陜西科技大學(xué)材料成型及控制工程模具CADCAM考試復(fù)習(xí)

陜西科技大學(xué)材料成型及控制工程模具CADCAM考試復(fù)習(xí)陜西科技大學(xué)材料成型及控制工程模具CADCAM考試復(fù)習(xí)陜西科技大學(xué)材料成型及控制工程模具CADCAM考試復(fù)習(xí)資料僅供參考文件編號(hào)：2022年4月陜西科技大學(xué)材料成型及控制工程模具CADCAM考試復(fù)習(xí)版本號(hào)：A修改號(hào)：1頁(yè)次：1.0審核：批準(zhǔn):發(fā)布日期：模具CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)a.集成化b.智能化c.標(biāo)準(zhǔn)化d.網(wǎng)絡(luò)化e.最優(yōu)化模具CAD/CAM系統(tǒng)的軟件類(lèi)型及分類(lèi)方法；模具CAD/CAM系統(tǒng)的硬件配置類(lèi)型軟件類(lèi)型：系統(tǒng)軟件：指的是在計(jì)算機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，保證用戶(hù)正確而方便地工作的那一部分軟件，包括操作系統(tǒng)、匯編系統(tǒng)、編譯系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)等；支撐軟件：圖形處理軟件（可分為繪圖子程序庫(kù)、繪圖語(yǔ)言和專(zhuān)用語(yǔ)言系統(tǒng)三種類(lèi)型，特點(diǎn)是實(shí)用性、功能強(qiáng)、執(zhí)行速度快效率高、容錯(cuò)性），數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用軟件硬件配置類(lèi)型：大型機(jī)系統(tǒng)（價(jià)格昂貴，不適用于中小型企業(yè)和研究單位，在模具制造企業(yè)中應(yīng)用極少）；小型機(jī)系統(tǒng)；圖形工作站（工作站在模具制造中應(yīng)用較多）；個(gè)人計(jì)算機(jī)沖壓模具CAD/CAM系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)及各模塊的主要功能；一般沖裁模具CAD/CAM系統(tǒng)沖裁零件的輸入方法a、主控模塊:主控模塊主要執(zhí)行沖模CAD系統(tǒng)的運(yùn)行管理.它隨時(shí)可以調(diào)用操作系統(tǒng)命令及調(diào)度各功能模塊執(zhí)行相應(yīng)的過(guò)程和作業(yè),以滿(mǎn)足模具設(shè)計(jì)的需要。b、零件信息輸入模塊:信息輸入模塊主要功能是輸入沖壓件的幾何信息和工藝信息等,如零件尺寸、形狀、精度等級(jí)和所用材料等。c、工藝分析計(jì)算模塊:毛坯計(jì)算，如拉深件毛坯面積及形狀的確定，材料利用率的計(jì)算等；工序計(jì)算，如拉深次數(shù)計(jì)算、拉深系數(shù)分配及過(guò)渡形狀確定等；力的計(jì)算及壓力機(jī)的選用。d、模具設(shè)計(jì)模塊:模具設(shè)計(jì)模塊主要功能是根據(jù)工藝分析計(jì)算的數(shù)據(jù)進(jìn)行模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模架選擇，模具工作部分的設(shè)計(jì)，盡量作到典型化和通用化。e、圖形處理模塊:圖形處理模塊主要處理與繪圖有關(guān)的操作，主要是模具零件圖和裝配圖的繪制。f、數(shù)據(jù)庫(kù)模塊:數(shù)據(jù)庫(kù)模塊主要功能是存儲(chǔ)有關(guān)工藝參數(shù)、設(shè)備技術(shù)參數(shù)、模具標(biāo)準(zhǔn)件圖形程序庫(kù)等。并根據(jù)查詢(xún)條件，完成查詢(xún)并提取相關(guān)數(shù)據(jù)或圖形。2）①編碼輸入法原理：將圖形上的形狀參數(shù)與尺寸參數(shù)編成表格（稱(chēng)為編碼），輸入計(jì)算機(jī)，然后運(yùn)行計(jì)算機(jī)內(nèi)的圖形輸入程序，便能得到圖形內(nèi)外輪廓的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及詳細(xì)的圖形信息和完整的尺寸信息。