机械cadcam技术答案

机械cadcam技术答案（精选5篇）

机械cadcam技术答案 篇1

第一章

1、CAD计算机辅助设计指工程技术人员在计算机及其各种软件工具帮助下应用自身知识和经验对产品进行包括方案构思总体设计工程分析图形编辑技术文档等一切设计活动的总称

CAD功能：几何建模、工程分析、模拟仿真、工程绘图。

2、CAPP计算机辅助工艺设计是根据产品设计结果进行产品的加工方法和制造过程的设计

功能：毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定、工时定额计算等

3、CAM广义指利用计算机完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种生产活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流控制、质量保证等。狭义指数控加工编程包括刀具路线规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及后置处理和数控代码生成等作业过程。

4、CAD/CAM系统功能产品几何建模、产品模型的工程分析处理、工程图绘制、辅助制定工艺规程、NC自动编程、加工过程仿真模拟、工程数据管理

5、CAD/CAM作业（现代产品设计与制造特征）：产品开发设计数字化、设计环境网络化、设计过程并行化、新型开发工具和手段的应用。

6、CAD/CAD系统是由硬件、软件和设计者组成的人机一体化系统

7、CAD/CAM系统的硬件主要由计算机主机，输入设备、输出设备、存储器、生产装备及计算机网络等几部分。其硬件系统具有的要求：强大的处理功能、大外存储容量、友好方便的人机交互功能、良好的通信联网功能

8、输入设备键盘、鼠标、图形扫描仪、三坐标测量仪、激光扫描仪、数码相机、数据手套以及各种位移传感器。输出设备图形显示器、打印机、绘图仪、立体显示器、三维打印机

9、CAD/CAM系统的软件分为系统软件、支撑软件、专业性应用软件。CAE部分模块有限元分析模块、运动机构仿真分析模块、优化设计模块。

10、（论述题）CAD/CAM技术的发展趋势 a集成化单一功能各模块CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM的集成CAD/CAM与ERP集成，即技术与管理信息的集成b网络化通过网络将不同地点的CAD/CAM系统连接起来，可实现设计信息交换，共享网络资源，降低设计成本，加速了产品设计进程。c智能化智能化是CAD/CAM技术发展的必然选择，通过引入专家系统和人工智能技术，使其能够模拟人类专家的思维方式，在产品设计过程给出智能化提示，如何解决现有设计问题，给予有效的帮助。d虚拟化虚拟现实技术是利用计算机创建一种虚拟环境，使操作者具有沉浸感、自主性和交互性特征。在人机融合为一体虚拟环境中，可大大提高设计效率，缩短开发周期。目前，基于VR技术的CAD/CAM系统实用化还有待进一步研究和完善。

第二章

1、栈是限定在表尾进行插入或删除操作，且为“后进先出”的线性表。队列是限定在表一端插入(队尾)，在另一端删除(队头)的“先进先出”线性表。

2、数据库常用数据模型a层次模型：树结构，可表示“一对多”关系；b网状模型：各节点可有多个父节点，表示“多对多”关系；c关系模型：二维表结构，每张二维数表可看作为是一种关系，关系与关系之间可通过关键码实现联系。

3、PDM(产品数据管理)是管理所有与产品相关的信息和过程的技术。功能：电子资料室管理和检索、产品配置管理、工作流程管理、项目管理功能。

第三章设计制造数据的处理包括数表和线图的处理。数表分类：常数数表、列表函数。数表公式化处理方法：a函数插值：线性插值、抛物线插值、b函数拟合（曲线拟合）曲线不要求通过已知结点，仅反映数据变化趋势。最小二乘法函数拟合：曲线到各结点误差平方和最小。步骤：1）在坐标纸上绘出各结点，根据其趋势绘制曲线图形；2）确定近似函数，可为多项式、对数函数或指数函数等；3）用最小二乘法求出待定系数。第四章1窗口定义为一个矩形框，它的位置和大小在用户坐标系中一般用矩形的左下角和右上角表示，矩形观察框，用以显示感兴趣的图形内容。窗口一般用矩形对角坐标表示。涉及图形剪裁技术。窗口也可定义为圆形、多边形等异型窗口。窗口可以嵌套。

2视区是在图形设备上定义的矩形区域。用于输出所要显示的图形和文字。视区同样用矩形对角坐标表示。视区应小于等于屏幕区域，可在同一屏幕上定义多个视区。3窗口与视区坐标点的变换a视区不变,窗口缩小显示图形放大b窗口不变，视区缩小显示图形缩小c窗口与视区相同，所显示图形大小比例不变d若视区与窗口纵横比不同时，则图形会产生伸缩变形。

4裁剪是裁去窗口之外图形的一种图形处理技术

第五章1CADCAM建模技术发展：线框模型→表面模型→曲面模型→实体造型→特征建模 线框模型、曲面模型、实体模型统称为几何模型

2几何信息是指构成三维形体各个几何元素在欧式空间中的位置和大小，可以用数学表达式定量描述，通过不等式可对其边界范围加以限制。

3拓扑信息反应形体中各几何元素的数量及其相互间的连接关系

4欧拉公式用来检验形体的合法性和一致性。(点V)(边E)（面F）(独立的多面体数量B)（穿透形体的孔数G）(所有面上的内环数L)正则体V–E+F=2 封闭多面体分割成B个独立多面体：V–E+F–B=1有孔洞形体V–E+F–L=2（B–G）5线框建模技术线框模型优点：数据结构简单、信息量少、占用内存空间小、操作速度快，可生成三视图、透视图和轴侧图。不足：缺少面、体等拓扑信息，信息描述不够完整易产生多义性，不能消隐、不能剖视、不能进行物性计算和求交计算等。

6表面建模是通过对形体各个表面或曲面进行描述的一种三维建模方法。优点：相对于线框模型来说，增加了面边的拓扑关系，可进行消隐处理、剖面图生成、渲染、求交、刀轨生成、有限元网格划分等作业不足：缺少体信息，无法区分哪一侧为实体不便进行物性计算和分析。7实体模型表示法：扫描表示法、边界表示法、构造实体几何表示法、空间单元表示法。8特征建模即通过特征及其几何关系来定义、描述实体模型的方法和过程

