CAGD中矢量、点与直线

CAGD中矢矢量、点与直直线矢量具有长度以及方向服从相等、相相加、反向、、相减、数乘乘分为绝对矢量（点）与相对矢量（矢量与矢量量间的相互关关系）固定矢量与变矢量若变矢量随某某一参数或变变量而变化，，则称其为该该变量或参数的的矢函数相对矢量相加加减得相对矢矢量，绝对矢矢量加或减相相对矢量得绝绝对矢量，绝绝对矢量相加加减则不能判判定两点连线的数数学表示两点之间的线线性插值一般形式Frenet活动标架将曲线在一点点处的三个单单位矢量用来来作为坐标轴轴方向的基矢矢量，则在该该点处构成一一个局部坐标标系。当参数数连续变化时时，该坐标系系就连续发生生平移和旋转转，成为曲线线上的一个活活动坐标系，，称为Frenet活动标标架。有了活动标标架，则曲曲线在任一一点处临近近的几何行行为或几何何性质就可可以在该点点处的活动动标架内考考察，该点点处的任一一个矢量就就可表示成成活动标架架上三个基基矢量的线线性组合。。曲面的参数数化曲面上一点点的u线与v线曲面的u向切矢与v向切矢曲面上一点点的单位法矢曲面的等距面曲线曲面的的几何不变变性概念曲线曲面的的数学表示示及其所表表达的形状状不依赖于于坐标系规范基表示示具有几何何不变性，，仅需将原原表示中的的系数矢量量作相同的的坐标变换换即可获得得变换后的的曲线与曲曲面部分规范基基表示具有有几何不变变性，需将将原表示中中的绝对系系数矢量作作相同的坐坐标变换，，而相对矢矢量仅作旋旋转变换非规范基不不具有几何何不变性对非规范基基表示的规规范化处理理在非规范基基表示中加加入零矢量量，该项的的基函数取取为与其它它所有基函函数和为1则成为规规范基表示示；如取为为与其它部部分基函数数和为1则则成为部分分规范基表表示。二维图形几几何变换图形几何变变换将几何图形形按照某种种法则或规规律变换成成另一种几几何图形的的过程二维图形几几何变换有有平移、比例、旋转、错切、反射等几种。二二维图形由由点或由直直线段组成成，其中直直线段则由由其端点坐坐标定义，，对它进行行几何变换换可归结为为对点或对对直线段端端点的变换换。数控机床的的结构控制介质数控装置伺服系统开环系统闭环系统机床本体数控机床的的分类按机床运动动轨迹点位控制机机床点位直线控控制机床轮廓控制机机床两坐标联动动三坐标联动动四坐标数控控机床五坐标数控控机床数控加工中中心按机床插补补方式一次插补二次插补点位控制机机床这类机床的的数控装置置只能控制制刀具从一一个位置精精确地移动动到另一个个位置，在在移动过程程中不作任任何加工。。至于两相相关点之间间的移动速速度和轨迹迹，并不影影响工件的的加工质量量，只影响响生产率。。这类机床床有数控钻床、数控镗床、数控冲孔床床等。数控钻铆床床也属于点位位控制机床床。3.1数数控机床的的组成和工工作原理数控机床利用数字指指令来操纵纵机床的各各种动作。。工件的加加工内容、、尺寸和操操作步骤等等用数字代代码表示，，通过控制制介质输入入机床的控控制机中，，由后者加加以运算处处理后转换换成各种信信号，控制制机床的动动作，自动动加工出工工件来。数控机床的的工作原理理数控机床由由普通机床床演变而来来，它的控控制采用计计算机数字字控制方式式，它各个个坐标方向向的运动均均采用单独独的伺服电电动机驱动动，取代了了普通机床床上联系各各坐标方向向运动的复复杂齿轮传传动链。3．数控车车床数控车床是是目前使用用较广泛的的数控机床床之一，主要要用在加工工轴类和盘盘类回转体体零件的内外外圆柱面、、锥面、圆圆弧、螺纹纹面，并能进进行切槽、、钻、扩、、铰等工作作。