優(yōu)缺點(diǎn)：該方法占用上機(jī)時(shí)間少，可以為后續(xù)程序提供包括尺寸誤差在內(nèi)的充足信息。但該方法編碼時(shí)易出錯(cuò)，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，編碼規(guī)則多，使用不方便。②數(shù)控語(yǔ)言描述法原理：該方法是用數(shù)控語(yǔ)言的幾何定義語(yǔ)句或運(yùn)動(dòng)語(yǔ)句描述沖壓零件的形狀。采用較多的是APT語(yǔ)言。優(yōu)缺點(diǎn)：操作直觀(guān)方便，易發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，但占用上機(jī)時(shí)間多，還需事先算出全部節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。③數(shù)字化儀或圖形掃描儀輸入法原理：依靠硬件設(shè)備進(jìn)行圖形轉(zhuǎn)換，輸入圖形的前提是必須有尺寸精確的沖裁件零件圖。優(yōu)缺點(diǎn)：輸入迅速簡(jiǎn)單、但輸入精度不高。④面素拼合法原理：該法是通過(guò)大量沖壓件圖形的分析，選定若干種構(gòu)成沖壓件圖形的簡(jiǎn)單形狀作為基本元素，通過(guò)基本元素的布爾運(yùn)算拼合成所需要的零件。優(yōu)缺點(diǎn)：操作直觀(guān)，靈活，易于掌握，對(duì)簡(jiǎn)單零件的圖形輸入速度快但要求人工事先對(duì)圖形進(jìn)行分解、排列和組合，并需少量人工計(jì)算，對(duì)復(fù)雜件不太適用。⑤交互輸入法交互輸入法通過(guò)在屏幕上交互作圖，整個(gè)過(guò)程始終由菜單驅(qū)動(dòng)，并由程序自動(dòng)處理完成沖壓件圖形輸入。該方法以某一繪圖軟件軟件為支撐，并對(duì)其進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。注塑模標(biāo)準(zhǔn)模架主要模具零件的選擇原則（1）模板類(lèi)零件原則：①頂出板寬度尺寸應(yīng)大于型腔的總寬度。②在長(zhǎng)度尺寸上，導(dǎo)柱的中心距應(yīng)大于型腔的總長(zhǎng)度。（2）桿類(lèi)零件按注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)定的原則選定。例如回程桿選擇：回程桿長(zhǎng)≤頂桿固定板厚度+墊板厚度+動(dòng)模板厚度+頂桿最大行程桿的直徑、數(shù)量、位置等可以人機(jī)交互確定。模具CAM的編程方法有哪些，有何區(qū)別手工編程自動(dòng)編程a.APT語(yǔ)言編程b.圖像交互式編程金屬塑性成形的特征及常用CAE模擬軟件特征：（1）塑性變形中應(yīng)力與應(yīng)變?yōu)榉蔷€(xiàn)性關(guān)系，為了求解非線(xiàn)性問(wèn)題，必須用適當(dāng)?shù)姆椒▽?wèn)題轉(zhuǎn)化為線(xiàn)性問(wèn)題，一般采用逐步加載法（增量法）。（2）塑性問(wèn)題的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不一定一一對(duì)應(yīng)。塑性變形的大小，而且還決定于加載歷史；而卸載與加載的路線(xiàn)不同，應(yīng)變關(guān)系也不一樣；因此，在每一加載步計(jì)算時(shí)，一般都應(yīng)檢查塑性區(qū)內(nèi)各單元是處于加載狀態(tài)，還是處于卸載狀態(tài)。（3）塑性變形中，金屬與工模具的接觸面不斷變化；因此，必須考慮非線(xiàn)性接觸與動(dòng)態(tài)摩擦問(wèn)題。（4）塑性理論中關(guān)于塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與硬化模型有多種理論，材料屬性有的與時(shí)間無(wú)關(guān)，有的則是隨時(shí)間變化的粘塑性問(wèn)題；于是，采用不同的理論本構(gòu)關(guān)系不同，所得到的有限元計(jì)算公式也不一樣。