基于特征的零件信息模型其

包含零件层特征层几何层三个

层次，特征层是核心，形状特征

又是特征层的重要模块，其精度

材料/技术特征从属于形状特征

几何层提供了零件的详细几何

/拓扑信息的描述，是整个模型

的基础

9形状特征包含了所描述形体的几何信息和拓扑信息，是构造零件的基本要素，也是零件非几何特征（精度特征、材料特征）的载体。

10特征间的关系：邻接关系、从属关系、分布关系。

11实体建模和特征建模本质上是面向零件的建模技术，而在产品设计中需要将各种零件装配成部件，再把部件和零件组装成产品，需要能够处理零件间相互连接和装配关系的面向产品的建模技术，即装配建模技术。装配建模支持产品从概念设计到零件设计，能完整、正确地传递不同装配体的设计参数、装配层次和装配信息。

12三种基本的装配关系：定位关系：零部件之间的空间位置和配合关系，如对齐、重合、配合等;连接关系：零部件几何元素之间的连接方式，如螺钉连接、键连接等;运动关系：零部件之间的相对运动和传动关系，如齿轮传动、带传动等。13装配设计方法：自底向上的设计和自顶向下的设计 自底向上的设计优点：思路简单，操作方便，易于理解，各零部件独立设计，装配简单；缺点：初始设计时未能考虑零部件间相互影响，易产生相互干涉现象，造成设计反复，影响设计效率自顶向下的设计优特点：设计过程是一个逐步求精的过程，更符合人们思维方式，减少设计重复工作，提高了设计效率，缩短研发周期，减少设计成本。

第六章1计算机辅助工程分析(CAE)是迅速发展中的计算力学、计算数学、相关的工程科学和现代计算机技术相结合而形成的一种综合性、知识密集型的科学。2在CAD/CAM中，典型的计算机辅助工程分析工作包括:(1)对受载荷作用的产品零部件进行强度分析;计算已知零部件尺寸在受载下的应力和变形，或根据已知许用应力和刚度要求计算所需的零件尺寸;如果所受的载荷为变动载荷，还要计算系统的动态响应。(2)对作复杂运动的机械和机械人机构等进行运动分析，计算其运动轨迹、速度和加速度。(3)对系统的温度场、电磁场、流体场进行分析求解。(4)按照给定的条件和准则，寻求产品的最优设计参数，寻求最优的加工规则等。(5)对已形成的产品设计方案和加工方案进行仿真分析，即按照方案的数学描述，通过分析计算，模拟实际系统的运行，预测和观察产品的工作性能和加工生产过程。3优化设计的数学模型包含三个要素，即设计变量、目标函数和约束条件.4仿真的一般过程1.建立数学模型2.建立仿真模型3.编制仿真程序4.进行仿真实验5.结果统计分析 6.仿真工作总结 5.有限元软件组成由三部分组成a有限元前置处理包括从构造几何模型、划分有限元网格，到生成、校核、输入计算模型的几何、拓扑、载荷、材料和边界条件数据b有限元解算进行单元分析和整体分析、求解位移、应力值等c有限元后置处理对计算结果进行分析、整理，并以图形方式输出，以便设计人员对设计结果作出直观判断，对设计方案或模型进行实时修改。有限元方法的最大特点是能够适应各种复杂的边界形状和边界条件，这是因为它可以采用多种单元类型和节点几何状态描述形式来模拟结构。

6、（论述题）仿真在CAD/CAM系统中的应用(1)产品形态仿真例如产品的结构状态、外观、色彩等形象化属性。(2)零部件装配关系仿真以及工作环境空间的配置仿真可通过仿真检验产品装配结构是否合理、是否发生干涉;人工操作是否方便，是否符合人机学原理(3)运动学仿真模拟机构的运动过程，包括自由度约束状况、运动轨迹、速度和加速度变化等(4)动力学仿真分析计算机械系统在质量特性和力学特性作用下系统的运动和力的动态特性。(5)零件工艺过程几何仿真根据工艺路线的安排，(6)加工过程仿真(7）生产过程仿真例如FMS仿真，模拟工件在系统中的流动过程，展示从上料、装夹、加工、换位、再加工、„„直到最后下料、成品放入立体仓库的全部过程。