数控车床的的主轴作主运动，刀架作纵、、横向进给运动。普通数控车车床的主轴轴是卧式(即水平方方向)的，，刀架运动动的纵方向向即为Z方方向，刀架架的横向(即工件的的径向)即即为X方向向，当刀架架沿Z向和和X向协调调运动时，，可形成各各种复杂的的平面曲线线，以这条条曲线绕轴轴线回转时时，可形成成各种复杂杂的回转体体。一般数数控车床只只需要两坐坐标联动。。选择走刀路路线走刀路线是指数控加加工中刀位位点相对于于被加工工工件的运动动轨迹。确确定走刀路路线的原则则是：保证零件的的加工精度度和光洁度度；方便数值计计算，减少少编程工作作量；缩短走刀路路线，减少少空程；尽量减少程程序段数。。选择走刀路路线方案a优点是便于于加工后检检验翼型的的精度方案b的优点是每每次按直线线走刀，刀刀位点计算算简单，程程序短；加加工过程符符合直纹面面的形成规规律，可以以准确保证证母线的直直线度。方案c为环切法，，一般用于于加工内槽槽。在加工工螺旋桨叶叶片时，采采用由里到到外的环切切，刀具切切削部位受受毛坯刚性性边框的支支持，有利利于减少工工件在加工工中的变形形。脉冲当量数控机床的的数控系统统发出一个个脉冲指令令后，经伺伺服系统的的转换、放放大、反馈馈后推动数数控机床上上的工件(或刀具)实际移动动的位移量量叫做数控控机床的最小设定单单位，又称最小指令增增量或脉冲当量。简言之即即为每个脉脉冲信号所所产生的机机床移动部部件的位移移量称为脉脉冲当量。。常用的脉脉冲当量为为0.01mm／脉脉冲、0.005mm／脉冲冲以及0.001mm／脉冲冲，视不同同档次的机机床而选定定。2．工艺处处理刀具、工夹夹具的设计计和选择。数控加工工用刀具由由加工方法法、切削用用量及其他他与加工有有关的因素素确定。数数控加工一一般不需要要专用的复复杂的夹具具，在设计计和选择夹夹具时，应应特别注意意要迅速完完成工件的的定位和夹夹紧过程，，以减少辅辅助时间。。此外，所所用夹具应应便于安装装，便于协协调工件和和机床坐标标系间的尺尺寸关系。。飞机整体体壁板类零零件常用组组合式真空空平台装夹夹，优点是是动作快，，工件夹持持均匀，加加工部件开开敞。选择对对刀点点。对刀刀点是是程序序执行行的起起点。。对刀刀点的的选择择原则则是：：所选选对刀刀点应应使程程序编编制简简单；；对刀刀点应应选在在容易易找正正、并并在加加工过过程中中便于于检查查的位位置；；引起起的加加工误误差小小确定加加工路路线。尽量量缩短短走刀刀路线线，减减少空空走刀刀行程程，提提高生生产率率；保保证加加工零零件的的精度度和表表面粗粗糙度度的要要求；；有利利于简简化数数值计计算，，减少少程序序段的的数目目和编编程工工作量量。确定切切削用用量。切削削用量量的具具体数数值应应根据据数控控机床床使用用说明明书的的规定定、被被加工工工件件材料料、加加工工工序以以及其其他工工艺要要求，，并结结合实实际经经验来来确定定。第三节G指令编程应应用与举例XO工Y为零件坐标标系，XO机Y为机床坐标标系。两个坐坐标系的关系系，就是零件件在机床上的的安装关系。。绝对坐标编程程相对坐标编程程程序结束坐标系设定例：e=3，，存储地址为为D01，即即D01中存存入的值为““+3”，按按相对坐标编编程的加工程程序钻孔暂停20ms钻通孔取消补偿例：铣削加工工手工编程举举例例：铣削加工工手工编程举举例用G45径向加rx向单边负补补偿用G46径向减ry向单边正补补偿CAPP的发发展状况CAPP是CAD与CAM的中间环环节。