（5）對(duì)于一些大變形彈塑性問(wèn)題，一般包含材料和幾何兩個(gè)方面的非線(xiàn)性，進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)必須同時(shí)考慮單元的形狀和位置的變化，即需采用有限變形理論。而對(duì)于一些彈性變形很小可以忽略的情況，則必須考慮塑性變形體積不變條件，采用剛塑性理論。常用軟件：①板料成形模擬軟件DYNAFORM主要應(yīng)用：沖壓、壓邊、拉延、彎曲、回彈、多工步成形等典型鈑金成形過(guò)程（工藝優(yōu)化）；液壓成形、輥彎成形；模具設(shè)計(jì)；壓機(jī)負(fù)載分析等。②體積成形模擬軟件DEFORM：DEFORM是一套基于有限元的工藝仿真系統(tǒng)，用于分析金屬成形及其相關(guān)工業(yè)的各種成形工藝和熱處理工藝。注塑模CAD系統(tǒng)的主要內(nèi)容及常用的CAE模擬軟件主要內(nèi)容：1）塑料制品的幾何造型2）模腔表面形狀的生成3）模具結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)4）標(biāo)準(zhǔn)模架的選擇5）部裝圖和總裝圖的生成6）模具零件圖的生成7）注射工藝條件和注射材料的優(yōu)選8）注射流動(dòng)及保壓過(guò)程模擬9）冷卻過(guò)程的分析10）力學(xué)分析常用軟件：moldflow快速成形（RP）技術(shù)的原理及特點(diǎn)，常用的快速成形方法原理：RP技術(shù)又稱(chēng)層加工，是根據(jù)零件的三維CAD實(shí)體模型，利用專(zhuān)業(yè)切片軟件對(duì)其進(jìn)行切片處理，得到模型每層截面的輪廓，再在快速成形設(shè)備中用激光或其他方法將材料進(jìn)行逐層成形，從而形成零件的原型。RP技術(shù)的工作原理可簡(jiǎn)單概括為數(shù)據(jù)離散、材料堆積。特點(diǎn)：①由于采用分層成形、逐層疊加的成形原理，因此可以成形結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的零件。②成形過(guò)程中不需要任何刀具、模具及工藝裝備，從而節(jié)省了成形前的準(zhǔn)備時(shí)間，大大縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期。③產(chǎn)品的單價(jià)與批量無(wú)關(guān)，因此特別適合于新產(chǎn)品樣件的制作和單件、小批量零件的生產(chǎn)。④與傳統(tǒng)制造方法相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)快速制模、快速鑄造，為傳統(tǒng)制造方法注入了新的活力。⑤成形過(guò)程為全自動(dòng)控制，不需人員值守看護(hù)，從而大大降低了操作人員的勞動(dòng)工作量。常用快速成形方法：SLA（立體印刷成形）、SLS（選擇性激光燒結(jié)）、FDM（熔融沉積成形）、LOM（薄形材料選擇性切割）有限元法的基本原理及模具CAE的主要內(nèi)容基本原理：有限元分析是利用數(shù)學(xué)近似的方法對(duì)真實(shí)物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進(jìn)行模擬。還利用簡(jiǎn)單而又相互作用的元素，即單元，就可以用有限數(shù)量的未知量去逼近無(wú)限未知量的真實(shí)系統(tǒng)。對(duì)于連續(xù)體的受力問(wèn)題，可以假想將整個(gè)求解區(qū)域離散化，分解成為一定形狀有限數(shù)量的小區(qū)域（單元），彼此之間只在一定數(shù)量的指定點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)）處相互連接，組成一個(gè)單元的集合體以替代原來(lái)的連續(xù)體。只要先求得各節(jié)點(diǎn)的位移，即能通過(guò)相應(yīng)的數(shù)值方法近似求得區(qū)域內(nèi)其他各場(chǎng)量的分布。有限元法實(shí)質(zhì)：將一個(gè)無(wú)限連續(xù)體，理想化為有限個(gè)單元的組合體，使復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)化為適合于數(shù)值解法的結(jié)構(gòu)型問(wèn)題；且在一定的條件下，問(wèn)題簡(jiǎn)化后求得的近似解能夠趨近于真實(shí)解。