第一章CAD绪论

1、第一章 绪论 学习目标： v1.掌握CAD/CAM的基本概念 v2.了解CAD/CAM的发展过程和发展趋势 v3.了解CAD/CAM的应用情况，尤其是在机械 制造工业化种的应用情况 v4.了解CAD/CAM与传统生产过程的区别 一、 CAD/CAM的基本概念 vCAD（Computer Aided Design） vCAM （Computer Aided Manufacturing） vCAPP (Computer Aided Process Planning) v统称为CAX (Computer Aided X) vCAD/CAM技术不能代替人的设计和制造行为，只 是实现这些行为的先进手段。

2、是CIMS系统的重要 组成部分之一。 二、CAD/CAM的发展概况 v1.CAD/CAM技术的兴起： v1946年，第一台电子计算机在美国出现 v50年代，计算机用于处理科学计算 v1952年，MIT研究成功第一台三坐标数控铣床 v1959年美国Calcomp公司研制出第一台滚筒绘图机 v60年代美国MIT开创了计算机图形系统，尤其是指的 人机对话图形通信系统发表后，为CAD/CAM提供了 理论基础。 二、CAD/CAM的发展概况 v2.CAD/CAM技术的发展： v60年代一些大公司开始研制CAD/CAM技术，如IBM，美国通用、 洛克希德公司等。并且逐步应用到制造业领域。这一时期主 要是大

3、型通用机系统，规模庞大价格昂贵。 v60到70年代中期硬件设备的研制及CAD/CAM技术趋于成熟阶 段， CAD/CAM进入了早期实用阶段。 v80年代以来人们开始致力于计算机集成制造系统的（CAX） 研究应用，CAD/CAM进入迅速发展时期。 v90年代以来， CAD/CAM向着标准化、集成化、智能化的方向 发展。 CAD/CAM在制造业中日益推广应用。 二、CAD/CAM的国内外发展概况 国外CAD/CAM市场商品化软件比较多，功能日新月异，如 美国SDRC公司的IDEAS，美国Mc Donell公司的UG等 v国内： v国内开始应用阶段，但是多为进口的CAD/CAM软件，最早 研制的注塑

4、盘CAD/CAM系统成功应用于51cm彩电的前盖注 塑模设计与制造，达到上世纪80年代国际水平，但是差距仍 然很大。 v差距： v形成的产品少，更难以形成产业。 vCAM跟不上CAD的发展，搞CAD多于CAM，集成的更少 v引进的过多过宽，而且引进基本上不提供源代码，成功率极 低。 三、CAD/CAM技术的发展趋势： vCAD/CAM系统的集成化系统的集成化 v集成化的内容：集成化的内容：1）提高CAD系统的集成度；2）CAD和CAM的集成，即 要求设计信息能够自动的转换成CAM系统的信息；3）逐步形成一个以工厂生 产自动化为目标的CIMS vCAD/CAM集成系统模式图集成系统模式图（P4图

5、11） vCAD/CAM系统的智能化：系统的智能化： 专家系统：专家系统：是一个智能的程序系统；系统内具有大量的专家水平的知识和经 验；能使用人类专家可用的只是解决问题的方法来解决问题。包含的模块有： 知识库；数据库；推理机；解释系统和知识获取部分。（P612） 机械机械CAD专家系统专家系统 决策的三种类型：概念决策、技术决策和目标决策 决策过程中需要的支撑性资源有：规划资源、创新资源、分析资源、 评价资源、数据资源和图形资源等。决策过程和求解策略参见课本P6 图13，14 三、CAD/CAM技术的发展趋势： vCAD/CAM软件的标准化：主要是指图形软件的标准化 图形核心系统图形核心系统：

6、GKS1979年德国标准化组织提出草案，1985年被国 际标准化组织采用。 提供了应用程序和一组图形输入、输出设备之间的功能性接口，包含了 各种图形设备上的交互非交互二维图形所需的全部功能。为二维图形软 件标准。GKS-3D为三维图形核心国际标准。 初始图形交换规范初始图形交换规范 ANSI于1980年发布的美国标准，建立了用于产品 定义的数据表示方法与通信信息结构，可以在不同的CAD/CAM系统之 间交换产品定义数据。 产品模型数据交换标准产品模型数据交换标准 1992年由ISO制定并发布的国际标准。 STEP标准为CAD/CAM集成、CIMS提供产品数据共享的基础。 三、CAD/CAM技术

7、的发展趋势： vCAD/CAM系统的网络化 共享网络资源 平衡负载 提高系统性价比 提供远距离的数据通信介质 四、CAD/CAM技术的应用： v机械制造中的应用 航空航天 造船工业 机床制造 工模具行业 v电子工业中的应用 v其它方面的应用 建筑工程行业 轻纺和服装工业 五、产品的CAD/CAM过程 v传统生产过程： 方案论证 总体设计 技术设计 详细设计 试生产 性能试验和修改定型 v产品CAD/CAM过程（p13） v胡玉景 v联系方式： v第二章第二章 CAD/CAMCAD/CAM系统组成及软硬件系统组成及软硬件 学习目标： v熟悉CAD/CAM系统的组成 v熟

8、悉CAD/CAM系统的种类及选型原则 v了解CAD/CAM系统硬件的选择、配置方法 v掌握CAD/CAM系统软件的组成及作用 v了解常用的CAD/CAM软件 2.1 CAD/CAM2.1 CAD/CAM系统的组成和分类系统的组成和分类 v系统组成： 硬件主要包括计算机及各种配套设备，广义上来说硬件 包括数控加工的各种机械设备等。 软件包括系统软件、支撑软件和应用软件等。 工作人员 v系统分类： 软硬件之间的依赖关系：配套系统和软硬件柔性系统 采用的计算机：大型机系统、小型机系统、工作站系统 及PC机系统； 系统功能：通用系统和专用系统 2.2 CAD/CAM系统选型原则与策略 v选型的指导思想

