計(jì)算機(jī)輔助制造(共12頁(yè))

1、第一章：狹義CAM是指計(jì)算機(jī)在某個(gè)制造(zhzo)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用，通常是指計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工。包括刀具路徑規(guī)劃、刀位文件生成、刀具軌跡仿真及NC代碼生成等。廣義CAM是指借助計(jì)算機(jī)來完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備到產(chǎn)品制造出來的過程中的各項(xiàng)活動(dòng)，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝過程設(shè)計(jì)、工裝設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、制造過程控制(kngzh)、質(zhì)量檢測(cè)與分析等。計(jì)算機(jī)輔助制造(zhzo)系統(tǒng)包括工程設(shè)計(jì)與分析、生產(chǎn)管理與控制、財(cái)務(wù)會(huì)計(jì)與供銷等諸方面，是通過計(jì)算機(jī)分級(jí)結(jié)構(gòu)來控制和管理制造過程的多方面工作。CAD/CAM集成技術(shù)指不同的CAD、CAM系統(tǒng)間（通過CAPP系統(tǒng)）無縫傳遞各種數(shù)據(jù)并從過程鏈的角度作為一個(gè)整體共

2、同完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、NC程序自動(dòng)編制到制造輔助等相關(guān)方面的工作。用于解決單元系統(tǒng)之間的信息自動(dòng)傳遞、交互及集成，支持產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計(jì)和開發(fā)?，F(xiàn)代制造系統(tǒng)是一個(gè)從產(chǎn)品概念形成開始到產(chǎn)品制造、使用甚至報(bào)廢的集成活動(dòng)和系統(tǒng)，包括：市場(chǎng)需求調(diào)研、設(shè)計(jì)開發(fā)、制造生產(chǎn)、銷售經(jīng)營(yíng)、使用維修、報(bào)廢處理。從產(chǎn)品制造的角度，包含產(chǎn)品技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、拆卸技術(shù)、再循環(huán)技術(shù) 快速成形技術(shù)（RP）是綜合利用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)、光電子和新材料等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)從零件設(shè)計(jì)到三維實(shí)體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)?；驹恚弘x散和堆積（“分層制造、逐層疊加”）快速成型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：a.提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量

3、b.產(chǎn)品制造過程幾乎與零件的復(fù)雜性無關(guān)c.產(chǎn)品單價(jià)幾乎與批量無關(guān)，特別適合于新產(chǎn)品的開發(fā)和單小批量零件的生產(chǎn)d.采用非接觸加工的方式，沒有工具更換和磨損之類的問題 e.可無人值守，無需機(jī)加工方面的專門知識(shí)就可操作f.無切割、噪音和振動(dòng)等問題，有利于環(huán)保g.整個(gè)生產(chǎn)過程數(shù)字化，零件可大可小，所見即所得，可隨時(shí)修改，隨時(shí)制造h.可實(shí)現(xiàn)快速鑄造、快速模具制造、小批量零件生產(chǎn)的功能快速成型制造的機(jī)理和關(guān)鍵技術(shù)：快速成形技術(shù)是綜合利用CAD技術(shù)。數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)、光子和新材料等先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)從零件設(shè)計(jì)到三維實(shí)體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)?；驹恚弘x散和堆積。1、將零件的CAD模型按一定方式離散，成為

4、可加工的離散面、離散線、和離散點(diǎn)。2、采用物理或化學(xué)手段，將這些離散面、線段和點(diǎn)堆積形成零件的整體形狀。分層制造、逐層疊加。關(guān)鍵技術(shù)有：分層實(shí)體制造、固化立體制造、選擇性燒結(jié)、熔融沉積成形、噴射印刷成形、滴粒印刷成形。制造系統(tǒng)和管理技術(shù)：敏捷制造：敏捷制造是指制造系統(tǒng)在滿足低成和高質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)變化莫測(cè)的市場(chǎng)需求的快速反應(yīng)?；舅枷胧峭ㄟ^動(dòng)態(tài)靈活的虛擬組織機(jī)構(gòu)、先進(jìn)的柔性生產(chǎn)技術(shù)和高素質(zhì)的人員進(jìn)行全方位的集成，從而使企業(yè)能夠快速?gòu)娜輵?yīng)付快速變化和不可預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求。敏捷制造特征：需求響應(yīng)的快捷性、制造資源的集成性、組織形式的動(dòng)態(tài)性。虛擬制造的基礎(chǔ)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造

5、和計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)于一體，在計(jì)算機(jī)中完成制造過程。現(xiàn)代加工技術(shù)：精密加工和納米技術(shù)（微機(jī)電系統(tǒng)）、高速和高加速加工、極限加工技術(shù)。微機(jī)電系統(tǒng)：微機(jī)電系統(tǒng)是指微型化的器件或器件的組合，把電子功能與機(jī)械的。光學(xué)的或其它的功能相結(jié)合的綜合集成系統(tǒng)，采用微型結(jié)構(gòu)，使之在極小的空間內(nèi)達(dá)到只能化的功效。主要包括微型傳感器、微執(zhí)行器和相應(yīng)(xingyng)的處理電路三部分。高速(o s)和超高速加工：能提高加工精度、表面質(zhì)量和加工效率、降低加工成本。用于加工剛性較差的零件，以及(yj)難加工材料和淬硬材料等特種加工：指一些物理的、化學(xué)的非傳統(tǒng)加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲波加工、激光加工、電子束加

