计算机辅助设计与制造.docx
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1、精选优质文档-倾情为你奉上计算机辅助设计与制造闭卷考试;考试题型:名词解释 单选 填空 综合 判断简答无作业;平时成绩构成:4次试验,4次试验报告,考勤;第1章 CAD/CAM概论1. 4个概念中会有三个概念有名词解释计算机辅助设计(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,如草图绘制、零件设计、装配设计、工装设计、工程分析真实感及渲染等。计算机辅助工艺规程设计(CAPP):指工艺人员借助计算机,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,工艺路线选择,工序设计等。计算机辅助制造(CAM):广义CAM:指借助计算机来完成从生产准
2、备到产品制造出来的过程中的各项活动,如计算机加工辅助数控加工编程、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。2.CAD/CAM的4项基本功能:人机交互;图形处理功能;存储功能;输入输出功能;3.CAD/CAM的10项任务:几何造型;工程绘图;计算分析;优化设计;有限元分析;计算机辅助设计;NC自动编程;计算机辅助测试技术;动态仿真;工程数据管理;4. CAD/CAM系统大致分为两类:通用集成化(CADAM,UG-II,Pro/ENGINEER,I-DEAS,CV);单功能系统(GDS,GNC,PLOYSURE,G
3、EMS);5.CAD技术与CAM技术结合起来,实现设计、制造一体化具有的明显优越性:(1)有利于发挥设计人员的创造性,将他们从大量繁琐的重复劳动中解放出来。(2)减少设计、计算、制图、制表所需时间,缩短设计周期。(3)由于采用了计算机辅助分析技术,可以从多方案中进行分析、比较,选出最佳方案,有利于实现设计方案的优化。(4)有利于实现产品的标准化、通用化和系列化。(5)减少零件早车间的流通时间和在机床上装卸、调整、测量、等待切削的时间,提高了加工效率。(6)先进的生产设备既有较高的生产过程自动化水平,又能在较大范围内适应加工对象的变化,有利于企业提高应变能力和市场竞争力。(7)提高了产品的质量和
4、设计、生产效率。(8)CAD/CAM的一体化,使产品的设计、制造过程形成一个有机的整体,通过信息的集成,在经济上、技术上给企业带来综合效益。第2章 CAD/CAM系统1. CAD/CAM系统的组成硬件系统:计算机、存储设备、输入设备、生产设备、输出设备。软件系统:系统软件、支撑软件、支撑软件。2. 根据CAD/CAM系统使用计算机硬件及其信息处理方式的不同,CAD/CAM系统的分类为:以大型计算机或小型计算机为主机的系统;工程工作站;微型计算机;3.根据使用的支撑软件规模大小的不同,CAD/CAM系统分为:CAD系统(专门为完成设计任务而建立的);CAM系统(专门面向生产系统);CAD/CAM
5、集成系统(专门面向CAD/CAM一体化而建立的)4.根据是否使用计算机网络,CAD/CAM系统可分为:单机系统;网络化系统;5.计算机基本系统(计算机;存储设备):(1)主机(包括中央处理器、内部存储器);(2)外部存储器:磁盘类(软盘存储器、可移动硬盘、固定硬盘存储器、U盘)磁带类、光盘类(光盘存储器);(3)显示器、键盘、鼠标。6.输入设备(填空、选择、判断):键盘;鼠标和操纵杆;数字化仪;图形版(图形输入板);光笔;触摸屏;扫描输入设备;语音输入设备;数据手套;位置传感器;7.输出设备(填空、选择、判断):显示器;打印机;绘图机;立体显示器;3D听觉环境系统;生产系统设备加工设备(各类数
6、控机床、加工中心);物流搬运设备(有轨小车、无轨小车、机器人);仓储设备(立体仓库、刀库等),辅助设备(对刀仪);生产设备接口;8.网络设备:服务器;工作站;电缆;网卡;集线器HUB;中继器(放大信号);路由器;网桥(用于连接不同网路协议);网关;9. CAD/CAM软件系统:分为3个层次,即系统软件、支撑软件、应用软件;(1)系统软件(3部分):操作系统(是计算机运行工作的基础软件,因而是系统软件的核心);计算机编程语言(是用户将所要完成的任务转化为计算机所能识别并执行的作业的基本工具);网络通讯及其管理软件;(2)机械CAD/CAM支撑软件(6大部分):基本图形资源与自动绘图、几何造型、工