9、和方法： 围绕企业CAD规划，软件配置和硬件选型三个相互联系环节， 做到少投入多产出。 选型应该防止：未做好企业的CAD规划，以软、硬件功能好 坏为标准，硬件软件的投资比例不合适或者功能不匹配，重 系统、轻开发，人才匹配不合适等 v选型原则 硬件：性价比要高实用性好、可扩展性和网络性能 软件：先进性、集成性、开放性和性价比及制造商的信誉 我国目前我国目前CAD/CAM系统的建议系统的建议 1.明确重点 2.集中发展推广应用数控技术，奠定发展CAD/CAM 的基础 3.确定以微机为基础的CAD/CAM系统为发展的导向， 注意实用低成本 4.重视复合型人才的培养 2.3 CAD/CAM系统中的硬件

10、配置 vCAD/CAM系统中的计算机配置 v主机： 主存储设器和高速的中央处理器 外存储器 外围设备，输入输出设备 v显示器 v图形输入输出设备 2.4 CAD/CAM系统的软件 v计算机软件 software=program+file+management. vCAD/CAM系统软件 硬件为系统工作提供了物质基础，而系统功能的实现是 通过系统中软件运行来完成的，根据执行任务和编写对 象的不同， CAD/CAM软件系统分为系统软件、支撑软件 和专业性应用软件三类，系统的层次关系如下图所示。 计算机硬件 操作系统（Windows，UNIX） CAD/CAM支撑软件 应用软件 CAD/CAM系统软

11、件层次关系 2.4.1 CAD/CAM2.4.1 CAD/CAM系统软件系统软件 v主要负责管理硬件资源及各种软件资源，它面向所有 的用户，是计算机的公共底层管理软件，即系统开发 平台，包括操作系统，程序设计语言处理系统、数据 库管理系统及图形用户接口与标准。 v主要完成人机通信，系统功能的调度与协调控制和安 排。一般都是由计算机制造商或者软件公司开发的商 品化软件，目前常用的操作系统主要由WINDOWS、 UNIX、DOS操作系统 2.4.2 CAD/CAM系统软件应用软件 v指直接支撑用户进行CAD/CAM工作的通用性功能软件， CAD/CAM系统主要是通过其支撑系统来实现。 v组成组成

12、CAD CAM CAE 数据库或文件的管理系统功能 二次开发工具及接口。 2.4.2 CAD/CAM软件系统应用软件 v分类分类 集成型集成型：集成型支撑软件提供设计、分析、造型、数控 编码及加工控制等多种模块，功能比较完备； 单一型：单一型：单一型支撑软件只提供用实现典型过程的功能。 v应用软件一般是商品化的软件，由专门的公司进行开发。 用户组建CAD/CAM系统时，只需要根据使用要求来选购 配套的支撑软件，形成相应的应用开发环境实现既定的 CAD/CAM系统的功能即可。 2.4.2 CAD/CAM软件系统应用软件 v特点特点 图形支撑软件：图形支撑软件：最基本的支撑软件包 三维造型软件：三

13、维造型软件：一般包括几何建模、特征建模、物性计 算（如质量、重心的计算）、真实感图形显示、干涉检 查、二维图及二维剖面图生成等功能。 分析软件及优化设计软件：分析软件及优化设计软件：分析软件目前常用的是有限 元分析软件、机械运动分析软件、动力学分析软件和优 化设计软件等。 2.4.3 CAD/CAM2.4.3 CAD/CAM软件系统产品设计软件软件系统产品设计软件 v是针对用户的具体要求在支撑软件的基础上进行开发的 软件。实际应用中，由于用户的设计要求及生产条件的 多种多样，所选购的支撑软件难以适应，必须进行二次 开发，即根据用户的具体需求开发的用户化的应用程序 即为专业应用软件。 v目前常用

14、的程序语言是各种高级语言VC VB PB Java等 2.4.4 常用的CAD/CAM软件 vI-DEAS软件 vCATIA软件 vUG软件 vPro/E软件 vMasterCam与Cimatron软件 思考题: v1.CAD/CAM系统的组成、分类及工作原理 v2. CAD/CAM系统的软、硬件选型原则 v3. CAD/CAM系统软件分类及各部分的定义 v4.常用CAD/CAM系统软件有哪些？ 第三章 CAD/CAM软件基础 胡玉景 学习目标 v了解数据库的原理和数据结构类型 v掌握数据库的建立与使用方法 v熟悉FoxPro关系型数据库系统 v掌握软件开发的方法和步骤 3.1 数据的有关概念

15、 v数据：描述客观事物的数字、字符及所有能输入到计算机中并能够被计算机接受和处 理的各种符号的集合。 v数据元素：数据的基本单位，数据集合中的一个个 体。 v数据的逻辑结构（仅仅考虑数据之间的逻辑关系，独立于数据的存储介 质）物理结构（又称存储结构，是数据逻辑结构在计算机中的映象， 包括数据元素的映象和关系映象。系统通过特定的软件把数据写如存储 介质，构成数据的物理结构） v数据类型：是指的在程序设计语言确定变量所具有 的种类 3.2 数据结构 v3.2.1 3.2.1 线性表线性表 v1.1.逻辑结构逻辑结构: :线性表最为常用、最简单的数据结构，是n个数据元素的有 限序列。线性表元素为数、