6、工、離子束加工等。加工的概念不僅包括使工件的形狀、尺寸產(chǎn)生變化，還包括表面層材料的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)物理性質(zhì)的變化。極限制造泛指當(dāng)代科學(xué)難以逾越的制造極限，是指在各種極限條件下，制造極限尺度或極度功能的器件或功能系統(tǒng)，可作用于極其嚴(yán)酷的服役環(huán)境。微納加工是當(dāng)前極小尺度的加工極限境界微機(jī)電系統(tǒng)是指微型化的器件或器件的組合，把電子功能與機(jī)械的、光學(xué)的或其它的功能相結(jié)合的綜合集成系統(tǒng)，采用微型結(jié)構(gòu)，使之在極小的空間內(nèi)達(dá)到智能化的功效。微機(jī)電系統(tǒng)主要包括微型傳感器、微執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路三部分。敏捷制造是指制造系統(tǒng)在滿足低成本和高質(zhì)量的同時(shí)，對(duì)變幻莫測(cè)的市場(chǎng)需求的快速反應(yīng)?；舅枷胧峭ㄟ^動(dòng)態(tài)靈

7、活的虛擬組織機(jī)構(gòu)、先進(jìn)的柔性生產(chǎn)技術(shù)和高素質(zhì)的人員進(jìn)行全方位的集成，從而使企業(yè)能夠快速?gòu)娜輵?yīng)付快速變化和不可預(yù)測(cè)的市場(chǎng)需求，是一種提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的全新制造組織模式。虛擬制造的基礎(chǔ)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)（CAPP）于一體，在計(jì)算機(jī)中完成制造過程。第二章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD是一種用計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)，包括設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析等一系列設(shè)計(jì)活動(dòng)，它是一門多學(xué)科綜合應(yīng)用技術(shù)。圖形處理指利用計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、生成、處理和顯示圖形，并在計(jì)算機(jī)控制下，把過去的人工繪圖工作轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)繪圖機(jī)等圖形輸出設(shè)備來完成有些

8、圖形需要經(jīng)過多種基本變換的組合才能達(dá)到要求，稱為復(fù)合變換或組合變換。矩陣乘法不符合交換律，復(fù)合變換矩陣的求解順序不能變動(dòng)，順序不同，變換的結(jié)果也不同。CAD技術(shù)的內(nèi)涵：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)師一種用計(jì)算機(jī)硬軟件系統(tǒng)輔助人們對(duì)產(chǎn)品或工程進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法與技術(shù)，包括設(shè)計(jì)，繪圖，工程分析等一系列設(shè)計(jì)活動(dòng)。計(jì)算機(jī)輔助圖形處理技術(shù)（圖形變換）：二維圖形幾何變換：比例變換，對(duì)稱變換，錯(cuò)切變換，平移變換，旋轉(zhuǎn)變換，復(fù)合變換。三維圖形變換：幾何變換，投影變換，透視投影變換。4 建模技術(shù)基礎(chǔ)：幾何信息，拓?fù)湫畔?，非幾何信息，形體的表示，歐拉檢驗(yàn)公式。1.幾何信息(xnx)：幾何信息是指構(gòu)成三維形體的各幾何元素在歐式空間中

9、的位置和大小。點(diǎn)、線、面。2拓?fù)湫畔ⅲ和負(fù)洳还芪矬w的大小，只管圖形內(nèi)的相互位置關(guān)系。拓?fù)湫畔⒎磻?yīng)三維形體中各幾何元素的數(shù)量及其相互間連接關(guān)系。相互連接關(guān)系是指一個(gè)(y )形體由那些面組成，每個(gè)面有幾個(gè)環(huán)組成，每個(gè)環(huán)有那些邊組成，每個(gè)邊由那些頂點(diǎn)組成。目的：便于直接對(duì)構(gòu)成形體的各面、邊及頂點(diǎn)的參數(shù)和屬性進(jìn)行存取和查詢，便于實(shí)現(xiàn)面邊點(diǎn)為基礎(chǔ)的各種幾何運(yùn)算和操作。如果拓?fù)湫畔⒉煌?，即使幾何信息相同，最終構(gòu)造的實(shí)體可能完全不同。拓?fù)?tu p)信息：拓?fù)湓兀喉旤c(diǎn)，邊棱線，表面。拓?fù)湓刂g的拓?fù)潢P(guān)系：連接關(guān)系（相鄰性），組成關(guān)系（包含性），隸屬關(guān)系（相鄰性），共3類9種第一類：以頂點(diǎn)為中心的拓?fù)潢P(guān)系

