第三章软件知识
（一）CAD部分
引入：CAD（Computer Aided Design）是计算机辅助设计。CAD是指技术人员以高速计算能力和显示图形的计算机为工具，用专业的知识和方法对产品进行绘图、分析计算和编写技术文件，将计算机的海量存储和高速数据处理与人的创造性思维有机结合起来等设计活动的统称。用于CAD的计算机软件及外部设备，总称为CAD系统。 1. AutoCAD 2010界面由哪些部分组成？分别具有什么作用？
答：AutoCAD 2010界面由标题栏、菜单栏、标准工具栏、绘图区、命令窗口、状态栏、十字光标几部分组成。 它们的作用分别为： 标题栏位于窗口顶部，显示软件的名称及所打开文件的名称等信息，双击标题栏可以进行最大、最小化的切换。通过标题栏的多个快捷按钮，可以对文件进行基本操作。
菜单栏位于标题栏下方，包括全部的功能和命令，通过菜单栏弹出下拉菜单，可以进行诸多操作。
工具栏包含许多有图标表示的命令按钮，将一些菜单栏中常用的命令以快捷方式的形式排列出来，是常用应用程序的调用的另一种形式，为设计工作减少了不少麻烦。
绘图区显示正在绘制的图形，其中包含模型、布局等选项卡，使用鼠标滑轮可以对界面进行缩放设置，可以实现模型空间与图纸的相互切换。
命令窗口显示命令提示和信息，接收用户在窗口中输入的命令，是AutoCAD与设计者交流的工具。
状态栏显示图形编辑状态，其中最常用的是对象捕捉与对象跟踪按键，通过这些按键的组合达到精确作图的目的。
十字光标标识绘图点或者选取绘图对象，由鼠标控制，左键表示选定，右键表示取消。 2. 简述SolidWorks2007软件的典型功能？ 答：SolidWorks 2007的典型功能： 1).参数化尺寸驱动
参数化尺寸驱动建模技术，即尺寸控制图形。当改变一个尺寸时，相应的模型、装配体、工程图的形状和尺寸将随之变化而变化，非常有利于新产品在设计阶段的反复修改。 2).三维实体造型
设计工作时直接从三维空间开始，设计师可以马上知道自己的操作会导致的零件形状。实体造型模型中包含精确的几何、质量等特性信息，可以方便准确地计算零件或装配体的体积和重量，轻松地进行零件模型之间的干涉检查。 3).三个基本模块联动
三大基本模块，即零件模块、装配体模块和工程图模块，分别用于完成零件设计、装配体设计和工程图设计。虽三个模块处于不同的工作环境中，但依然保持了二维与三维几何数据的全相关性。在任意一个模块中对设计所做的任何修改，都会自动地反映到其它模块中，从而避免了对各模块的分别修改，大大提高了设计效率。 4).特征管理器（设计树）
SolidWorks采用了特征管理器（设计树）技术，可以详细地记录零件、装配体和工程图环境下的每一个操作步骤，非常有利于设计师在设计过程中的修改与编辑。 5).支持国标（GB）的智能化标准件库Toolbox SolidWorks 中的Toolbox支持中国国家标准（GB），还有符合国际标准(ISO)的三维零件库,调用非常方便。Toolbox是充分利用了SolidWorks的智能零件技术而开发的三维标准零件库，与SolidWorks的智能装配技术相配合，可以快捷地进行大量标准件的装配工作。 6).源于黄金伙伴的高效插件
以优秀插件武装起来的SolidWorks，让设计师在不脱离SolidWorks的环境下就可以进行三维设计、工程分析、数控加工、产品数据管理等与产品整个生命周期有关的活动，使其真正地成为CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统。 7).eDrawings —网上设计交流工具
SolidWorks免费为用户提供eDrawings ——一个通过电子邮件传递设计信息的工具，是一个非常有用的设计交流工具。 8).API开发工具接口 借助API开发工具接口，用户可以对程序进行二次开发；通过数据转换接口，可直接与Pro/E、UG等软件的文件交换数据。 3.CATIA V5软件的典型功能？
CATIA在不同需求时是在不同的模块下工作的，CATIA提供了丰富的功能模块，各个模块的典型功能如下： 1) 基础结构模组
包括各种基础图素，如标准件的设计功能，为高效设计提供了可能。 2) 机械设计模组
包括机械零件、板金零件、模具及机械产品等从概念设计到细节设计的各种功能。该模组包括的模块较多。 3) 曲面造型模组