16、符号、线性表或者更复杂的数据结构。同一 表中数据结构的类型必须是相同的。 v2.2.顺序存储结构：顺序存储结构：线性表的存储形式，按照数据元素的逻辑顺序依次存 放，即用一组连续的存储单元依次存放各个数据元素。 特点：1）均匀性 每个数据元素所占的存储空间的长度相同 2）有序性 存储顺序与逻辑顺序一致 线性表的删除和插入运算：运算后的数据元素都应前移或者后移 删除运算 插入运算 应用：访问、查询方便，删除、插入运算复杂，容量不能随意扩充。 3.2 数据结构 v3.链式存储结构 v1）特点：存储单元不连续， 存储单元的信息（结点）： 包含存储元素本身的信息（数据域） 其前趋和后继元素的存储位置信息

17、（指针域） 2）单向链表 只含有一个指针域，结构示意图（p32 图3-2） 主要运算过程： 建立单向链表 删除链表中的一个数据元素 向链表中插入一个数据元素 3.2 数据结构 v3.双向链表：单向链表的基础上每个结点均 增加一个指针域。通过指针域直接找到直接 前趋和直接后继的地址，构成双向链表。结 构入图p33 图3-2 v双向链表的运算过程 v建立双向链表 v删除数据元素 v插入数据元素 3.2 数据结构 v4.循环链表 v特点：首尾相接，运算过程中查找方便 v链表与线性表相比较的特点： v1）插入或删除时数据元素不需要移动 v2）无需预先分配存储空间，避免空间资源浪费 v3）表的存储容量可

18、以动态申请和释放，存储空间利用率高 3.2.2 树和二叉树 v1. 树：有一个或多个结点组成的有限集合。根结点 v特点：1）有且至少有一个结点；2）各个子树是相互独立、 互补相交的集合。 v树型结构属于非线性结构，多数是采用多重链表作为树的存 储结构。 v存储过程中每个结点包含数据域和指针链域。 v指针链域的多少决定于该结点的度，各个结点的度一般不同， 因此导致建立结点和构造树型结构时，存储分配和运算比较 困难。 3.2.2 树和二叉树 v2.二叉树：每个结点至多有2个子树，且有左右之分，次序 不能颠倒。 v区别：1）一般的树至少有一个结点，但是二叉树的结点可 以是空的。2）每个结点的子树数最

19、多为两个。3）子树的有 左右之分，次序不能颠倒。 v3.二叉树的遍历 v树的遍历： v1）前序遍历（DLR） v遍历的过程：根结点根结点的左子树根结点的右子树。 3.2.2 树和二叉树 v2）中序遍历（）中序遍历（LDR） v遍历的过程：左子树根结点右子树（以中序遍历的方式） v3）后序遍历（）后序遍历（LRD） v遍历的过程：（以后序遍历的方式）左子树右子树根结 点 v4.二叉排序树二叉排序树 v是特殊的二叉树，且左结点的值 根结点的值；且每个子树同时满足上述要求。 v应用于排序、检索，检索的效率很高 v建立通常是采用逐步插入结点的方法来构造二叉排序树 3.3 工程数据库 v3.3.1 工程

20、数据库与数据库管理系统 v1.工程数据库的特点与管理 v内容广泛：产品设计数据、模型数据、绘图数据、材料数 据、测量数据和各种手册、标准等； v表现形式多样：数字文字信息、几何图形信息 v数据量大、种类多、结构复杂、动态并支持整个生 产过程 v管理方法：程序直接管理、文件系统管理、数据库系统管 理 3.3 工程数据库 v文件系统管理方法：实现方便，效率高、简洁方便 v共享差，不能支持多用户，难以保证数据的完整性。 v数据库管理系统：在文件系统管理方法的基础上发展起 来的，解决了数据的冗余现象和数据的独立完整性问题，实 现了数据共享。 v2.数据库系统原理数据库系统原理 v1）数据库：存储和关联

21、数据的集合 v2）数据库管理系统：应用程序和数据库的接口，是数据 库的核心 v3）体系结构分类：外模式，概念模式，内模式 3.3 工程数据库 v3.数据库的数据模型： v数据的组织方式，常用的有层次型（一对多）、网 络型（多对多）和关系型。参见课本P39图37，3 8，表31 3.3.2 FoxPro关系型数据库系统 v1. FoxPro的基本特征 v2. FoxPro系统介绍 v1）数据类型函数 v2）表处理类命令和函数 v3）输入输出类命令和函数 v4）编程类命令和函数 v5）FoxPro环境和多用户类命令和函数 v3. FoxPro的文件、数据类型与运算的表达式 v1）FoxPro的文件

22、 3.3.2 FoxPro关系型数据库系统 v2）FoxPro的数据类型 v3） FoxPro的运算类型：算术运算、字符串运算、比较运算 和逻辑运算 v4.基本的操作指令基本的操作指令 v1） FoxPro的启动和退出 v2）数据库文件的建立：数据库文件的基本结构的建立，数 据的输入，数据的增、删、改，数据库的显示，数据库的打 开与关闭，建立索引文件，多个相关数据库的操作，程序设 计等 v5.与高级语言的接口与高级语言的接口 3.4软件工程方法和开发过程 v软件的具体要求 v软件开发的关键 v3.4.1 软件开发与软件工程 v1.应用软件的开发 v2.软件工程概念：60年代末首次提出“软件 工