10、，包括頂點(diǎn)與頂點(diǎn)的連接關(guān)系（共3個(gè)點(diǎn)），頂點(diǎn)與邊棱線的組成關(guān)系（3個(gè)邊），頂點(diǎn)與面的組成關(guān)系（3個(gè)面）第二類：以邊中心的拓?fù)潢P(guān)系，包括邊與頂點(diǎn)的隸屬關(guān)系（2個(gè)點(diǎn)），邊與邊的連接關(guān)系（4個(gè)邊），邊與面的組成關(guān)系（2個(gè)面）。第三類：以面為中心拓?fù)潢P(guān)系，包括面與頂點(diǎn)的隸屬關(guān)系（4個(gè)點(diǎn)），面與面的連接關(guān)系（4個(gè)面）。5、建模技術(shù)基礎(chǔ) 形體的表示：形體在計(jì)算機(jī)內(nèi)通常采用六層（體、殼、面、環(huán)、邊、頂點(diǎn)）。a 體：由封閉表面圍成的有效空間。 通常把具有良好邊界的的形體定義為正則形體，正則形體沒有懸邊、懸面或一條邊有兩個(gè)以上的鄰面，反之為非正則形體 b殼：殼由一組連續(xù)的面組成，實(shí)體的邊界稱為外殼。如果殼所包圍

11、的空間是個(gè)空集則為內(nèi)殼。一個(gè)連通的物體有一個(gè)外殼和若干個(gè)內(nèi)殼構(gòu)成。c面：面是一個(gè)外環(huán)和若干個(gè)內(nèi)環(huán)界定的有界、連通的表面。面有方向性，一般用外法矢方向作為該面的正方向。d環(huán)：環(huán)是面的封閉邊界，是有序、有向邊的組合。 環(huán)不能自交，有內(nèi)外之分 。確定面的最大邊界的環(huán)稱為外環(huán) 。確定面中孔或凸臺(tái)周界的環(huán)稱為內(nèi)環(huán) 。若外環(huán)的邊按順時(shí)針走向，內(nèi)環(huán)的邊按逆時(shí)針走向，則沿任一環(huán)的正向前進(jìn)的右側(cè)總是在面內(nèi)，左側(cè)總是在面外。e邊：邊是實(shí)體兩個(gè)鄰面的交界 。對(duì)正則形體而言，一條邊有且僅有兩個(gè)相鄰面，在正則多面體中不允許有懸空的邊 。一條邊有兩個(gè)頂點(diǎn)，分別稱為該邊的起點(diǎn)和終點(diǎn)，邊不能自交。 f頂點(diǎn)：頂點(diǎn)是邊的端點(diǎn)，它

12、是兩條或兩條以上邊的交點(diǎn) 。頂點(diǎn)不能孤立存在于實(shí)體 內(nèi)，實(shí)體外，或面和邊的內(nèi)部。 6、歐拉檢驗(yàn)(jinyn)公式：VE+F=2B-2G+L，V頂點(diǎn)數(shù)，E邊數(shù)，F(xiàn)面數(shù)，B相對(duì)(xingdu)獨(dú)立的、不相連續(xù)的多面體數(shù)，G貫穿多面體的孔的個(gè)數(shù)（體中的空穴數(shù)），L所有(suyu)面上未連通的內(nèi)環(huán)數(shù)（面中的空洞數(shù)）。7、曲線兩種類型：解析曲線: 由代數(shù)方程及其系數(shù)定義的曲線 以隱式多項(xiàng)式或顯式多項(xiàng)式的形式表示。自由曲線 : 沒有已知方程,只有一些控制點(diǎn)已知。8、曲線兩種表示方法: 解析曲線和自由曲線。9、曲線的連續(xù)性：零界（一次）連續(xù)，沒有斷點(diǎn)的連續(xù)曲線，第一條線段的終點(diǎn)是第二條曲線的起點(diǎn)；光滑曲線，

13、第一條曲線終點(diǎn)的切線和第二條曲線開始點(diǎn)的方向相同。10、自由曲線：弗格森曲線，布賽爾曲線，B樣條曲線11、三維建模技術(shù)：建模就是把三維實(shí)體的幾何形狀及其屬性用適合的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述和存儲(chǔ)，幾何模型是供計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息轉(zhuǎn)換與處理的數(shù)據(jù)模型，這種模型包含了三維形體的幾何信息，拓?fù)湫畔⒓捌渌膶傩詳?shù)據(jù)。三維建模技術(shù)特點(diǎn)：三維建模呈現(xiàn)立體感，具有動(dòng)畫演示產(chǎn)品的工作過程，直觀生動(dòng)形象。圖形、特征元素之間通過參數(shù)技術(shù)保持?jǐn)?shù)據(jù)一致，尺寸和幾何關(guān)系可隨時(shí)調(diào)整。更改方便。造型方法多樣，能較好的適應(yīng)工程需求，支持標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和設(shè)計(jì)重用，提供對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、并行工程等地支持。三維建模技術(shù)的分類：幾何建模（線框模型-

14、用一組空間線段構(gòu)成立體框架圖形；表面模型用一組曲面表示物體外形；實(shí)體模型用一組基本體素構(gòu)造物體），特征建模12、基本幾何元素：點(diǎn)，直線，圓弧，和某些二次曲線。13、幾何建模線框模型： 優(yōu)點(diǎn) ：a由于有物體的三維數(shù)據(jù)，因此可以生成任意視圖、視點(diǎn)或視向的透視圖及軸測(cè)圖 b構(gòu)造模型操作簡(jiǎn)便，使用該系統(tǒng)是人工繪圖的自然延伸 .c在CPU時(shí)間及存儲(chǔ)方面開銷低缺點(diǎn)： a由于所有棱線全部顯示，因此形體有二義性 b由于在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中缺少邊與面、面與體之間的關(guān)系，即拓?fù)湫畔ⅲ虼瞬荒軜?gòu)成實(shí)體,無法識(shí)別面與體，更談不上區(qū)別體內(nèi)和體外 c不能消除隱藏線，不能任意剖切，不能進(jìn)行面的求交無法生成數(shù)控加工刀具軌跡，不能自動(dòng)