包括各种曲面造型功能，可用于带有复杂曲面零件的设计，也可进行产品的工业设计。 4) 数控加工模组
提供了优越的数控加工解决方案，支持高速加工和多轴加工等高级加工。 5) 知识工程模组
是一个智能化的解决方案，它可以把隐含知识的设计方法转变成显性知识的设计方法，用户可以捕捉和重用共同的、贯穿于整个产品生命周期的经验知识。从设计到制造，从单个应用到全企业的广泛应用，用户可以分享任何类型的外部知识。 6) 工程分析模组
可以对任何零件或装配件进行工程分析，对基于知识工程的体系结构可方便的利用分析规则和分析结果优化产品。 7) 设备与系统工程模组
用于在3D环境下对产品进行复杂电气、液压传动、管路和机械系统的协同设计与集成，并优化其空间布局。 8) 电子样机模组
用于构建电子样机（虚拟产品），并对其进行检查、模拟和验证。 9) 人体工学模组
用于人体模型的构造，以及人体工学方面的分析。 4. Pro/E 5.0的基本功能？
答：Pro/E 5.0各模块的基本功能如下： 1）工业设计模块
主要用于对产品进行几何设计， Pro/E后阶段的各个工作数据的产生都要依赖于实体建模所生成的数据。 2）机械设计模块 是一个高效的三维机械设计工具，它可以绘制任意复杂形状的零件。Pro/E生成曲面的方法有：拉伸、旋转、放样、扫掠、点阵等。由于生产曲面的方法较多，因此Pro/E可迅速建立任何复杂曲面。它既能作为高性能系统独立使用，又能与其它实体建模模块结合起来使用，它支持GB、ANSI、ISO和JIS等标准。 3）功能仿真模块
功能仿真（CAE）模块主要进行有限元分析。利用该功能，在满足零件受力要求的基础上，便可充分优化零件的设计。 4）制造模块
在机械行业中制造模块的主要功能就是数控加工。 5）数据管理模块
Pro/E的数据管理模块在计算机上对产品性能进行测试仿真，找出造成产品各种故障的原因，从而排除产品故障。 6）数据交换模块
在实际中还存在一些别的CAD系统，如UG、CATIA等，由于它们门户有别，所以自己的数据都难于被对方所识别。但在实际工作中，往往需要接受别的CAD数据。这时它就会发挥作用。
5. UG NX7软件有多少个模块？每个模块都有哪些功能？
答：UG NX7软件由多个模块组成，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用和逆向工程应用模块，其中每个功能模块以Gateway环境为基础，彼此之间既相互独立又存在着一定的联系。 每个模块的功能如下： 1) UG/Gateway 为所有UG NX产品提供了一个统一的进入捷径，是用户打开NX进入的第一个应用模块，也是执行其他交换应用模块的先决条件，为其他模块的运行提供统一的数据库支持和一个图形交互环境。
UG/Gateway支持打开已保存的部件文件、建立新的部件文件、绘制工程图以及输入/输出不同格式的文件操作，同时也提供了图层控制、视图定义和屏幕布局、表达式和特征查询、对象信息分析、显示控制和隐藏/再现对象等操作。 2) CAD模块 (1) 实体建模
UG的实体建模主要包括集成了基于约束的特征建模和显性几何建模两种。可方便快速地建立二维和三维线框模型、扫描和旋转实体、布尔运算及其表达式。实体建模是特征建模和自由形状建模的必要基础。 (2) 特征建模
UG的特征建模模块提供了对建立和编辑标准设计特征的支持。常用的特征建模方法有圆柱、圆锥、球、圆台、凸垫及孔、键槽、腔体、倒圆角和倒角等。 (3) 自由形状建模
UG自由形状建模包括设计高级的自由形状外形、复杂曲面和实体模型的创建，它是实体建模和曲面建模技术的合并。UG自由形状建模的方法包括沿曲线的扫描，二次曲线创建二次曲面体，在两个或多个的实体间用桥接的方法建立光滑曲面。可以采用逆向工程，通过曲线/点网格定义曲面，通过点拟合建立模型。还可以通过修改曲线参数，或通过引入数学方程控制、编辑模型。 (4) 工程制图
UG工程制图模块可通过实体模型自动生成平面工程图，还可以利用曲线功能绘制平面工程图。
(5) 装配图
