模具CAD_CAM考题及课后习题答案(宁波工程师考试)

一、模具CAD/CAM基础1、简述CAD/CAE/CAM的基本概念①计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）：利用计算机软件、硬件系统来生成和运用各种数字信息和图像信息，辅助人们对产品或工程进行总体设计和自动加工的一项综合性技术②计算机辅助工程分析：以现代计算力学为基础，以计算机仿真为手段的工程分析技术，对未来模具的工作状态和运行行为进行模拟，从而及早发现设计缺陷，是实现模具优化的主要支持模块2、模具CAD/CAM系统的组成：硬件、软件、人①硬件组成：计算机主机、外存储器、输入设备、输出设备、网络设备和自动化生产设备-②软件组成：系统软件（操作系统Windows、UNIX、Linux；编程语言系统VC++、VB、Java；网络通信及其管理软件TCP/IP、MAP、TOP）支撑软件（功能单一型CAD、SolidWorks；功能集成型Pro/E、UG、I-DEAS、CATIA）、应用软件(基于支撑软件进行二次开发，如CAD的Autolisp、Pro/E的Protoolkit、UG的GRIP3、CAD/CAE/CAM技术的发展历程①CAD：20世纪50年代后期至70年代初期初级阶段-线框造型技术20世纪70年代初期至80年代初期第1次革命-曲面造型技术20世纪80年代初期至80年代中期第2次革命-实体造型技术20世纪80年代中期至90年代初期第3次革命-参数化技术20世纪90年代初期至今第4次革命-变量化技术②CAE：20世纪60-70年代处于探索阶段，20世纪70-80年代是CAE技术蓬勃发展时期20世纪90年代CAE技术逐渐成熟壮大③CAM：1952麻省理工学院（MIT）首次试制成功数控铣床，随后研制开发了自动编程语言，标志着CAM技术的开端；1962研制世界第一台机器人，实现物料搬运自动化；1965产生了计算机数控机床CNC系统；1966出现直接采用计算机控制多台数控机床20世纪70年代，美国辛辛那提公司研制出了一条柔性制造系统（FMS）将CAD/CAM推向新的阶段20世纪80年代，CAD与CAM相结合，形成了CAD/CAM集成技术，导致了新理论、新算法的大量涌现。4、CAD/CAE/CAM技术在模具行业中的应用①结构设计：草图重建技术、曲面特征设计、变量装配设计技术、真实感技术②结构分析：强度和刚度分析、抗冲击试验模拟、跌落试验模拟、散热能力分析、疲劳和蠕变分析③成形仿真：冷冲压成型、热作成型添加-我国模具工业的发展趋势：①日趋大型化②精度愈来愈高③多功能复合模进一步发展④热流道模占的比重逐渐提高⑤气辅模具及适应高压注塑成型等工艺的模具也将随之发展⑥标准件的应用日益广泛⑦快速经济模具的前景十分广阔⑧压铸模的比例不断提高，同时对其寿命和复杂程度的要求越来越高⑨以塑代钢、以塑代木的进程进一步加快，塑料模具的比例不断增大，要求也越来越高⑩技术含量不断提高添加-CAD/CAE/CAM技术在模具设计中的发展方向：①逐步提高其智能化程度②研究模具的运动仿真技术③协同创新设计将成为模具设计的主要方向④基于网络的模具CAD/CAE集成化系统将深入发展⑤其技术应用的ASP模式将成为发展方向5、简述模具CAD/CAE/CAM技术的发展趋势①集成化：CAD/CAM系统已从简单、单一、相对独立的功能发展成为复杂、综合、紧密联系的功能集成系统，其目的是为了用户进行研究、设计、试制等各项工作提供一体化支撑环境，实现在整个产品生命周期中各个分系统间信息流的畅通和综合②网络化：网络技术的飞速发展和广泛应用，改变了传统的设计模式，将产品设计及其相关过程集成并行地进行，人们可以突破地域的限制，在广域区间和全球范围内实现协同工作和资源共享③智能化：CAD/CAM技术不仅是简单的将现有的人工智能技术与CAD/CAM技术相结合，更要深入研究人类认识和思维的模型，并用信息技术来表达和模拟这种模型，是CAD/CAM技术发展的必然趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响④标准化：随着CAD/CAM技术的发展和应用，工业标准化问题日益显得重要。