7、程分析与计算、仿真与模拟、专用设备控制程序生成、集成与管理。基本图形资源与自动绘图软件(图形资源:CGI;GKS;PHIGS; Apollo计算机上的GMR,GPR,DIALOGUE 自动绘图软件:AutoCAD;CADkey;PD;);几何建模软件(I-Deas;Pro/E;UG II;CATIA;SolidWorks;SolidEdge);工程分析与计算软件(SAP;ASKA;NASTRAN;ANSYS);仿真与模拟(ADAMS);专用设备控制程序生成;集成与管理(数据库管理系统:ORACLE;SYBASE;INGRES;FoxPro;SQL;Server);(3)应用软件:检索与查询软件
8、;专用计算与算法软件;专用图形生成软件;专用数据库;专用设备接口与控制程序(含专用设备驱动程序);专用工具软件;10. CAD/CAM系统设计的设计原则(简答题/选择)10.1 CAD/CAM系统总体原则:实用化原则;适度先进性原则;系统性原则;整体设计与分布实施原则;10.2 CAD/CAM系统中硬件设备的选用原则:系统功能与能力;系统的开放性与可移植性;系统升级扩展能力;良好的性能价格比;系统的可靠性、可维护性与服务质量;10.3 CAD/CAM系统中软件的选用原则:系统功能与能力配置;软件性能价格比;与硬件匹配性;二次开发能力与环境;开放性;可靠性;软件供应商的综合能力;第4章 图形处理
9、技术基础1.图形:是由所表示物体的由几何信息和拓扑信息共同描述的;几何信息:物体在欧氏空间中的形状、位置和大小,最基本的元素是点、线、面;拓扑信息:拓扑元素(顶点、边棱线和表面)的数量及其相互间连接关系。2.图形的几何变化只改变图形的顶点坐标和面、线的表达模型的参数,不会改变他们的拓扑关系,且面、线的表达模型参数也是由相关的顶点坐标所确定的。因此,从原理上讲,图形的几何变化,实际上是点的坐标变换。3.二维图形的基本变换:比例变换、对称变换、旋转变换、平移变换、错切变换、透视变换等。4.二维图形的组合变换:将一个复杂的变换,分解为几个基本变换,给出各个基本变换矩阵,然后将这些基本变换矩阵按照分解
10、顺序相乘得到相应的变换矩阵,称之为组合变换矩阵。5.三维图形基本变换(7种,填空、选择、判断):比例变换、平移变换、旋转变换、对称变换、错切变换、投影变换和透视变换。6.工程图的生成(联合第五章组成综合题)主视图、俯视图、左视图的运算矩阵会考7.图形的消隐技术当沿着投射线观察三维物体时,由于物体自身某些或者其它物体的影响,造成某些线段或面被遮挡,这些被遮挡的线称为隐藏线,被遮挡的面称为隐藏面。将这些隐藏线与隐藏面消除的过程就是所谓消隐。查找、确定并消除隐藏线和隐藏面的技术即是消隐技术。8.消隐算法中的基本测试方法(填空、选择):(对象空间法:对象空间是三维空间;图象空间法:图象空间是二维空间)
11、8.1重叠测试8.2包含性测试(测试点与多边形的包含关系有两种方法,射线交点数算法、夹角求和算法)8.3深度测试(优先级测试与物体空间测试)8.4可见性测试9.常用消隐算法9.1 Warnock算法(区域细分算法):针对平面多面体图形消隐显示的算法。(2个前提条件:(1)所显示的多面体已消除自隐藏面;(2)多面体的顶点和边的坐标以及各顶点的深度已知。)p97-p989.2 Catmull曲面分割算法(曲面子分算法)p989.3 Z缓冲器扫描线算法p98(深度缓冲器算法Z缓冲器算法)Z缓冲器扫描线算法是Z缓冲区消隐算法的特例。9.4扫描线算法是图形消隐中经常使用的方法。9.5深度列表排序算法(画
12、家算法) 第5章 建模技术1.计算机内部表达:就是决定在计算机内部采用什么样的数字化模型来描绘、存储和表达现实世界中的物体及其相关的属性2.产品数据模型:将设计人员对产品或零部件的设计思想和工程信息以具有一定结构的数字化模型方式存储在计算机内部,并经过适当转换提供给生产过程各个环节使用的产品模型。模型一般由数据、数据结构、算法三部分组成。3.产品数据模型包括:二维模型、三维线框模型、表面模型、实体模型、特征模型、集成产品模型、生物模型。4.建模技术:研究产品数据模型在计算机内部的建立方法、建立过程及采用的数据结构和算法的技术。包括几何建模和特征建模。5.几何建模:以几何信息方式和拓扑信息反映结
