尺寸时，根据磨损情况将其分为磨损后变大的尺寸，变小，不变三类。

按国家标准设计冲裁模时，母模尺寸是关键尺寸。

绘制装配图的几种方法：1子图拼合法2零件图形拼装法3几何图形造型法

论述冲裁模的CAM切割加工应注意哪几方面的内容：1数控线切割编程的数据准备：11各模块轮廓数据准备12偏移量与间隙值的确定。2数控线切割编程的工艺处理：21装夹位置及切割路线的确定22起割点的选取（应考虑选在二线段的交叉点上，或选在精度要求不高的表面上及容易修整的表面上，一般不宜选在切点或圆滑表面上）23穿丝孔位置的确定：231应有较大空间，能钻出较大孔径的穿丝孔232考虑到切割效率，穿丝孔距离起割点不宜太远。

数控线切割自动编程过程：1首先输入图形信息2程序自动选择合理的穿丝孔位置、孔径和起割点3将穿丝孔中心与起割段元素的起点连接起来，作为切割的第一元素，并按切割顺序将几何元素进行重新编排。

发生断丝情况时应采取的措施：在程序设计时，可编入一段几何元素反向编排交换程序。这样，可得到与原切割方向相反，参数完全一样的数控程序纸带。在切割过程中，当发生断丝时，只要换上新丝，使用相应的反向切割程序纸带，就可沿着与原切割顺序相反的方向将工件继续切割完。这样，不但提高了生产率，而避免了由于二次放电加工造成的工作表面光洁度和尺寸精度的降低。

第九章注射模CAD、CAM系统

注射流动模拟用的几何模型的简化原则：1对于计算精度要求不高的塑件，小于一个单元边长的公母结构，可略去不计。2计算精度要求较高的塑件，有限元网络尺寸可取小一些，以便得到更精确的计算结果3如果塑件某同一平面内有孔，则要网络化处理之前进行区域划分时，要进行高斯切割处理，即将原来是复连通的区域，经分割后化为单连通区域。4复杂结构的塑件，可具有不同单元网格尺寸的不同区域，即需要仔细分析的区域，单元尺寸取小些。5如果最初选取的有限元网格尺寸不合适，C——VIEW软件要自动化风格生成后，提示红色警告信息----红色区域的网格不合理。必须修改网格尺寸，直至网格化处理合理为止。

回程杆长《=顶杆固定板厚度+垫板厚度+动模板厚度+顶杆最大行程。

注射模的力学计算包括二方面：脱模力计算和模具零件强度校核

注射成型是熔体处于粘流态的填充----冷却----固化过程。

模具强度校核的方法：1简化法2载荷叠加法及其力学模型3有限元法

流道系统的组成：主、分流道，浇口，冷料井

分流道中的圆形截面的流道比表面积最小，半圆截面、矩形、梯形次之。

浇口：指分流道与制品之间的一段细短流道

由于点浇口与边缘浇口的末端与制品相连部位的面积小，流道废料容易离断，所以是最常用的浇口类型。

冷料井：位于主流道或分流道的末端，用以存贮注射前锋的冷料。

人机交互设计式流道设计的过程：流道系统的CAD，需要人机交互设计的部位有二部分，即分流道设计与浇口设计。

修正初始流道尺寸时遵循下列三原则：1流道系统的总体积尽可能小，以节省塑料。2采用小浇口，有益于流动产生的粘性热维持熔体在流道系统中的温度。3实现多腔模的同时充满与合理的熔接痕位置。

均等压降原理与流道设计：1均等压降原理2分流道设计3浇口设计（浇口的截面通常比分流道小）

流动分析要考虑二个物理因素，即料的流动和热量的传道递。用差分法求温度场：1差分法2有限差分的网格划分3有限差分求温度场

在进行流动模拟分析之前，必须先设置模拟分析的条件，如选择塑料材料的牌号、设定浇口的数量与位置，输入成型时的工艺参数（包括熔体的注射稳定、模具稳定；冷却剂温度充模冷却时间等），供模拟分析的程序计算使用。

注射成型的工艺参数：锁模力、注射压力、熔体的注射温度、模具温度及注射时间等参数。

流动分析是流动模拟软件的核心

注射冷点模拟可应用在注射模设计过程中的以下几个方面：1针对同一模具，选用不同材料调试其充模特性。2优化注射成型的工艺参数：锁模力、注射压力、熔体的注射温度、模具温度及注射时间等参数。3优化浇口的数量和位置，在一模多腔时优化流产系统，节省流道废料。4预测气袋的位置，从而确定排气孔的位置。5预测熔接痕的位置，填充不足、过热或过压等缺陷，协助设计人员即时对方案进行修正。

注射成型周期中5%的时间用于注射成型，15%用于顶出，80%时间用于冷却。

冷却系统的目的，一是使注射模冷却时间最短，以提高注射缺口的生产效率，二是使注射制品表面温度均匀，以减少制品的

变形，提高制品的质量。

影响注射冷却的因素很多，如制品的形状，冷却介质的种类，温度、流速、冷却管道布置，模具材料、熔体温度、工作要求的顶出温度和模具温度及塑料和模具间的热循环交互作用等。