第七章

1、计算机集成制造（CIM）并行工程（CE）敏捷制造（AM）虚拟制造（VM）

2、CAPP系统的结构组成：零件信息的获取、工艺决策、工艺数据库与知识库、人机交互界面、工艺文件管理与输出。

3、成组技术是利用相似性原理将工程技术和管理技术集于一体的一种生产组织管理技术。

4、Opitz编码系统9位前5位主码后4位辅码主码主要用于描述零件的基本结构形状其中第一位为零件的大类码，用来区分是回转体零件还是非回转体零件;第2—5位针对各大类零件形状进行进一步描述和细分，分别为外部形状及其要素，内部要素及其要素，平面加工和辅助加工要素等，后4位辅码分别表示零件的主要尺寸，材料及热处理，毛坯形状和精度要求 5CAPP系统分为派生式、创成式、综合式。A派生式CAPP系统是利用零件相似性检索现有工艺的一种软件系统，派生式CAPP特点1)以成组技术为基础，理论上比较成熟2)继承企业较成熟的传统工艺，有较好的实用性3)适用于结构比较简单的零件，尤其回转类零件4)系统柔性度较差，对于相似性较差的复杂零件，难以编码描述。B创成式CAPP系统是一种能综合零件加工信息，自动为一个新零件创造工艺规程的软件系统，创成式CAPP特点1)通过逻辑推理，自动决策生成零件工艺规程无需人为干预2)具有较高的柔性，适应范围广3)便于与CAD和CAM系统的集成4)系统实现较为困难，目前只能处理特定环境下的特定零件。工艺决策知识的表示决策树与决策表..C综合式CAPP系统采取派生式与创成式相结合的方法生成工艺规程，即工艺设计采用派生法，工序设计则采用创成决策方法产生。即采用派生法生成零件加工工艺流程，采用创成法自动进行各加工工序的决策。综合式CAPP特点：综合派生式与创成式CAPP两者优点，具有系统简洁、快捷、灵活、实用性强的特点。第八章1 机床坐标系（MCS）是机床固有的工件坐标系（WCS）是相对于加工工件而言，是编程人员根据所加工工件的形状特征和工艺要求，为了编程的方便在工件上所确定的坐标系。2数控机床坐标定义前提: 假设工件不动，刀具相对工件运动Z轴：与主轴平行，工件尺寸增大方向为正方向；多主轴时，使用最多的为Z轴；无主轴时，垂直于工件装夹面坐标轴为Z轴。X轴：与工件装夹面平行，水平且与Z轴垂直车床－沿工件径向，离开工件轴线方向为正向铣床－立式：由主轴向立柱看，右手方向为正向卧式：由主轴向工件看，右手方向为X轴正向刀触点：在加工过程中刀具与工件的实际接触点(A)。刀位点：数控编程中用以表示刀具位置的坐标点(O)。G准备功能字；F进给速度功能字；S主轴转速功能字；T刀具功能字；M辅助功能字。

刀具运动控制面零件面、导动面、检查面。零件面是刀具加工完成的表面。导动面是引导刀具进行切削运动的作用面。检查面是用来确定刀具每次进给的终止位置。

编制和生成数控机床所用的数控加工程序的过程，称为数控编程

5手工编程数控程序步骤：工艺分析、数值计算、编制零件加工程序、数控程序输入、试切和修改。

6、CAD/CAM系统编程的特点：（1）在图形环境下将被加工零件的几何造型、刀位计算、后置处理和加工仿真等数控编程的作业过程结合在一起，有效的解决了编程的数据来源、图形显示、校验计算和交互修改等问题，弥补了数控语言自动编程存在的不足。（2）整个编程过程是面向零件几何图形交互进行的，不需要编制零件加工源程序，用户界面友好，使用简便、直观、准确，便于检查。（3）有利于实现系统的集成，不仅能够实现产品设计（CAD）与数控加工编程（NCP）的集成，还便于与工艺规程设计（CAPP）、刀夹量具设计等其他生产环节的集成。

7型腔加工方法：行切法和环切法...........A行切法：刀具按平行于某坐标轴方向或一组平行线方向走刀。刀位计算简单，遇到岛屿抬刀越过岛屿，或沿岛屿边界绕过去。特点往返走刀：空行程少，加工效率高，交替出现顺逆铣，影响加工质量。单向走刀：可保持刀具相同切削状态，但空行程较多，加工效率低。B环切法:是环绕型腔边界进行切削加工方法。外环顺时针走向，内环逆时针走向

第九章1CAD/CAM系统分类应用系统层、基本功能层、产品数据管理层集成方式专用数据交换接口方式、中性文件数据交换接口方式、基于工程数据库集成方式、基于PDM系统的集成方式集成关键技术产品建模技术、产品数据交换接口技术、产品数据管理技术

2、产品数据交互标准：（1）初始化图形交换标准IGES ；(2)产品定义数据接口PDDI；（3）产品数据交换规范PDES；（4）数据交换规范SET；（5）产品模型数据交换标准STEP。3快速原型制造（RPM）是集CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术和激光技术等技术于一体的综合制造技术，它采用分层离散—逐层堆积原理实现材料的快速成型过程

4反求工程（RE(逆向工程)）是根据已有的产品实物模型，经由产品信息的采集，生成计算机数字模型，再进行产品制造，是一个由设计下游向设计上游进行产品信息反馈的过程。5虚拟制造（VM）是利用计算机仿真和虚拟现实技术，采用群组协同作业模式，在高性能计算机及互联网络的支持下，实现产品实际制造的本质过程。特点：以数字模型为核心、以模型信息的集成为根本、以高逼真度仿真为特色、交互环境的自然化、分布式协同工作环境、柔性的组织模式。

6网络化制造最终将达到的战略目标为：a分担基础设施建设费用和相应的商务风险b分享核心竞争优势c缩短产品投放市场所需时间d协同产品开发和合作e增加市场占有份额及快速进入市场等。

CADCAM领域的主流技术 篇2

1)基础造型技术(参数化设计、变量化设计及特征造型技术)

在CAD技术发展的初期，CAD仅限于计算机辅助绘图，随着计算机软、硬件技术的飞速发展，CAD技术才从二维平面绘图发展到三维产品建模，随之也就产生了三维线框造型、曲面造型以及实体造型技术。而如今参数化及变量化设计思想和特征造型则代表了当今CAD技术的发展方向。

传统的CAD绘图软件都是用固定的尺寸值定义几何元素，要进行图面修改只有删除原有的线条后重画，而新产品的打样设计不可避免的要进行多次的修改，进行零件形状和尺寸的综合协调、优化，而且大多数设计工作都是在原有设计基础上的改进。因此，新的CAD系统都增加了参数化和变量化设计模块，使得产品的设计图可以随着某些结构尺寸的修改和使用环境的变化而自动修改图形，这可以减少大量的重复劳动，减轻设计工作量。

参数化设计一般是指设计对象的结构形状比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系，参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式对应关系，设计结果的修改受尺寸驱动。生产中最常用的系列化标准件就是属于这一类型。变量化设计(Variationaldesign)是指设计对象的修改需要更大的自由度，通过求解一组约束方程来确定产品的尺寸和形状。约束方程可以是几何关系，也可以是工程计算条件，设计结果的修改受到约束方程驱动。变量化设计允许尺寸欠约束的存在，这样设计者便可以采用先形状后尺寸的设计方式，将满足设计要求的几何形状放在第一位而暂不用考虑尺寸细节，设计过程相对宽松。变量化设计可以用于公差分析、运动机构协调、设计优化、初步方案设计选型等，尤其在做概念设计时更显得得心应手。