15、劃分有限元網(wǎng)格，不能檢查物體間碰撞和干涉等14、幾何建模表面模型： 表面模型是以面來構(gòu)成物體，與線框模型相比，其數(shù)結(jié)構(gòu)除頂點(diǎn)和棱線外，多了表面信息，明確了棱線與的拓?fù)潢P(guān)系。表面(biomin)模型三個(gè)表：頂點(diǎn)表、棱線表和表面表 ，表面表用于記錄邊與面之間的的拓?fù)?tu p)關(guān)系優(yōu)點(diǎn)(yudin) : a能夠?qū)崿F(xiàn)消隱、著色、表面積計(jì)算、二個(gè)曲面的求交、數(shù)控刀具軌跡的生成、有限元網(wǎng)格劃分等 b具有很強(qiáng)的曲面拼接能力，能夠建造復(fù)雜曲面，如汽車、飛機(jī)等表面缺點(diǎn) a缺乏面與體之間的拓?fù)潢P(guān)系，只能表示物體的表面及其邊界，不是實(shí)體模型，因此不能實(shí)行剖切、物性計(jì)算、物體間的碰撞和干涉檢查 b缺乏面與體之間的拓

16、撲關(guān)系，無法區(qū)別面的某一側(cè)是體內(nèi)還是體外15、幾何建模實(shí)體模型/Solid model 實(shí)體模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)記錄了全部幾何信息和全部點(diǎn)、棱線、面、體之間的拓?fù)湫畔?，特別是確定了表面的哪一側(cè)存在實(shí)體的問題 。 基本原理是利用基本體素，如長(zhǎng)方體、圓柱體、錐體、圓環(huán)體以及掃描體等通過集合運(yùn)算（布爾運(yùn)算）生成復(fù)雜形體 優(yōu)點(diǎn) : a計(jì)算機(jī)內(nèi)真正存儲(chǔ)了物體的三維幾何和拓?fù)湫畔?，能自?dòng)計(jì)算物體的物性。如：物體體積、面積、重心、慣性矩等的自動(dòng)計(jì)算 b能消除隱藏線和面，進(jìn)行有限元網(wǎng)格的劃分、物體截切及碰撞干涉檢查、CAD/CAM集成、動(dòng)畫模擬、真實(shí)圖形顯示等 缺點(diǎn) a只存儲(chǔ)了形體的幾何形狀信息，缺乏產(chǎn)品全生命周期

17、所需的信息，如材料、加工特征、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、裝配要求等信息，不能滿足產(chǎn)品全生命周期的需求 b在零件實(shí)體造型時(shí)，只提供無工程語(yǔ)義的體素拼合不能滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造時(shí)的工程要求.16、實(shí)體模型與表面模型的區(qū)別 a表面模型所描述的面是孤立的面，沒有方向，沒有與其它的面與體的關(guān)聯(lián) b實(shí)體模型提供了面和體的拓?fù)潢P(guān)系，表面的方向可以判斷形體在表面的哪一側(cè) 、三維實(shí)體表示方法 a構(gòu)造立體幾何法(CSG) 1,認(rèn)為任何復(fù)雜的形體都是由有限的簡(jiǎn)單體素組合起來的，通過基本體素（如長(zhǎng)方體、圓柱體、圓錐體）交、并、差運(yùn)算來構(gòu)成各種不同的復(fù)雜形體 2計(jì)算機(jī)內(nèi)，形體的CGS表示法使用一棵有序的二叉樹記錄一

18、個(gè)實(shí)體的所有組合基本體素以及(yj)幾何運(yùn)算和幾何變換過程b.邊界(binji)表示法(B-rep) 強(qiáng)調(diào)的是形體的外表細(xì)節(jié)(xji)，詳細(xì)記錄了構(gòu)成幾何形體的所有的幾何、拓?fù)湫畔⒛Ｐ蛢?nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和關(guān)系與采用的物體生成描述方法無關(guān)ab表是法的區(qū)別：CSG法強(qiáng)調(diào)的是記錄各體素進(jìn)入拼合時(shí)的原始狀態(tài) BRep法強(qiáng)調(diào)記錄拼合后的結(jié)果c.掃描表示法 平面輪廓掃描 三維實(shí)體掃描平面輪廓掃描三維實(shí)體掃描d.參數(shù)形體調(diào)用法 e.空間單元表示法1采用具有一定大小的空間單元來構(gòu)成物體. 2常用的空間單元是立方體 3 空間單元越小，所表示的物體越精確，但數(shù)據(jù)量也越大.4常用空間單元的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是采用八叉樹 : 結(jié)點(diǎn)的

