《CADCAM技术》复习题

复习题第一章概述1．常用缩写名词的中文和英文全称缩写中文全称英文全称CAD计算机辅助设计ComputerAidedDesignCAPP计算机辅助工艺过程设计ComputerAidedProcessPlanningCAM计算机辅助制造ComputerAidedManufacturingCAE计算机辅助工程ComputerAidedEngineeringFEM有限元方法FiniteElementMethodPDM产品数据管理ProductDataManagementSTEPSTEP标准StandardforExchangeofProductModelIGESIGES标准InitialGraphicsExchangeSpecificationB-Rep边界表示法BoundaryRepresentationCSG构造立体几何法ConstructiveSolidGeometry2．CAD/CAM技术的概念1）广义的CAD/CAM技术是指利用计算机辅助技术进行产品设计与制造的整个过程，及与之直接和间接相关的活动，包括产品设计（几何造型、分析计算、工程绘图、结构分析、优化设计等），工艺准备（计算机辅助工艺设计，计算机辅助工装设计与制造、NC自动编程、工时定额和材料定额编制等），生产作业计划，物料作业计划的运行控制（加工、装配、检测、输送、存贮等），生产控制，质量控制，工程数据管理等。2）狭义的CAD/CAM技术是指利用CAD/CAM系统进行产品的造型、计算分析和数控程序的编制（包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹的仿真及NC代码的生成等）。3．在CAD/CAM系统中，CAPP是连接CAD、CAM的纽带。4．CAD/CAM技术从产生到现在，经历了形成、发展、提高和集成等阶段。CAM先于CAD出现。1952年，数控（Numericalcontrol，NC）机床首次研究成功，通过改变数控程序即可完成不同零件的加工，奠定了CAM的硬件基础；1955年，研制成功在通用计算机上运行的自动编程工具（APT）语言，实现了NC编程自动化。在计算机图形终端上直接描述零件，标志着CAD的开始。上世纪90年代以后，随着硬件性能的提高，出现了一批微机CAD/CAM系统。5．当今社会机械制造生产的主要方式将是多品种小批量生产。6．随着CAD技术的普及应用越来越广泛和越来越深入，CAD技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。第二章CAD/CAM系统1．CAD/CAM系统组成所谓系统,是指为完成特定任务而由相关部件或要素组成的有机的整体。一个完整的CAD/CAM系统必须具备硬件系统,软件系统。硬件系统主要由计算机及其外围设备组成，包括主机、存储器、输入输出设备、网络通信设备以及生产加工设备等，它是可以触摸的物理设备；软件系统包括系统软件、支撑软件和应用软件，通常是指程序及其相关的文档。2．CAD/CAM硬件系统：主机、存储器、输入输出设备、网络通信设备以及生产加工设备3．CAD/CAM软件系统：根据系统中执行的任务及服务对象的不同，可将软件系统分为三个层次:——系统软件、支撑软件、应用软件第三章计算机图形学基础1．计算机图形学的基本概念——计算机图形学是利用计算机系统产生、操作、处理图形对象的学科，图形对象可能是矢量图形也可能是点阵图形。视区与窗口关系：视图区大小不变，窗口区缩小或放大时，所显示的图形会相反地放大或缩小；窗口区大小不变，视图区缩小或放大时，所显示的图形会相应地缩小或放大；窗口区与视图区大小相同时，所显示的图形大小比例不变；视图区纵横比不等于窗口区纵横比时，显示的图形会有X、Y方向的伸缩变化。2．二维图形的几何变换二维图形的基本几何变换包括比例变换、对称变换、错切变换、旋转变换和平移变换。各个变换的变换矩阵。复合变换矩阵的推导，变换后坐标的计算。3．各种算法线段(圆弧)的生成DDA算法区域填充算法(简单递归、扫描线)线段编码裁剪算法z缓冲器算法射线交点法第四章三维几何建模技术1．几种建模方法的原理、特点及其在计算机内的表示。2．几何建模就是以计算机能够理解的方式，对几何实体进行确切的定义，赋予一定的数学描述，再以一定的数据结构形式对所定义的几何实体加以描述，从而在计算机内部构造一个实体的模型。3．三维形体的几何信息和拓扑信息4．形体的定义和正则集合运算5．CAD数据建模技术上的四次大革命：曲面造型技术、实体造型技术、参数化技术、变量化技术6．线框建模、曲面建模、实体建模的原理、特点和数据结构7．常用曲面构造方法：线性拉伸面、直纹面、旋转面、扫描面8．三维实体建模中的计算机内部表示：边界表示法、构造立体几何法、混合模式9．特征建模及其实现方法第五章计算机辅助工程1．计算机辅助工程的概念。2．计算机辅助工程分析的主要内容：工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学／运动学仿真。3．