谈到变量化设计，就不能不提及美国SDRC公司的VGX技术。VGX是VariationalGeometryExtended(超变量化几何)的缩写，是变量化技术发展的一个里程碑。它的思想最早体现在SDRC公司的软件产品I-DEASMasterSeries第一版的变量化构图中。VGX技术为CAD软件带来了空前的易用性，设计人员可以非常直观地、实时地进行产品三维几何模型的操作和修改，而且只需在一个主模型中，就可以动态地捕捉设计、分析和制造的意图并一气呵成地进行操作。VGX技术极大地改进了交互操作的直观性及可靠性，从而使CAD软件更加易于使用，富有效率。

机械cadcam技术答案 篇3

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【关键词】数控机床；CAD；CAM；数据转换

1.引言

随着计算机技术的普及，计算机辅助设计及制造（CAD/CAM）技术已经越来越多地应用在数控加工领域，手工编程以不能满足复杂的曲面零件的程序编制，通过CAD软件进行实体建模、曲面建模，再通过CAM软件进行刀具轨迹处理，完成NC程序编制。

2.数控机床与CAD/CAM

数控技术是机械加工技术，微电子技术、监控检测技术、计算机技术、自动控制技术等多种学科的集成，是一门新兴而又发展十分迅速的高新技术，对机电行业及国民经济的发展具有十分重要的作用。同时，数控技术也是发展自动化技术的基础。以数控技术为核心的数控机床、加工中心是具有代表性的、高水平的机电一体化产品，代表了当今世界自动化技术发展的前沿。

CAD（Computer Aided Design），即计算机辅助设计，在数控加工过程中是一种生产辅助工具。它将计算机高速而精确的运算功能、大容量存储和处理数据的能力，丰富而灵活的图形、文字处理功能与设计者的创造性思维能力、综合分析及逻辑判断能力结合起来，形成一个设计者思想与计算机处理能力紧密配合的系统，大大加快了设计进程。CAD技术包括下列功能：几何建模、参数建模，计算分析、模拟装配，强度分析，仿真与实验、绘图及技术文档生成、工程数据库的管理和共享。

CAM（Computer Aided Manufac

-turing），即计算机辅助制造。CAM概念是指从产品的设计到加工制造的中的一切生产准备活动。应用于数控机床加工中指的是数控程序的编制，包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC程序的生成等。

目前较为主流的CAD/CAM软件主要分为以下几类：

（1）设计软件

近年来随着一些制图软件在工业方面的应用与普及，机械设计过程也发生了革命性的改变，如现在的徒手绘图只出现在前期的轮廓勾勒中，而在产品的设计过程中，尺规作图全部被CAD软件代替。CAD软件也由传统的点、线2D制图发展成为线、面、体的3D制图。传统的设计过程是，设计师根据产品的性能和要求，在人脑中生成空间立体模型，再由设计师徒手绘制成平面图形，准确的表达出零件的结构，出现了以AutoCAD为代表的2D制图软件。而实际设计过程中根据产品的总体性能，修改某一个零件的局部结构和尺寸是常有的事，2D软件就需要重新绘制图形。包括零件的图样，该零件在其他装配图中的图样全部人工修改，工作量很大。2D制图软件只能表达出点、线信息，对零件的面、体信息不能表达，进而要分析零件的面、体信息就要靠其他的计算手段获得，设计师对某一产品的体信息，如质心、惯性矩等不得不需通过计算得到，3D设计软件的出现使得这一计算过程变得非常容易，只需要通过软件分析即可得到，大大提升了设计效率。3D软件最大的优点在于首先将人脑中的立体模型通过实体信息出现在显示器中，直观性非常高，再由用户根据实体模型自动成产不同视角的2D图形，3D软件普遍具有全参数建模功能，在修改设计时3D实体图形与2D工程图形时时关联，使得设计过程的效率发生了质的改变。3D绘图的代表软件有UG、PRO/E、Cimatron、CAXA等。

（2）制造软件

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通常指CAM软件，是以已有的CAD图形来生成执行语言。执行语言分为ATL语言和NC语言，ATL语言由CAM产生，用来说明刀具轨迹的一种描述性语言，并且可以在CAM软件里逐行进行加工仿真模拟。NC语言是由后处理器产生，是实际输入机床的加工语言。大部分的制造软件也具有建模绘图功能。根据制造对象不同分为二维（点、线信息），二维半（线、面信息）和三维（实体信息）的CAM软件。如：北航海尔的CAXA制造工程师以及MasterCAM，Cimatron，UG、PRO/E等。由制造软件生成标准的NC执行程序，这个过程主要包括设置加工环境，加工工序，生成轨迹文件，及后置处理等。然后将NC执行程序送入机床，机床按照指令自动加工出来。

（3）执行软件

采用不同数控系统的机床在加工时要求的NC执行程序的语言结构不同。比如国产广数系统、华中系统、进口的FANUC系统、SIEMENS系统，其NC语言的指令含义、指令格式不尽相同，这就使得同一零件在不同系统的机床上加工时，其指令程序不同。CAD图形相同、刀具路径相同、ATL程序描述内容相同、NC程序不同，那么要得到不同数控系统的指令程序，就要求有不同的后处理程序来得到适合不同数控系统加工的NC程序。通过R232数据接口或闪存等方式传送到机床存储器上来完成加工。

3.不同软件数据间的文件转换

CAD/CAM软件较多，其应用范围各有不同，所以不同软件间的图形交互也是必须进行的。以常用的设计软件AutoCAD和常用的辅助制造软Master-

CAM软件为例，AutoCAD和MasterCAM两款软件隶属不同的公司，其内核数据库，数据存储类型都不相同，要想用MasterCAM软件直接打开AutoCAD图形来制作NC程序是不行的。那么怎样完成AutoCAD和MasterCAM之间的数据转换，图形共享，优势互补，达到软件间的互相兼容呢？

