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名词解释和简答机械CAD与CAM复习资料

名词解释和简答机械CAD与CAM复习资料

➢一.名词解释.➢ 1.计算机辅助设计(CAD)☞指工程技术人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作的技术,包括草图绘制、零件设计、装配设计、工装设计、工程分析、真实感及渲染等。

➢ 2.计算机辅助工艺规程设计(CAPP)☞指工艺人员借助于计算机,根据产品制造工艺要求,交互地或自动地确定产品加工方法和方案,包括加工方法选择、工艺路线确定、工序设计等。

➢ 3.计算机辅助制造(CAM)☞广义CAM:指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动,如计算机辅助数控加工编程、制造过程控制、质量检测与分析等。

☞狭义CAM:通常指NC程序编制,包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成等。

二.简答题1.CAD/CAM系统的设计原则➢(1)系统的总体设计原则➢①实用化原则, ②适度先进性原则, ③系统性原则, ④整体设计与分布实施原则➢(2)硬件选型原则➢①系统功能与能力②系统的开放性与可移植性③系统升级扩展能力④良好的性能价格比⑤系统的可靠性、可维护性与服务质量➢(3)软件选型原则➢①系统功能与能力配置②软件性能价格比③与硬件匹配性④二次开发能力与环境⑤开放性⑥可靠性2.线框建模特点(5个优点,3个不足)➢①所需的信息量最少➢②数据结构简单➢③占用存储空间小➢④对硬件要求不高➢⑤显示响应速度快➢⑥存在多义性➢⑦不能自动进行可见性检验及消影➢⑧物体的几何特性、物理特性计算困难3.表面建模特点(p125)➢①完整地定义了三维物体的表面,有助于对零件进行渲染等处理,有助于CAM系统直接提取有关面的信息生成数控机床的加工指令。

➢②有助于对物体的几何特性和物理性能等方面的计算,如表面积、容积、重量、形心位置、惯性矩等。

➢③用户可以直观的从事产品外形设计,避免表面形状设计的缺陷。

➢④可以为CAD/CAM系统的其它场合提供数据,如有限元分析中的网格划分等。

➢⑤无法表达产品的立体属性。

CADCAM复习资料

CADCAM复习资料

一、单选题(共20题,40分)1、以下( )特征属于“扫描特征”。

(2.0)A、通过面扫掠B、延伸体C、沿一条引导线扫掠D、拉伸实体正确答案: D2、永磁式交流同步电机由定子、转子和()三部分组成(2.0)A、检测元件B、磁极C、电枢D、电极正确答案: A3、可以用修正法和抵消法等方法消除()误差(2.0)A、随机B、系统C、粗大D、相对正确答案: B4、主切削刃正着的切削表面称为()表面(2.0)A、已加工B、待加工C、过渡正确答案: C5、下列视图中属于基本视图的是()(2.0)A、局部剖视图B、斜视图C、三视图D、断面图正确答案: C6、平均值一极差控制图的优点是(2.0)A、既用于考察测定的准确度,又可用于考察测定的精密度B、只用于考察测定的精密度C、只用于考察测定的准确度D、不能考察测定的准确度正确答案: A7、取消刀具半径补偿的指令是()(2.0)A、 G41B、 G42C、 G40D、 G49正确答案: C8、( )不是装配中的配对约束。

(2.0)A、对齐B、中心C、配合D、相反正确答案: D9、在系统默认情况下,绘制草图时如果产生了过约束,则所有尺寸会变成( )颜色。

(2.0)A、不变色B、红色C、黄色D、白色正确答案: B10、计算机辅助编程中生成数控加工程序是()阶段的工作(2.0)A、生成刀具轨迹B、选择加工方式和参数C、轨迹模拟D、后置处理正确答案: D11、设备的使用应实行岗位责任制,凡有固定人员操作的设备,该员工即为设备的()(2.0)A、所有人B、责任人C、相关人D、使用人正确答案: B12、对于精密仪器和重要机器中的主要配合,其公差等级应选为()(2.0)A、 IT1至IT7B、 IT2至IT5C、 1T7至IT9D、 IT8至IT13正确答案: B13、螺栓连接通常用于被连接件不太厚又()的场合。

(2.0)A、不需要经常拆装B、需要经常拆装C、受力不大正确答案: B14、数控机床采用伺服电机实现无级变速仍采用齿轮传动主要目的是增大()(2.0)A、输入速度B、输入扭矩C、输出速度D、输出扭短正确答案: D15、速度继电器的文字符号-般用什么来表示()(2.0)A、 KSB、 KTC、 KAD、 KM正确答案: A16、关闭栅格点阵的显示, 打开捕获开关,捕获功能( )起作用。

cad、cam复习资料

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计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD): 指工程技术人员以计算机为工具完成产品设计,达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本这一过程的各项工作,包括设计、工程分析、仿真、绘图、编撰技术文档…计算机辅助工艺过程设计(Computer Aided Process Planning, CAPP): 指工艺人员借助计算机,根据产品设计结果和产品制造工艺要求,交互或自动地确定产品加工方法和方案的设计,包括毛坯选择、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定… 计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)计算机辅助制造有广义和狭义两种定义:广义CAM 指借助计算机完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动,包括工艺过程设计(CAPP)、工装设计、计算机辅助数控加工编程、生产作业计划、制造过程控制、质量检测与分析…狭义CAM 通常指NC程序编制,包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真、后置处理及NC代码生成…CAD/CAM集成CAD/CAM集成实质:在CAD、CAPP、CAM各模块之间形成相互信息的自动传递和转化CAD/CAM的基本功能:交互功能、图形显示功能、存储功能、输入输出功能CAD/CAM的主要任务:几何建模描述基本几何实体(如大小)及实体间的关系(如几何信息),进行图形图像的技术处理工程绘图CAD系统的重要环节,产品最终结果的表达方式优化设计CAD/CAM系统应具有优化求解的功能,也就是在某些条件的限制下,使产品或工程设计中的预定指标达到最优。

计算分析对象包括几何特征(如体积、表面积、质量、重心位置、转动惯量…)和物理特征(如应力、温度、位移…)有限元分析CAD/CAM 系统结构分析中的常用方法是有限元法,这是一种数值近似解方法,用来解决结构形状比较复杂零件的静态、动态特性计算,强度、振动、热变形、磁场、温度场、强度、应力分布状态等计算分析。

烟台大学成人教育机械cadcam(专科)-复习题C复习题及参考答案

烟台大学成人教育机械cadcam(专科)-复习题C复习题及参考答案

函授站点________________ 学生姓名______________ 学号__________________ 年级__________ 专业________________ 层次___________ --------------------------------------------------------------------------------请在装订线以下答题----------------------------------------------------------------------------------CAD/CAM 复习题C(考试时间为90分钟)一、填空题(每空1分,共15分)1. CAD/CAM系统是由、和组成的。

2.数控机床的组成有、、、和及附属设备。

3.数控机床的控制系统分为系统、系统和系统三种。

4. CAPP系统按其工作原理可分为三种基本类型:、和。

5. 数控机床的坐标系统分为2种: 坐标系统与坐标系统。

二、单选题(每小题1分,共15分)1.下述CAD/CAM过程的操作中.属于CAM的范畴的是( )。

A.几何造型 B.有限元分析 C.优化设计 D.CAPP2.数控机床的Z坐标轴用于表示机床的( )。

A.主进给方向 B.主轴轴线 C.第二进给方向 D.主运动速度3.计算机图形处理一般指()图形的处理。

A. 矢量B. 标量C. 点阵D. 象素4.齐次坐标是用()向量来表示一个N维向量的坐标表示法。

A. N-1维B. N维C. N+1维D. N+2维5.在实体造型中以形状一致的规则单元来定义和描述实体的方法称为()A.边界表示法B.扫描表示法C.构造实体几何表示法D.空间单元表示法6.数据模型是描述数据()和性质,数据之间的联系以及施加在数据或数据联系上的一些限制。

A. 尺寸B. 结构C. 色彩D. 数量7.零件信息包括零件的()和工艺信息两部分内容。

CAD、CAM理论课知识点

CAD、CAM理论课知识点

1.什么是CAD,CAM,CAPP,CAE,CAD/CAM集成?答:CAD是指以计算机为工具,对产品进行涉及方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整顿等设计活动旳技术。

CAM是指借助计算机进行产品制造活动旳简称,有广义和狭义之分。

广义CAM,一般是指运用计算机辅助完毕从毛坯到产品制造过程中旳直接和间接旳多种活动。

狭义CAM,一般指数控程序旳编制。

CAPP是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境,运用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理来制定零件机械加工工艺过程。