19、三種狀態(tài)：“有”表示有實(shí)體，應(yīng)保留；“無”表示無實(shí)體，應(yīng)去掉；“部分有”表示部分有實(shí)體 6.單元分解法 并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、統(tǒng)一性18、特征建模： 特征建模是以幾何模型為基礎(chǔ)，并包括零件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程所需要的各種信息的產(chǎn)品模型方案 特征建模的含義: a特征是客觀事物的特點(diǎn)的象征或標(biāo)志 ; b特征是任何已被接受的某一個(gè)對(duì)象的幾何、功能元素及其屬性，通過特征可以很好地理解其功能行為和操作 特征的分類 a特征可分為基本特征和組合特征、主要特征和輔助征等 b從零部件 設(shè)計(jì)、工藝要求方面，可分為：幾何形狀特征、精度特征、加工特征、材料及熱處理特征、配特征等 c其中，形狀特征為最基本的特征 目前主

20、要按照幾何形狀進(jìn)行分類 19、形狀特征：用于描述某個(gè)有一定工程意義的幾何形狀信息，是產(chǎn)品信息模型中最主要的特征信息之一。它是其它非幾何信息如精度特征、材料特征等的載體。非幾何信息作為屬性或約束附加在形狀特征的組成要素上 在STEP標(biāo)準(zhǔn)中將形狀特征分為體特征、過渡特征和分布特征三種類型體特征：用于構(gòu)造零件的主體形狀的特征 過渡特征：表達(dá)一個(gè)形體的各表面的分離或結(jié)合性質(zhì)的特征 特征族：又叫分布特征，是一組按一定規(guī)律在空間的不同位置上復(fù)制而成的形狀特征20、 零件(ln jin)信息模型的表達(dá) ：零件(ln jin)由特征組成，零件信息模型可分為三層：零件層、特征層和幾何層 a零件層主要反映零件的總

21、體信息，是關(guān)于零件子模型的索引(suyn)指針或地址 b 特征層包含各個(gè)模型的組成及各模型之間的相互關(guān)系，并形成特征圖或樹結(jié)構(gòu) c幾何層主要反映零件點(diǎn)、線、面的幾何/拓?fù)湫畔?21、 特征建模的特點(diǎn)： 從信息的角度看 特征作為產(chǎn)品開發(fā)過程中的各種信息載體，不僅包括幾何、拓?fù)湫畔ⅲ€包括設(shè)計(jì)制造所需的一些非幾何信息，如材料信息、尺寸、形狀公差信息、熱處理及表面粗糙度信息、刀具信息、管理信息等。特征包含了豐富的工程語(yǔ)義，可在更高的層次上形成零、部件完整的信息模型 第三章1、批量法則：當(dāng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)以產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本為決定因素時(shí),大批量生產(chǎn)方式顯示了巨大的優(yōu)越性。與中小批量生產(chǎn)相比,大批量生產(chǎn)可取得明

22、顯的經(jīng)濟(jì)效果,這就是所謂的“批量法則”。多品種、中小批量生產(chǎn)中存在的問題：批量法則，在大批量生產(chǎn)中,由于采用專用、高效和自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備,可以獲得高的生產(chǎn)率,低的生產(chǎn)成本,短的生產(chǎn)周期;而多品種、小批量生產(chǎn)則相反。機(jī)床利用率極低。制造周期 ? 在多品種、中小批量生產(chǎn)中,加工時(shí)間僅占生產(chǎn)時(shí)間的約5%,其余 95%均為周轉(zhuǎn)等待時(shí)間;加工時(shí)間中真正進(jìn)行切削的時(shí)間不足30%。2、如何擺脫傳統(tǒng)小批量生產(chǎn)方式帶來的困境：生產(chǎn)專業(yè)化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)三化(標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化)及模塊化、數(shù)控機(jī)床及加工中心的應(yīng)用等 局限性。成組技術(shù)(GT)。GT發(fā)展過程:成組加工成組工藝成組技術(shù)成組生產(chǎn)系統(tǒng)3、成組技術(shù)( Grou

23、p Technology,GT)是揭示和利用事物間的相似性,按照一定的準(zhǔn)則分類成組,同組事物能夠采用同一方法進(jìn)行處理,以便提高效益的技術(shù)。4、成組技術(shù)是一門涉及多種學(xué)科的綜合性技術(shù),其理論基礎(chǔ)是相似性,核心是成組工藝,成組工藝與計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、相似論、方法論、系統(tǒng)論等結(jié)合形成了成組技術(shù)。成組工藝是把尺寸、形狀、工藝相似的零件組成零件族(組),按零件組制定工藝,把同一零件組中各個(gè)零件分散的小生產(chǎn)批量匯集成較大的成組生產(chǎn)量,把品種多轉(zhuǎn)化為“少”,把生產(chǎn)量小轉(zhuǎn)化為“大”。5、零件相似性：基本相似性，零件在幾何形狀、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性。二次相似性或派生相似性，以基本相似性為