CAD与CAM都是从从50年代开开始发展的，，且都已达到到相当水平，，但CAPP相对来说还还比较年轻，，且涉及因素素极多，其中中不确定因素素又占很大比比重，因而CAPP已成成为发展计算算机集成制造造系统(CIMS)的关关键。所以，，从70年代代起，CAPP日益受到到世界各工业业国家的重视视，被不少国国家列为重点点研究课题之之一。CAPP的发发展状况通过20多年年来的努力，，CAPP发发展到今天，，已研制出为为数不少的系系统。依系统统工作方式看看，从变异式(Variant)、创成式(Generative)到专家系统，系统水平逐逐次提高。到到目前为止，，变异式系统统较为成熟，，在不少企业业中得到实际际应用。其缺缺点是不能摆摆脱对个人知知识和经验的的依赖，因而而后来又发展展创成式系统统。但由于创创成式系统在在技术上难度度较大，至今今能在生产中中应用的很少少，多数处于于方法研究阶阶段，所以事事实上形成了了一种变异式式和创成式相相结合的半创创成式系统。。进入80年年代后，以应应用人工智能能技术为基础础的CAPP系统受到广广泛重视。由由于工艺过程程设计是一项项极其细致而而复杂的工作作，需考虑多多方面的综合合因素，如制制造对象的结结构、材料、、技术要求、、产量、生产产进度、工厂厂资源、环境境、甚至传统统习惯等，故故CAPP专专家系统仅取取得了局部性性的应用成果果。零件信息的输输入计算机辅助工工艺过程设计计的目的是制制定零件的制制造过程。即即用计算机自自动生成零件件的工艺路线线，并给定每每道工序的实实施细节，为为此必须首先先输入零件信信息。零件信息包括括零件的形状状、尺寸、公公差、表面粗粗糙度、热处处理及其他有有关信息。零零件信息的输输入方法包括括：代码描述法特征描述法直接从CAD系统中读取取代码描述法工程图上所描描述的零件提提供了待加工工零件的全部部信息，但在在许多决策过过程中，如确确定零件的加加工路线时，，只需某些加加工特征信息息就可以了。。成组技术(GroupTechnology)就是适适用于这个目目的的一种工工具。利用成成组技术编码码来描述一个个零件，可以以在宏观上描描述一个零件件的加工特征征，从而确定定其合理的加加工路线。OPITZ系系统使用9位十进进制混合代码码描述一个零零件，前5位位数字用以表表示零件的几几何形状，称称为形状代码，分别代表零件类别、主要形状、回转面加工、平面加工、辅助孔加工，后4位数字字称为辅助代码，分别代表零零件的主要尺寸、材料类型、毛坯和加工精度。回转体零件非回转体零件件变异式系统工工作过程准备阶段使用阶段准备阶段按现有的零件件进行编码分分类，把它们们划分为零件件族。对每个零件族族编制该族的的标准工艺规规程。标准工工艺规程代表表本族零件的的工艺过程，，但并不是族族内某一具体体零件的工艺艺过程，即设设想存在一个个虚构的综合合零件或标准准零件，它具具有族内零件件所有的工艺艺特征，标准准工艺规程就就是按照这个个虚构的综合合零件或标准准零件设计出出来的；把零件族矩阵阵与标准工艺艺规程存入数数据库或数据据文件中，并并确定在使用用时进行检索索、筛选及编编辑等工作。。变异式系统的的工作过程－－使用阶段按照已选定的的分类编码系系统，给待加加工零件编码码；将代码输入计计算机，以判判断待编零件件是否包括在在准备阶段的的零件族内，，如在已有的的零件族内，，则调出该零零件族的标准准工艺规程；；用户对已选出出的工艺规程程进行编辑，，并输出工艺艺规程；将编好的工艺艺规程存贮起起来；输出工序图。。测量机的精度度测量量机机的的最最小小尺尺寸寸分分辨辨率率常常见见的的有有1、、2、、10、、50微微米米几几级级。。