有限元分析的概念：先把一个原来是连续的物体剖分成有限个单元，且它们相互连接在有限个节点上，承受等效的节点载荷，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。由于单元的个数有限，节点的数目也有限，所以这种方法称为有限元法。4．有限元分析的基本步骤：1）前处理——连续体离散化2）计算单元刚度矩阵3）组集结构的总刚度矩阵4）形成节点载荷向量5）处理几何边界条件6）解线性代数方程组，求出位移7）求单元和节点的应力4．优化设计概念优化设计是在计算机广泛应用的基础上发展起来的一项设计技术，以求在给定技术条件下获得最优设计方案，保证产品具有优良性能。5．优化设计三要素：设计变量、目标函数、约束条件6．优化设计的数学模型的建立（建立工程问题的优化设计数学模型）7．仿真模仿真实的系统，意指通过对模拟系统的实验去研究一个存在或设计中的系统。仿真（Simulation）的关键是建立从实际系统抽象出来的仿真模型。8．仿真类型：物理仿真、数学仿真9．计算机仿真的一般过程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）仿真工作总结第六章计算机辅助工艺设计1．计算机辅助工艺规程设计，即ComputerAidedProcessPlanning，简称CAPP，是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程，即工艺规程。2．CAPP的分类：派生式CAPP和创成式CAPP3．CAPP的组成：零件信息的输入、系统的管理、零件工艺设计、工艺文件输出、系统界面4．零件信息的描述方法：数字编码描述法、语言文字描述法和几何特征图形描述法等。5．CAPP系统零件信息的输入：一种是采用人机交互方式输入零件的各种信息，一种是通过与CAD系统的集成，从CAD系统中直接提取零件的几何信息和技术信息。6．派生式CAPP系统工作原理和特点7．创成式CAPP系统工作原理和特点第七章计算机辅助数控加工编程1、数控编程的内容与步骤。2、数控程序编制的方法。3、CAM系统一般具有的基本功能。4、分析比较常用的四种数控程序检验方法（试切、刀具轨迹仿真、三维动态切削仿真、虚拟加工仿真），说明其原理和特点。5、刀具轨迹仿真的三种验证方法：刀具轨迹显示验证、截面法验证和数值验证。第八章逆向工程技术1．逆向工程技术的基本概念：逆向工程(ReverseEngineering)是在没有设计图纸或者设计图纸不完整以及没有CAD模型的情况下，按照现有零件的模型（称为零件原形），利用各种数字化技术及CAD技术重新构造原形CAD模型的过程。2．逆向工程的核心包括了以下四个步骤：（1）零件原型的数字化（2）从测量数据中提取零件原型的几何特征（3）零件原型CAD模型的构建（4）CAD模型的检验与修正3．零件的数字化和CARM（ComputerAidedReverseModeling，计算机辅助反向建模）是逆向工程的两项关键技术4．逆向工程多用三维测量，具体有：接触式测量与非接触式测量。接触式测量主要是利用三坐标测量机；非接触式测量主要包括光学测量、超声波测量、电磁测量等方法。5．快速原型技术：快速成形技术是采用软件离散-材料堆积的原理，综合利用CAD技术、数控技术、激光加工技术和材料技术，实现零件模型到三维实体原型制造的一体化加工技术，其基本构思是：任何三维零件都可以看作是许多等厚度的二维平面轮廓沿某一坐标方向叠加而成，因此，可将CAD系统内的三维模型切分成一系列平面几何信息，即对其进行分层切片，得到各层截面的轮廓，按照这些轮廓，数控装置精确控制激光束或其它工具运动，在当前工作层（三维）上采用轮廓扫描，加工出适当的截面形状，然后再铺上一层新的成形材料，进行下一次的加工，形成的各截面轮廓逐步叠加成三维产品。6．快速原型的主要工艺方法：光固化成形（SLA）、薄料叠层（LOM）、选择性激光烧结成形（SLS）、熔丝沉积成形（FDM）7．快速成型所需的接口文件是STL格式文件。第九章CAD/CAM系统集成1．CAD／CAM系统集成，是指设计与制造过程中CAD、CAPP和NCP三个主要环节的软件集成，有时也叫CAD／CAPP／CAM集成。CAD／CAM集成是指信息和物理设备两方面的集成。3．CAD/CAM集成的关键技术：参数化技术、特征技术、产品数据管理技术4．产品数据交换技术：IGES、STEP5．CAD／CAM系统的集成方案主要有以下几种：通过专用数据接口实现集成、利用数据交换标准格式接口文件实现集成、基于统一产品模型和数据库的集成、基于特征面向并行工程的设计与制造集成方法Mastercam软件应用部分1、二维线框的构建点线圆弧聚合线矩形椭圆多边形文字倒圆角倒角尺寸标注2、图形的编辑Modify（修整），Xform（转换）和Delete（删除）3、二维刀具路径外形铣削钻削挖槽（内腔）铣削4、三维曲面加工平行加工放射加工等高外形加工投影加工挖槽加工5、MasterCAM进行铣削加工的主要步骤有：（1）选择机床类型；（2）串连选取加工轮廓；（3）设置毛坯尺寸；（4）选择刀具；（5）设置外形铣削加工参数；（6）加工仿真过程。