AutoCAD软件以ACIS（数据格式：*.sat）为开发平台，而Master

-CAM以Parasolid（数据格式：*.X-T）为开发平台，要完成两者之间的数据转换，就必须将图像格式输出成各自能被识别的形式，各软件公司制作设计制造软件时已经考虑到了这个问题，每个软件几乎都有与其他软件的数据转换接口，这些接口就体现在可以进行文件格式转换。这些软件都支持多种文件格式，这样就可以在一种软件中将文件保存或者导出成其他相关软件也支持的文件格式，然后再在相关软件中打开或者导入这个文件中，完成文件共享。然而，这种转换过程也同样按情况的不同要作适当的调整。比如：很多CAM软件都接受dxf文件，但是CAD实体文件若以dxf格式转化到CAM中，CAD实体图形会由实体信息分解成点线信息。在转化过程中可能会有数据的丢失。

4.后置处理文件

后置处理文件是CAM软件特有的一种在NC程序语言生成之前的ATL（刀位运动轨迹信息）文件。因为没有针对某种数控机床的特定的CAM软件，而每个数控机床对指令代码即NC程序语言的格式要求不同，对生成NC程序起决定作用的是CAM软件的后置文件，所以要对不同的数控系统进行不同的后置文件选择，并且根据不同的数控机床的参数对后置处理程序进行适当的调整，以使进入机床的NC程序能够被识别。后置处理实际上是一个文本编辑处理过程，其作用就是将计算出的刀轨（刀位运动轨迹）以规定的标准格式转化为NC程序并输出，此代码再通过接口传输到数控机床的控制器上，由控制器按程序语句驱动机床加工。

5.CAD/CAM的集成软件

不同的CAD软件和CAM软件在进行数据转换时存在数据丢失、参数失效等问题。随着CAD/CAM技术和计算机技术的发展，人们不再满足于这两者的独立发展，从而出现了CAM和CAD的组合，即将两者集成（一体化），这样以适应设计与制造自动化的要求。这种一体化的结合可使在CAD中设计生成的零件信息自动转换成CAM所需要的输入信息，防止了信息数据的丢失。在同一软件中即可实现产品设计、工艺规程设计和产品加工制造的全过程，提高了生产效率，出现了产品生命周期全过程控制工程。因此，在数控加工应用中开发CAD/CAM集成软件可省去中间繁琐的数据转换过程。CAD/CAM集成的关键是信息的交换和共享，如UG、Pro/E等，在集成软件内部是以统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型。目前许多三维CAD/CAM软件提供实体设计模块和软件包。我们利用的是UG和Pro/E的实体建模功能，包括零件的几何形状，尺寸和技术要求；然后利用UG或Pro/E特有的CAM软件包，建立起刀具库，完成对产品的工艺参数设定；最后通过软件包的翻译文件将刀具轨迹文件翻译成NC程序。

6.结束语

计算机的发展及软件业的发展，推动着计算机辅助设计软件的不断改进。CAD/CAM技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展，在数控机床上的运用越来越广泛，以PC技术为基础的DNC开放式系统成为软件的发展方向，另外，CAD/CAM技术也在朝着网络化发展，借助PC技术可以方便的实现网络化通讯，可以高效地满足生产的需求。比如在学校的实验室，实验设备的网络共享是极为迫切的，利用网络技术与CAD/CAM技术的结合，建立CAD/CAM设计―代码传输―机床执行―网络监控整条流程的共享，可实现全部师生共用几台甚至一台数控机床，充分利用设备，大大节省了资金和时间。

参考文献

机械cadcam技术答案 篇4

第4章 机床夹具设计原理

1.何谓机床夹具？试举例说明机床夹具的作用及其分类？

答：所谓机床夹具，就是将工件进行定位、加紧，将刀具进行导向或对刀，以保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置。

机床夹具的功用：①稳定保证工件的加工精度；

②减少辅助工时，提高劳动生产率； ③扩大机床的使用范围，实现一机多能。

夹具的分类：1）通用夹具； 2）专用夹具； 3）成组夹具； 4）组合夹具； 5）随行夹具。

2.工件在机床上的安装方法有哪些？其原理是什么？

答：工件在机床上的安装方法分为划线安装和夹具安装。划线安装是按图纸要求，在加工表面是上划出加工表面的尺寸及位置线，然后利用划针盘等工具在机床上对工件找正然后夹紧；夹具安装是靠夹具来保证工件在机床上所需的位置，并使其夹紧。

3.夹具由哪些元件和装置组成？各元件有什么作用？

答：1）定位元件及定位装置：用来确定工件在夹具上位置的元件或装置；

2）夹紧元件及夹紧装置：用来夹紧工件，使其位置固定下来的元件或装置； 3）对刀元件：用来确定刀具与工件相互位置的元件；

4）动力装置：为减轻工人体力劳动，提高劳动生产率，所采用的各种机动夹紧的动力源；

5）夹具体：将夹具的各种元件、装置等连接起来的基础件； 6）其他元件及其他装置。

4.机床夹具有哪几种？机床附件是夹具吗？

答：机床夹具有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具。

5.何谓定位和夹紧？为什么说夹紧不等于定位？

答：工件在夹具中占有正确的位置称为定位，固定工件的位置称为夹紧。工件在夹具中，没有安放在正确的位置，即没有定位，但夹紧机构仍能将其夹紧，而使其位置固定下来，此时工件没有定位但却被夹紧，所以说夹紧不等于定位。

6.什么叫做六点定位原理？

答：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度，即可实现完全定位，这称为六点定位原理。

7.工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，即为完全定位，凡是超过六个定位支承点就是过定位，不超过六个定位支承点就不

