39问题复习计算机辅助设计与制造

1、计算机辅助设计与制造基本概念：是一门基于计算机技术而发展起来的、与设计和制造技术相互渗透相互结合的、多学科综合性的技术。2、CAD/CAM基本功能：人机交互、图形处理、产品建模、工程分析与优化（CAE）、数控编程、模拟与仿真、工程信息转换与传输、信息存储与管理。CAD：几何造型、工程分析、仿真模拟、图形处理。CAD先出现。3、CAD/CAM系统硬件的组成：可以触摸到的物理设备主机、存储、输入输出设备、人机交互等。4、数据类型的内存占用字长:C/C++中，整数（int）占用4个字节，双精度浮点数占用8个字节。一个字节=8个二进制位，课代表一个字符、数字、符号或者半个汉字是内存存储数据的基本单位。字长=位。5、CAD/CAM系统软件的分类：系统软件（1操作系统、2计算机编程语言、3网络通讯及管理软件）支撑软件（1、基本图形资源与自动绘图软件（基本图形资源软件OPENGL、自动绘图软件CAD、CAXA）2、三维造型软件3、工程计算与分析软件4、仿真与模拟5、工艺过程设计6、数控程序生成）应用软件用户为解决某类实际问题在系统软件的基础上用高级语言编程，或基于某种支撑软件针对特定的问题开发的6、常用基本图形资源有哪些？7、常用的商品化软件有哪些？Pro/Engineer、UGNX、I-DEAS、CATIA、MasterCAM、SolidWorks、AutoCAD、CAXA.8、理解数表的程序化、线图的公式化的方法：数表的程序化：屏幕直观输出法（数据量小没有规律）、数组存储法（采用多个一维或者二维数组存储数据）、数表的公式计算法（数组法占用内存，尽量公式化数据，线性插值法、抛物线插值法、拉格朗日插值）线图公式化：复原公式法（某已知的复杂理论公式，查阅其原始公式编程即可）。对于根据经验数据制作出线图：线图离散法（将其转换为表格，对非表格节点采用插值法求得）。拟合公式法（用曲线拟合的方法求出线图的经验公式，再将公式编入程序用最小二乘法，选择合适的拟合方程。线性方程拟合y=a+bx对数方程拟合y=a+bX指数方程拟合lny=lna+blnX对数指数方程拟合lny=lna+bxlne二次方程及多次方程拟合Y=a+bx+cx2）线图程序化的步骤：(1)线图数据化(2)确定合理精度。精度高：公式复杂，或无合适公式；(3)应用分段原则;(4)选择合适的拟合方程；(5)编程。9、数据的存储与管理有哪些方法，各有何特点？数据的存贮：顺序存储结构（有序性、各数据元素之间的存储顺序与逻辑顺序一致；均匀性、每个数据元素所占存储空间长度相等。占用存储单元少，简单易行，结构紧凑。但数据结构缺乏柔性，若要增删数据，必须重新分配存储单元。多用于查找频繁、很少删减的场合，如工程手册中的数据表）链接存储结构（删除或插入运算速度快，因为数据不移动。表的容量容易扩充。按逻辑顺序查找速度慢。比相同长度的顺序存储占用存储空间多。更适合用于存储动态数据）。数据字段和指针字段数据的管理：数组管理（最早、最直接的数据管理方式，数据的存储、操作由程序员编程管理；数据与程序互相依赖；程序之间存在大量的重复数据）。文件管理（数据用统一的格式，以文件的格式保存于外存储器；数据和程序之间有相对的独立性；文件彼此孤立，数据共享范围有限；缺乏对数据的集中管理能力，程序与数据之间未完全独立）分顺序和索引文件。数据库技术（数据模型复杂，数据共享性好，冗余度低，数据具有独立性，安全性和完整性）10、CAD/CAM中的数据结构有哪些类型？常见的数据结构有哪些？CAD/CAM中有逻辑机构（线性结构、非线性结构）和物理结构。常见的数据结构有线性结构：线性表、栈、队列。非线性结构：树与二叉树、图与网。11、常见数据结构的编程实现方法。12、掌握二维图形和三维图形的基本几何变换与组合变换方法；ok13、掌握工程图的生成方法；14、掌握消隐算法中的基本测试方法原理；ok15、掌握视窗的概念和变换原理。1.用户域与窗口区用户域：程序员用来定义整个草图的自然空间。