CAE技术是以现代计算力学为基本、计算机仿真为手段旳工程分析技术。

CAD/CAM集成系统借助于工程数据库技术、网络通信技术、以及原则格式旳产品数据接口技术,把分散于机型各异旳各个CAD/CAM模块高效、快捷地集成起来,实现软、硬件资源共享,保证整个系统内旳信息流动畅通无阻。

2.CAD/CAM系统旳基本功能和重要任务是什么?答:CAD/CAM系统具有如下几种方面旳功能:几何造型功能、计算分析功能、工程绘图功能、构造分析功能、优化设计功能、计算机辅助工艺规程设计(CAPP)功能、NC自动编程功能、模拟仿真功能、工程数据管理功能和特性造型功能。

CAD/CAM系统旳以计算机硬件、软件为支持环境,通过各个功能模块(分系统)完毕对产品旳描述、计算、分析、优化、绘图、工艺规程设计、NC加工仿真、生产规划、管理、质量控制等方面旳任务。

3.目前机械领域常用旳CAD/CAE/CAM软件有哪些?各有什么特点?在机械领域旳应用案例分析。

答:(1) Pro/E(Pro/Engineer)是美国PTC公司(Parametric Technology Corporation,参数技术公司)开发旳大型CAD/CAM/CAE集成软件。

(2) UG(Unigraphics)软件来源于美国麦道飞机公司,后于1991年11月并入世界上最大旳软件公司——EDS公司。

(3) Solid Edge是通用机械CAD/CAE/CAM 一体化软件,三维实体造型系统。

机械CADCAM基础知识

机械CADCAM基础知识

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阜阳工业经济学校
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五种常见的应用软件
Cimatron
text UG
Pro/Engineer MastetCAM
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Cimatron
CAXA
Cimatron是以色列Cimatron公司提供的机械CAD/CAM软 件,是较早在徽机平台上实习三维机械CAD/CAM的全功能系 统。它具有三维造型、生成工程图、数控加工等功能,具 有各种通用和专用的数据接口及产品数据管理(PDM)等功能。 该软件较早在我国得到全面汉化,已积累了一定的应用经 验。
等综合功能。
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3、应用软件
用户利用计算机所提供的各种系统软件、支撑软件编制 的解决用户各种实际问题的程序称为应用软件。下面只 对5种常见软件做一下介绍。
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五种常见的应用软件
UG
text UG
Pro/Engineer MastetCAM
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五种常见的应用软件
Pro/Engineer
text UG
Pro/Engineer MastetCAM
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Cimatron
CAXA
Pro/Engineer(简称Pro/E)是美国PTC(Parametric Technology Corporation)公司的著名产品。PTC公司提出 的单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念,改变了 机械设计自动化的传统观念,这种全新的观念已成为当今机 械设计自动化领域的新标准。基于该观念开发的Pro/E软件能 将设计至生产全过程集成到一起,让所有的用户能够同时进 行同一产品的设计制造工作,实现并行工程。Pro/E包括70 多个专用功能模块,如特征建模、有限元分析、装配建模、 曲面建模、产品数据管理等,具有较完整的数据交换转换器。

机械基础课CAD.CAM知识整理

机械基础课CAD.CAM知识整理

CAD/CAM第一章1、Computer Aided Design计算机辅助设计;Computer Aided Manufacturing计算机辅助制造;Computer Aided Management计算机辅助管理2、机械设计就是根据使用要求确定产品应该具有的功能,构想出产品的工作原理、运动方式、力和能量的传递、结构形状以及所用材料等事项,并转化为具体的描述,例如图纸和设计文件等,以此作为制造的依据。

3、机械设计的过程包括:概念设计concept design;详细设计detail design;制造设计manufacturing design;反馈过程feedback4、概念设计阶段具有以下三方面的特点: 该阶段所设计的机械都是以其特性及与其他机械之间的关系等外部特征出现;设计要求通常都是定性的而不是定量的; 3.概念设计的过程并没有一定的程式,而是随着设计问题和约束的特殊性、设计者的考虑等因素而变化的,是螺旋形的设计过程。

5、CAD/CAM的发展回顾:形成期(1946年和1952年,世界上第一台电子计算机ENIAC和世界上第一台数控铣床相继诞生);发展期(1963年,MIT的Ivan Sutherland开发出第一个人机交互式图形系统:Sketchpad这标志着CAD技术的诞生!);成熟期;集成期6、CAD/CAM的发展趋势:集成化(计算机集成制造系统CIMS,Computer Integrated Manufacturing System);智能化(专家系统CAD(Intelligent CAD));标准化(工业标准化问题);开放性(适应各种复杂的工作平台)7、CIMS核心思想:企业的生产组织和管理中的两个观点—系统和信息。

8、CIMS的组成:四个功能分系统和两个支撑分系统:管理信息分系统、设计自动化分系统、制造自动化分系统、质量保证分系统、计算机网络分系统、数据库分系统CIMS技术的发展趋势:集成化、智能化、全球化、虚拟化、标准化和绿色化。

第1章 概述 机械CAD、CAM技术(第4版)

第1章 概述  机械CAD、CAM技术(第4版)

1.2 CAD/CAM系统的作业过程和主要功能
1、CAD/CAM系统专业过程
CAD/CAM系统作业过程:
• 需求分析及概念设计 该过程目前主要仍由设计人员人工来完成。 • 计算机辅助设计(CAD) 建立产品数据建模,输出产品工程图 样及设计文档。 • 计算机辅助工程分析(CAE) 分析产品性能,模拟工作状态。 • 计算机辅助工艺规划(CAPP) 提取CAD模型中几何信息及工艺信息, 进行工艺规程设计,输出工艺文档。
三坐标测量设备:包括三坐标测量仪、激光三维扫描仪等 数码相机:将光学真实图象转换为数字图象; 其他输入装置:如触摸屏、声响交互输入设备、数据手套等。
鼠标
键盘
数字化仪
三坐标测量仪
数据手套
激光三维扫描仪
输出装置:
图形显示器:最基本的输出装置,由图形卡支持;
打印机:有针式、喷墨、激光打印机等各种类型;
拟仿真,证实所设计产品的功能可用性和性能可靠性,获取
优化设计模型。 CAE系统功能模型
CAE常用设计领域 1)结构分析:应用有限元等分析工具对产品结构静/动态特性、 热变形、磁场强度等产品性能进行分析。
2)优化设计:通过改变设计参数,使产品结构、体积、质量、
强度、动态特性、热稳定性达到最优,以获取最佳设计方案。 3)仿真模拟:根据产品实际工况,对产品动、静态特性和控 制策略等进行仿真实验,以预测产品性能,提前发现设计缺陷。
1.1 CAD/CAM技术内涵
1.2 CAD/CAM系统的作业过程和主要功能
1.3 CAD/CAM系统的结构组成
1.4 CAD/CAM技术的发展
1.1 CAD/CAM技术内涵
1、CAD技术 以计算机为工具,通过人机交互,完成产 品建模,输出产品工程图样及设计文档的过程。

机械CADCAM技术期末考试复习

机械CADCAM技术期末考试复习

机械CAD/CAM技术一、CAD:Computer Aided Design〔计算机辅助设计〕简称。

计算机辅助设计是将人和计算机最正确特性结合起来,辅助进展产品设计与分析一种技术,是综合了计算机与工程设计方法最新开展而形成一门新兴学科。

CAM:Computer Aided Manufacturing〔计算机辅助制造〕通常指数控程序编制,包括刀具路线规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真以及NC代码生成。

二、CAD/CAM系统硬件及软件:1、典型CAD/CAM系统硬件计算机主机、信息存储设备〔主要指外存、如硬盘、软盘、光盘等〕、图形输入设备〔键盘、鼠标、扫描仪等〕、图形输出设备〔显示器、绘图仪、打印机等〕及网络设备、多媒体设备、数控机床、检测设备、物流设备等组成。

