《CAD - CAE - CAM方法与技术》考前复习小抄

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产品开发过程大体分为设计、分析、制造三个主要环节

设计是对产品功能、性能、材料等内容进行定义，其主要结果是对产品形状和大小的几何描述

分析是对产品的功能和性能预测和验证，以保证产品在制造以后能够实现预期功能和满足各种性能指标

制造是利用生产系统将设计结果转化为产品实物的过程，主要包括工艺设计、生产调度、加工、装配、检测等环节江西高招网

CAD计算机辅助设计CAE计算机辅助工程CAM计算机辅助制造江西高招网 狭义的CAD主要是指产品的几何建模及其相关技术，即如何在计算机中描述产品的形状和大小

CAD系统的典型功能模块包括通用模块和专用模块；通用模块包括二维草图、三维建模、曲面建模、装配建模、工程制图

现代CAD的技术特征包括参数化建模技术、基于特征的建模技术、全数据相关技术智能导航技术

参数化建模的两个核心技术一是约束二是尺寸驱动 三维模型有线框模型、曲面模型和实体模型三种

典型的拼合方法亦指实体的表示方法：体素构造法、边界表示法、半空间法 三维设计软件约束的对象有两种，包括草图绘制的对象和装配中的零件对象 在参数化设计中，约束可分为尺寸约束和几何约束两类 尺寸约束包括线性尺寸约束、径向尺寸约束和角度尺寸约束

常见的几何关系包括水平、竖直、共线、垂直、平行、相切、同心、中点、交叉点、重合、对称、固定等

草图通常由图形、约束和辅助几何组成

约束驱动是指在草图上施加尺寸和几何约束，或当尺寸值和约束类型发生变化时，草图图形会自动发生变化，以满足新的约束要求

草图的约束状态可分为满约束、欠约束和过约束 草图上存在两类约束：尺寸约束和几何约束 尺寸约束包括线性约束、径向约束和角度约束

几何约束包括：水平约束、垂直约束、平行约束、正交约束、相切约束、共线约束、相等约束、对称约束、中点约束江西高招网

草图的绘制：确定合理的绘制平面、正确理解和反映设计意图、建立合理的约束形式 约束的形式有以下几种：几何约束、尺寸关系、拓扑关系约束、特征组合约束

参数化设计方法：基于模板的设计方法、基于程序的设计方法、基于表格的设计方法 广义特征的定义为一组具有确定的约束关系的几何实体，它同时包含某种特定的功能语义信息

3.二维草图：在基于特征的三维建模过程中，草图用于拉伸、旋转等三维特征的建立。 4.三维建模：是CAD系统的核心模块，是任何CAD系统必不可少的功能，用于产品三维模型的建立、显示和编辑。

5.曲面建模：是实体建模的补充，通常用于复杂产品如汽车、飞机、家电等的外形设计。 6.装配建模：是CAD系统的必要模块，它能实现三维产品模型的虚拟装配，直观、形象地表达产品各零部件的组成、装配关系和产品的最终成形效果。 7.工程制图：用于绘制和编辑能指导产品加工、制造的工程图

11.体素构造的拼合运算采用正则化的布尔算子，类似于集合中的并、交、差。 12.一个空间物体的约束度与自由度之和等于6

13.装配中的零件对象是空间中的对象，其有6个自由度。

16.在绘制草图时，ProE对图形有以下限制：1）图形由几何元素链组成 2）封闭的图形链内部可以存在若干同样封闭的图形链，但内环与外环、内环与内环之间不能相交。 17.在三维建模过程中，草图被视为一种基本特征，称为草图特征。 18.草图是实现三维参数化建模的重要基础。

20.几何约束是对图形几何元素方位、相对位置关系和大小关系的限制。

21.水平约束用符号H表示，并显示在直线上方或下方，用于使直线保持在水平方向，即与

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坐标系的X轴同向。

22.平行约束用符号表示，并显示在直线附近，用于使两条或多条直线保持相互平行。 23.正交约束显示在两条直线的交点处，用于使两条直线始终成90°相交

24.相切约束用符号T表示，并显示在切点位置，用于使直线与圆弧、圆弧与圆弧之间保持相切

25.共线约束用于使两条直线或点与直线位于同一方向上

26.相等约束用于使两个或多个几何元素的大小相等，如直线的长度相等、圆的半径等 27.建立合理的约束形式：先进行几何约束，再进行尺寸标注

28.基于模板的设计方法：事先生成零件的参数化模型，建立需要的几何约束和尺寸关系，并按一定方式存储作为新的设计模板。

29.常见的特征类型主要包括草图特征、拉伸特征、旋转特征、倒圆特征、倒角特征、薄壳特征、拔模特征等。

30.特征设计具体可分为基础实体特征、附加实体特征、参考特征 31.基于特征的产品建模分为4个层次：草图、特征、零件和产品 32.装配是将多个机械零件按技术要求连接或固定起来，以保持正确的相对位置和相互关系，成为具有特定功能和一定性能指标的产品或机构装置。 33.装配件中零件之间的关系包括配合关系和定位关系。