CAD/CAM系统的集成一般建立在异构的工作平台之上，为了支撑异构跨平台的环境，要求CAD/CAM系统必须是开放的系统必须采用标准化技术。完善的标准化体系是我国CAD/CAM软件开发及技术应用与世界接轨的必由之路。6、例举5-8种模具加工的机床及应用①摇臂钻床：冷却水孔加工；②台钻：螺纹孔、销孔加工；③普通铣床：开框、斜导柱体加工；④线切割：冲模、凹模加工；⑤电火花机床：压铸模热处理后的加工；⑥数控车床、加工中心：型腔型芯加工；⑦普通车床：顶杆、导柱加工二、CAD/CAM技术基础1.三维几何建模分为三种不同层次的建模类型及各自特点说明①线框建模：特点结构简单，易于理解，数据存储量少，操作灵活，反应速度快，是进一步进行曲面建模和实体建模的基础。在工业造型中，经常用于线切割制造。②曲面建模：由于增加了面的信息，在提供三维实体信息的完整性、严密性方面，比线框模型进了一步，它克服了线框模型的许多缺点，能够比较完整地定义三维立体的表面，所能描述的零件范围广；曲面建模可以对物体作剖切面、面面求交、线面消隐、数控编程以及提供明暗色彩图显示所需要的曲面信息③实体建模：与线框建模、曲面建模不同，三维实体建模在计算机内部存贮的信息不是简单的边线或顶点的信息，而是比较完整地记录了生成实体的各个方面的数据。特点在于覆盖三维立体的表面与其实体同时生成。利用这种方法，可以完整地、清楚地对物体进行描述，并能实现对可见边的判断，具有消隐的功能。2.计算机内部表示实体模型的方法做简单介绍①边界表示法（B-Reps）：环状扫描、线性扫描、路径扫描、混合扫描②构造立体几何法（CGS）：将基本的立体组件图形，如长方体、立方体、圆柱体、球体、椎体、圆环体等，相互重叠放置在一起，然后剪去或拟合重复的部分即可。③混合模式：常见的CSG和B-Reps的混合④空间单元表示法：通过一系列空间单元构成的图形来表示物体的一种方法。⑤半空间法：利用半空间的概念很容易将CSG模型中的基本体继续分割。3.计算机辅助数控编程技术的发展大约经历了几个阶段？①数控语言自动编程②图形自动编程系统③CAD/CAM集成数控编程系统4.CSG法和B-Reps法优缺点比较法实体模型优点缺点CSG法1、输入图形数据可以直接利用2、图形数据完整，容易设计事后编辑3、实体的表现较精确1.图形数据较多，输入比较麻烦2.因输入条件多，在CAD中相关功能操作复杂B-Reps法1、几何形状不易产生错误2、图形数据结构紧凑，输入较快3、处理速度较快1、必须按指定的要求进行几何图形的逻辑运算，操作步骤较多2、缺少相关的图形数据，在执行布尔运算后，事后修改很不容易3、实体的表现不精确4、易导致图形文件容量增大5.数控铣削常用的刀具有哪些？加工参数包括哪些内容常用刀具：①平刀：底面是平面，以侧刃切削，一般用做开粗和加工平面，D1.2.4.6.8.10.12.16.20②圆鼻刀：底面是平面，每刃都带有圆角，一般用做开粗，效果比平刀好，D25R5.D30R5③球刀：切削刃有180°，一般用做精加工，不能用作开粗。R1.2.3.4.5.6.8加工参数：①切削速度υ=πDn/1000②υf=nf=nzαf进给量：αf每齿进给量、f每转进给量、υf每分钟进给量、n主轴转速、z铣刀齿数③背吃刀量（切削深度）ap：平行于铣刀轴被削层的尺寸④切削宽度ae：垂直于铣刀轴被削层的尺寸6、数控编程典型流程：分析零件图样和工艺要求、自动编程、编写加工程序单、程序检验、传输NC程序到机床加工。