24、基礎(chǔ),在加工、裝配以及生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理等方面所導(dǎo)出的相似性。二次相似性是基本相似性的發(fā)展。零件的相似性是實(shí)現(xiàn)成組工藝的基本條件。零件相似性：形狀相似，工藝相似（指可采用相同的工藝方法進(jìn)行加工,采用相似的夾具進(jìn)行裝夾,采用相似的量?jī)x進(jìn)行檢測(cè)等）6、零件族是一些零件的集合,這些零件具有相似的幾何形狀和尺寸或在加工中具有相似的加工步驟。同一(tngy)族中的零件各不相同,但總有一些相似點(diǎn)使它們成為同一零件族的成員設(shè)計(jì)族:具有相似的形狀與尺寸的零件的集合(jh)。制造族: 加工過程相似的零件所組成的集合。零件族作用：設(shè)計(jì)：通過(tnggu)修改設(shè)計(jì)族中的一個(gè)已有設(shè)計(jì)方案可得到新零件的設(shè)計(jì)方案。加工：通

25、過檢索和修改零件族中的已有工藝規(guī)劃實(shí)現(xiàn)新設(shè)計(jì)的工藝規(guī)劃。7、零件的分類編碼是用數(shù)字來描述零件的幾何形狀、尺寸和工藝特征,即零件特征的數(shù)字化。分類:根據(jù)某種典型特征(或缺少的某種特征)把零件按其相似性分類。 編碼:把零件的有關(guān)設(shè)計(jì)、制造等方面的信息轉(zhuǎn)譯為代碼。8、零件分類編碼系統(tǒng)是用字符(數(shù)字、字母或符號(hào))對(duì)零件有關(guān)特征進(jìn)行描述和識(shí)別的一套特定的規(guī)則和依據(jù)。9、每個(gè)碼位代表一種零件特征。編碼中的每個(gè)字符反映了該碼位所代表的有關(guān)產(chǎn)品特征的信息。10、零件分類編碼系統(tǒng)的作用：零件分類編碼系統(tǒng)的作用是為了零件的分類成組,形成零件族,以便進(jìn)行成組加工和生產(chǎn)。零件分類編碼中的信息只需滿足描述零件成組分類的

26、需要。零件分類編碼系統(tǒng)所要描述的零件特征：結(jié)構(gòu)特征，零件的幾何形狀、尺寸大小、結(jié)構(gòu)功能和毛坯類型等。工藝特征，零件的毛坯形狀、加工精度、表面粗糙度、加工方法、材料、定位夾緊方式,選用的機(jī)床類型等。生產(chǎn)組織與計(jì)劃特征，加工批量、制造資源狀況和工藝過程跨車間、工段及廠際協(xié)作等。11、零件分類編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式：樹式結(jié)構(gòu)（又稱為層次結(jié)構(gòu)。后面的碼位隸屬于前面的碼位,其含義取決于前面的碼位。優(yōu)點(diǎn):以有限的位數(shù)傳遞大量零件信息 缺點(diǎn): 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,編碼和識(shí)別代碼不太方便），鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)（又稱為多碼結(jié)構(gòu)。后面的碼位和前面的碼位是平行關(guān)系,各有獨(dú)立的含義。優(yōu)點(diǎn): 緊湊、易于構(gòu)造及使用 缺點(diǎn): 碼位相同時(shí),所包含的

27、特征信息量比樹式結(jié)構(gòu)少），混合結(jié)構(gòu)（混合式結(jié)構(gòu)具有樹式結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)共同的優(yōu)點(diǎn)）。12、OPITZ(奧匹資)零件分類編碼系統(tǒng)：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)十進(jìn)制9位代碼的組合結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，橫向分類環(huán)節(jié)分為主碼和輔助碼。主碼(形狀代碼)5位,主要描述零件的基本形狀要素。輔助碼4位,主要描述零件與工藝有關(guān)的信息。OPITZ分類編碼系統(tǒng)的特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方便,橫向分類環(huán)節(jié)數(shù)適中,便于分類和記憶 2)對(duì)零件形狀(特別是回轉(zhuǎn)類零件)描述較完善,對(duì)非回轉(zhuǎn)類零件描述較粗糙 3)主碼雖主要用來描述基本形狀要素,但實(shí)際上隱含了工藝信息4)通過輔助碼考慮了工藝信息的描述,但反映不夠充分5)縱向分類環(huán)節(jié)的信息排列中,有些采用

28、了選擇排列法,結(jié)構(gòu)上欠嚴(yán)密,易出現(xiàn)多義性。13、JLBM-1分類編碼系統(tǒng)的特點(diǎn)：1)橫向分類環(huán)節(jié)數(shù)適中,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單明確,規(guī)律性強(qiáng),便于理解和記憶 2)力求能夠滿足在機(jī)械行業(yè)中各種不同產(chǎn)品零件的分類,因此在形狀及加工碼上有廣泛性 3)吸收了KK-3系統(tǒng)的零件功能名稱分類標(biāo)志,有利于設(shè)計(jì)部門使用。但是卻將與設(shè)計(jì)較密切的一些信息放到輔助碼中,分散了設(shè)計(jì)檢驗(yàn)環(huán)節(jié),影響了設(shè)計(jì)部門使用 4)系統(tǒng)存在標(biāo)志不全的現(xiàn)象,如一些常用的熱處理組合在系統(tǒng)中無反映。14、常用的零件分類(fn li)成組方法：1視檢法(人工識(shí)別分組法) 是由有生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員根據(jù)個(gè)人的經(jīng)驗(yàn),把具有(jyu)相似特征的零件歸為一類

