1、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理等设计活动的技术。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，一般是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种活动。狭义CAM，通常指数控程序的编制。CAPP 是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利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
2、通信技术、以及标准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 系统的基本功能和主要任务是什么？答：CAD/CAM 系统具有以下几个方面的功能：几何造型功能、计算分析功能、工程绘图功能、结构分析功能、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征造型功能。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）完成对产品的描述、计算、分析、优化、绘图、工艺规程设计、NC 加工仿真、生产规划、
3、管理、质量控制等方面的任务。3 当前机械领域常用的 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：(1) Pro/E（Pro/Engineer ）是美国 PTC 公司（Parametric Technology Corporation，参数技术公司）开发的大型 CAD/CAM/CAE 集成软件。 (2) UG（Unigraphics）软件起源于美国麦道飞机公司，后于1991年11月并入世界上最大的软件公司 EDS 公司。 (3) Solid Edge 是通用机械 CAD/CAE/CAM 一体化软件，三维实体造型系统。Solid Edge V5采用了 Unigr
4、aphics solutions 的 parasolid 造型内核作为软件核心。Solid Edge 将装配设计、零件造型、钣金设计和图纸生成结合在一起，为用户提供了从二维到三维的设计及加工等功能。(4) Cimatron 软件是以色列 Cimatron 公司的产品，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、交通运输、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 Dassault System（达索）
5、成立于1981年。它的集成解决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、汽车工业的事实标准。(6) Mechanical Desktop 是 Autodesk 公司为机械设计专门设计的新系统。 Mechanical Desktop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/Inventor 完成三维模型及其装配设计，利用 MSC/FEA 进行需要的分析，利用HyperMILL 系统进行相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
6、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) PowerMILL AutoCAM 是一基于知识库的智能加工模块，它为简单快速刀具路径产生提供了最终解决方案。该程序的使用十分简单，仅需简单输入需进行加工的 CAD 模型，指定毛坯尺寸以及将使用的加工机床 包括是使用传统加工还是进行高速加工。 (9) MasterCAM 软件是美国 CNC Software, 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、
7、三维图形绘制及实体建模（CAD）功能外，更具有方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：I-DEAS 可以方便地仿真刀具及机床的运动，可以从简单的2轴、2.5轴加工到以7轴5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。UG NX 的加工后置处理模在多年的应用实践中已被证明适用于25轴或更多轴的铣削加工、24轴的车削加工和电火花线切割。Scania 是居于世界领先地位的卡车制造商，CATIA 系统是 Scania 公司的主要 CAD/CAM 系统，全部用于卡车系统和零部件的
8、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，支持开发过程中的重复使用等应用，公司已取得了良好的投资回报。利用 Pro/E 进行农机产品设计时，既不需要编 写参数化绘图程序，也不需要对图形进行一些特殊 的标志和说明，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，而能够快速地绘制三维零件图。然后，通过对 原型的不断定义和调整，逐步细化，达到最佳设计效果。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
9、程序极为方便，而且能对加工过程进行实时仿真，真实反映加工过程中的实际情况。4 三维图形格式 IGS、STEP、STL 的含义，各自特点？IGS 是 cad 文件的一种通用格式 IGS 是根据 IGES 标准生成的文件，主要用于不同三维软件系统的文件转换。STEP(STandard Exchange of Product data model)标准是国际标准化组织制定的描述整个产品生命周期内产品信息的标准，STEP 标准是一个正在完善中的“产品数据模型交换标准”。STL 文件格式是由 3D SYSTEM 公司于 1988 年制定的一个接口协议，是一种为快速原型制造技术服务的三维图形文件格式。ST
10、L 文件由多个三角形面片的定义组成，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。三角形顶点的排列顺序遵循右手法则。 STL 文件有 2 种类型：ASC 域格式和二进制格式 ASC 域格式。5 .曲面连续性的含义，种类？6 基本材料特性1、塑性材料: 在外力作用下，虽然产生较显著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抗永久变形和断裂的能力称为强度。4、刚度：机械零件和构件抵抗变形的能力。5、密度：在物理学中，把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。6、杨氏模量：材料在