分析零件图样包括以下内容a)检查构成加工轮廓的几何条件有无缺陷b)分析尺寸公差、表面粗糙度要求c)形位公差要求工艺要求涉及几个方面选择并确定加工部位及工序内容采用何种夹具或何种装卡位方法确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工加工工序的划分确定对刀点与换刀点选择走刀路线确定切削深度和宽度、进给速度、主轴转速等切削参数确定加工过程中是否需要提供冷却液、是否需要换刀，何时换刀三、冲压模具1、冲压工序分：分离工序和成形工序分离工序：落料=凹模、冲孔=凸模、切断（剪切）、修边（切边）、剖切、切口成形工序：弯曲（压弯）、辊弯、卷弯、辊形、拉弯、扭曲、拉深、翻边、缩口、胀形、扩口、整形2、冲模的组成零件：a)工作零件：凹模、凸模、凹凸模b)定位零件：挡料销、定位销、侧压装置、导正销、导料板c)压料、卸料及出件零件：卸料板、压料板d)导向零件：导柱、导套、e)支承零件：上、下模座、模柄、凹凸膜固定板、垫板、限制器f)紧固零件及其他零件：螺钉、销钉及一些便于搬运，操作、保障安全等作用的零件3.冲裁变形的三个阶段：弹性、塑性、断裂4.冲裁断面的4个特征区并说明及特点：塌脚带：材料塑性愈好、凸-凹模之间的间隙愈大，形成的塌角也愈大。光亮带：材料塑性愈好、凸-凹模之间的间隙愈小，形成的光亮带高度愈高断裂带：材料塑性愈差、凸-凹模之间的间隙愈大，则断裂带高度愈高、斜度愈大。毛刺：普通冲裁产生是不可避免的5.冲裁间隙：①)理论计算法：尚不能在实际工作中发挥实用价值，但对影响合理间隙值的各因素作定性分析还是很有意义的②)查表法：各行业甚至各工厂认为的都不一样③)经验记忆法：比较实用、易于记忆Z=mt(板材厚度*记忆系数)选取时注意以下因素：取小值1、工件断面质量要求高的；2、冲裁厚度t大于8mm时取大值1、计算冲孔间隙时比计算落料间隙时2、减小冲裁力，减少模具磨损3、计算异性件比圆形件6.冲裁件的排样原则：1、尽量减少废料面积，提高材料利用率；2、模具结构简单、寿命高、操作方便安全；3、在不影响使用性能的前提下，适当修改冲裁件尺寸和形状以达到前2条的要求。7.1）有侧压装置时：条料宽度B=(D+2a+Δ)；2）送料步距S=D+a1(冲裁件之间的搭边值)3）条料剪裁的方法：一般情况下纵裁材料利用率高，冲压时调换条料的次数少；4）以下情况考虑横裁或斜裁：手动送料条料太长（＞1500mm移动不方便）太重（＞12KG工人劳动强度高）；板料纵裁不能满足制件对轧制方向的要求；材料利用率明显大于纵裁8.冲裁结构工艺性要求的几方面：①应尽量避免应力集中的结构②避免有过长的悬臂和窄槽③冲裁件的孔径不宜太小④孔与孔、孔与边之间距离不宜过小⑤采用带保护套的模具，最小冲孔现阶段极限0.15mm（批量生产）⑥弯曲件或拉深件冲孔时，孔壁与制件直壁之间应保持一定距离。9.冲裁工艺方案确定1)确定工序数目:一般由冲裁件的形状所确定2)确定工序组合：①就质量而言，复合模＞级进模＞单工序模②就生产效率而言，级进模＞复合模＞单工序模③就制件尺寸、形状适应性而言，复合模不适合孔和孔距离太小的工件④就模具制造周期而言，单工序模＞级进模＞复合模⑤就操作使用安全而言，级进模＞复合模精度＞单工序模3)确定工序顺序：①先冲孔后落料②采用侧刃定距级进模冲裁时，一般侧刃裁边安排在前，与首次冲孔同时。③采用裁搭边排样级进冲裁时，一般侧刃裁边安排在前由里到外顺序冲裁④多工序冲裁件用单工序冲裁，先将制件与毛坯分离，然后以外轮廓定位进行其他冲裁10.弯曲件的工艺性考虑以下方面：①弯曲半径②直边高度③孔边距离④部分边缘弯曲⑤弯曲线与板材轧制方向⑥弯曲件的尺寸精度11.拉深件的4种基本类型：①直壁旋转体制件；②曲面旋转体制件；③平底直壁非旋转体制件；④非旋转体曲面制件12.冲模CAD/CAM系统的功能：①图形处理功能；②冲压工艺的分析计算；③冲模零件的加工工艺及NC程序自动编制；④存储冲模技术资料及设计知识的数据库13.冲压模具设计步骤①读懂制件图，分析冲压工艺性②确定工艺方案③主要工艺参数计算④编制冲压工艺过程卡⑤模具总体设计⑥模具零件设计四.、注塑模具设计1.塑料成型模具分为热塑性和热固性两类2.按成型原理：注射模、压缩模、压注模、挤出模、中空吹塑模、气压成型模3.与冲压模的不同点：①成型制件是立体形状，型腔是封闭的②材料处于熔融状态冲模，定型后取件③模具一般处于热状态④所受外力是非冲击力4.注射机按外形分：立式、卧式（应