主要內(nèi)容：1）對(duì)工件的可加工性能作出早期的判斷，預(yù)先發(fā)現(xiàn)成形中可能產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，并模擬各種工藝方案，以減少模具調(diào)試次數(shù)和時(shí)間，縮短模具開(kāi)發(fā)時(shí)間；2）對(duì)模具進(jìn)行強(qiáng)度剛度校核，擇優(yōu)選取模具材料，預(yù)測(cè)模具的破壞方式和模具的壽命，提高模具的可靠性，降低模具成本；3）通過(guò)仿真進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以獲得最佳的工藝方案和工藝參數(shù)，增強(qiáng)工藝的穩(wěn)定性、降低材料消耗、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量；4）查找工件質(zhì)量缺陷或問(wèn)題產(chǎn)生的原因，以尋求合理的解決方案。10．工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的概念，為何有時(shí)需要設(shè)置多個(gè)工件坐標(biāo)系。對(duì)刀建立工件坐標(biāo)系的兩種方法（G92，G54~59），比較兩種方法的不同及應(yīng)用工件坐標(biāo)系：用來(lái)確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系，原點(diǎn)即為工件編程零點(diǎn)?？梢源嬖诙鄠€(gè)工件坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系：多工件坐標(biāo)系設(shè)定：①對(duì)于一些復(fù)雜的零件，為提高編程效率和零件的加工精度，在同一零件上建立多個(gè)坐標(biāo)系。②為較少零件的裝卸次數(shù)，提高加工效率，經(jīng)常在一個(gè)夾具上安裝多個(gè)加工零件，此時(shí)可以根據(jù)夾具的尺寸設(shè)置多個(gè)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)，并用同一個(gè)子程序加工其上的各個(gè)相同零件。③在臥式加工中心中可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(B軸)的旋轉(zhuǎn)來(lái)加工零件的不同側(cè)面，需設(shè)定多個(gè)坐標(biāo)系。用G92指令設(shè)定工件坐標(biāo)系的對(duì)刀方法：①安裝工件，先用手動(dòng)方式返回機(jī)床零點(diǎn)，再將主軸刀具先移到靠近工件的x方向的對(duì)刀基準(zhǔn)面。②啟動(dòng)主軸，用手輪進(jìn)給方式緩慢移動(dòng)機(jī)床x軸，使刀具側(cè)面正好接觸工件側(cè)面。設(shè)刀具直徑為8mm，這時(shí)刀具中心相對(duì)于工件x軸零點(diǎn)的位置為：80/2+8/2=44mm。③停止主軸，將機(jī)床工作方式轉(zhuǎn)換成手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式，按“程序”鍵，輸入G92X44。按循環(huán)啟動(dòng)按鈕執(zhí)行G92X44這一程序，設(shè)定好x坐標(biāo)。④按照上述步驟對(duì)y軸操作，輸入并執(zhí)行G92Y-54，設(shè)定好y坐標(biāo)。⑤對(duì)Z軸同樣操作，輸入并執(zhí)行G92Z0，設(shè)定好z坐標(biāo)。這樣工件坐標(biāo)系就設(shè)定在圖示位置上。用G54~G59建立工件坐標(biāo)系的對(duì)刀方法：①安裝工件，用手動(dòng)方式回機(jī)床參考點(diǎn)。②移動(dòng)機(jī)床3軸，使主軸刀具側(cè)面和零件x方向的對(duì)刀基準(zhǔn)面正好接觸。