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机械制造技术基础

会出现过定位，这种说法对吗，为什么？

答：不对；过定位是指定位元件过多，而使工件的一个自由度同时被两个以上的定位元件限制。

8.定位、欠定位和过定位是否均不允许存在？为什么？根据加工要求应予以限制的自由度或工件六个自由度都被限制了就不会出现欠定位或过定位吗？试举例说明。

答：1）加工要求限制自由度而没有限制，是欠定位，是不允许的；所限制的自由度小于六个时，不一定是欠定位；2）一个自由度由一个以上定位元件限制时，产生超定位，超定位一般是不允许的，它可能产生破坏；所限制自由度小于六个时，也可能产生过定位；3）如果工件定位而精度较高，夹具定位元件精度也很高时，过定位是可以允许的，它可以提高加工刚度；4）工件定位应根据加工要求而定，不必完全定位；5）过定位和欠定位也可能同时存在。

9.常见的定位元件有哪些，分别限制的自由度的情况如何？

答：常见的定位元件：1）平面定位：支撑钉及支撑板、可调支撑与自位支撑、辅助支撑；2）孔定位：定位销、锥销、心轴；3）外圆面定位：三爪卡盘、V型铁定位

10.可调支承、自位支承和辅助支承的不同之处？

答：可调支撑：当工件的定位基面形状复杂时或者各毛坯的尺寸、形状变化较大时，多采用这类支撑，它的顶端位置在一个范围内调整，并可用螺母锁紧；自位支撑：为了避免超定位，需要减少某个定位元件所限制的自由度数目时，常把支撑做成浮动或联动结构，使之自为；辅助支撑：当工件定位基面较小，致使其一部分悬伸较长时，为增加工件的刚性，减少切削时的变形，常采用辅助支撑。

11．根据六点定位原理，是分析图4.74中各零件的定位方案中各个定位元件所限制的自由度。

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机械制造技术基础

z1心轴1轴销2轴销2平面

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z小平面V型块XY圆柱销

图4.74 零件的定位方案

答：在（a）图中，三扎卡盘限制四个自由度：工件绕y轴、z轴的转动和延y、z轴的移动；挡块限制延x轴方向的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。

在(b)图中，三扎卡盘限制两个自由度：延y、z轴的移动；若顶尖为死定尖，则顶尖配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动，同时，顶尖限制延x方向的移动。共限制五个自由度，属于不完全定位。若顶尖为活定尖，则顶尖只配合三扎卡盘限制工件绕y、z轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。

在(c)图中，两顶尖限制工件绕y、z轴转动，x、y、z移动。共五个自由度，属于不完全定位。

在（d）图中，小锥度心轴限制工件绕y、z轴的转动和y、z的移动；顶尖限制心轴延x方向的移动。共限制四个自由度，属于不完全定定位。

在（e）图中，若三扎卡盘为相对夹持长三扎卡盘，则三扎卡盘限制四个自由度：y、z轴的旋转以及x、y轴的移动，中心架起辅助作用，增加工件的强度。共限制四个自由度，输油不完全定位。若三扎卡盘为相对夹持短三扎卡盘，则三扎卡盘限制两个自由度：x、y轴的移动，中心架配合三抓卡盘，限制Y、Z轴的转动。共限制四个自由度，属于不完全定位。

在（f）图中，心轴限制Y,Z轴的转动与移动，小平面限制X轴移动，共限制五个自由度，为不完全定位。

在（g）图中,双顶尖限制Y,Z轴的转动与移动，小平面限制X轴的移动，总共限制五个自由度，为不完全定位。

在（h）图中,心轴1控制X,Y轴的移动，平面2控制Z轴的移动X,Y的转动，总共限制五个自由度，为过定位。

在（i）图中心轴控制Y,Z的转动与移动，平面2控制X轴的移动Y,Z的转动，总共限制七个自由度，为过定位。

在(j)图中，左端固定锥销，限制X、Y、Z的移动自由度；右端浮动锥销与固定锥销组合后限制Y、Z的转动自由度。

在（k）图,中当为长V型块限制X,Z移动，为不完全定位；当为短V型块时限制X,Z的移动,为不完全定位。

在（l）图中,圆柱销控制X,Y的移动，圆柱销和小平面配合限制X,Z的转动，共限制五个自由度，为不完全定位。

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12.何谓定位误差?定位误差有哪些因素引起的?定位误差的数值一般应控制在零件公差的什么范围之内? 答：指工件在夹具中定位不准确而带来的误差。引起定位误差的因素：1）定位基准与设计基准不重合，2）定位基面与定位元件之间的间隙，3）定位基面本身的形状误差。

13.图4.75(a)所示零件，底面3和侧面4已加工好，现需加工台阶面1和顶面2，定位方案如图4.75(b)所示，求各工序的定位误差。1.2A±△AA±△AH±△H1CH±△HCH-△HH±△H3（a）（b）图4.75 各零件和定位方案

答：在加工顶面2时，设计基准与定位基准重合，所以定位误差即为本工序的加工误差，即δC=δH=2ΔH.在加工台阶面1时，由于设计基准与定位基准不重合，所以定位误差为本道工序的加工误差与基准转换误差之和，即δC=δA+δH=2ΔA+2ΔH=2（ΔA+ΔH）。

14.图4.76所示为套筒零件铣平面，以内孔（D0）中心Ｏ为定位基准，套在心轴

上，则

为调刀基准，配合间隙为Δ，工序

+ΔD 尺寸为，求心轴水平和垂直放置时工序尺寸的定位误差。

答：①当心轴垂直放置时，由于基准位移而产生基准位移误差，则有孔：Dmax=D+ΔD Dmin=D

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轴：dmax=d dmin=d-Δd所以O1Omax=(D+ΔD)/2-(d-Δd)/2 O1Omin= D/2-d/2又因为间隙配合为Δ基准位移误差所造成的加工误差为：Δ1=（ΔD+Δd）/2+Δ所以水平放置时定位误差为:ΔH=Δ1+ΔH=(ΔD+Δd)/2+Δ+ΔH②当心轴垂直放置时：加工误差等于间隙配合误差Δ所以，垂直放置时的定位误差为：Δv=Δ+ΔH 15.图4.77所示圆柱体零件的直径为,均放在V型块上定位铣平面，其加工表面的设计尺寸的基准分别为上母线Ｂ、下母线Ｃ和零件中心线Ｏ，试分别计算其定位误差。