UG装配建模是用于产品的模拟装配，它支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。装配建模的主模型可以在总装配的上下文中设计和编辑，组件以逻辑对齐、贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位。 3) MoldWizard模块
MoldWizard是UGS提供的运行在Unigraphics NX软件基础上的一个智能化、参数化的注塑模具设计模块。MoldWizard为产品的分型、型腔、型芯、滑块、嵌件、推杆、镶块、复杂型芯或型腔轮廓创建电火花加工的电极及模具的模架、浇注系统和冷却系统等，提供了方便有效地设计途径，最终可生成参数化的三维模具模型。 4) CAM模块
UG/CAM模块是UG NX的计算机辅助制造模块，该模块提供了对NC加工的CLSFS建立与编辑，提供了包括铣、多轴铣、车、线切割、钣金等加工方法的交互操作，还具有图形后处理和机床数据文件生成器的支持。另外还提供了制造资源管理系统、切削仿真、图形导轨编辑器、机床仿真等加工或辅助加工等。 5) 产品分析模块
UG产品分析模块集成了有限元分析功能，可用于对产品模型进行受力、受热后的变形分析。另外，还可以建立有限元模型、对模型进行分析和对分析后的结果进行处理。 6) UG NX7新增功能模块 (1) “HD3D”功能
“HD3D”是一种创新的，开放、直观的可视化方法。它是产品开发的可视示意板。HD3D通用于NX和Teamcenter软件，可与任何类型的PLM数据协同工作，其开放式架构还可以集成各种第三方应用软件。HD3D提供了一种简易和直观地搜集、比较和展示产品信息的手段，可直接运用到关键的决策当中。
HD3D除了具有基于PLM数据的可视化分析能力外，HD3D还可在NX 7Check-Mate中进行应用。NX 7Check-Mate是一种基于标准的校核应用程序，它可保证产品符合实际标准，并可使CAD模型文件结构始终保持一致。 (2) 同步建模技术的功能增强
同步建模技术是Siemens PLM Software推出的用于提高计算机辅助设计、制造仿真分析效率的一种技术。该技术可明显提高产品设计的生产效率。 (3) 装配关联中的设计
目前大部分产品都设计为装配件而非单个部件，每个模型部件必须与整个装配产品中的其他部件适当地建立界面。
（二）CAE部分
引入：CAE(Computer Aided Engineering)是用计算机辅助工程。CAE是指求解复杂工程和产品结构强度、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似数值分析方法。 .1.简述ProCAST软件的模拟流程
造型———MeshCAST划分表面网格———MeshCAST划分体网格———PreCAST设置边界条件和运行参数———DataCAST、ProCAST计算———ViewCAST处理、分析模拟结果———PostCAST分析结果后处理
1、创建模型：可以分别用I-Deas、Pro/E、UG、Patran、Ansys 作为前处理软件创建模型，输出ProCAST可接受的模型或网格文件。
2、MeshCAST：对输入的模型或网格文件进行剖分，最终产生四面体体网格，生成xx.mesh文件，文件中包含节点数量、单元数量、材料数量等信息。
3、PreCAST：PreCAST是ProCAST的前置处理器，允许用户读取有限元模型、对不同的模型组件指定材料属性、设定接口和边界条件、定义初始条件、模拟参数，生成xxd.dat和xxp.dat文件，
4、DataCAST：检查模型及PreCAST中对模型的定义是否有错误，如有错误，输出错误信息，如无错误，将所有的模型信息转换为二进制，生成xx.unf文件。
5、ProCAST：对铸造过程模拟分析计算，生成xx.unf文件。
6、ViewCAST：显示铸造过程模拟分析结果。
7、PostCAST：对铸造过程模拟分析结果进行后处理。 2．简述MAGMASOFT软件基本模拟流程。 MAGMA SOFT基本流程是软件的前处理模块，包括几何实体建模、CAD数据接口和自动网格划分。软件的主处理模块，包括模拟全过程中工艺参数的输入；模拟的后处理模块，包括三维视图显示、运算结果评估。
（三）CAM部分