23、程”的概念，侧重点、目的、研究内容。 3.4.2 软件开发的步骤 v分三个阶段： v1.软件分析阶段做什么？ v用户提出需求计算机帮助求解软件的完整定义。 v1）系统定义 v2）软件需求分析 v2.软件设计阶段怎么做？ v确定软件结构，划分各个模块之间的联系各模块 的实现细节即软件的过程安排 v软件设计说明 3.4.2 软件开发的步骤 v3.软件的实现阶段软件的实现阶段 v包括软件编码和软件测试。 v软件测试包括单元测试组合测试软件系统测试 v4.软件的维护阶段软件的维护阶段 v分为改错、适应和完善 v改错型维护可作为软件测试的继续 v适应型和完善型的维护类似于软件开发期的工作，需要确定 新的

24、软件需求，变更的需求重新设计、重新编码及测试 3.4.3 软件开发方法 v1.组织与实施 v组织时考虑：技术结构和各类人员的配套是否合理 v软件开发的模式：传统生命周期模式即瀑布模式和原型模式 v2.分析与设计 v3.编码与测试 思考题 v1.线性表的存储结构是如何实现的？ v2.二叉树的遍历和排序如何进行？ v3.数据库系统的原理是什么？ v4.FoxPro的基本特征和基本类型有哪些？ v5.软件开发的步骤和方法有哪些？ 第四章 CAD系统开发技术 学习目标： vCAD系统开发技术： v用户利用计算机及其提供的各种系统软件和支撑软件编制的 解决工程实际问题的各种应用软件开发技术。 v目前机械

25、CAD中一般是将计算机绘图图样作为CAD的设计结 果输出，因此本章的主要内容就是AutoCAD绘图系统的二次 开发。 v掌握菜单文件的结构与设计 vAutoLISP语言与程序设计 v了解对话框的组成、控制与程序设计 v了解CAD系统的开发方法 4.1 菜单的开发 v4.1.1 AutoCAD菜单的类型 vAutoCAD由美国AUTODESK公司在1982年推出的，功能强 大，支撑的平台很多并且具有开放式的体系结构，允许修改 和扩充。目前已经发展到2005版，并且出现了行业版。 v在AutoCAD平台上开发已经成为CAD开发的趋势 v菜单：菜单：对软件进行统一管理、协调软件各功能模块运行 v主要

26、有一下六种类型的菜单： v屏幕菜单（Screen Menus） v下拉菜单（ Pulldown Menus ） v光标菜单（Cursor Menus ） 4.1 菜单的开发 v图标菜单（Image Menus ） v图形输入板菜单（Tablet Menus ） v按钮菜单（Button Menus ） vAutoCAD菜单文件扩展名为“.mnu”，可以用文本编辑软件 编写。 vAutoCAD可以对标准菜单文件进行扩充，也允许用户自定义 vAutoCAD提供的标准菜单文件为“ACAD.mnu”“ACAD.mnx” v标准菜单和用户菜单的装入方式 屏幕菜单（Screen Menus） v屏幕右方的

27、菜单即为系统的屏幕菜单。 v包括大多数的AutoCAD命令 v该菜单由多个子菜单组成，子菜单采用换页 机制进行管理 v如P58图41所示 下拉菜单（ Pulldown Menus ） v屏幕上方的菜单 v如果菜单右方有箭头，显示还有下一级子菜 单，如果右方为“”，则说明鼠标单击这一 菜单时显示对话框 v如P58图41所示 光标菜单（Cursor Menus ） v光标菜单在图形的任何位置都能出现在光标 上的一种菜单 v其出现与否取决于定标设备按钮数量及在菜 单文件中的定义 v通常为+右键 v如P58图42 图标菜单（Image Menus ） v既有图标显示，又有文字说明，用光标拾取 图标或者

28、文字即可 v特点：1）菜单分为三部分，图标显示，列表框和标题栏 v2）当AutoCAD显示图标时，光标为箭头形式 v3） AutoCAD在屏幕上最多可以显示20个图标。 v如P58图43所示 图形输入板菜单（Tablet Menus ） v主要用于对数字化仪设备进行定义，一般可 以定义14个菜单区及若干个菜单项内容。 按钮菜单（Button Menus ） v主要是定义鼠标器和数字化仪的定标器 v一般是定义简单的操作 4.1.2 菜单文件结构 v菜单文件的树型结构如图P60图44所示 v菜单子菜单子菜单或菜单项，其中菜单项为树 的终端结点 v1.菜单段 菜单段与外部设备有关，如P61表41所示

29、 利用菜单文件可以定义所有的菜单类型 菜单段包括固定的标题到下一段的标题或文件结束 菜单段以下设置子菜单或菜单项，菜单文件可以缺 少任何一些菜单段 4.1.2 菜单文件结构 v2.子菜单 v菜单项数目超过外设规定的最大数时，应设置子菜 单 v1）子菜单标题 v2）子菜单的引用方式 v3.菜单项：记录菜单待执行的具体内容 v特殊符号在菜单文件中的特殊含义 v菜单项标题：只是注释作用，没有实际操作内容 4.1.3 下拉菜单设计 v1.下拉菜单的设计 v2.下拉菜单的设计 v3.下拉菜单显示控制：使菜单项变灰、失效 或者激活、恢复 v“”使菜单项变灰 4.1.4 图标菜单的设计 v1.图标菜单的设计

30、特点图标菜单的设计特点 图标菜单段的标题固定为*IMAGE 子菜单标题之下的第一项为图标菜单的标题 图标菜单只能通过屏幕菜单或者下拉菜单调用 v2.图标菜单的设计 v3.图标的调用格式与制作 v调用格式主要有四种格式p68 v图标制作MSLIDE命令制作 v建立幻灯片库存放在SUPPORT子目录中，AutoCAD建立幻 灯片库的可执行文件SLIDELIB.exe，直接调用即可 vCSLIDELIB幻灯片库名幻灯片列表文件（.lst） 4.1.5 菜单编译 v文本编译可以直接建立“.mnu”类型菜单文件 v菜单编译程序MC.exe可以将宏定义类型 “.mnd”的菜单编译成“.mnu”类型的文件