2、CAD/CAM系统软件有系统软件,支撑软件,应用软件。

〔1〕系统软件指操作系统和系统实用程序等,它用于计算机管理、控制和维护。

1〕操作系统。

如Windows 2000/xp/NT UNIX〔工作站,微机〕等。

2〕计算机语言及编译系统。

如Basic、Fortran、Pascal、C/C++等,这些高级语言均有相应编译系统。

3〕系统实用程序。

〔2〕支撑软件1〕图形处理软件。

负责CAD绘图,如AutoCAD。

2〕几何建模软件。

Pro/E等。

3〕数据库管理系统。

如FoxBASE,FoxPRO,工程数据库等。

计算方法库:如解线性方程组优化方法软件。

4〕工程分析及计算软件。

有限元分析软件:如ANSYS等机构分析及机构综合软件系统动态分析软件。

5〕文档制作软件。

如WPS,WORD等。

〔3〕应用软件应用软件是用户为解决各类实际问题,在系统软件支持下而设计、开发程序,或利用支撑软件进展二次开发形成程序,如模具设计软件、电器设计软件等。

应用软件功能和质量直接影响CAD/CAM系统功能和质量。

三、CAD/CAM中主要应用在设计、图形、制造和装配四个方面。

(1)设计能随时显示零件形状,并能利用剖切来检查诸如壁厚薄,孔是否相交等问题。

CAD-CAM必考题

CAD-CAM必考题

机械CAD/CAM技术复习题1.什么是CAD?什么是CAM?什么是CAD/CAM集成?计算机辅助设计计算机辅助制造 CAD/CAM集成实质:在CAD、CAPP、CAM各模块之间形成相互信息的自动传递和转化2.CAD/CAM集成就是将基于信息技术的资源及应用聚集成一个协同工作的整体,包含功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。

其实质是在CAD、CAE、CAPP、CAM各模块之间形成相互信息的自动传递和转化。

3.CAD/CAM硬件有哪些类型?各有什么特点?CAD/CAM硬件主要是由主机、存储器、输入设备、输出设备、显示器及网络通信设备等组成。

4.CAD/CAM的集成方案有哪几种?a.通过专用数据接口实现集成b. 利用数据交换标准格式接口文件实现集成c. 基于统一产品模型和数据库的集成d. 基于特征面向并行工程的设计与制造集成方法5.CAD/CAM系统根据所采用的计算机类型可分为哪几类?主机型、成套系统、个人工作站、个人机系统。

6.分布式CAD/CAM系统网络上结点的分布形式有总线型、树形、环形、星形分布7.现行的数据库系统中,常用的数据模型有哪几种?层次模型、关系模型、网状模型。

8.目前计算机辅助数控编程的方法哪几种?手工编程和自动编程9.CAD/CAM系统由哪两部分构成?硬件部分、软件部分。

10.不同CAD/CAM系统之间进行信息交换的格式有哪几种?CGM、IGES、STEP、STL、PARA、SOLID11.数据库管理系统的抽象层次有外模式、内模式和概念模式。

12.设计数据或资料的计算机常用处理方法有数组化、公式化、文件化、数据库。

13.零件的信息包括拓扑信息、几何信息和非几何信息。

14.数据结构包含哪三个内容?数据的逻辑结构有几大类?各类的特点是什么?15.根据设计人员介入系统的程度来分,应用软件可以分为交互型、自动型、检索型和智能型16.机器的组成可以表示成树结构,这是对机器的一种层次描述。

CAD、CAM复习资料

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1.机械CAD/CAM的系统软件分为哪几类?答:系统软件,支承软件和应用软件。

2.数据库的特点是什么?(1).具有较高的数据独立性(2)数据的冗余度小(3)统一的数据管理和控制3.线框建模,曲面建模,实体建模和特征建模的特点分别是什么?答:(1)线框模型优点是数据量少,数据结构简单,CPU时间存储方面开销低,同时构造模型时操作简便。

缺点是,【1】存在二义性,【2】有没有面的信息,不能消除隐藏线和隐藏面;【3】线框模型给出的不是连续的几何信息,不能明确地定义给定的点与形体之间的关系。

(2)曲面建模的特点是,表面模型是在线框模型的基础上,增加有关面边信息以及表面特征,凌边的连接方向等内容曲面建模与线框建模相比,多了一个表面,记录了边与面之间的拓扑关系但缺乏面与体之间的拓扑关系,缺点是只能表示物体的表面及其边界,还不是实体模型;(3)实体模型与曲面建模相比,它能完整的表示物体的所有形状信息,可以无歧义的确定一个点是在物体外部、内部或表面上,这种模型能够进一步满足物性计算、有限元分析等应用。

(4)特征建模则是着眼于更好的表达产品完整的功能和生产管理信息,为建立产品的集成信息模型服务。

4.逆向工程系统的步骤是什么?答:(1)零件原型的数字化(2)零件原型的特征与提取。

(3)零件原型CAD模型的重建。

(4)CAD模型的检验与修正。

5.CAPP系统零件信息的描述方法有哪些?答;主要方法有数字编码描述法、语言文字描述法、几何特征图形描述法等。

6.CAC/CAM的生存环境是什么?答:(1)操作系统。

(2)计算机网络。

(3)数据管理平台。

(4)集成制造化境。

7.非线性有限元法求解的问题有哪些?(1)材料非线性问题。

(2)几何非线性问题。

(3)非线性边界(接触问题)。

8.机械CAC/CAM中的数据从其存在形式上可以分为哪几种?答:静态数据和动态数据9.机械CAC/CAM中常用的数据处理方法有哪些?答:数据程序化处理,数据文件处理和数据库处理。

CADCAM考试重点

CADCAM考试重点
12.计算机辅助制造( CAM )是指利用计算机对制造过程进行 工艺准备、生产作业计划、物流控制、质量保证 。
13.广义 CAM 一般是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程
中 直接 和 间接 的各种活动
14. CAD/CAM 软件系统分为三个层次: 系统软件 、 支撑软件 和 应用软件 。
C. 后进后出 D. 不分顺序
11. 栈和队列的共同点是( )。
A. 都是先进先出 B. 都是先进后出
C . 只允许在端点处插入和删除元素 D. 没有共同点
12 . 栈和队列都是( )
A .顺序存储的线性结构 B. 链式存储的非线性结构
17.CAD/CAM系统的运行环境由 硬件 、 软件 和人三大部分所构成。
18. CAD/CAM的集成问题主要就是的 信息 集成问题,最终反映出、表现出的是数据的 自动传递与转换 。
简答题:
1. CAD / CAM 系统的配置应考虑哪些问题 ?
答:工作能力,经济性,使用方便性,工作可靠性,维修方便性,标准化程度及可扩充性,工作环境要求,响应时间及处理速度,采用的语言,磁盘容量。
10. CAD/CAM 是 计算机辅助设计 和 计算机辅助制造 的简称。
11.计算机辅助设计( CAD )是指技术人员以计算机为工具,对产品进行 设计 、 绘图 、 工程分析 、和 编纂技术文档 等活动。
4. 中央处理器主要包括 控制器 、 运算器 和各种寄存器。
5. 根据CAD/CAM系统中执行的任务及服务对象的不同,可将软件系统分为 系统软件 、 支撑软件 和 应用软件 三个层次。
6.计算机辅助设计与计算机辅助制造简称_CAD/CAM_________.