29、。2編碼(bin m)分類法 編碼分類的原理和方法：在分類之前,首先要制定各零件族(組)的相似性標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)這一相似性標(biāo)準(zhǔn)建立特征矩陣,進(jìn)行零件的分類成組。特征矩陣中,若某碼位的碼域值是一個(gè)固定值,則稱為特征碼位。3種編碼分類法:特征碼位法（凡零件編碼中相應(yīng)碼位的代碼相同者歸屬于一組）、碼域法（規(guī)定每一碼位的碼域(碼值),若零件編碼中每一碼位值均在規(guī)定的碼域內(nèi),則歸屬為一組）和特征位碼域法（上述兩種方法的綜合）。3生產(chǎn)流程分析法是以零件的加工工藝過程為依據(jù),把工藝過程相似的零件歸為一類,形成加工族。15、生產(chǎn)流程分析法：關(guān)鍵機(jī)床法，根據(jù)零件的加工路線,分析其關(guān)鍵機(jī)床而進(jìn)行分組。 順序分支法，其工

30、作過程分為分支和并支兩個(gè)階段。聚類分析法，用一些數(shù)學(xué)方法來定量確定零件之間的相似程度,進(jìn)行聚類成組。16、成組工藝過程設(shè)計(jì)：復(fù)合零件法；復(fù)合工藝路線法。成組工藝實(shí)施方法：成組工藝的開發(fā)過程； 成組工藝的實(shí)施過程 ；成組工藝裝備設(shè)計(jì)；成組工藝的生產(chǎn)組織形式。17、成組技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用：成組技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：有利于零件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化,減少設(shè)計(jì)工作的重復(fù)； 有利于工藝設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化；降低生產(chǎn)成本,簡(jiǎn)化生產(chǎn)計(jì)劃,縮短了生產(chǎn)周期；有利于CAD系統(tǒng)與CAM系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)的集成。18、成組技術(shù)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用：利用零件編碼,檢索相似零件,減小重復(fù)設(shè)計(jì)工作量。提高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化程度。成組技術(shù)在管理上的應(yīng)用優(yōu)化作

31、業(yè)流程第四章1 、試述檢索式工藝過程設(shè)計(jì)的工作過程建立標(biāo)準(zhǔn)工藝庫(kù)確定零件信息描述方法確定搜索方法：盲目搜索啟發(fā)搜索輸入零件信息搜索標(biāo)準(zhǔn)工藝存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)工藝2 、試述派生式工藝過程設(shè)計(jì)的工作過程把標(biāo)準(zhǔn)工藝過程保存到數(shù)據(jù)庫(kù)在數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索標(biāo)準(zhǔn)工藝過程對(duì)所有零件分類成族為每個(gè)零件族編制標(biāo)準(zhǔn)工藝過程對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工藝過程進(jìn)行修改和編輯形成指定零件的工藝過程3 、分析派生式CAPP系統(tǒng)應(yīng)用比較普遍的原因以成組技術(shù)為理論基礎(chǔ)，比較成熟不包含工藝決策邏輯與規(guī)則事先建立標(biāo)準(zhǔn)工藝，根據(jù)零件編碼進(jìn)行檢索需要手工編輯修改有較好的實(shí)用價(jià)值，問世較早，應(yīng)用價(jià)值比較廣泛4、分別采用決策樹和決策表進(jìn)行(jnxng)下圖所示軸的車加工方案

32、決策第五章：通過在某些點(diǎn)直接插入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方式來控制動(dòng)作的系統(tǒng)。該系統(tǒng)必須在數(shù)據(jù)的某些位置自動(dòng)中斷。利用可變輸入(shr)（如穿孔帶或存儲(chǔ)的程序）來控制機(jī)床的控制過程稱為數(shù)控。數(shù)控的分類(fn li)：運(yùn)動(dòng)控制、控制環(huán)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、定位系統(tǒng)、硬件式控制及軟件式控制。點(diǎn)位控制：將機(jī)床工作臺(tái)或主軸運(yùn)動(dòng)到指定的位置，以在該位置完成加工操作。主要用于加工孔系（鉆、鏜、沖）適用范圍：數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床、數(shù)控沖床和數(shù)控測(cè)量機(jī)等。連續(xù)（輪廓）控制：機(jī)床同時(shí)控制兩根或多根軸，不僅控制到達(dá)的目的地，還要控制刀具到達(dá)目的地的軌跡。適用范圍：數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等用于加工曲線和曲面的機(jī)床現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床基本上均

33、裝備該類數(shù)控系統(tǒng)。開環(huán)控制：沒有位置測(cè)量裝置，對(duì)機(jī)床移動(dòng)的實(shí)際位置不做檢測(cè)，信號(hào)流是單向的（數(shù)控裝置進(jìn)給系統(tǒng)）。因?yàn)闆]有位置反饋，所以開環(huán)控制的加工精度差，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、控制方法簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便。適用于中小數(shù)控機(jī)床，精度要求不高、且功率需求不大的場(chǎng)合。閉環(huán)控制：有檢測(cè)反饋裝置，在加工中時(shí)刻檢測(cè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。特點(diǎn)：精度高、速度快，控制系統(tǒng)調(diào)試維修比較復(fù)雜。主要用于精度要求很高的鏜銑床、超精車床、超精磨床，以及較大型的數(shù)控機(jī)床。全閉環(huán)控制：位置反饋裝置采用直線位移檢測(cè)元件（光柵尺），安裝在機(jī)床的床鞍部位。直接檢測(cè)機(jī)床坐標(biāo)的直線位移量，通過反饋消除從電動(dòng)機(jī)到機(jī)床床鞍的整個(gè)機(jī)械傳