13、构体的形状、位置、表现形式等数据。6. 特征建模的概念源于以实体建模为基础,通过对零件几何要素的归纳,以零部件的设计自动化为目的,将产品的零部件设计中常用的几何体的集合定义为特征。7.CAD/CAM建模的基本要求(简答):(1)建模系统应具备信息描述的完整性;(2)建模技术应贯穿产品生命周期的整个过程;(3)建模技术应为企业信息集成创造条件;8.线框建模8.1基本原理:利用基本线索来定义设计目标的棱线部分而构成的立体框架图。8.2用这种方法生成的线框模型是由一系列的直线、圆弧、点及自由曲线组成,描述的产品的轮廓外形。在计算机内部生成的三维映像,还可以实现视图变换及空间尺寸的协同。8.3线框模型
14、的数据结构表结构:(1)顶点表完整地记录了个顶点编号,顶点坐标;(2)边表完整记录了各边的序号及边上个端点的编号。8.4线框建模特点(可能简答):(1)所需信息量最少;(2)数据结构简单;(3)占用储存空间小:(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。(1-5为优点;6-8为缺点)9.表面建模:是将物体分解为组成物体的表面、边线、和顶点,用顶点、边线和表面的有限集合来表示和建立物体的计算机内部模型。9.1表面建模的优点:能够实现消隐、着色、表面积计算、二曲面求交、数控刀规生成、有限元网格划分等,擅长
15、于构造复杂的曲面物体,如模具、汽车、飞机等表面。缺点是:有时产生对物体二义性理解,操作也比较复杂。9.2表面的描述方法:平面、指纹面、回转面、柱状面、Bezier曲面、B样条曲面、孔斯曲面、圆角面、等距面。9.3表面模型的数据结构为表结构。包括顶点表、棱边表、面表。9.4表面建模的特点:(可能简答)(1)表达了零件表面和边界定义的数据信息,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)在物理性能计算方面,表面建模中信息的存在有助于对物性方面和面积相关的特征计算。(3)一般来说,表面建模方式生成的零部件及产品可分割成板、壳单元形式的有限元网格。(4
16、)用户可直观的从事产品外形设计,避免表面形状设计缺陷。9.5不足:(1)理论上讲,曲面建模可以描绘任何复杂的结构体,但是从产品造型设计的有效性上看,曲面建模在许多场合下效率不如实体建模,特别是对不规则区域的曲面处理。(2)曲面建模事实上是以蒙面的方式构造零件形体,因此容易在零件建模中漏掉某个甚至某些面的处理,这就是常说的“丢面”。(3)无法表达产品的立体属性。9.6曲面建模并不适宜用作表示机械零件的一般方法。10.实体建模10.1定义:实体建模时通过定义基本体素,利用体素的集合运算(体素法)或基本变形操作(扫描法)实现构建物体的建模方法。10.2实体建模主要包括两部分内容,及体素的定义和描述和
17、体素之间的布尔运算(并、交、差)。10.3体素法:通过基本体素的集合运算构造几何实体的建模方法,每一基本体素具有完整的几何信息,是真实唯一的三维物体。天赋包含两部分内容:基本体素的定义与描述;体素之间的集合运算(交、并、差)。10.4体素可分为两大类:基本体素和扫描体素。10.5扫描法:对于表面形状较为复杂,难于通过定义基本体素加以描述的物体,可以通过定基体的变形操作,实现物体的建模,这种构建方法称为:扫描法。10.6扫描法分为:平面廓形扫描、三维实体扫描(整体扫描)10.7扫描法需要个分量:被移动的基体、移动的路径。10.8实体模型的表示方法:(1)边界表示法(网状数据结构);(2)构造立体
18、几何表示法(二叉树结构)实体有效性:一般的建模系统都是允许用户以拉伸、旋转、扫描、放样等方式自己定义体素。但是无论是基本体素还是自定义体素,都必须检查模型的有效性。如果操作者定义的体素是有效和有界的实体,且操作运算符又是规范的,所生成的几何体模型也是有效和有界的。CSG是建模系统中最常用的方法。(3)混合表示法:采用两种及两种以上的数据结构形式。目前用得最多的是CSG与B-Rep的混合。(4)空间单元表示法10.9实体建模的特点:(1)覆盖三维物体三维表面和实体同时生成;(2)具有消隐功能;(3)能够完整的描述物体的所有几何信息;(4)能够实现产品的物理和几何特性的运算;(5)可自行进行物体间
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