机械CAD-CAM复习资料大全

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机械CAD-CAM复习资料⼤全机械CAD-CAM复习资料⼤全第⼀章CAD/CAM地定义、功能及应⽤:CAD定义:Computer Aided Design(计算机辅助设计)地简称.计算机辅助设计是将⼈和计算机地最佳特性结合起来,辅助进⾏产品地设计与分析地⼀种技术,是综合了计算机与⼯程设计⽅法地最新发展⽽形成地⼀门新兴学科.还可以定义为:⼯程技术⼈员以计算机为⼯具,⽤⾃⾝地专业知识,对产品进⾏⼏何造型、分析计算、绘图和编写技术⽂件等设计活动地总称.CAD地功能:⼯程设计地过程包括设计需求分析、概念设计、设计建模、设计分析、设计评价和设计表⽰,CAD地功能就是在⼯程设计地过程中起相应地作⽤.CAM(Computer Aided Manufacturing)到⽬前为⽌还没有明确地定义.是指计算机在制造领域有关应⽤地统称,有⼴义和狭义之分.⼴义CAM指利⽤计算机辅助完成从⽑坯到产品制造过程中直接和间接地各种活动.包括⼯艺准备(计算机辅助⼯艺设计,⼯装设计、制造,NC编程),⽣产作业计划,物流过程地运⾏控制(物料加⼯、装配、检验、输送、储存等⽣产活动).狭义CAM通常指数控程序地编制,包括⼑具路线地规划、⼑位⽂件地⽣成、⼑具轨迹仿真以及NC代码地⽣成.CAD/CAM技术在机械⼯业中地主要应⽤有以下⼏个⽅⾯:(1) ⼆维绘图.(2) 图形及符号库.(3) 参数化设计.(4) 三维造型.(5) ⼯程分析.(6) ⽣成设计⽂档及报表.(7)数控加⼯举例说明CAD/CAM系统硬件及软件:系统软件指操作系统和系统实⽤程序等,它⽤于计算机地管理、控制和维护.1.操作系统.如Windows 2000/xp/NT UNIX(⼯作站,微机)等.2.计算机语⾔及编译系统.如Basic、Fortran、Pascal、C/C++等,这些⾼级语⾔均有相应地编译系统.3.系统实⽤程序.⽀撑软件1、图形处理软件.负责CAD地绘图,如AutoCAD.2、⼏何建模软件.Pro/E等.3、数据库管理系统.如FoxBASE,FoxPRO,⼯程数据库等.计算⽅法库:如解线性⽅程组优化⽅法软件4、⼯程分析及计算软件有限元分析软件:如ANSYS等机构分析及机构综合地软件系统动态分析软件.5、⽂档制作软件.如WPS,WORD等应⽤软件应⽤软件是⽤户为解决各类实际问题,在系统软件地⽀持下⽽设计、开发地程序,或利⽤⽀撑软件进⾏⼆次开发形成地程序,如模具设计软件、电器设计软件等.应⽤软件地功能和质量直接影响CAD/CAM系统地功能和质量.典型地CAD/CAM系统地硬件计算机主机、信息存储设备(主要指外存、如硬盘、软盘、光盘等)、图形输⼊设备(键盘、⿏标、扫描仪等)、图形输出设备(显⽰器、绘图仪、打印机等)及⽹络设备、多媒体设备、数控机床、检测设备、物流设备等组成.CAD/CAM系统地类型:1、检索型CAD/CAM系统检索型CAD/CAM系统主要⽤于产品结构及其零部件已实现标准化、系列化及模块化地产品,它们地零部件图及装配图已转化为程序存储于计算机中,在设计过程中,根据给出参数地具体数值按要求检索出所需要地零部件图,在计算机上装配成产品图,并对产品性能进⾏校核,满⾜要求后,输出所需地各种技术⽂件及图纸.2、⾃动型CAD/CAM系统⾃动型CAD/CAM系统能根据产品性能规格要求在输⼊基本参数后,不需⼈⼯⼲预,计算机能根据规定地程序,⾃动完成设计⼯作,输出产品设计全部图纸及技术⽂件,仅适⽤于设计理论成熟;计算公式确定;设计步骤及判别标准清楚;资料数据完备地产品.3、交互型CAD/CAM系统在机械产品设计过程中,⽅案地决策及结构布置要完全实现⾃动化设计是⾮常困难地,有时也是不可⾏地,设计过程中往往需要设计⼈员地随时参与,由此产⽣了交互型CAD/CAM系统.它充分发挥了⼈与计算机⼆者地长处,即:计算机地⾼速运算能⼒和严格地逻辑判断及⼤量信息地存储能⼒和设计⼈员长期积累地智慧和丰富地经验.交互型CAD/CAM系统在产品设计⼯作中具有较实⽤地价值,并且在实现上相对也容易⼀些.4、智能型CAD/CAM系统将⼈⼯智能技术、专家系统技术与普通CAD/CAM系统结合起来,便产⽣了智能型CAD/CAM系统.它主要由知识库、推理机、实时系统、知识获取系统以及⼈机接⼝等组成.智能型CAD/CAM系统可以对产品设计地全过程进⾏⽀持.CAD/CAM技术地发展趋势:1 集成化,提⾼集成⽔平是CAD/CAM系统发展地⼀个重要⽅向,必须在以下⼏⽅⾯提⾼⽔平:从传统地实体造型到参数化特征造型地转变必须有⾃⼰统⼀地数据库及其管理系统解决好不同CAD/CAM系统间产品模型数据地转换问题集成系统内部应该包括种类更多、功能更为完善地设计与制造应⽤软件解决好⽹络通信问题,使不同节点及不同地区地⽤户能够协同⼯作.2 ⽹络化提供多学科领域开发团队地协同产品开发⽀持跨部门、跨⾏业、跨地域地企业协作,提供数据共享、知识共享、资源共享.3 智能化现有地CAD/CAM技术在机械设计中只能处理数值型地⼯作,包括计算、分析与绘图在设计活动中存在另⼀类符号推理型⼯作,将⼈⼯智能技术,特别是专家系统地技术,与传统CAD/CAM技术结合起来,形成智能化CAD/CAM系统是机械CAD/CAM发展地必然趋势.4 标准化⾯向图形设备地标准CGI ,⾯向⽤户地图形标准GKS ,OPENGL,⾯向不同CAD/CAM系统地数据交换标准IGES和STEP ,事实标准:CA TIA与UG⽂件格式,DXF,X_T,SET 等.第三章⼏何造型技术⼜称为⼏何建模技术,是利⽤计算机以及图形处理技术来构造物体地⼏何形状,模拟物体地动、静态处理过程地技术.这种技术能将物体地形状及其属性(颜⾊、材质、精度)存储在计算机内,形成该物体地三维⼏何模型,这个模型是对原物体地确切地数学描述或是对原物体某种状态地真实模拟.这个模型将为各种不同地后续应⽤提供信息(例如:由模型产⽣有限元⽹格;由模型⽣成数控加⼯⼑具轨迹,进⾏碰撞、⼲涉检验;VM;机床模型;⼑具模型;夹具模型;零件模型).⼏何造型系统:通常把能够定义、描述、⽣成⼏何模型,并能交互地进⾏编辑地系统称为⼏何造型系统三维⼏何造型在CAD/CAM中地应⽤三维⼏何造型在CAD/CAM中主要应⽤在设计、图形、制造和装配四个⽅⾯.(1) 设计能随时显⽰零件形状,并能利⽤剖切来检查诸如壁地厚薄,孔是否相交等问题.能进⾏物体地物理特性计算;如计算体积、⾯积、重⼼、惯性矩等.能检查装配中地⼲涉.能作运动机构地模拟等等. (2) 图形产⽣⼆维⼯程图,包括零件图,装配图等. (3) 制造能利⽤⽣成地三维⼏何模型进⾏数控⾃动编程及⼑具轨迹地仿真.此外还能进⾏⼯艺规程设计等.(4) 装配在机器⼈及柔性制造中利⽤三维⼏何模型进⾏装配规划、机器⼈视觉识别、机器⼈运动学及动⼒学地分析等.特征造型地两种⽅式1、特征识别是根据已有地⼏何模型进⾏相应地特征识别,并加以定义,实现特征建模.有交互式和系统⾃动识别两种⽅式.特征识别+特征提取2、特征设计基于特征地造型技术,由设计⼈员调⽤特征造型系统中地特征,通过增加、删除和修改等操作建⽴零件特征模型.它所遵循地思想是利⽤具有⼯程意义与确定形状地特征直接构造零件模型.3.2三维⼏何造型系统地⼏种模型⼏何造型系统发展⾄今,先后出现了线框模型、表⾯模型、实体模型、特征模型等,这⼏种模型代表了⼏何形体在计算机内地不同存储⽅式,本节从⼯程⾓度出发,介绍这⼏种模型地原理与计算机表达3.2.1 线框模型1、建模线框模型是⽤顶点和棱边表⽰三维形体,其棱边可以为直线、圆弧、⼆次曲线及样条曲线组成 .