34.装配建模方法通常分为自底向上的装配建模和自顶向下的装配建模。

35.在CAD系统中，原始零件模型与其引用模型间存在全相关性，即原始零件模型与其引用模型之中的任何一方发生更改时，另一方将发生相应的更改。

36.分解视图是使装配体的各装配元件按一定方式分开显示的一种表达方式，它只影响模型的显示，而不更改模型元件间的实际装配关系。

37.在ProE中，装配约束分为匹配、对齐、插入、相切、坐标系、线上点、曲面上的点、曲面上的边、自动共9大类，通过两个或两个以上的装配约束使元件之间达到完全约束来形成装配。

38.匹配约束有重合、正向偏移、反向偏移和定向4种情况。

39.坐标系约束使待装配零件与参照模型的坐标系自动重叠，并使两坐标系的相应坐标轴对齐。

40.线上点约束使待装配模型上的点与参照对象上的线相接触形成装配关系

41.曲面上的点约束使待装配模型上的点与参照对象上的面相接触形成装配关系

42.有限元法处理问题的基本思想是将连续的求解对象划分为一定数量的网格。划分网格的过程称为离散，离散形成的网格称为单元，单元与单元的连接点称为节点。 43.通过离散，一个连续体变成由一定数量单元组成的组合体。但单元之间不是简单的堆积，而是通过节点连接在一起。一个单元上的力通过节点传递给相邻单元，节点是单元之间的唯一联系。连续体离散后形成的单元数量总是有限的，不可能无限多，因此这种方法称为有限单元法，简称有限元法。

有限元法的应用特点：能够分析复杂形状的结构、能够处理不同类型的材料、能够保证规定的工程精度、能够处理复杂的边界条件

44.结构分析主要分为静态和动态、线性和非线性分析江西高招网

45.热分析是对在一定热边界条件下结构内部的温度分布和热流进行计算，计算出的温度分布又称为温度场。

46.流场分析是对一定区域内的流体特性进行计算，计算的场变量主要包括速度和压力。 47.有限元分析的三个阶段：前处理、求解、后处理

48前处理：在分析软件进行计算之前完成的工作称为前处理

48：求解：求解的任务是基于有限元模型完成有关的数值计算，并输出需要的计算结果 49.后处理：求解完成后所做的工作称为后处理

50.有限元模型是为数值计算提供原始数据的计算模型，模型中一般包括三类数据：节点数据、单元数据和边界条件数据

21.有限元建模的基本原则：保证计算结果的精度。控制模型的规模

22.除了单元数量和单元阶次外，单元形状对计算结果精度也有影响。一般，单元形状为正多边形和正多面体时最理想

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23.模型规模是指模型的大小，直观上可用节点数和单元数来衡量

形状处理的方法：降维处理、细节简化、局部结构的利用、对称性的利用

24.局部分析法：从整个结构中划分出一部分进行分析，该部分通常是结构中受力最重、应力或变形最大的危险区域

25.对称性的利用：当结构形状和边界条件具有某种对称性时，应力和变形也将呈相应的对称分布

26.根据单元网格形状的维数特征，单元可分为一维单元、二维单元、三维单元

根据单元位移函数多项式的最高阶次数的多少，单元可分为线性单元、二次单元和三次单元

根据结构单元的节点自由度性质不同，单元可分为传弯单元和非传弯单元

而为单元的形状通常有三角形和四边形两种。平面单元、轴对称单元的形状为平面三角形或四边形

实体单元的网络形状有四面体、五面体和六面体三种

线性单元的网络面为平面；高阶单元的网格面可以是曲面，以适应三维结构的曲面边界 单元特性包括：材料特性、物理特性、截面特性单元相关几何数据 有限元模型上的载荷形式有集中载荷、分布载荷、体积力和温度载荷 27.材料特性用于定义分析对象的材料在力学、热学等方面的性能。

物理特性用于定义单元物理参数或辅助几何特征，在ANSYS中称为实常数 28.在结构分析中，边界条件主要包括位移约束和载荷

有限元模型上的载荷形式有集中载荷、分布载荷、体积力和温度载荷

29.ANSYS提供4种网格划分方法：延伸划分、映射划分、自由划分和自适应划分

数控机床通常由程序载体、输入装置、数控装置、伺服驱动系统、位置反馈系统、辅助控制装置、机床本体等部分组成

30.在数控机床上，各种轮廓的加工都是通过插补计算实现的，插补计算的任务就是对轮廓线的起点到终点之间再密集地计算出有限个坐标点，刀具沿着这些坐标点移动，来逼近理论轮廓

31.插补方法可分为两大类：脉冲增量插补和数据采样插补 逐点比较法插补的基本原理是：在刀具按要求轨迹运动加工零件轮廓的过程中，数控系统每次仅向一个坐标轴输出一个进给脉冲，没走一步都要比较刀具与被加工零件轮廓之间的相对偏差，并根据比较结果决定下一步的进给方向，使刀具向减少偏差的方向进给

32.工序划分的原则：基面先行原则。先粗后精原则。先主后次原则。先面后孔原则

33.工序划分方式：按所用刀具划分工序。按零件的装卡定位方式划分工序。按粗、精加工划分工序

34.内槽：指以封闭曲线为边界的平底凹槽

35.铣削曲面时，常用球头刀采用行切法进行加工

36.F功能也称为F代码或F指令，用来指定进给速度，为续效代码。

S功能指定主轴转速，单位为rmin，也是续效代码，由地址码S和后面的数字组成 T功能也称为T代码或T指令，在有自动换刀功能的数控机床上，用地址T和后面的数字来指定刀具号和刀具补偿号

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