其其分分辨辨率率愈愈高高，，测测量量精精度度也也愈愈高高。。测量量机机精精度度的的表表示示方方法法主主要要有有以以下下三三种种:测量量机机精精度度测量量机机本本身身的的精精度度，，不不包包括括测测量量头头，，被被测测工工件件本本身身定定位位表表面面的的状状况况及及温温度度等等对对误误差差的的影影响响。。重复复精精度度测量量机机重重复复测测量量其其一一尺尺寸寸时时测测量量结结果果的的变变动动范范围围。。示值值精精度度测量量机机测测量量任任何何已已知知尺尺寸寸所所得得结结果果的的误误差差范范围围。。它它反反映映了了测测量量机机精精度度和和重重复复精精度度的的综综合合效效应应。。导轨轨导轨轨是是测测量量机机的的导导向向装装置置，，直直接接影影响响测测量量机机的的精精度度，，因因而而要要求求其其具具有有较较高高的的直直线线性性精精度度。。在在三三坐坐标标测测量量机机上上使使用用的的导导轨轨有有滑动动导导轨轨、滚动动导导轨轨和气浮浮导导轨轨，但但常常用用的的为为滑滑动动导导轨轨和和气气浮浮导导轨轨。。滚滚动动导导轨轨应应用用较较少少，，因因为为滚滚动动导导轨轨的的耐耐磨磨性性较较差差，，刚刚度度也也较较滑滑动动导导轨轨低低。。在在早早期期的的三三坐坐标标测测量量机机中中，，许许多多机机型型采采用用的的是是滑滑动动导导轨轨。。滑滑动动导导轨轨精精度度高高，，承承载载能能力力强强，，但但摩摩擦擦阻阻力力大大，，易易磨磨损损，，低低速速运运行行时时易易产产生生爬爬行行，，也也不不易易在在高高速速下下运运行行，，有有逐逐步步被被气气浮浮导导轨轨取取代代的的趋趋势势。。目目前前，，多多数数三三坐坐标标测测量量机机已已采采用用空空气气静静压压导导轨轨（（又又称称为为气气浮浮导导轨轨、、气气垫垫导导轨轨）），，它它具具有有许许多多优优点点，，如如制制造造简简单单、、精精度度高高、、摩摩擦擦力力极极小小、、工工作作平平稳稳等等。。卡板设计卡板是外形定位、、夹紧件，由由卡板本体、卡卡板端头以及其他附件件装配而成组组合件。卡板板一般都在上上、下端头用用轴销固定在在叉形接头上上，叉形接头头与型架骨架架连接；有些些长度不大的的卡板，采取取悬挂式固定定，称为半卡板。卡板CAD要涉及理论论图生成、三三维实体造型型、二维绘图图、型架骨架架、数控加工工、型架标准准件、数据管管理等模块，，其核心部分分是参数化设计。CAD/CAM在飞机制制造中的应用用在计算机内建建立飞机的外外形数学模型型由于在计算机机内已建立完完整的飞机数数学模型，理理论模线在原原则上可以不不画。用计算算机建立的数数学模型显著著提高了外形形准确度。生生产准备中所所需的外形数数据可以通过过计算机直接接提取，大大大提高了工作作效率。在计算机上绘绘制结构模线线绘制的结构模模线可通过绘绘图机以1:1比例绘制制在透明胶板板上，当需要要加工样板或或制造工艺装装备时，可按按结构模线直直接复制在样样板毛胚或工工艺装备的底底板上，直接接按结构模线线上的线条加加工或安装定定位件。标准样样件用用数控控加工工飞机上上协调调关系系比较较复杂杂的部部位（（机头头罩、、座舱舱罩、、风挡挡、机机翼尖尖）有有时也也采用用标准准样件件。这这类标标准样样件的的复杂杂曲面面外形形，可可通过过有关关部分分的数数学模模型直直接用用数控控加工工。模具和和型架架卡板板用数数控加加工飞机制制造中中大量量的平平面零零件和和复杂杂零件件的成成形模模以及及型架架上的的卡板板和托托板，，可按按相应