記錄此時(shí)屏幕上顯示的x坐標(biāo)值L1；用同樣方式將主軸刀具側(cè)面和工件y方向的對(duì)刀基準(zhǔn)面正好接觸，記錄此時(shí)屏幕上顯示的y坐標(biāo)值L2；再用同樣方式將主軸刀具下端面和工件z方向的對(duì)刀基準(zhǔn)面正好接觸，記錄此時(shí)屏幕上顯示的z坐標(biāo)值L3。③計(jì)算工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)的距離。設(shè)刀具直徑為8mm，則工件坐標(biāo)系原點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)的距離為：x方向：Lx=L1-4-40y方向：Ly=L2+4+50z方向：Lz=L3Lx、Ly、Lz即為欲設(shè)定的工件坐標(biāo)系零點(diǎn)到機(jī)床零點(diǎn)的偏移值，由于機(jī)床零點(diǎn)在3軸正方向的極限位置，偏移值一般為負(fù)。④按“偏置量”鍵進(jìn)入偏移設(shè)置頁(yè)面，按“翻頁(yè)”鍵使屏幕顯示“工件坐標(biāo)系”頁(yè)面，移動(dòng)光標(biāo)到NO.01（對(duì)應(yīng)G54）處，分別輸入XLx、YLy、ZLz，這樣第一工件坐標(biāo)系就設(shè)定結(jié)束。⑤用同樣方法可設(shè)定必要的其余工件坐標(biāo)系。11．模具數(shù)控加工的工藝基礎(chǔ)（1）加工工序的劃分遵循原則：①先粗后精，先面后孔②減少換刀次數(shù)，減少空程時(shí)間③對(duì)同軸度要求較高的孔系加工，應(yīng)在一次定位后，通過(guò)順序連續(xù)換刀完成該同軸孔系的全部加工，然后再加工其它位置的孔。（2）工件的裝夾方式遵循原則：①減少裝夾次數(shù)。②盡可能使用夾具加快零件的定位和夾緊過(guò)程。③盡量采用標(biāo)準(zhǔn)化通用夾具。④注意避免刀具和夾具間可能發(fā)生的干涉。（3）對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的確定①便于數(shù)學(xué)處理和簡(jiǎn)化程序編制。②對(duì)刀點(diǎn)是程序的起點(diǎn)，又是程序的終點(diǎn)，在成批生產(chǎn)中，要考慮對(duì)刀的重復(fù)精度，所以對(duì)刀點(diǎn)位置在機(jī)床上應(yīng)容易校準(zhǔn)，加工過(guò)程中便于檢查。③加工精度要求不高時(shí)，可直接用工件上或夾具上的某些表面作對(duì)刀面；加工精度要求較高時(shí)，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。如以孔定位的零件，以孔的中心作為對(duì)刀點(diǎn)就比較合適；對(duì)稱(chēng)的零件，應(yīng)選擇零件的上表面中心或底面中心為對(duì)刀點(diǎn)；異形件應(yīng)選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為對(duì)刀點(diǎn)；加工路線(xiàn)封閉時(shí)，應(yīng)選擇加工精度較高的表面為對(duì)刀面。④確定對(duì)刀點(diǎn)時(shí)，還應(yīng)保證換刀后仍容易對(duì)刀。例如立式加工中心上，換刀后由于新刀的高度與原刀不可能完全相同，一般對(duì)Z軸需重新校準(zhǔn)。此時(shí)若原對(duì)刀面已被切削掉，則會(huì)出現(xiàn)麻煩。這種情況下，一般選擇機(jī)床工作臺(tái)面為Z軸對(duì)刀點(diǎn)，對(duì)刀后抬高一定的距離作為Z軸原點(diǎn)。⑤加工過(guò)程中需換刀時(shí)需規(guī)定換刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容安排，以換刀時(shí)刀具不得碰傷工件、夾具、以及機(jī)床的原則而設(shè)定；換刀點(diǎn)往往應(yīng)設(shè)在零件的輪廓之外。（4）加工路徑規(guī)劃①盡量避免法向切入與切出②對(duì)于孔位置精度要求較高的工件，在加工孔時(shí)一定要注意做到各孔的定位方向一致，避免反向間隙的影響。③銑削平面零件內(nèi)槽的封閉輪廓時(shí)，切入切出部分不能有外延部分，這時(shí)可沿零件輪廓的法線(xiàn)切入或切出，其切入點(diǎn)最好選在零件輪廓兩幾何元素的交點(diǎn)處。④銑削三