31、4.2 AutoLISP程序语言设计程序语言设计 v4.2.1 AutoLISP数据类型数据类型 v1. 整数整数 vAutoLISP和AutoCAD之间的整数传输限制在16位数值 v2.实型数实型数 v双精度的浮点数表示，且最少14位有效精度，也可以采用科 学计数法表示 v3.符号原子：符号原子：简称为符号，包含有两部分的内容即符号名 和符号约束（或称为值），符号原子的值即为当前约束 vAutoLISP符号的大小写等效的 v约束的概念：一对符号和值，将值赋给符号即为符号约束到 那个值上 4.2.1 AutoLISP数据类型 v符号既可以是全局约束又可以是局部约束，同一符 号可以有不同的值，因

32、此符号经常做变量应用。 v符号当前约束值的查看 v1）AutoCAD命令提示中直接输入： vCommand：！X v2） AutoCAD命令提示中输入： vCommand：！ATOMLIST v注意：程序定义的符号名与系统定义的函数和符号 名不能相同，否则后面的替代前面的 4.2.1 AutoLISP数据类型 v4.字符串：字符串：由双引号括起来的字符序列组成 v其中字符串中的大小写及空格都有意义，字符串中字符的个 数为字符串的长度，长度变化因此存储空间是动态的，最大 为100个字符。 v表达方式为“nnn”,其中nnn为字符的ASC码。 v字符串常用于磁盘文件名、标识符的打印名等 v5.表：

33、表：可以在一个符号中存储大量相关数值 v表的长度是指表中顶层元素的个数，用来度量表的大小 v表的基本类型：标准表和引用表 4.2.1 AutoLISP数据类型 v6.文件描述符：文件描述符：指AutoLISP对被打开文件的标识号 v7.实体名：实体名：赋予图形实体的数字符号，由此 AutoLISP可以找到该实体的数据库记录和屏幕对象。 将图形中的最后一个实体的实体名赋予符号enl命令 为（setq enl （entlast） v8.选择集：选择集：一个或者多个实体的集合 v9.子程序和外部子程序：子程序和外部子程序：上述所有的AutoLISP函数 均为子程序，可以用defun函数重新定义。外部

34、子程 序是ADS应用程序定义的子程序 4.2.2 AutoLISP程序结构 v1.前缀表示法：前缀表示法：运算符在操作数之前，且运算符和操作数 用圆括号括起来，以表的形式表示：如（setq X 25.0） v（ setq X （*(+ A B)C）表示的即为X=(A+B)*C v2.程序结构组成：程序结构组成： v操作符的优先权通过表实现，内层的先求值，求值结果为外 层表的参数，顶层元素的求值结果为返回值，即是一个由内 而外的求解过程 v3.程序注释：程序注释：注释以“；”开始，在一行的末尾结束。可 以出现在程序的任何地方。 4.2.3 AutoLISP内部函数 v1.基本函数基本函数 1）数

35、值计算函数 求和 （ ） 差 （ ） 乘积 （* ） 商 （ / ） 求数加1的和 （1） 求数减1的差 （1） 求数的绝对值（abs ） 4.2.3 AutoLISP内部函数 求一弧度数的正弦值 （sin ） 求一弧度数的余弦值 （cos） 求一数的反正切值 （atan） 求数的平方根 （sqrt ） 求表中所有数的最小值（min ） 求表中所有数的最大值（max ） 求底数的幂次方 （expt ） 求一数的自然对数（log ） 求两数的最大公约数 （gcd ） 求数1除以数2的余数 （rem ） 4.2.3 AutoLISP内部函数 v2）逻辑运算函数）逻辑运算函数 判断是否相等 是为T，

36、否为nil。( ) 判断是否不等 是为T，否为nil。(/ ) 判断左边的是否依次大于右边的符号 是为T，否为nil。( ) 判断左边的是否依次小于右边的符号 是为T，否为nil。( ) 判断左边的是否依次大于或等于右边的符号 是为T，否为nil。 ( ) 判断左边的是否依次小于或等于右边的符号 是为T，否为nil。 (= ) 4.2.3 AutoLISP内部函数 所列表达式的逻辑与运算，有一个为nil即为nil，否则为T （and ） 所列表达式的逻辑或运算，所有的为nil时为nil，否则为T （or ） 求反 （not ） 判断是否为符号，为表时为nil，否则为T (atom ） 判断是否

37、有nil值，有为T，否则为nil （boundp ） 判断是否为表，为表时为T，否则为nil (listp ） 判断是否为负数，是为T，否则为nil (minusp ） 判断是否为整数或实数型，是为T，否为nil (numberp ） 4.2.3 AutoLISP内部函数 判断是否为nil，是为T，否则为nil (null ） (member ） 判断所列项是否为零，是为T，否则为nil (zerop ） 判断表达式1和表达式2是否完全相同，是为T，否 则为nil (eq ） 判断表达式1和表达式2是否相等，是为T，否则为 nil (equal ） 4.2.3 AutoLISP内部函数 v3）

38、数据类型函数转换函数）数据类型函数转换函数 判断数据类型 （type ） 实型数转化为整型数（fix ） 整型数转化为实型数（flaot ） 整型数转化为字符串（itoa ） 字符串转化为整型数（atoi ） 字符串转化为实型数（atof ） 按照AutoCAD计数方式将数转化为字符串（rtos ） 4.2.3 AutoLISP内部函数 按照AutoCAD计数方式将弧度数转化为字符串 （angtos ） （ascii ） （chr ） v4）.字符串处理函数字符串处理函数 合并字符串合并字符串 （strcat ） 求字符串的长度 （ strlen） （substr 【 】） v5）.表处理函数