34、動(dòng)鏈中的傳動(dòng)誤差。具有很高的機(jī)床靜態(tài)精度。半閉環(huán)控制：位置反饋采用轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件（編碼器），直接安裝在伺服電機(jī)或傳動(dòng)絲杠的端部，檢測(cè)電機(jī)或和絲杠的轉(zhuǎn)角，間接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位置。精度低于閉環(huán)控制，但仍比開環(huán)的精度高；控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性比閉環(huán)系統(tǒng)容易獲得；目前，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都采用半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)。電機(jī)：使用廣泛，尺寸小、易于控制、成本低。步進(jìn)電機(jī)（由數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)，是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)）、直流或交流伺服電機(jī)(DC 或 AC)（模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)）。大多數(shù)閉環(huán)控制系統(tǒng)使用直流或交流伺服電機(jī)，開環(huán)控制機(jī)床通常使用步進(jìn)電機(jī)。當(dāng)傳感器報(bào)告機(jī)床工作臺(tái)的絕對(duì)位置時(shí)，則該機(jī)床為絕對(duì)定位機(jī)床。

35、增量定位系統(tǒng)和絕對(duì)定位系統(tǒng)取決于所使用的位置傳感器。在數(shù)控系統(tǒng)中使用兩種傳感器：速度傳感器（轉(zhuǎn)速器）、位置傳感器（角度：編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器；位移：線性可變差動(dòng)變壓器、感應(yīng)同步器）編碼器：在數(shù)控機(jī)床(sh kn j chun)中最常使用，用于測(cè)量角度(jiod)位移，具有(jyu)兩種類型的編碼器（增量型：輸出為一系列的電脈沖，不涉及實(shí)際位置；絕對(duì)值型：需要一個(gè)外置設(shè)備來表示編碼器軸上的主位置參考，通過追蹤輸出以及累積位置計(jì)數(shù)來得到實(shí)際位置）。按數(shù)控裝置類型分為硬件式數(shù)控（NC）和軟件式（計(jì)算機(jī)）數(shù)控（CNC） ,區(qū)別在于采用的控制器技術(shù)。硬件式數(shù)控：數(shù)控系統(tǒng)采用專門真空管電路、晶體管和繼電器技

36、術(shù)構(gòu)造。幾乎沒有系統(tǒng)軟件，需要通過硬件電路設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)各種數(shù)控功能，通用性、靈活性較差，維護(hù)成本高。計(jì)算機(jī)（軟件式）數(shù)控：采用小型或微型計(jì)算機(jī)作為控制單元，其中主要功能幾乎全部由軟件來實(shí)現(xiàn)。對(duì)不同的系統(tǒng)，只需要編制不同的軟件就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制功能，而硬件幾乎可以通用，為硬件的大批量生產(chǎn)提供了條件。伺服系統(tǒng)（也稱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）是數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行兩大部分組成，它包括位置控制單元、速度控制單元、執(zhí)行電動(dòng)機(jī)和測(cè)量反饋單元等部分，主要用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。脈沖當(dāng)量是能被控制器識(shí)別的最小長(zhǎng)度，在一個(gè)開環(huán)伺服進(jìn)給系統(tǒng)中，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)每收到一個(gè)步進(jìn)脈沖信號(hào)，就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)

37、定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（即步距角），該運(yùn)動(dòng)可使工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量（BLU）的距離。臺(tái)移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量（BLU）的距離的位移量。也稱為最小長(zhǎng)度單位，常用的脈沖當(dāng)量為0.01mm、0.005mm及0.001mm。脈沖頻率速度/BLU。脈沖數(shù)距離/BLU。BLUp/N精度：由控制儀器的分辨率（由所使用的軸轉(zhuǎn)換器和絲杠確定）和硬件精度（機(jī)床單元誤差、機(jī)床裝配誤差、主軸徑向跳動(dòng)、絲杠間隙、刀具偏差、熱誤差）組合而成重復(fù)精度：是機(jī)床精度的另一種測(cè)量，要測(cè)量機(jī)床重復(fù)執(zhí)行某一位置命令時(shí)的機(jī)床位置的接近程度，通過測(cè)量包圍由多次重復(fù)試驗(yàn)所得到的目標(biāo)區(qū)域的圓的直徑來得到。多軸控制時(shí)，在組成軌跡的直線段或曲線段的起點(diǎn)和終點(diǎn)之間，按照一定的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化計(jì)算和填充，得到近似的幾何特征，并給出相應(yīng)的位移量，使其實(shí)際軌跡和理論軌跡之間的誤差小于一個(gè)脈沖當(dāng)量，這個(gè)過程稱為插補(bǔ)第六章從零件圖紙到編制零件加工