它地计算机表⽰包括两⽅⾯地信息:⼀类是⼏何信息,记录各顶点地坐标值,即顶点表;另⼀类是拓扑信息,记录定义每条边地两个端点,即棱线表.实际物体是顶点表和棱线表相应地三维映象.2、优缺点优点结构简单,计算机内部易于表达,绘制快速;物体地三维数据可以产⽣任意视图,为⽣成⼯程图带来了⽅便.缺点:有⼆义性,缺少表⾯轮廓信息,当形状复杂、棱线过多时,会引起模糊理解.在数据结构中缺少边与⾯、⾯与体之间关系地信息.从原理上讲,此种模型不能消除隐藏线、计算物性、⽣成数控加⼯⼑具轨迹、有限元⽹格剖分、物体⼲涉检验等,缺少拓扑信息,即边与⾯、⾯与体之间关系地信息,因此不能构成实体.3.2.2表⾯模型表⾯模型也称曲⾯模型,通常⽤于构造复杂地曲⾯物体,构造时常常利⽤线框功能,先构造⼀线框图,然后⽤扫描或旋转等⼿段变成曲⾯,也可以直接利⽤系统提供地许多曲⾯图素来建⽴各种曲⾯模型.表⾯模型在计算机中地存储与线框模型相⽐多了⼀个⾯表,记录了边、⾯间地拓扑关系.优点:(1) 能实现消隐、着⾊、表⾯积计算、⼆曲⾯求交、数控⼑具轨迹⽣成、有限元⽹格划分等. (2) 擅长构造复杂地曲⾯物体,如模具、汽车、飞机等表⾯.缺点:(1) 缺乏⾯间地拓扑关系,依然不能构成实体,有时产⽣对物体⼆义性理解.2) 操作⽐较复杂,要求操作者具备曲⾯建模地数学知识,因此要对操作者进⾏⼀定地培训.3.2.3 实体模型(Solid Model)1、建模实体模型与表⾯模型不同之处在于确定了表⾯地哪⼀侧存在实体这个问题.⽤有向棱边地右⼿法则确定所在⾯外法线地⽅向,如规定正向指向体外.如此只需将上图地⾯表改为如下,即可确切地分清体内体外,形成实体模型.2、优缺点优点:(1)包含地信息全⾯,不仅记录了全部⼏何信息,⽽且记录了全部点、线、⾯、体地拓扑信息.(2)⽆⼆义性.可以消隐、剖切、有限元⽹格划分、⽣成NC⼑具轨迹.(3)可计算物理特性.实体造型包括两部分:(1)体素定义和描述(2)体素间地布尔运算(构成复杂实体地有效⼯具.3.3 三维实体表⽰⽅法⽬前实体造型系统开发中使⽤地三维实体表⽰⽅法有许多,⼴泛采⽤地两种⽅法是⼏何实体构造法和边界表⽰法.它们分别是早期和近期CAD开发中三维形体表⽰地主要⽅法,其他表⽰⽅法还有扫描表⽰法、⼋叉树表⽰法、基本体素表⽰法、空间分割法、实体参数表⽰法等.3.3.1⼏何实体构造法⼏何实体构造法(CSG:Constructive Solid Geometry)是⽤简单实体通过集合运算交、并、差构造复杂实体地⽅法.是⽬前最常⽤地、最重要地⼀种三维实体表⽰⽅法.严格来说CSG法是由简单地正则集合经过正则集合运算构成复杂实体地⽅法.⽤CSG法构造地实体模型在计算机中是通过⽤CSG树地形式加以表达地,通常采⽤⼆叉树地形式加以描述.⽤CSG树表⽰⼀个形体是⽆⼆义性地,但⼀个形体可以有不同地CSG树表⽰,取决于使⽤地体素、构造操作⽅法和操作顺序.优点:(1) 数据结构⽐较简单,信息量⼩,易于管理;(2) 每个CSG都和⼀个实际地有效形体相对应;(3) CSG树记录了形体地⽣成过程,可修改形体⽣成地各环节以改变形体地形状.缺点:(1) 不能进⾏形体地局部修改,如⾯、边、点等 (2) 直接基于CSG表达形体,其组合运算及显⽰效率很低.Brep表⽰法地优点:(1)表⽰形体地点、线、⾯等⼏何元素是显式表⽰、使得形体地显⽰很快并且很容易确定⼏何元素之间地连接关系;(2)可对Brep法地形体进⾏多种操作和局部修改缺点:(1)数据结构复杂,需要⼤量存储空间,维护内部数据结构及⼀致性地程序较复杂;(2)对形体地修改操作较难实现.第6章计算机辅助⼯程分析⼀、计算机辅助⼯程分析概述⼆、有限元法三、优化设计⽅法四、仿真机械产品设计过程地⼀个重要环节是分析、计算,包括:(1)对产品⼏何模型进⾏分析、计算;(2)通过应⼒变形进⾏结构分析;(3)对设计⽅案进⾏分析,评价等.传统地分析⽅法⼀般⽐较粗略,尤其是结构分析对象地模型往往经过了较⼤地简化,有时引⼊了难以令⼈置信地假设,致使有些分析结果不甚可靠.因此,这种传统地分析⽅法只能⽤来定性地⽐较不同⽅案地好坏.近三⼗年来,由于计算机地应⽤以及测试⼿段地不断改进和完善,机械设计已由静态、线性分析向动态、⾮线性过渡;由经验类⽐设计向最优化过渡;由⼈⼯计算向⾃动计算、由近似计算向精确计算过渡,以适应产品向⾼效、⾼速、⾼精度、低成本等现代化要求发展地需要.在这种前提下,将计算机引⼊⼯程分析领域,这是机械设计中地⼀场巨⼤变⾰.利⽤计算机辅助⼯程分析地关键是在三维实体建模地基础上,从产品地⽅案设计阶段开始,按照实际使⽤地条件进⾏仿真和结构分析;按照性能要求进⾏设计和综合评价,以便从多个设计⽅案中选择最佳⽅案.因此,计算机辅助⼯程分析通常包括有限元法、优化设计、仿真技术、实验模态分析等⽅⾯.计算机辅助⼯程分析已成为CAD/CAM中不可缺少地重要环节.6.1.1 有限元法简介1、提出:1960年,美国Clogh教授⾸次提出“有限元法”这个名词.从此,有限元法正式作为⼀种数值分析⽅法出现在⼯程技术领域.2、有限元法地基本思想:先把原来是连续地物体剖分(离散)成有限个单元,且它们相互连接在有限个节点上(如图所⽰),承受等效地节点载荷,并根据平衡条件来进⾏分析,然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来,成为⼀个组合体,再综合求解.由于单元地个数是有限地,节点数⽬也是有限地,所以称为有限元法.3、有限元法常⽤地单元类型:在采⽤有限元法对结构进⾏分析计算时,依据分析对象地不同,采⽤单元类型也不同.常见地单元类型有:杆单元(如图a)、梁单元(如图b,c)、板单元(如图d,e)、轴对称单元(如图f,g)、薄板弯曲单元(如图h,i)、板壳单元(如图j)、多⾯体单元(如图k,l)等.⽤有限元法进⾏结构分析时,需要输⼊⼤量地数据,这些数据如果采⽤⼈⼯输⼊,⼯作量⼤、繁琐枯燥且易于出错.当结构经过有限元分析后,亦会输出⼤量数据,对这些数据地观察和分析也是⼀项细致⽽难度较⼤地⼯作.因此有限元计算程序应具备前置处理和后置处理地功能.有限元前后置处理类型:(1)将⼏何建模系统与有限元分析系统有机结合,在建模系统中将有限元地前后置处理作为线框模型、表⾯模型、实体模型地应⽤层.即把⼏何模型地⼏何参数和拓扑关系等数据进⾏加⼯,⾃动剖分成有限元地⽹格,然后输⼊有限元分析需要地其它数据,⽣成不同有限元分析程序所需地数据⽹格⽂件.(2)单独为某⼀个有限元分析程序配置前后处理功能程序,并把⼆者集成为⼀套完整地有限元分析系统,它同时具有批处理和图形编辑功能.⼀、前置处理1、什么是前置处理?所谓前置处理是在⽤有限元法进⾏结构分析之前,按所使⽤地单元类型对结构进⾏剖分;根据要求对节点进⾏顺序编号;输⼊单元特性及节点坐标;⽣成⽹格图象并在荧光屏上显⽰;为了决定它是否适⽤或者是否应当修改,显⽰地图象应带有节点和单元标号以及边界条件等信息;为了便于观察,图象应能分块显⽰、放⼤或缩⼩.对于三维结构地⽹格图象需要具备能使图象作三维旋转地功能,等等.以上内容⼀般称之为前置处理,为实现这些要求⽽编制地程序称为前置处理程序.2、前置处理程序地基本功能(1)⽣成节点坐标:可⼿⼯或交互输⼊节点坐标;绕任意轴旋转⽣成或沿任意⽮量⽅向平移⽣成⼀系列节点坐标;在⼀系列节点之间⽣成有序节点坐标;⽣成典型图、体地节点坐标;合并坐标值相同地节点,并按顺序重新编号.(2)⽣成⽹格单元:可⼿⼯输⼊单元描述及其特征;可重复进⾏平移复制、旋转复制、对称平⾯复制已有地⽹格单元体.