39、 4.2.3 AutoLISP内部函数 2.图形处理函数图形处理函数 1）交互输入函数 2）求值函数 3）AutoCAD命令函数 4.2.3 AutoLISP内部函数 v3.程序结构控制函数 1）(progn ) 2）(if ) 3）(cond ( ) ( ) ( ) 4) (repeat ) 5）(while ( ) 4.2.3 AutoLISP内部函数 v4.文件管理与文件管理与I/O函数函数 v1）（load ） v2） （open ） v3） （close ） v4)（readchar ） v5) （readline ） v6)（writechar ） v7)（writeline ）

40、v8）（prompt ） v9)（prinl ） v10)（print ） v11)（print ） 4.2.4 函数定义及装载 v1.自定义函数自定义函数 v1）函数定义 v2）函数调用 v设置变量原则是尽量采用局部变量，最大限度的减 少全局变量。 v2.增加增加AutoCAD命令的函数命令的函数 v规则：1）函数必须具有形如“C:”的名字2）必须用 空变元表定义函数，但是允许有局部变量符号 v3.装载函数库装载函数库 v4.2.5 AutoLISP编程实例编程实例 4.3 对话框设计技术 v4.3.1 对话框的组成 v1.预定义的有效动作构件预定义的有效动作构件 按钮、编辑框、图像按钮、列

41、表框、弹出表、单选按钮、滚 动条、切换开关 v2.构件组群构件组群 v列和行、有界列和有界行、单选列和单选行、有界单选列和 有界单选行 v3.装饰性和信息性构件装饰性和信息性构件 v4.标准退出按钮标准退出按钮 4.3.2 构件的属性 v属性的数据类型必须为整型、实数型、字符串和保留型 v1.预定义标准属性 v2.关键字和值属性 v3.布局属性和尺寸属性 v4.功能属性 v5.预定义构件属性 独立构件、修饰及说明构件、聚合构件组群属性三 类 4.3.3 对话框语言和设计原则 v1.对话框及驱动程序实例对话框及驱动程序实例 v2.DCL文件结构文件结构 v3.对话框设计的基本原则对话框设计的基本

42、原则 v1）一般原则）一般原则 布局 对话框的布局及放置位置 构件禁止 嵌套对话框 隐藏对话框 缺省值 键盘输入 颜色 标准化 4.3.3 对话框语言和设计原则 v2.预定义构件的设计原则预定义构件的设计原则 按钮 编辑框 列表框 弹出表 图像按钮和图像构件 单选按钮及单选单选列 滚动条 组群框 文本 切换开关 4.3.4 对话框驱动程序设计 v1.驱动程序的结构（驱动程序的结构（P122 416） 加载对话框DCL文件 显示特定的对话框 设置必要的构件初始值 激活对话框 处理用户操作 卸载对话框文件 v2.对话框回调对话框回调 v3.对话框的特殊处理对话框的特殊处理 v嵌套对话框、隐藏对话框

43、、移动对话框、设置颜色、调用帮 助对话框 4.3.4 对话框驱动程序设计 v4.对话框驱动函数 v4.3.5 对话框应用实例 4.4 机械CAD系统开发方法 v交互式开发包括数据库、图形库的建立，人机交互主空程序 的开发 v4.4.1 CAD系统设计阶段的划分系统设计阶段的划分 程序系统分析 总体设计 详细设计 编写程序 程序调试 程序系统的运行和维护 v4.4.2 程序系统分析程序系统分析 分析任务 分析在计算机上实现设计的可能性 确定设计系统的总功能 可行性分析 作出概要报告 4.4 机械CAD系统开发方法 v4.4.3总体设计 v程序系统结构设计 v确定数据的流通途径 v4.4.4详细设

44、计 v建模与图形仿真数学模型与几何模型 图形仿真 v算法设计 v组织好数据信息的输入输出 v确定手册数据和资料数据的处理方法 v4.4.5 开发实例 第五章 数控技术 胡玉景 学习目标 v1.掌握数控编程的基本方法 v2.了解数控系统的组成、计算机在数控系统 中的功能 v3.了解计算机数控系统的硬件和软件组成 5.1数控机床简介 v数控(NC) v5.1.1数控机床的组成 v1）主机：机床的主体，包括床身、立柱、主轴和进给机构 v特点： 传动链短，传动结构简单 机械具有较高的动态刚度、阻尼精度和耐磨性，热变形小 采用高效传动部件 v2）控制装置数控系统的核心 v硬件和软件 v功能： 多坐标控制

45、 多函数插补 5.1.1数控机床的组成 代码转换 人机对话 加工选择 实现各种补偿功能 故障自诊断 CRT显示 联网及通讯功能 3）驱动装置 主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机及进给电机等 4）辅助装置 数控机床的配套部件，包括液压气动装置、排屑装置、交换工作台、 数控转台和数控分度头及刀具监控检测装置。 5）编程机及其附属设备 5.1.2数控机床的特点 v1）对加工对象适应性强 v特别适合多品种、小批量、品种变化快的产品生产 v2）自动化程度高 v3）加工精度高，加工质量稳定 v尺寸精度在0.0050.01mm之间，不受复杂程度影响 v4）生产效率高 v5）易于建立计算机通讯网络 5.1.

