上海工程技术大学CADCAM.doc

第一章1、CAD/CAM是计算机辅助设计和计算机辅助制造的缩写，主要包括CAD、CAPP、CAE、CAT和CAM等2、计算机辅助设计(Computer Aided Design, CAD )：工程技术人员以计算机为辅助工具完成产品设计过程中的各项工作，如草图绘制、零件设计、装配设计、工装设计、工程分析等内容。3,CAD产品设计分为概念设计，工程设计和详细设计三个阶段。CAD功能分类为：几何建模，工程分析，模拟仿真，自动绘图四大类。4CAD/CAM的基本功能：图形图像处理，产品与过程建模，信息存储与管理，工程计算分析与优化，工程信息传输与交换，模拟与仿真，人机交互，信息输入，信息输出。第二章CAD/CAM系统由计算机硬件和软件组成。硬件系统分为计算机，存储设备，出入设备，生产设备，输出设备软件系统有系统软件，支撑软件，应用软件第三章1常用的设计数据或资料处理方法有三种：数组化，公式化，文件化。2数据结构的分类，逻辑结构，存储结构和数据的运算。3描述数据之间的逻辑关系，有线性结构和非线性结构两种。（1）线性结构：指按顺序简单进行排列。（2）非线性结构：无法按顺序简单进行排列第五章CAD/CAM的建模系统有线框建模，表面建模、实体建模、特征建模。1、几何建模：采用几何信息来反映物体的几何形状、尺寸、位置和形式等内容。基本的几何信息有：点、线、面等，2、特征建模：就是除了几何建模所包含的几何形状、尺寸、位置等几何信息外，还包括物体的形状信息、材料信息、尺寸、形状位置公差信息、热处理、表面粗糙度、刀具信息等特征信息3线框建模是CAD/CAM中最早开发和应用的建模技术，使用线框来表示物体，线框建模可以分为二维线框和三维线框建模。第六章1、计算机辅助工程的概念广义上是指包括产品设计，工程分析，数据管理，实验，仿真和制造等在内的计算机辅助设计，分析和产生的综合系统，狭义上是指用计算机对工程和产品进行性能与安全可靠性等分析。2、有限元方法的概念有限元方法基本思路：将连续体离散为有限个单元，单元间用节点相连，将受力等效到节点上，根据受力平衡条件建立方程，将所有单元重新组合，连立方程，并求解，这样的方法称为有限元。3、弹性力学基本知识：1、常用物理量(1)外力：分集中力、线载荷、面载荷和体积力(2)应力:分正应力和剪应力，(3)应变：分正应变和剪应变(4)位移：在力或温差等载荷作用下，物体内点的位置变化，分正位移和角位移。4、有限单元方法的前处理、后处理前处理时的注意事项：a、单元一般均匀划分，但在几何突变的地方加密。b、节点编号尽量使同一单元内的最大与最小节点差值最小。C、单元网格划分的大小和多少跟求解问题的难易有关，网格划分越细，单元越小，计算精度越高，但是计算工作量越大，因此，单元网格划分要根据实际情况定，总的原则，既保证精度又达到计算速度。2、后处理：经过计算得到的节点位移，通过后处理计算应力应变，并采用图形方式来表示。优化设计基本概念优化设计的关键：A、建立优化设计数学模型，即确定目标函数，约束条件，设计变量等。B、选择合理的优化方法三、常用的优化方法：1、一维收索法2、坐标轮换法3、单纯形法5、梯度法6、牛顿法7、变尺度法8、网格法9、复合形法10、罚函数法四、优化设计的一般过程：1、根据机械优化设计的要求，确定优化范围2、分析优化对象，准备技术资料3、建立合理而实用的优化设计数学模型4、选择合适的优化设计方法5、选用或编写优化设计程序6、计算机求解7、分析优化结果6.3仿真设计基本概念；仿真是指用一个模拟的实验系统去分析研究一个实际的系统性能。第七章1CAPP的基本概念计算机辅助工艺规程设计，CAPP 是指工艺设计人员借助计算机技术，制定零件从毛坯到产品的整个工艺规程。例如：定位基准的选择，零件加工工艺路线的拟定，各工序的加工余量的确定，工艺尺寸和公差的计算，加工设备和工艺装备的选择，切削量的确定，加工检测方法的确定，各类工艺卡和文件的制定等等。2CAPP类型及工作原理按CAPP的工作原理的不同分为三种类型。1、检索式CAPP是将企业现有的工艺文件，根据产品和零件图号，预先存入计算机数据库中，在以后的产品和零件的工艺设计时，检索数据库中的类似的产品和零件工艺文件，然后进行设计等。2、派生式CAPP类似于检索式CAPP，只是采用成组技术，将零件按结构和工艺的相似进行分组，然后按组编制工艺，在以后的产品和零件的工艺设计时，检索数据库中的类似的组工艺文件，然后进行设计。3、创成式CAPP是根据零件的信息，通过逻辑推理和计算，作出决策从而创成零件的工艺规程。