(3)修改和控制⽹格单元:对已剖分地单元体进⾏局部⽹格密度调整,如重⼼平移、预置节点、平移、插⼊或删除⽹格单元;通过定位⽹格⽅向及指定节点编号来优化处理时间;合并剖分后地单元体以及单元体拼合. (4)引进边界条件: 引进边界条件,约束⼀系列节点地总体位移和转⾓.(5)单元物理⼏何属性编辑: 定义材料特性,对弹性模量、波松⽐、惯性矩、质量密度以及厚度等物理⼏何参数进⾏修改、插⼊或删除.(6)单元分布载荷编辑:可定义、修改、插⼊和删除节点地载荷、约束、质量、温度等信息.⼆、后置处理所谓后置处理,即将有限元计算分析结果进⾏加⼯处理并形象化为变形图、应⼒等值线图、应⼒应变彩⾊浓淡图、应⼒应变曲线以及振型图等,以便对变形、应⼒等进⾏直观分析和研究.为了实现这些⽬地⽽编制地程序,称为后置处理程序.6.2 优化设计1、设计变量设计中,可以⽤⼀组对设计性能指标有影响地基本参数来表⽰某个设计⽅案.其中有些基本参数可以根据⼯艺、安装和使⽤要求预先确定,⽽另⼀些则需要在设计过程中进⾏选择.那些需要在设计过程中进⾏选择地基本参数被称为设计变量.机械设计常⽤地设计变量有:⼏何外形尺⼨(如长、宽、⾼、厚等);材料性质;速度、加速度、效率、温度等.机械优化设计时,作为设计变量地基本参数,⼀般是⼀些相互独⽴地参数,它们地取值都是实数.2、⽬标函数定义:根据特定⽬标建⽴起来地、以设计变量为⾃变量地、⼀个可计算地函数称为⽬标函数,它是设计⽅案评价地标准.⽬标函数统⼀描述为:minF(X) =F(x1,x2,…,xn)⽬标函数与设计变量之间地关系可以⽤⼏何图形形象地表⽰出来.如,单变量时,⽬标函数是⼆维平⾯上地⼀条曲线;双变量时,⽬标函数是三维空间地⼀个曲⾯.3、约束条件为产⽣⼀个可接受地设计⽽对设计变量取值施加地种种限制称为约束条件.约束条件⼀般表⽰为设计变量地不等式约束函数和等式约束函数形式.约束条件⼀般分为边界约束和性能约束两种.(1)边界约束⼜称区域约束,表⽰设计变量地物理限制和取值范围.如在贮料箱设计中,可得边界约束条件为:(2)性能约束⼜称性态约束,是由某种设计性能或指标推导出来地⼀种约束条件.属于这类设计约束地如零件地⼯作应⼒、应变地限制;对振动频率、振幅地限制;对传动效率、温升、噪声、输出扭矩波动最⼤值等地限制;对运动学参数如位移、速度、转速、加速度地限制等.这类约束条件,⼀般总可以根据设计规范中地设计公式或通过物理学和⼒学地基本分析导出地约束函数来表⽰.4、数值迭代计算⽅法数值迭代是计算机常⽤地计算⽅法,也是优化设计地基本数值分析⽅法.它⽤某个固定公式代⼊初值后反复进⾏计算,每次计算后,将计算结果代回公式,使之逐步逼近理论上地精确解,当满⾜精度要求时,得出与理论解近似地计算结果.⽤数值迭代法进⾏优化设计,其基本思想是:在设计空间选定⼀个初始点x(0),从这⼀点出发,按照某⼀优化⽅法所规定地原则,确定适当地⽅向⽅向s(0)与步长a(0)进⾏搜索,获得⼀个使⽬标函数值有所改进地新设计点x(1),再以x(1)点作为新地始点重复上述过程.这样依次迭代,可得x(2),x(3),…,x(k-1),x(k)x(k+1)等设计点、最后求出满⾜设计精度要求地、逼近理论最优点地近似最优点x*.例如:求x3-x-1=0地根6.2.2 优化设计地数学模型建⽴数学模型是进⾏优化设计地⾸要关键任务,前提是对实际问题地特征或本质加以抽象,再将其表现为数学形态.建⽴数学模型地⼀般过程为:(1)分析设计问题,初步建⽴数学模型建⽴数学模型有三种途径:1)抽象理论数学模型 2)拟合近似数学模型 3)提炼数值仿真模型(2)抓住主要⽭盾,确定设计变量⼀般情况下,限制优化设计变量地个数有利于设计问题数学模型地简化.通常参照以往地设计经验和实际要求,尽可能地将那些对⽬标函数影响不⼤地参数取为常量.(3)根据⼯程实际,提出约束条件约束条件是对设计变量地限制,这种限制必须要根据⼯程实际情况来制订,以便使设计⽅案切实可⾏.约束条件地数⽬多,则可⾏地设计⽅案.(4)对照设计实例,修正数学模型(5)正确求解计算.估价⽅法误差(6)进⾏结果分析,审查模型灵敏性6.2.3 优化设计⽅法优化设计⽅法地种类很多,根据讨论问题地不同⽅⾯,有不同地分类⽅法.如根据是否存在约束条件,可分为有约束优化和⽆约束优化;根据⽬标函数和约束条件地性质,可分为线性规划和⾮线性规划;根据优化⽬标地多寡,可分为单⽬标优化和多⽬标优化等.6.2.4 选择优化⽅法时应考虑地因素⽬前,优化设计软件已成为⼀种⽐较成熟地软件产品.在CAD/CAM中应尽可能选⽤现成地优化⽅法软件,以节省⼈⼒、机时,尽快得到优化设计结果,满⾜CAD/CAM地需要.需要考虑因素:优化设计问题地规模,即设计变量数⽬和约束条件数⽬地多少.⽬标函数和约束函数地⾮线性程度、函数地连续性、等式约束或不等式约束以及函数数值计算地复杂程度.优化⽅法地收敛速度、计算效率,稳定性、可靠性,以及解地精确性.是否有现成程序;程序使⽤地环境要求、通⽤性、简便性、执⾏效率、可靠程度等6.2.5 优化设计地⼀般过程机械优化设计过程,⼀般可分为以下⼏个阶段:(1) 根据机械产品地设计要求,确定优化范围.(2) 分析优化对象,准备各种技术资料.(3) 建⽴合理⽽实⽤地优化设计数学模型.(4) 选择合适地优化⽅法. (5)选⽤或编制优化设计程序.(6) 计算机求解,优选设计⽅案.(7) 分析评价优化结果.6.3 仿真仿真顾名思义,模仿真实地系统,意指通过对模拟系统地实验去研究⼀个存在或设计中地系统.仿真地关键是建⽴从实际系统抽象出来地仿真模型.1、仿真地类型仿真是在模型上进⾏反复实验研究地过程.因为模型有物理模型与数学模型,故仿真也有物理仿真与数学仿真(1)物理仿真物理模型与实际系统之间具有相似地物理属性,所以,物理仿真能观测到难以⽤数学来描述地系统特性,但要花费较⼤地代价.根据仿真模型中物理模型占据地⽐例⼜分为半物理仿真和全物理仿真.半物理仿真地模型,有⼀部分是数学模型,另⼀部分是已研制出来地产品部件或⼦系统,从⽽对产品整体性能和实际部件或⼦系统进⾏功能测试.全物理仿真地模型则全部是实物模型.(2)数学仿真⼜称计算机仿真.即建⽴系统(或过程)地可以计算地数学模型(仿真模型),并据此编制成仿真程序放⼊计算机进⾏仿真实验,掌握实际系统(或过程)在各种内外因素变化下,性能地变化规律.2、计算机仿真地应⽤类型(1) 系统分析和设计.例如柔性制造系统地仿真,在设计阶段,通过模型仿真来研究系统在不同物理配置情况下和不同运⾏策略控制下地特性,从⽽预先对系统进⾏分析、评价,以获得较好地配置和较优地控制策略;系统建成后,通过仿真,可以模拟系统在不同作业计划输⼊下地运⾏情况,⽤以择优实施作业计划,提⾼系统地运⾏效率.(2) 制成训练⽤地仿真器. 例如飞⾏模拟器、船舶操纵训练器、汽车驾驶模拟器等.这些仿真器既可以保证被训练⼈员地安全,也可以节省能源,缩短训练周期.3、计算机仿真地特点(1) 以计算机为实验环境,依赖实际系统地抽象仿真模型.(2) 计算机仿真结果是实验解,⽽不是纯粹地数学解读或数值分析解.(3) 既能展⽰实际系统地模拟静态,⼜能直观表演系统地动态特性.6.3.2 计算机仿真地⼀般过程计算机仿真地基本⽅法是将实际系统抽象描述为数学模型,再转化成计算机求解地仿真模型,然后编制程序,上机运⾏,进⾏仿真实验并显⽰结果.其⼀般过程为:1、建⽴数学模型2、建⽴仿真模型3、编制仿真程序4、进⾏仿真实验5、结果统计分析6、仿真⼯作总结计算机仿真地⼴泛应⽤具有⼗分重要地意义(1) 替代许多难以或⽆法实施地实验(2) 解决⼀般⽅法难以求解地⼤型系统问题(3) 降低投资风险、节省研究开发费⽤(4) 避免实际实验对⽣命、财产地危害(5) 缩短实验时间、不受时空限制6.3.3 仿真在CAD/CAM中地应⽤。