答：δ=90o,则有：①当设计尺寸基准为上母线B时，定位误差为： ΔB=δ21sinα2+1=Δd21sinπ4+1=1.207Δd

②当设计尺寸基准为下母线C时，定位误差为：ΔC=δ2(1sinα2-1)=Δd2（1sinπ4-1）=0.207Δd ③当设计尺寸基准为零件中心线O时，定位误差为： Δo=δ2sinα2=Δd2sinπ4=0.707Δd

16.为什么会出现基准位移误差？以工件的孔和外圆在心轴和V型块上定位为例。

答：由于定位副的制造误差而造成定位基准位置的变动，对工件加工尺寸造成的误差 , 称为基准位移误差.6 / 9

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工件以圆柱孔定位

1）工件以圆柱孔在过盈配合心轴上定位

由于过盈配合，定位基准不会发生移动：

故ΔY =0

因此定位误差因基准不重合情况不同而不同。

（1）工序基准与定位基准重合，均为圆柱孔轴线时

ΔB=0 ΔY =0 ΔD=ΔB +ΔY =0

（2）工序基准在工件定位孔的母线上时

①工序基准在工件定位孔的上母线上时

B12D

Y0

DBY12D

式中：δD——工件定位内孔的尺寸公差。

②工序基准在工件定位孔的下母线上时

1ΔB= 2D

ΔY =0

1ΔD=ΔB +ΔY =2D

（3）工序基准在工件外圆上、下母线上时

B12d

Y0

1ΔD=ΔB +ΔY =2d

式中：δd——工件外圆尺寸的公差

2）工件以圆柱孔在间隙配合的圆柱心轴（圆柱销）上定位，单边接触时

（1）若工序基准与定位基准重合，则

ΔB=0

1ΔY=

2Xmax12(Dmaxdmin)12D12d0

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ΔD=ΔB +ΔY12D12d0

式中δd0——定位心轴的尺寸公差。

为了安装方便，有时还增加一最小间隙Xmin ,由于最小间隙Xmin是一个常量，这个数值可以在调整必具预先加以考虑，则使Xmin的影响消除掉。因此在计算基准位移量时可不计Xmin的影响。

（2）若工序基准在工件的外圆上、下母线上，则

1ΔB=2d

12ΔD=ΔB +ΔYd12D12d0

（3）若工序基准在工件定位孔的母线上

①工序基准在工件定位孔的上母线上时

DfOA1OA2112d0max12d0min12d0

又

ΔB= 212D

12ΔYDd0

12即：

ΔD f=ΔB +ΔY

12Dd01-2D12d0=ΔB-ΔY

②工序基准在工件定位孔的下母线上时

DKOB(OO122OB1(OO2O2B2)(OO1O1B1)OO1)(O2B2O1B1)YB

ΔB= 2D

ΔY12D12d0

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ΔD=ΔB +ΔY 12D12d01+2DD12d0

17.夹紧力的确定原则是什么？

答：（1）夹紧力作用方向应有助于工件定位的准确性。（2）夹紧力方向应尽可能使所需夹紧力减小。（3）夹紧力方向应尽可能使工件变形减小

18.钻套的种类有哪些？分别适用于什么场合？

答：根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。

①固定钻套

该类钻套外圆以H7/n6或H7/r6配合，直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套（据经验统计，钻套一般可使用1000~12000次），则用固定钻套较为经济，钻孔的位置精度也较高。

②可换钻套

当生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用可换钻套较为方便。可换钻套装在衬套中，衬套是以H7/n6或H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内，钻套外圆与衬套内孔之间常采用F7/m6或F7/k6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时钻套随刀具拔出。

③快换钻套

当被加工孔需依次进行钻、扩、铰时，由于刀具直径逐渐增大，应使用外径相同而内径不同的钻套来引导刀具，这时使用快换钻套可减少更换钻套的时间，如图7-58所示。快换钻套的有关配合与可换钻套的相同。更换钻套时，将钻套的削边处转至螺钉处，即可取出钻套。钻套的削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。以上三类钻套已标准化，其结构参数、材料和热处理方法等，可查阅有关手册。

④特殊钻套

由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，有时需要设计特殊结构的钻套。如在斜面上钻孔时，应采用特殊钻套，钻套应尽量接近加工表面，并使之与加工表面的形状相吻合。如果钻套较长，可将钻套孔上部的直径加大（一般取0.1mm），以减少导向长度。又如在凹坑内钻孔时，常用加长钻套。

19.夹具的动力装置有几种？各有什么特点? 答（1）气动夹紧装置 气压夹紧是夹具中使用最广泛的一种动力装置

（2）液压夹紧装置 液压夹紧装置特别适用于大型工件的加工及切削时有较大冲击的场合。（3）气—液压夹紧装置

（4）气动夹紧装置的扩力机构 常用的扩力机构有楔块式、杠杆式、铰链连杆式和气一液压增力装置等

（5）电磁夹紧装置一般都是作为机床附件的通用夹具。

（6）真空夹紧装置 真空夹紧特别适用于夹紧由铝、铜及其合金、塑料等非导磁材料制成的薄板形工件，或刚度较差的大型薄壳零件。

《CADCAM》课程教学大纲 篇5

一、课程简介

课程名称：CAD/CAM 英文名称：Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing 课程代码：0210103 课程类别：学科基础课 学 分：4 总学时数：64（32理论+32上机）先修课程：画法几何与机械制图、机械基础 课程概要：

CAD/CAM对机械、汽车、农机等专业本科生是一门极其重要的学科基础课程。CAD/CAM技术具有综合性强，高新技术含量高，见效快的优势，是当今发展最快的应用技术之一，也是从事现代设计的技术人员必须掌握的工具之一。通过这门课程的学习可以使学生了解一种计算机技术与机械设计和制造技术相互渗透相互结合而形成的一门新兴技术――CAD/CAM，为以后从事现代机械设计、机械制造奠定理论基础。