4、派生式CAPP系统的开发过程有以下工作1零件编码2零件分组3设计主样件4设计标准工艺过程5确定标准工艺过程的表达与筛选方法6建立工艺数据库7软件设计CAPP中零件信息的描述和输入零件信息指零件的管理信息（零件名称、图号等），结构形状，加工精度（尺寸公差、形位公差和表面粗糙度），材料及热处理等信息。一、零件分类编码的概念: 零件分类编码是采用成组技术对零件进行分类编码。例如：将零件分为：回转体，棱形体，拉伸件，钣金等。三、型面特征的描述型面特征包括：1、几何形状特征：如圆柱面，圆柱面的直径和长度等。2、拓扑特征：描述各几何形状的顺序关系。3、精度特征：包括尺寸、形状、位置公差和粗糙度特征。4、材料特征：材料及热处理。第八章四、数控编程的基本概念与标准1、数控机床的坐标系定义;一般采用直角坐标系作为数控机床的坐标系4、数控程序指令包括G、M、F、S、T等准备功能指令G代码G00定位（快速移动点定位）G43取消刀具长度补偿G01直线插补（切削进给）G44刀具长度正偏置（刀具延长）G02圆弧插补（顺时针）G49刀具长度负偏置（刀具缩短）G03圆弧插补（逆时针）G42刀具半径右补偿2、辅助功能指令（M指令）M00 程序停止 M01计划停止M02程序结束 M03主轴顺时针转M04主轴逆时针转 M05主轴停止M06换刀 M08冷却液开M09冷却液关M30程式停止 M98 调用子程序M99 子程序结束N 程序段号M 辅助功能S 主轴转速T 刀具号一、数控加工自动编程技术的基本概念数控加工语言编程技术类似于其他语言编程技术，就是采用数控系统程序对用户加工编程源程序进行编程。1、数控加工编程源程序是指用专用的语言和符号来描述零件图纸上的几何形状及刀具运动轨迹及其他工艺参数。2、数控系统程序是指能够识别和编译源程序并生成数控代码的系统程序。第九章二、计算机辅助生产管理系Computer Aided Production Management System.计算机辅助生产管理系统针对生产管理的任务和目标，及时准确采集、存储、更新和管理有关部门的产品信息、制造信息和生产活动信息等。1计算机辅助生产管理系统组成CAPM系统由计算机硬件系统，生产管理数据库和利用他完成各种管理功能的应用程序软件包等组成。MRP物料需求计划系统中，主生产计划，物料清单文件和库存信息被称为三项基本要素。第十章计算机辅助质量系统及其应用计算机辅助质量系统（Computer Aided Quality）简称CAQ是采用计算机技术，协助质量检验人员进行质量管理、保证和控制的各项工作，具体内容包括：1、质量计划的制定2、质量检验与数据采集3、质量评价与控制9.4 质量控制与分析方法质量控制的常用方法有：控制图方法、分层法、因果分析法、散布图法、直方图法、调查表法、排列图法、关联图法、KJ法等等一、三维几何建模系统有哪几种建模方式？各自特点是什么？三维几何建模，线性模型，曲面模型和实体模型统称几何模型。（1）线框建模特点：数据结构简单，模型所需数据量小，处理时间短，建模方便，操作容易。（2）线框模型包含了形体的三维数据，可以产生任意视图，为生成工程图提供了方便，此外，还能生成任意视点或任意视向的透视图和轴测图。缺点1线框模型易产生多义性。2.包含的信息有限，无法进行图形的自动消隐。3.无法处理曲面物体的侧轮廓线。4在生成复杂物体的图形时，输入量大，且难以保证数据的统一性和有效性。曲面造型的特点：优点：1描述三维实体信息较严密，完整。2可以对实体表面进行消隐，着色显示。3可以利用建模中的基本数据，进行有限元划分，以便进项有限元分析。4可以利用表面造型生成的实体数据产生数控加工刀具轨迹。缺点1曲面建模理论严谨复杂2此种建模虽然有了面信息，但缺乏实体内部信息，有产生对实体二义性理解。二、CAPP系统中为什么要进行零件编码？常用的零件信息描述与输入方法有哪几种？个有什么特点？答：编码使用顺序排列的字符对零件信息进行标识描述。利用编码将零件的几何形状和技术要求转化为让计算机能够识别的代码信息。CAPP系统中采用的零件描述方法主要有编码描述法，型面描述法，体元素描法，特征描述法以及从CAD系统直接获取法。编码描述法是利用顺序排序的字符对零件的信息进行标示，字母，数字都可以。型面描述可以用一组特征参数来描述，型面种类，特征，型面关系都可用代码表示。体元素描述法可将若干基本几何体以位置关系组合而成。特征描述法依据零件特点，以具有明显工程意义的实体来描述零件。四、合成法CAPP系统的工艺决策主要有哪几种？答：包含加工方法选择，工艺路线确定，毛坯选择，装夹方式选择，加工余量选择，切削用量选择，道具选择。