机械CADCAM(新)

机械CADCAM(新)

一、判断(共计50分,每题2.5分)1、图形裁剪的目的是把窗口外的图形在输出时去掉。

A. 正确B. 错误错误:【B】2、CAD/CAM集成有利于资源共享、提高运行效率、降低系统成本。

A. 正确B. 错误错误:【A】3、投影面也成为观察面。

A. 正确B. 错误错误:【A】4、机床标准坐标系采用左手笛卡尔直角坐标系。

A. 正确B. 错误错误:【B】5、并行工程强调对产品和相关过程进行并行的一体化设计,减少后续阶段的工程改变,提高产品质量。

A. 正确B. 错误错误:【A】6、编译的最大优势是一次编译完毕可以多次执行,所以总体效率比解释要高。

A. 正确B. 错误错误:【A】7、在三维型面加工中往往存在着多个检查面,如果忽略了某个检查面,常常会造成加工过程的干涉。

A. 正确B. 错误错误:【A】8、为保证零件的加工精度和表面质量,一般铣内轮廓时用顺铣,外轮廓用逆铣。

A. 正确B. 错误错误:【A】9、零件分类编码提供了有效的检索手段并有利于实现专业化生产。

A. 正确B. 错误错误:【A】10、对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点。

A. 正确B. 错误错误:【A】11、加工内槽时应使用行切法。

A. 正确B. 错误错误:【B】12、参数化设计支持几何约束与复杂的工程约束。

A. 正确B. 错误错误:【A】13、CAPP专家系统以“推理机+ 知识库”为主要特征。

A. 正确B. 错误错误:【A】14、零件面就是被加工的零件表面。

A. 正确B. 错误错误:【B】15、加工零件时,刀具半径应小于被加工零件轮廓的最小曲率半径。

A. 正确B. 错误错误:【A】16、CAD系统中表示物体模型信息的建模方式有线框建模、特征建模、实体建模和表面建模。

A. 正确B. 错误错误:【B】17、特征技术是CAD/CAM集成系统的关键技术之一。

A. 正确B. 错误错误:【A】18、MRP(Material Requirements Planning)是生产和采购产品所需各种物料的计划,根据主生产计划上所需要物料的实践节点来决定订货和生产。

机械《CADCAM》总复习题

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《机械CAD/CAM》总复习题一、单项选择题1.在CAD/CAM系统中,CAM是指( B )。

A. 计算机辅助设计B. 计算机辅助制造C. 计算机辅助工程D. 计算机辅助工艺过程设计2.ERP是( B )的缩写A. 物料需求计划B. 企业资源计划C. 制造资源计划D. 集成制造技术3.下列说法那项是错误的( C )A. 文件的操作主要表现在两个方面,一个是查找,一个是排序。

B. 数据结构分为物理结构和逻辑结构。

C. CAD/CAM系统实际上就是软件。

D. 将隐藏线和隐藏面消除的过程就叫消隐。

4.CAD/CAM系统主要研究对象描述、系统分析、方案的优化、计算分析工艺设计仿真模拟、NC编程以及图形处理等。

它( B )A. 输入的是设计要求,输出的是设计方案。

B. 输入的是设计要求,输出的是制造加工信息。

C. 输入的是设计要求,输出的是图纸。

D. 输入的是设计要求,输出的是工艺流程。

5.建模技术将显示世界中的产品及相关信息转换为计算机内部能够处理、存储和管理的( B )表达方法。

A. 自动化B. 数字化C. 智能化D. 系统化6.CAD/CAM系统中软件分为几大类,他们是:( B )A. 系统软件、功能软件、应用软件B. 系统软件、支撑软件、应用软件。

C. CAD/CAM软件、WINDOWS软件、企业自行开发软件D. 以上都不是。

7.关于窗口和视区下面说法正确的是:( C )A. 窗口中的数据可以在视区中直接使用B. 窗口就是视区C. 窗口决定要显示图形的区域D. 视区决定要显示图形的区域8.三坐标测量机与普通侧头测量比有好多优点,以下哪一条说法是错误的( D ) 。

A. 测量精度高B. 测量软件功能强C. 是专用的测量设备D. 可实现序中测量和续前找正。

9.在CAD系统中处理设计资料的方法有( A B C D )A. 将有关数据编制在程序中B. 将有关数据拟合成公式,然后编成程序C. 将有关数据存放在数据文件中D. 利用数据库管理有关数据10.在机械CAD的设计计算或分析中,常用的计算方法有( A B D)A. 线性方程组求解B. 数值积分C. 最小二乘拟合D. 方程求根11. CAD系统中表示物体模型信息的建模方式有:( A C D)。

电大--机械CADCAM复习总结

电大--机械CADCAM复习总结
34.计算机集成制造系统的4个应用分系统是管理信息系统、工程设计系统、制造自动化系统、质量保证系统。
35计算机“成组技术”的英文缩写是GT。
36.CAD是指Computer Aided Design,计算机辅助设计;CAM是指Computer Aided Manufacturing,计算机辅助制造. CAD/CAM是指计算机辅助设计和计算机辅助制造。。
6.在计算机技术的相关领域,通常将数控在磁盘上的存储结构称为数据的(物理结构)
7.在AutoCAD绘图软件的菜单文件中,按钮的段标题为(button)。
8.在CIMS中,早期的制造资源计划简称为(MRP-II)。
9.对话框中使用的回调函数为(actiontile)
10. 通常我们将数据的存储结构称为数据的(物理结构)
29.FoxPro的运算类型有四种,他们是算术运算、字符窜运算、比较运算和逻辑运算。
30.CAD/CAM系统内部的计算机网络一般采用局域网。
31.数据库系统包括数据库和数据库管理系统两部分。
32.AutoCAD绘图软件常用的菜单有屏幕菜单、下拉菜单和图标菜单三种。
33.对话框中常用的三个按钮是OK、Cancel和Help。
CAD所有复习题
一、单项选择题
1.下述CAD/CAM过程的操作中,属于CAD范畴的为(几何造型)。
2.现代机械工业中的所谓数控编程一般是指(零件)程序的编制。
3.在派生式CAPP系统中,利用分类编码进行零件分类成组的主要依据是(特征矩阵)。
4.在对话框构件中,滚动条构件为(slider)。在对话框构件中,切换开关为(toggle)。
答:系统软件选择:主要考虑其操作系统,程序设计语言处理系统,数据库管理系统,图形用户接口与标准.应用软件的选择:应考虑其软件的功能,软件与硬件的匹配,软件的二次开发,用户界面,售后服务,软件厂商的发展能力,性能价格比.
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机械CAD-CAM复习资料全第一章CAD/CAM的定义、功能及应用:CAD定义:Computer Aided Design(计算机辅助设计)的简称。

计算机辅助设计是将人和计算机的最佳特性结合起来,辅助进行产品的设计与分析的一种技术,是综合了计算机与工程设计方法的最新发展而形成的一门新兴学科。

还可以定义为:工程技术人员以计算机为工具,用自身的专业知识,对产品进行几何造型、分析计算、绘图和编写技术文件等设计活动的总称。

CAD的功能:工程设计的过程包括设计需求分析、概念设计、设计建模、设计分析、设计评价和设计表示,CAD的功能就是在工程设计的过程中起相应的作用。

CAM(Computer Aided Manufacturing)到目前为止还没有明确的定义。

是指计算机在制造领域有关应用的统称,有广义和狭义之分。

广义CAM指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中直接和间接的各种活动。

包括工艺准备(计算机辅助工艺设计,工装设计、制造,NC编程),生产作业计划,物流过程的运行控制(物料加工、装配、检验、输送、储存等生产活动)。

狭义CAM通常指数控程序的编制,包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及NC代码的生成。

CAD/CAM技术在机械工业中的主要应用有以下几个方面:(1) 二维绘图。

(2) 图形及符号库。

(3) 参数化设计。

(4) 三维造型。

(5) 工程分析。

(6) 生成设计文档及报表。

(7)数控加工举例说明CAD/CAM系统硬件及软件:系统软件指操作系统和系统实用程序等,它用于计算机的管理、控制和维护。

1.操作系统。

如Windows 2000/xp/NT UNIX(工作站,微机)等。

2.计算机语言及编译系统。

如Basic、Fortran、Pascal、C/C++等,这些高级语言均有相应的编译系统。

3.系统实用程序。

支撑软件1、图形处理软件。

负责CAD的绘图,如AutoCAD。

2、几何建模软件。

Pro/E 等。

3、数据库管理系统。

如FoxBASE,FoxPRO,工程数据库等。

计算方法库:如解线性方程组优化方法软件4、工程分析及计算软件有限元分析软件:如ANSYS等机构分析及机构综合的软件系统动态分析软件。

5、文档制作软件。

如WPS,WORD等应用软件应用软件是用户为解决各类实际问题,在系统软件的支持下而设计、开发的程序,或利用支撑软件进行二次开发形成的程序,如模具设计软件、电器设计软件等。

应用软件的功能和质量直接影响CAD/CAM系统的功能和质量。

典型的CAD/CAM系统的硬件计算机主机、信息存储设备(主要指外存、如硬盘、软盘、光盘等)、图形输入设备(键盘、鼠标、扫描仪等)、图形输出设备(显示器、绘图仪、打印机等)及网络设备、多媒体设备、数控机床、检测设备、物流设备等组成。