引入：CAM(computer Aided Manufacturing)是计算机辅助制造。利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。它输入信息是零件的工艺路线和工序内容，输出信息是刀具加工时的运动轨迹(刀位文件)和数控程序。核心是计算机数值控制(简称数控)，数控的特征是由编码在穿孔纸带上的程序指令来控制机床。 1.简述CAXA软件的主要功能 CAXA数控车XP的CAD功能
CAXA数控车XP与CAXA电子图板采用相同的几何内核具有强大的二维绘图功能和丰富的数据接口，特征实体造型主要有拉伸、旋转、导动、放样、倒角、圆角、打孔、筋板、拔模、分模等特征造型方式，可以将二维的草图轮廓快速生成三维实体模型。自由曲面造型提供多种NURBS曲面造型手段：可通过列表数据、数学模型、字体、数据文件及各种测量数据生成样条曲线；通过扫描、放样、旋转、导动、等距、边界网格等多种形式生成复杂曲面；并提供裁剪、延伸、缝合、拼接、过渡等曲线曲面裁剪手段。可以完成复杂的工艺造型任务。数控车XP的绘图操作和电子图板相像，可以参照电子图板的操作方法进行绘图。 2）CAXA数控车XP的CAM功能
CAM是数控车XP的重要功能之一，数控车CAM自动编程主要包括加工造型、机床设置、刀路生成和后置处理等四个部分。其特点主要有以下几个方面： （1）设计、编程集成化
“CAXA线切割xp”可以完成绘图设计、加工代码生成、连机通讯等功能，集图纸设计和代码编程于一体。
（2）更完善的数据接口
“CAXA线切割xp”可直接读取EXB格式文件、DWG格式文件、任意版本的DXF格式文件以及IGES格式、DAT格式等各种类型的文件，使得所有CAD软件生成的图形都能直接读入“CAXA线切割xp”，这样不管用户的数据来自何方，均可利用“CAXA线切割xp”完成加工编程，生成加工代码。 （3）图纸、代码的打印
“CAXA线切割xp”可在软件内直接从打印机上输出图纸和生成的代码。其中代码还允许用户进行排版、修改等操作，加强了图纸、代码的管理功能。 （4）互交式的图像矢量化功能
位图矢量化一直是用户很欢迎的一个实用功能，新版本对它也进行了加强和改进，新的位图矢量化功能能够接受的图形格式更多、更常见，它可以适用于BMP、GIF、JPG、PNG等格式的图形，而且在矢量化后您可以调出原图进行对比，在原图的基础上对矢量化后的轮廓进行修正。
（5）齿轮、花键加工功能 解决任意参数的齿轮加工问题。输入任意的模数、齿数等齿轮相关参数，由软件自动生成齿轮、花键的加工代码。 （6）完善的通讯方式
可以将电脑与机床直接连机，将加工代码发送到机床的控制器。“CAXA线切割V2”提供了电报头通讯、光电头通讯、串口通讯等多种通讯方式，能与国产的所有机床连接。
两轴到五轴的数控加工两轴到三轴加工为基本配置。多样化的加工方式可以安排从粗加工、半精加工、到精加工的加工工艺路线，高效生成刀具轨迹。四轴到五轴加工方式：曲线加工、四轴平切面、五轴等参数线、五轴侧铣、五轴定向、五轴G01钻孔、五轴转四轴轨迹等多种加工方法，针对叶轮、叶片类零件提供叶轮粗加工和叶轮精加工实现整体加工叶轮和叶片。 宏加工提供倒圆角加工，可生成加工圆角的轨迹和带有宏指令的加工代码，可以充分利用宏程序功能，使得倒圆角的加工程序变得异常简单灵活。
编程助手方便的代码编辑功能，简单易学，非常适合手工编程使用。同时支持自动导入代码和手工编写的代码，其中包括宏程序代码的轨迹仿真，能够有效验证代码的正确性。支持多种系统代码的相互后置转换，实现加工程序在不同数控系统上的程序共享。还具有通讯传输的功能，通过RS232口可以实现数控系统与编程软件间的代码互传。
知识加工运用知识加工，经验丰富的编程者可以将加工的步骤、刀具、工艺条件进行记录、保存和重用，大幅提高编程效率和编程的自动化程度；数控编程的初学者可以快速学会编程，共享经验丰富编程者的经验和技巧。随着企业加工工艺知识的积累和规范化，形成企业标准化的加工流程。
生成加工工序单自动按加工的先后顺序生成加工工艺单，方便编程者和机床操作者之间的交流，减少加工中错误的产生。
加工工艺控制提供丰富的工艺控制参数，可方便地控制加工过程，使编程人员的经验得到充分的体现。丰富的刀具轨迹编辑功能可以控制切削方向以及轨迹形状的任意细节，大大提高了机床的进给速度。