46、3数控机床的类型与功能 v1、按照加工方式分类、按照加工方式分类 v1）金属切削类数控机床 v2）金属成型类数控机床 v3）数控特种加工机床 v2、按照数控系统的特点分类、按照数控系统的特点分类 v1）点位数控系统 v2）直线数控系统 v3）轮廓控制系统（连续轨迹控制系统） v3、按照执行机构的伺服系统类型分类、按照执行机构的伺服系统类型分类 v1）开环控制系统（P151 图51） v2）半闭环控制系统（P151 图52） v3）闭环控制系统（P151 图53） 5.1.3数控机床的类型与功能 v4、按照数控装置类型分类 v硬件式数控机床（NC机床） v软件数控机床（CNC机床） v5、按照功

47、能水平分类 一般分为高中低档三类 v分辨率和进给速度分类 v伺服进给类型分类方式 v联动轴数分类 v通信功能分类方式 v显示功能 v内装PLC（可编程控制器） v主CPU类型 5.1.4数控机床的坐标系统 v1、右手定则 v2、机床坐标系统机床坐标系统与零件坐标系统零件坐标系统 v机床坐标系统是确定不可任意改变的 v零件坐标系统是零件本身的，可任意变化的 v3.数控加工坐标系统的增量坐标系统增量坐标系统和绝对坐标系绝对坐标系 统统 v增量坐标系统：一个指令的基准点是前一项操作的 终点 v绝对坐标方式是系统中所有的运动指令都涉及到某 一个基准点 5.1.5 数控机床加工零件的步骤 v1.编写程序

48、单 v2.制作穿孔带 v3.将数控指令直接输入数控装置 v4.数控装置将代码编译、寄存、运算发出控 制信号 5.2 数控编程 v系统程序和零件程序 v零件程序：自动编程和手动编程 v自动编程：使用专门的计算机或专用程序设计语言， 自动极性编制指令，速度快但是需要相应设备 v手工编程：使用一般的计算工具及数学方法进行人 工运算与编程，简单容易掌握 v5.2.1 手工编程 v手工编程的方法与步骤 v分析图形及技术要求，确定加工路线，进行坐标计 算，编制程序指令，制备信息介质及计算结果的校 验和指令检查 5.2.2 数控语言编程 v1.自动编程的基本概念 v2.APT自动编程语言简介 vAPT主要是

49、信息处理程序和后置处理程序组成 vAPT系统的语言与算法语言相类似 v1.基本符号 v2.词汇 v3.语句：几何定义语句、刀具运动语句、工艺数据 语句、初始语句和终止语句等 5.2.3 数控后置处理 v1.后置处理程序图 v控制、输入、辅助、运动、输出和诊断六部分组成 v1.控制：控制输入、输出、辅助和诊断部分的程序 v2.输入程序：将刀具位置数据转换为后置处理程序能够处理 的形式 v3.辅助处理：处理特定的机床辅助功能动作的信息 v4.运动处理程序：处理刀具位置数据中与机床运动有关的数 据 v5.输出程序：将处理结果信息转化成数控装置的输入格式 v6.诊断程序：诊断上述五部分的任何一个错误、

50、报警并进行 修改 5.3计算机数控系统 v5.3.1 CNC系统的组成系统的组成 vCNC系统结构框图 vCNC软件组成框图 v5.3.2 CNC装置的功能装置的功能 控制功能 准备功能 插补功能 固定循环加工功能 进给功能 主轴功能 5.3.2 CNC装置的功能 辅助功能 刀具功能与第二辅助功能 补偿功能 图形显示功能 自诊断功能 通信功能 人机对话编程功能 5.3.3 CNC系统的硬件和软件 v1.CNC系统的硬件结构 v单微机处理机和多微处理机结构两类 v单微机处理机结构的基本组成 v多微处理机结构的基本模块： CNC管理模块 CNC插补模块 位置控制模块 PLC模块 操作和控制数据输入

51、输出和显示模块 存储器模块 CNC软件结构 v1.引导程序 v2.编译程序 v3.加工程序 刀补子程序 单程序段重复处理子程序 数据处理及总步数处理子程序 齿补子程序 插补子程序 v进给速度控制程序 v中断处理程序 v诊断程序 自测题 v数控机床加工零件的主要步骤？ v增量坐标与绝对坐标的关系 vCNC的硬件和软件组成？ v手工编程的基本方法与程序内容 v自动编程的内容和基本过程 第六章 计算机辅助工艺过程设计 学习目标： v1.掌握成组技术的基本概念、OPITZ分类编码系统 以及分类归组方法 v2.CAPP的概念、意义和工作原理 v3.派生式CAPP系统和创成式CAPP系统的工艺决策 和工艺

52、过程设计方法 6.1 成组技术 v成组技术的概念 v成组技术的核心问题 v成组技术的基本原理 v6.1.1零件分类编码系统 v1.零件编码 v零件的识别码、零件的分类码 v2.零件分类编码的作用 v对零件分类分组，搜集和检索有关的零件从设计、加工工艺 到制造各个环节的信息 v得出零件频谱；是工艺标准化的基础；提供了有效的检索手 段；利于实现专业化生产；有助于生产信息管理和使用的合 理化 6.1 成组技术 v3.零件分类的基本依据 v1.）结构特征 v2.）工艺特征 v3.）生产组织与计划特征 v4.零件的分类系统 v1.）分类环节 v横向分类环节：粗分类 v纵向分类环节：具体化的细化；又称为特

53、征项简 v繁；由一般 特殊 v2.）分类系统的结构形式：多级和单级 6.1 成组技术 v3.）多级分类系统的结构 v链式结构 v树式结构 v混合结构 v5.零件的编码系统的编码结构 v识别码和分类码 v1.）总体结构：整体式，主辅码组合式和子系统组 合式三种 v2）码域信息排列方式：全组合排列法，选择排列 法，选择组合排列法 6.1 成组技术 v6.对零件分类编码系统的基本要求 特征代码含义明确，结构简单，使用方便 标识零件几何形状的特征代码具有永久性，分类编 码系统具有延续性 系统能够满足企业产品零件需求，预设发展空间 系统便于计算机处理 尽量使用国标部标，建立本企业或部门的系统 v7.常用