CAD/CAM系统的类型:1、检索型CAD/CAM系统检索型CAD/CAM系统主要用于产品结构及其零部件已实现标准化、系列化及模块化的产品,它们的零部件图及装配图已转化为程序存储于计算机中,在设计过程中,根据给出参数的具体数值按要求检索出所需要的零部件图,在计算机上装配成产品图,并对产品性能进行校核,满足要求后,输出所需的各种技术文件及图纸。

2、自动型CAD/CAM系统自动型CAD/CAM系统能根据产品性能规格要求在输入基本参数后,不需人工干预,计算机能根据规定的程序,自动完成设计工作,输出产品设计全部图纸及技术文件,仅适用于设计理论成熟;计算公式确定;设计步骤及判别标准清楚;资料数据完备的产品。

3、交互型CAD/CAM系统在机械产品设计过程中,方案的决策及结构布置要完全实现自动化设计是非常困难的,有时也是不可行的,设计过程中往往需要设计人员的随时参与,由此产生了交互型CAD/CAM系统。

它充分发挥了人与计算机二者的长处,即:计算机的高速运算能力和严格的逻辑判断及大量信息的存储能力和设计人员长期积累的智慧和丰富的经验。

交互型CAD/CAM系统在产品设计工作中具有较实用的价值,并且在实现上相对也容易一些。

4、智能型CAD/CAM系统将人工智能技术、专家系统技术与普通CAD/CAM系统结合起来,便产生了智能型CAD/CAM系统。

它主要由知识库、推理机、实时系统、知识获取系统以及人机接口等组成。

智能型CAD/CAM系统可以对产品设计的全过程进行支持。

CAD/CAM技术的发展趋势:1 集成化,提高集成水平是CAD/CAM系统发展的一个重要方向,必须在以下几方面提高水平:从传统的实体造型到参数化特征造型的转变必须有自己统一的数据库及其管理系统解决好不同CAD/CAM系统间产品模型数据的转换问题集成系统内部应该包括种类更多、功能更为完善的设计与制造应用软件解决好网络通信问题,使不同节点及不同地区的用户能够协同工作。

2 网络化提供多学科领域开发团队的协同产品开发支持跨部门、跨行业、跨地域的企业协作,提供数据共享、知识共享、资源共享。

3 智能化现有的CAD/CAM技术在机械设计中只能处理数值型的工作,包括计算、分析与绘图在设计活动中存在另一类符号推理型工作,将人工智能技术,特别是专家系统的技术,与传统CAD/CAM技术结合起来,形成智能化CAD/CAM系统是机械CAD/CAM发展的必然趋势。

4 标准化面向图形设备的标准CGI ,面向用户的图形标准GKS ,OPENGL,面向不同CAD/CAM系统的数据交换标准IGES和STEP ,事实标准:CA TIA与UG文件格式,DXF,X_T,SET 等。

第三章几何造型技术又称为几何建模技术,是利用计算机以及图形处理技术来构造物体的几何形状,模拟物体的动、静态处理过程的技术。

这种技术能将物体的形状及其属性(颜色、材质、精度)存储在计算机内,形成该物体的三维几何模型,这个模型是对原物体的确切的数学描述或是对原物体某种状态的真实模拟。

这个模型将为各种不同的后续应用提供信息(例如:由模型产生有限元网格;由模型生成数控加工刀具轨迹,进行碰撞、干涉检验;VM;机床模型;刀具模型;夹具模型;零件模型)。

几何造型系统:通常把能够定义、描述、生成几何模型,并能交互地进行编辑的系统称为几何造型系统三维几何造型在CAD/CAM中的应用三维几何造型在CAD/CAM中主要应用在设计、图形、制造和装配四个方面。

(1) 设计能随时显示零件形状,并能利用剖切来检查诸如壁的厚薄,孔是否相交等问题。

能进行物体的物理特性计算;如计算体积、面积、重心、惯性矩等。

能检查装配中的干涉。

能作运动机构的模拟等等。

(2) 图形产生二维工程图,包括零件图,装配图等。

(3) 制造能利用生成的三维几何模型进行数控自动编程及刀具轨迹的仿真。

此外还能进行工艺规程设计等。

(4) 装配在机器人及柔性制造中利用三维几何模型进行装配规划、机器人视觉识别、机器人运动学及动力学的分析等。

特征造型的两种方式1、特征识别是根据已有的几何模型进行相应的特征识别,并加以定义,实现特征建模。

有交互式和系统自动识别两种方式。

特征识别+特征提取2、特征设计基于特征的造型技术,由设计人员调用特征造型系统中的特征,通过增加、删除和修改等操作建立零件特征模型。

它所遵循的思想是利用具有工程意义与确定形状的特征直接构造零件模型。

3.2三维几何造型系统的几种模型几何造型系统发展至今,先后出现了线框模型、表面模型、实体模型、特征模型等,这几种模型代表了几何形体在计算机内的不同存储方式,本节从工程角度出发,介绍这几种模型的原理与计算机表达3.2.1 线框模型1、建模线框模型是用顶点和棱边表示三维形体,其棱边可以为直线、圆弧、二次曲线及样条曲线组成。

它的计算机表示包括两方面的信息:一类是几何信息,记录各顶点的坐标值,即顶点表;另一类是拓扑信息,记录定义每条边的两个端点,即棱线表。

实际物体是顶点表和棱线表相应的三维映象。

2、优缺点优点结构简单,计算机内部易于表达,绘制快速;物体的三维数据可以产生任意视图,为生成工程图带来了方便。

缺点:有二义性,缺少表面轮廓信息,当形状复杂、棱线过多时,会引起模糊理解。

在数据结构中缺少边与面、面与体之间关系的信息。

从原理上讲,此种模型不能消除隐藏线、计算物性、生成数控加工刀具轨迹、有限元网格剖分、物体干涉检验等,缺少拓扑信息,即边与面、面与体之间关系的信息,因此不能构成实体。

3.2.2表面模型表面模型也称曲面模型,通常用于构造复杂的曲面物体,构造时常常利用线框功能,先构造一线框图,然后用扫描或旋转等手段变成曲面,也可以直接利用系统提供的许多曲面图素来建立各种曲面模型。

表面模型在计算机中的存储与线框模型相比多了一个面表,记录了边、面间的拓扑关系。

优点:(1) 能实现消隐、着色、表面积计算、二曲面求交、数控刀具轨迹生成、有限元网格划分等。

(2) 擅长构造复杂的曲面物体,如模具、汽车、飞机等表面。

缺点:(1) 缺乏面间的拓扑关系,依然不能构成实体,有时产生对物体二义性理解。

2) 操作比较复杂,要求操作者具备曲面建模的数学知识,因此要对操作者进行一定的培训。

3.2.3 实体模型(Solid Model)1、建模实体模型与表面模型不同之处在于确定了表面的哪一侧存在实体这个问题。

用有向棱边的右手法则确定所在面外法线的方向,如规定正向指向体外。

如此只需将上图的面表改为如下,即可确切地分清体内体外,形成实体模型。

2、优缺点优点:(1)包含的信息全面,不仅记录了全部几何信息,而且记录了全部点、线、面、体的拓扑信息。

(2)无二义性。

可以消隐、剖切、有限元网格划分、生成NC刀具轨迹。

(3)可计算物理特性。

实体造型包括两部分:(1)体素定义和描述(2)体素间的布尔运算(构成复杂实体的有效工具。

3.3 三维实体表示方法目前实体造型系统开发中使用的三维实体表示方法有许多,广泛采用的两种方法是几何实体构造法和边界表示法。

它们分别是早期和近期CAD开发中三维形体表示的主要方法,其他表示方法还有扫描表示法、八叉树表示法、基本体素表示法、空间分割法、实体参数表示法等。

3.3.1几何实体构造法几何实体构造法(CSG:Constructive Solid Geometry)是用简单实体通过集合运算交、并、差构造复杂实体的方法。

是目前最常用的、最重要的一种三维实体表示方法。

严格来说CSG法是由简单的正则集合经过正则集合运算构成复杂实体的方法。

用CSG法构造的实体模型在计算机中是通过用CSG树的形式加以表达的,通常采用二叉树的形式加以描述。

用CSG树表示一个形体是无二义性的,但一个形体可以有不同的CSG树表示,取决于使用的体素、构造操作方法和操作顺序。

优点:(1) 数据结构比较简单,信息量小,易于管理;(2) 每个CSG都和一个实际的有效形体相对应;(3) CSG树记录了形体的生成过程,可修改形体生成的各环节以改变形体的形状。

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