加工轨迹仿真提供了轨迹仿真手段以检验数控代码的正确性。可以通过实体真实感仿真模拟加工过程，显示加工余量；自动检查刀具切削刃、刀柄等在加工过程中是否存在干涉现象。 通用后置处理后置处理器无需生成中间文件就可直接输出G代码指令，系统不仅可以提供常见的数控系统后置格式，用户还可以自定义专用数控系统的后置处理格式。 2简述MasterCAM 软件数控编程流程。
（简述的流程）1 零件的几何建模2 零件的加工工艺性分析3 零件的加工刀具路径确定4 零件的模拟数控加工5 生成数控指令代码
1）创建制造模型包括创建或获取设计模型以及工件规划。 2）进入加工环境 3）设置工件
为了使加工的仿真效果更加真实，有时需要对零件添加工件。另外，如果需要系统自动运算进给速度等参数时，设置工件也非常重要。 4）选择加工方法
Mastercam为用户提供了很多种加工方法，根据加工的零件不同，只有选择合适的加工方式，才能提高加工效率和加工质量，并通过CNC加工刀具路径获取控制机床自动加工的相应数控程序。在零件数控加工程序编制的同时，还要仔细考虑成型零件的公差、形状特点、材料性质以及技术要求等因素，进行合理的加工参数的设置，才能保证编制的数控程序高效、准确地加工出质量合格的零件。因此，加工方法同样非常的重要。 5）选择刀具
在Mastercam生成刀具路径之前，需要选择在加工过程中所使用的刀具。一个零件从粗加工到精加工可能要分成若干步骤，需要使用若干把刀具，而刀具的选择直接影响到加工的成败和效率。所以，在选择刀具之前，要首先了解加工零件的特征、机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削量以及其他相关因素，然后选择合适的刀具。 6）设置加工参数
在Mastercam中需要设置的加工参数包括共性参数以及在不同的加工方式中所特有的参数。这些参数的设置将直接影响到数控程序编写的结果，程序加工效率的高低取决于加工参数的设置得是否合理。 7）加工仿真
加工仿真是用实体切削的方式来模拟刀具路径。对于已生成刀具路径的操作，可在图形窗口中以线框形式或实体形式模拟刀具路径，让使用者在很直接地观察到刀具切削工件的实际过程，以验证个操作定义的合理性。 8）利用后处理生成数控程序
刀具路径生成并确定其检验无误后，就可以进行后处理操作了。后处理是由NCI处理路径文件转成数控文件，而数控文件是可以在机床上实现自动加工的一种途径。 3．简述Cimatron软件技术特点
1、基于知识的加工：这是Cimatron系统内置的加工核心特色，该特色保证了在用户选择了加工对象与合适的加工方法及其工艺参数之后，对加工的状况进行分析，合理地调整刀路轨迹，使加工结果更合理、更安全、更高效； 2.基于毛坯残留知识的加工
用户根据实际加工的毛坯形状定义对应的初始毛坯（即可以定义规则毛坯，如方料、圆料等，也可以定义基于零件理论模型偏置的有形状的铸造毛坯），在加工过程中，系统时刻记录上次加工后在零件的理论模型表面上剩余的毛坯形状与毛坯特点，从而结合具体的加工方法对加工轨迹做一系列的加工优化
1）实现无空走刀加工2）实现相对安全的快速抬刀、移刀3）实现真正意义上的刀具及其夹头的干涉检查4）实现完整意义上的刀具载荷的分析与速率调整优化 3.逐深加工技术加工特深零件
在实际加工中会遇到许多较深的零件，为达到最佳的加工效果，对这些零件的加工时， Cimatron 允许用户随着深度的增加渐次加大刀具的长度，对不同长度的刀具可以限制其加工的深度范围，从而避免了采用单一长度的刀具加工时由于刀具回弹所造成的加工偏差。 4.直观的加工结果校验
Cimatron 支持最后加工结果与理论模型的比较，使编程人员迅速知道当前所编程序在零件实际加工后的基本状况，从而帮助编程人员进行下一步的编程决策。 5.基于工艺特征的自动化编程
Cimatron是最早采用该技术的公司，该技术可以把工厂的典型工艺过程与参数存储起来形成加工模式，当有新的零件可以采用同样的加工方法进行加工时，技术人员不需从头编制加工工艺，而由系统根据技术人员选定的加工模式实现自动编程。
6、基于斜率分析技术的一体化加工策略
7、最佳事前优化，减少事后完善―Cimatron针对模具行业的独特加工策略
8、功能丰富、完善、安全和高效的高速铣削加工
9、支持紧急任务的并行编程加工模式
10、具有时时决策支持的数控编程系统