54、机械加工零件分类编码系统 6.1 成组技术 v8.OPITZ零件分类编码系统 v1.）系统结构 v2.）系统特点 比较简单 形式上偏重零件的结构特征形状要素，反映了工艺 信息 既有尺寸精度又有几何形状精度和相互位置精度 系统分类标志不太严密和准确 总体结构简单，但是局部结构复杂 6.1.2 零件分类成组方法 v基本原理 v主要方法：视检法、生产流程分析法和编码分类法 v1.生产流程分析法 v1.）关键机床法 v2.）顺序分支法： 原理 过程 v3.）聚类分析法 单链聚类分析法 循环聚类分析法 排序聚类分析法 6.1.2 零件分类成组方法 v2.编码分类法 编码特征位法 码域法 特征位码域法 6

55、.2 工艺设计自动化的意义和发展概况 v6.2.1 计算机辅助工艺过程设计的意义 v1.代替了工艺设计人员的手工劳动 v2.提高了工艺过程设计的质量 v3.设计周期短，效率高 v4.有利于计算机集成制造 v6.2.2 CAPP的发展概况 v6.2.3 CAPP的经济效果 6.3 CAPP的工作原理 v系统按工作原理分类：检索式、派生式和创成式 v相对应的标准工艺、典型工艺、生成工艺 v1.标准工艺 v2.典型工艺 v3.生成工艺 6.3.1 CAPP的零件信息描述与输入 v1.零件信息描述 v几何信息描述 v工艺信息描述 v描述零件的组成结构：分类法、型面法、形体法等 v描述工具：编码描述、语

56、言描述、数学描述等 v2.零件信息的输入 v人机交互式信息输入 v从CAD系统中提取零件信息 6.3.2 派生式CAPP系统 v1.零件族的划分 零件编码 零件分组 v2.典型零件的设计和典型工艺过程的编制 典型零件的设计 工艺规程的编制 v3.工艺规程的生成和编辑 v生成过程：对零件按编码系统编码完成零件的描述；输 入零件的信息；检索判断零件族；调出零件族的工艺过 程；根据零件信息对典型工艺过程编辑修改，生成零件 的工艺规程；输出设计结果 6.3.3 创成式CAPP系统 v1.工艺决策 数学模型决策 v系统性数学模型；随机性数学模型和模糊性 数学模型 逻辑推理决策 决策树 决策表 智能思维决

57、策：专家系统、模糊逻辑和神经 网络 2.创成式CAPP系统的工序设计 v1.切削表面加工方法的选择 v2.加工顺序的安排 v3.机床及工艺装备的选择 v4.加工余量的确定：分析计算法、查表法和 经验法 v5.工序尺寸及公差的确定：由后往前的确定 方法 v6.切削用量的确定 2.创成式CAPP系统的工序设计 v7.工序图的生成与绘制 工序图的生成方案：成组代码法、形状参数法和数 学模型法等 工序图图形数据生成：直接从工序内容中取出图形 数据；从工序图设计决策生成工序图图形数据 确定工序图输出方案 打印输出 直接利用高级语言编程，在绘图机上画出工序图 利用CAD输出工序图 习题 CAD/CAPP/

58、CAM集成和CIMS 技术 学习目标 v1.了解CAD/CAPP/CAM集成技术、 CIMS技术和柔性制造系统的概念 v2.掌握CAD/CAPP/CAM集成系统的组成 v3.掌握CIMS系统的体系结构和关键技术 v4.了解FMS设计要点、实施步骤和关键 技术 7.1 概述 v1.CIMS系统概念 v2. CIMS系统特征：集成化和智能化 7.2 CAD/CAPP/CAM集成系统的组成 vCAD/CAPP/CAM集成系统与CIMS的关 系：主要组成部分，实基础与核心 v7.2.1 CAD/CAPP/CAM集成系统的类型 v1.按照CIMS的需求与发展趋势 v传统型 v改进型 v数据驱动型 7.2

59、.2 CAD/CAPP/CAM集成系统的组成 vCIMS环境对CAD/CAM的具体要求： 满足工业企业的当前和未来各种功能需求 具有良好的软件系统体系结构和内外不信息集成化接 口 支持新的设计原则和并行工程等新的系统运行方式 需要应用专家系统技术等人工智能 满足共享的工程数据库 v包括CAD,CAE,GT,CAPP,CAM及计算机仿真、分布式 数据库及计算机网络单元技术 7.2.2 CAD/CAPP/CAM集成系统的组成 计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助工程（CAE） 成组技术（GT） 计算机辅助工艺过程设计（CAPP） 计算机辅助制造（CAM） 计算机仿真（CS） 工程数据库 基于文件记

60、录的专用数据管理方法 商用数据库管理上建立一套软件接口的方法 采用工程数据库管理系统建立工程数据库的方法 7.3 CIMS技术简介 vCIM的概念 vCIM的产生 vCIMS的概念 v7.3.1 CIMS体系结构及组成 qDCIMS的构成 4个应用分系统： 管理信息系统（MIS）：模块、基本功能 工程设计系统(CAD/CAPP/CAM) 质量保证系统(QAS)：顾客满意原则；主要任务 制造自动化系统(MAS)：取决于实际状况和实际需要 2个支撑分系统:数据库（网状型、层次型和关系型） 和通讯网络（TCP/IP和MAP/TOP） 7.3.1 CIMS体系结构及组成 q生产过程的信息和数据 v数据