(用户域数连续无限的；用户域中的坐标系为用户坐标系或世界坐标系。用笛卡尔右手坐标系表示。)窗口区：用户指定的任一区域。(小于或等于用户域。)2.屏幕域和视区屏幕域：设备输出图形的最大区域，是有限的区域。视区：任何小于或等于屏幕域的区域。3.窗口视区变换当视区与窗口的大小比例为1：1时，无变换；（a）视区不变，窗口缩小或放大时：显示的图形会相应放大或缩小。（b）窗口不变，视区缩小或放大时：显示的图形会相应缩小或放大。（c）视区纵横比不等于窗口纵横比时，显示的图形会有伸缩变化。（d）窗口与视区大小相同、坐标原点也相同时：显示的图形不变。16、曲面建模中常用的几种双参数曲面的优缺点。B样条与Bezier曲线的比较1继承了Bezier曲线的优点，如几何不变性、保凸性、变差缩减性等；2Bezier曲线基函数次数为控制点数减1;B样条曲线基函数次数与控制点数无关；3Bezier曲线无局部性；B样条曲线有局部性；4B样条曲线比Bezier曲线有更强的凸包性，生成的曲线更逼近与控制多边形。17、掌握Bezier曲线的线性算法。ok18、线框建模的特点。1适用于计算机辅助绘图或对回转体零件进行数控编程。2各视图独立产生，不可能将描述同一个零件的不同信息构成一个整体模型。3当一个视图改变时，其他视图不可能自动改变，这是它的一个很大弱点优点：1所需信息最少，数据运算简单，容易掌握2所占存贮空间小，硬件的要求不高，处理3适于显示建模和仿真的中间结果。缺点：1几何意义的二义性（一个线框模型可能被解释为若干个有效几何体。）2无面的信息。3不适于对物体需要进行完整描述的场合。19、掌握实体建模的原理。实体建模是定义一些基本体素，通过基本体素的集合运算生成复杂形体的一种建模技术；20、实体模型的计算机内部表示方法主要有哪些？各有何特点？1边界表示法（B-Rep）用实体的边界面（平面或曲面）围成实体。这些面是封闭的、有向的。有向是指用面的法矢量方向区分实体的内外。每个物体由面构成，每一个面用边围成，边通过点定义，点通过三个坐标值来定义。实体的边界将体内和体外分开。2构造立体几何法（CSG）通过布尔运算将简单的基本体素拼合成复杂实体的描述方法。数据结构为树状结构。树叶为基本体素或变换矩阵，结点为运算，最上面的结点对应着被建模的物体。CSG结构生成的数据模型比较简单，每个基本体素无需再分解，而是将体素直接存贮在数据结构中。采用CSG法可以方便地实现对实体的局部修改。CSG法是建模系统中最常用的方法；优点：方法简洁，生成速度快，能够详细地记录构成实体的原始特征参数。缺点：由于信息简单，这种数据结构无法存贮物体最终的详细信息，例如边界、顶点的信息等。3混合表示法（即边界表示法与构造立体几何法的混合模式）起主导作用的是CSG结构，B-Rep的存在，可以完整的表达物体的几何、拓扑信息。4空间单元表示法21、实体模型的建模方法有哪些？通常在计算机内存储一些基本的体素，如四面体、长方体、圆柱体、球体、锥体、圆环体以及扫描体；通过集合运算（布尔运算）生成复杂形体；实体建模包括体素的定义和体素之间的布尔运算。实体模型无二义性，能确定出点在物体的内外、部；CAD系统提供2种方法构造实体:体素法:中，设计者利用系统提供的基本体素构建实体，受基本体素的约束；特征法:比体素法灵活，可以构造出较复杂的特征。体素分2大类：（1）基本体素：可通过少量参数定义。（2）扫描体素：又分为平面轮廓扫描体素和整体扫描体素。平面轮廓扫描法：任一封闭的平面轮廓在空间平移一个距离或绕一固定的轴旋转就会扫描出一个实体。整体扫描法：一个三维实体在空间平移、旋转或沿一条曲线运动，扫描出的实体。22、特征建模的方法有哪些？以人机交互识别特征，输入工艺信息；利用实体建模信息，自动识别特征，再交互输入工艺信息；特征设计：建特征库，调用特征，输入几何工艺信息，零件模型入库。23、特征建模的过程与特点。特征建模三步骤：1.画草图2.产生特征3.