二、教学目的及要求

1、了解CAD/CAM最新发展动态；

2、掌握二维工程图形的绘制方法；

3、掌握三维线框造型、曲面造型、实体造型、参数化设计技术和特征造型技术；

4、全面理解CAPP系统的基本组成，工作原理及其特点；

5、掌握数控加工及程序编制的基本方法。

三、教学内容及学时分配

第1章 概述（4学时）

一、CAD/CAM的基本概念

二、CAD/CAM系统结构层次

三、CAD/CAM 系统的主要功能

四、CAD／CAM系统的主要任务

五、CAD/CAM 技术的特点

六、CAD/CAM技术发展趋势

七、当前常用的CAD/CAM系统

重点：CAD/CAM系统的主要功能、技术特点、发展趋势及当前常用的CAD/CAM系统。难点：CAD/CAM系统的主要任务。

第2章 计算机图形学基础（4学时）

使学生了解计算机图形学的基本知识，为深入理解CAD/CAM这门课奠定理论基础。

一、计算机图形技术的基本概念

二、坐标系和齐次坐标 三、二维图形变换 四、三维图形变换

五、图形的裁剪 重点：二维图形的变换。

难点：三维图形变换，图形的裁剪；

第4章 三维建模技术（6学时）

一、几何建模的基本知识

二、曲线、曲面造型的一些基本知识

三、参数曲面

1．Beizer（贝奇埃）方法 2．B样条方法

3．非均匀有理B样条曲线和曲面

四、用NURBS曲线生成特殊曲面的几种方法 1．线性拉伸曲面 2．直纹面 3．旋转曲面 4．扫掠曲面 5．等距曲面

五、实体造型的基本方法

六、特征建模的方法

重点：特征的定义、特征建模的方法、特征建模的基本框架； 难点：曲面建模和实体建模。

第5章 计算机辅助工程（4学时）

一、计算机辅助工程概述

二、有限元法概述

三、CAE的工程应用 重点：有限元的基本思想

第6章 计算机辅助工艺过程设计（4学时）

使学生了解CAPP系统的组成及不同CAPP系统的工作原理。

一、工艺规程自动化的重要意义

二、CAPP系统的基本构成

三、CAPP系统的分类

四、修订式（派生式）CAPP系统 1．工作原理 2．零件分类编码系统 3．修订式CAPP 的实现过程

五、创成式CAPP系统

1．创成式CAPP 系统的工作原理 2．创成式CAPP系统的工艺决策逻辑

重点：工艺规程自动化的重要意义、CAPP系统的分类、零件分类编码系统以及CAPP的发展趋势；

难点：CAPP系统的基本构成、创成式CAPP系统，CAPP专家系统。

第7章 计算机辅助数控加工编程（4学时）

使学生掌握数控加工及数控程序设计的基本知识。

一、数控机床及数控加工工艺 1．数控机床

a.数控机床的类型及功能 b, 机床坐标轴和运动正方向的确定 2．数控加工工艺

二、数控加工程序的指令系统及数控编程 1．程序结构及程序段格式 2．常用基本指令 3．数控编程应用实例

三、数控加工的后置处理

四、数控加工过程的动态仿真 考核要求

重点：机床坐标轴和运动正方向的确定；数控加工工艺；数控加工的后置处理； 难点：数控加工程序的指令系统及数控编程。

第8章 逆向工程技术（2学时）

一、逆向工程概述

二、逆向工程系统组成及工作原理

三、逆向工程应用实例

第9章 模具CAD/CAM领域的新技术（2学时）

一、虚拟制造技术

二、网络化制造

三、快速响应制造

第10章 机械CAD/CAM系统集成（4学时）

一、机械CAD/CAM集成概述

二、产品数据交换标准

重点：机械CAD/CAM技术集成的必要性

计算机绘图（32学时）

AutoCAD上机（16学时）

了解AutoCAD的运行环境，掌握AutoCAD基本绘图命令的使用方法。掌握AutoCAD软件的显示、编辑、线形等命令。掌握AutoCAD尺寸标注功能，会标注组合体的尺寸。掌握AutoCAD的层、块功能并绘制零件图和装配图。

Mastercam上机（16学时）

结合Mastercam在工程中需要的CAD和CAM功能，系统地介绍最新版本Mastercam X5的CAD/CAM的特点、功能和使用方法。利用Mastercam软件进行二维绘图或三维造型，设置加工刀具路径，并通过后置处理自动生成NC程序。使学生深刻理解CAD/CAM系统工作的全部过程。

四、课程教学的基本要求

教学要充分利用教学模型、投影仪、CAI课件等先进的手段。习题课主要帮助学生消化和巩固所学的知识，培养学生的分析问题和解决问题的能力，提高他们的空间逻辑思维和形象思维能力，形式可以多样。根据课堂实际，教师可以利用辅导课积极引导学生按照正确的思维方法与解题步骤完成习题和作业。在培养空间逻辑思维和形象思维能力、指导自学、查 阅手册、资料，尤其是对于基本技能、认真负责的工作态度、严谨细致的工作作风的培养和训练以及教书育人方面，辅导课尤为重要。加强这一环节可以显著提高学时效率。

作业安排

（1）小作业：对应各章节学时，在理论课和上机课余布置适量小作业，以巩固学生课堂所学知识。

（2）大作业：AutoCAD和Mastercam上机大作业各一次。（3）答疑：每周在规定时间和地点至少安排一次答疑。

五、考核方式

平时作业及出勤10%，期末考试（闭卷笔试）60%，上机大作业30%。

六、推荐教材及教学参考书

教材：

[1] 葛友华等，《机械CAD/CAM》，西安电子科技大学出版社，2009.7第2版。[2] 姚英学，蔡颖《计算机辅助设计与制造》（第一版）高等教育出版社2002 主要参考书：

[1] 程绪琦，王建华编，《AutoCAD2010中文版》，电子工业出版社，2010年11月第2版。