五、说明MRP和MRP的含义以及区别，MRP具备哪些功能？答：MRp是将企业产品中的各种物料分为独立的物料和相关物料，按时间段确定不同时期的物料需求，从而解决库存物料订货与组织生产问题。MRP是基于企业经营目标制定生产计划，围绕物料转化组织制造资源实现按需要按时进行生产，从意义上讲，MRP系统实现了物流，信息流与资金流在企业管理方面的集成，并能够有效地对企业各种有限制造资源进行周密计划，合理利用，提高企业竞力。MRP管理模式;1计划的一致性与可行性，2管理系统性，3数据共享性4模拟预见性与动态应变性5物流与资金的统一性。六、车间生产管理与运行控制的主要解决那些问题？答：对产品生产过程的计划与管理，按要求生产，增强生产对市场的适应能力。完成目标，提高经济效益，提高劳动生产率，消耗降低。七、简述CADCAM的基本概念？CAD/CAM是计算机辅助设计的计算机辅助制造的简称，以CAD，CAPP，CAM，CAE组成，完成草图绘制，设计零件，设计装配，工装设计核工程分析等组成。八、如何配置一个适用于设计开发中型产品的CAD系统？答：1根据要求，可采用局域网结构，由一服务器通过集线器连接若干PC工作站，2各组成部分的主要作用服务器，安装CAD/CAM软件集线器 ，连接服务器，PC工作站和互联网打印机 文档输出绘图机 图纸输出 3系统主要软件操作系统：支撑软件：，.九、数据结构的概念的是什么？何为数据的罗技结构，物理结构？答：1某些情况下，多个数据元素之间的关系构成一个结构数据之间的这种结构关系成为数据结构。2数据结构分为逻辑结构，存储结构，和数据的运算。3数据的逻辑结构是指数据元素之间的逻辑关系，从逻辑关系上描述数据，与数据的存储无关，是独立于计算机的。数据的逻辑结构可以看做是从具体问题抽象出来的数学模型。4数据的物理结构是指数据元素及其在计算机存储器内的表示，数据的存储结构是数据的逻辑结构用计算机语言的实现，依赖于计算机语言和计算机体系结构。十、如何进行二叉树的遍历？答：遍历二叉树就是指按照一定的顺序访问二叉树中的每个节点，使每个节点被访问一次且被访问一次。通过一次完整的遍历，可以使二叉树中节点信息由非线性排列变为某种意义上的线性排列，也就是遍历操作是非线性结构线性化。十一、在CAD/CAM系统中，公式，方程和数表有几种常用的处理方法？答：1将工程数据转化为程序，即工程数据程序化，采取编程的方法对数据表以及线图进行处理，通常有两种方法，一，采用数组把数据存储在程序中，用查表插值的方法检索所需要的数据；二，根据数据表中的数据拟合成公式编入程序，由计算获得互数据。2利用数据库管理工程数据。在数表中的数据或线形图经离散化后，将数据按规定的程序存放在数据库中，进行数据库管理，由于数据库独立于应用程序，所以可以被应用程序共享。常用的设计数据或资料的计算机处理方法有以下几种；数值化，合成化，文7件化C、二叉树的遍历，见图3.24i、前序遍历（图3.24a ）：从上而下，先左后右ii、中序遍历（图3.24b）：从左至上，先上后下iii、后序遍历（图3.24c）：从左至右，先下后上第四章二维图形基本变换 1、设计变量例1 设计一个开口的矩形储料箱，要求容积为2.4m3，宽度不小于1.6m，要求用料最省已知条件：容积约束条件：宽度不小于1.6m设计目标：用料最省设计变量：长l、宽w、高h例2 设计一圆形截面的悬臂梁(图6.15)已知：集中载荷Fp=10000N,扭矩M=10Nm约束条件：50mml 150mm，20mm d 100mm设计目标：满足强度刚度要求，体积最小设计变量： d， l 2、目标函数根据特定的目标建立的，以设计变量为自变量，通过一系列数学物理方法建立的函数被称为目标函数。优化设计的过程通常可以认为：寻找目标函数中的最大或最小值。例1的目标函数为：f(l,w,h)=2(lh+wh)+lw例2的目标函数为：F(d,l)=d2l/43、约束条件约束条件指设计变量的值约束范围(1)边界约束例1、 w-1.60 l 0 h 0例2、 d-200 100-d 0 l-500 150-l 0(2)性能约束例2 强度性能约束（满足强度刚度要求）根据力学知识计算悬臂梁的弯曲强度：Fpl/0.1d3 悬臂梁的扭转强度： M/0.2d3 悬臂梁的刚度： Fpl3/3EJ f查有关的材料手册： =100MPa， =75MP, f=0.1mm，E=7.03*104MPa代入上面三个约束条件后得到： (d3/l)-10000 d3-6666.6 0 (d4/l3)-9.6504