组合特征形成零件特征建模的特点：1从加工角度讲，特征对应着一定的加工方法，工艺规程制定比较容易，简化了CAPP决策逻辑2CAD设计完成后，CAPP、CAM可直接将特征设计的结果作为输入，自动生成工艺过程和NC加工程序，实现集成。24、常用的CAD/CAM接口有哪些格式？各有何特点？DXFDxf数据文件由四个段和一个文件结尾组成；每段有许多组，每组占两行，分别称做组码和组值。制定得早，不能完整描述产品信息，公差、材料等信息没涉及；对于几何模型信息，只保留了原有数据结构的几何信息和部分属性信息，大量的拓扑信息不复存在；文件过长，文件的处理不方便；格式复杂，编写读、写完整的DXF数据文件的接口困难。IGES元素范围有限:IGES定义的主要是几何信息，数据交换有时数据丢失；占用的存储空间较大:数据格式和存储长度固定，数据文件稀疏；时常发生错误:主要由于语法上的二义性造成。STEP支持广泛的应用领域；独立于任何具体的CAX软件系统；完整表示产品数据，不仅适合于中性文件交换，也是实现产品数据库共享的基础。25、掌握几何模型的IGES表示。IGES数据文件的总体结构数据文件有五个区段；每行记录长度80个字符，前72列描述内容，第73列为段标识符，74-80列为每段的序号。起始段提供文件的来源，第73列字符为’S’；全局段提供与整个模型有关的信息，如文件名、生成日期、及前后置处理中的信息，第73列字符为‘G’元素索引段每一个元素的类型、参数指针、版本、线形、图层、视图等。第73列字符为‘D’；参数数据段记录每个元素的几何数据，第73列字符为‘P’；结束段标示IGES文件的结束，并兼有记录各段段码及总行数，第73列字符为‘T’；9：版本标志8：IGES5.09：IGES5.110：IGES5.211：IGES5.3及以上，最新标准，GB/T14213-2008，2009.3.1实施。0：制图标准0：无标准；1：ISO标准；…；9：其他国家标准IGES存在的一些问题1元素范围有限IGES定义的主要是几何信息，数据交换是有时数据丢失；2占用的存储空间较大数据格式和存储长度固定，数据文件稀疏；3时常发生错误主要由于语法上的二义性造成。26、CAPP包括的类型、基本原理和特点；根据CAPP系统的工作原理，可将CAPP系统分为检索式、变异式（派生式）以及创成式检索式CAPP特点:1实际为工艺文件数据库的管理系统；2功能较弱，工艺决策由工艺人员进行；3企业产品有相似性，工艺文件也有相似性，实际中可提高设计效率和质量;4开发难度小，实用性强，与企业现有设计工作方式一致，有很高推广价值，得到企业的认可。派生式CAPP特点：工作原理简单，容易开发；目前企业使用的CAPP系统大多数是这种；柔性差，只能针对企业具体的产品开发；由于企业中零件的相似性，这种系统能满足企业绝大部分零件的设计，有很强的实用性。派生式（变异式）CAPP系统:工作原理：利用成组技术对零件编码，检索出相应的零件组，再检索出相应的标准工艺文件，即主样件工艺，编辑修改后生成零件工艺。创成式CAPP系统的原理：理论上，创成式CAPP是一个完整的系统，应含有一切工艺决策逻辑，具有工艺规程设计的所有信息；实际上，需要收集生产中的工艺知识，建立庞大的工艺数据库和知识库；产品的多样化，零件加工过程、生产环境、工艺决策的的不统一性；目前的创成式CAPP都是针对特定企业，不能完全排除适当的人机交互。创成式CAPP的特点：类似于人类解决工艺设计问题的创性思维方式；离不开人的主观经验，大多数工艺问题还不能建立数学模型和算法；要解决许多问题才能实用化。综合式CAPP系统：也称半创成式CAPP系统，采用派生式和创成式相结合的工作方式。工艺路线初步设计采用派生式，检索出所属族的标准工艺，再进行修改；工序设计则采用自动决策产生。27、掌握成组技术的概念。成组技术：是挖掘和利用生产活动中的相似性的技术，通过分类成组，以便最大限度地获取生产活动中的批量效益，在产品设计、工艺设计、加工制造及生产管理等方面