11、弹性变形范围内，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，它是反映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，亦即抵抗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：物体内任一点因各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？各自的适用范围？答：（1）第一强度理论又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，即最大拉应力达
12、到某一极限值时材料发生断裂。适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。适用于脆性材料的二向应力状态且压应力很大的情况。（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。适用于材料的屈服失效形势。（4）第四强度理论又称为畸变能理论，其表述是材料发生屈服是畸变能密度引起的。适用于材料的屈服失效形势。8 von Mises 应力如何计算？适用于第几强度理论？答：Von Mises 应力计算最方便的方法就是通过有限元软件进行计
13、算。von mises 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 实体建模利用一些基本体素，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）生成复杂形体的一种建模方法。10CAD/CAE/CAM 工作流程，在 UG 中用那些模块实现。11 计算机辅助工程（Computer Aided Engineering, CAE）：计算机辅助工程（Computer Aided Engineering, CAE）：是用计算机辅助求解复杂工程和产品的结构强度、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结构性能的优化设计等问题的一种近
14、似数值分析方法。 12 有限元方法（Finite Element Method，FEM）基本概念，基本思想。有限元方法（Finite Element Method，FEM）：是一种根据变分原理进行求解的离散化数值分析方法。基本思想：将一个连续的求解域离散化，即分割成彼此用节点（离散点）互相联系的有限个单元，一个连续弹性体被看作是有限个单元体的组合，根据一定精度要求，用有限个参数来描述各单元体力学特性，而整个连续体的力学特性就是构成它的全部单元体的力学特性的总和。13 平面问题有限元分析的步骤（1）结构离散化（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 有限元软件组成及功能
15、；UG 中的有限元分析的基本步骤及各步骤包含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：分析结果的生成，显示。15 UG 有限元分析（高级仿真）文件结构及各自功能。1.主模型文件：主模型可以是设计零件或者装配，不做模型修改2.理想化模型文件:理想化模型文件由主模型文件获得解算前，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.有限元模型文件:包含网格划分（节点和单元） 、物理属性和材料属性4.解算文件:包含解算方案的建立、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，
16、主要内容。概念：是建立在数学规划方法和计算机技术基础之上的一种解决复杂设计问题的有效计算方法。内容：(1) 建立优化设计数学模型(2) 采用适当的最优化方法，求解数学模型17 优化设计的数学模型求TnxX,21使 )(miXF满足约束条件 ,210)()(gii 或 ),2,1(0)( pmjhj 18 UG 运动仿真的基本步骤运动仿真功能的实现步骤为： 1.建立一个运动分析场景； 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，同时进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制； 4运动分析结果的数据输出和表格、变
17、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: 计算机辅助完成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，包括刀具路径规划、刀位文件生成、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组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，以确定一些中间点。刀补是指数控加工中的刀具半径补偿和刀具长度补偿功能。21 利用 CAM 系统进行自动编程的步骤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
18、出加工代码22 快速成型的基本概念，基本原理，常见的快速成型方法快速成型技术(Rapid Prototyping；RP)又称快速原型制造(Rapid Prototyping 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 20 年来制造领域的一个重大成果。 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）形成一系列具有一个微小厚
19、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（LOM） 、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 快速成型制作流程图24 UG 中建立运动仿真的方法及步骤通过 UG/Modeling 的功能建立一个三维实体模型，利用 UG/Motion 的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。UG/Motion 的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性
20、分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。运动仿真功能的实现步骤为： 1.建立一个运动分析场景； 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，同时进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制； 4运动分析结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.25 自上而下装配和自下而上装配建模自上而下装配:方法 1：先在装配中建立几何模型（草图、曲线、实体等） ，然后建立新组件，并把几何模型加入到新建组件中。方法 2：先在装配中建立一个新组件，它不包含任何几何对象即“空”组件，然后使其成为工作部件，再在其中建立几何模型自下而上装配:首先创建各个零件，然后利用配对的方法加入到装配部件中。
