第五章 CAD(建模技术)
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建模基础知识
第章建模基础知识建模技术是CAD系统的核心技术，计算机集成制造系统（CIMS）的水平与集成在很大程度上取决于三维几何建模软件系统的功能与水平。
对于现实世界中的物体，从人们的想象出发，利用交互的方式将物体的想象模型输入计算机，计算机以一定的方式将模型存储起来，这个过程称为建模。
即首先研究物体的描述方法，得到一种想象模型（亦即外部模型），它表示了用户所理解的事物及事物间的关系，然后将这种模型转化为用符号或算法表示的形式，最后形成计算机内部的模型。
因此，建模过程就是一个产生、存储、处理、表达现实世界的过程。
在实际的产品设计中，建模可以分为几何建模和特征建模两种类型，分别介绍如下。
1.1 认识几何建模几何建模是指形体的描述和表达是建立在几何信息和拓扑信息基础上的建模。
其主要处理零件的几何信息和拓扑信息。
几何信息一般是指物体在欧氏空间（欧氏几何所研究的空间称欧氏空间，它是现实空间的一个最简单并且相当确切的近似描述）中的形状、位置和大小，一般指点、线、面、体的信息。
拓扑信息则是指物体各分量的数目及其相互间的连接关系。
目前常用的三维几何建模包括线框、表面和实体建模。
1．线框建模线框建模用一系列空间直线、圆弧和点表示形体，并在计算机内部生成相应的三维映像。
通过修改点和边来改变形体的形状。
与该模型相关的数学表达式是直线或曲线方程、点的坐标以及边和点的连接信息。
线框模型描述的是产品的轮廓外形。
在CAD/CAM 软件中，线框模型相当于投影视图中的轴测图，此类投影视图也属于平行投影，且只有一个投影面。
当物体的3个坐标面不与投影方向一致时，则物体平行于3个坐标面的平面的轴测投影在轴测投影面中都得到反映，因此，物体的轴测投影才有较强的立体感。
例如，在Pro/E 的工程图环境中，打开【绘图视图】对话框，并创建轴测图，如图1-1所示。
线框建模所构造的实体模型只有离散的边，而没有边与边的关系，与该模型相关的数学表达式是直线或曲线方程、点的坐标及边和点的连接关系。
CADCAM课后习题答案
第一章绪论1、什么是CAD、CAM、CAPP？什么是CAD/CAM集成？答：CAD (Computer Aided Design System)是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。
CAD的功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。
CAM( Computer Aided Manufacturing System) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。
狭义的CAM指NC数控程序编制，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。
CAPP（Computer Aided Process Planning）借助计算机根据设计阶段的信息，人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计，称为CAPP。
CAPP的功能包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。
CAD产生的图纸直接被CAPP，CAM 以及以后的CIMS所利用，这就是CAD/CAM集成。
2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容？答：CAD/CAM过程链是一个串行的过程链，在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程，具体包括：1）市场需求2）产品设计（任务规划、概念设计、结构设计、施工设计）3）工艺设计（毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计）4）加工装配（NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试）3、CAD/CAM集成方案有哪几种？答：1）通过专用数据接口实现集成2）利用标准格式接口文件实现集成3）基于统一产品模型和数据库4）基于产品数据管理（PDM）的系统集成4、CAD/CAM的发展趋势如何？答：1）CAD/CAM系统的集成化方向发展（CIM）2）并行工程3）智能化CAD/CAM系统4）虚拟产品开发5）网络化CAD/CAM第二章CAD/CAM系统的支撑环境1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能答：1）交互图形输入及输出功能。
第五章 车身CAD 数字建模技术.
第二节
车身曲线曲面的光顺
图5-2 所示的是一阶导数连续(图5-2a)、二阶导数连续(图5-2b)和三阶导数 连续(图5-2c)的光顺性示意图根据曲面上的关键曲线(如 两个方向的等 参线,或曲面与某一组平行平面的一系列截线等)是否光顺以及曲面的曲率(主曲 率、高斯曲率、平均曲率等)的变化是否均匀等来判断。曲面光顺准则是: (1)关键曲线(曲面的骨架线)光顺。 (2)网格线无多余拐点(或平点)及变挠点。 (3)主曲率变化均匀。 (4)高斯曲率变化均匀。 2. 车身曲线曲面光顺的应用 目前,CAD/ CAM 系统广泛应用参数B 样条曲线曲面,构造参数曲线曲面的最 重要的一种方法是对给定的型值点进行插值或拟和。所生成的曲线曲面不光顺的 原因主要有两种情况: (1)型值点序列是比较好的,但由于曲线曲面的生成方式或所采用的曲线曲面表达 形式不合适,因而导致所生成的曲线曲面不光顺。 (2)型值点序列本身不是很好,因而导致生成的曲线曲面不光顺。 因此,为了使生成的曲线曲面具有良好的光顺性,通常采用以下的方法: (1)采用合适的曲线曲面生成和表达方式。
车身曲线曲面的光顺
一、光顺的概念与应用 1. 曲线曲面光顺的概念 车身外形曲线曲面的设计一方面要保证良好的空气动力学特性,另一方面又 要符合汽车造型的艺术审美原则,这两方面都要求车身外形的曲线曲面是光顺的。 对于平面曲线,一般只要满足下列三条准则,就可以称为是光顺的: (1)曲线C2 阶连续。 (2)没有多余的拐点。 (3)曲率变化较均匀。 图5-1 所示的是曲线光顺与不光顺的情况对比。
第一节
车身数字化和数字化车身
数字化车身技术的优势主要体现为: (1)汽车造型设计思想能够更好地在三维形体上得到体现。 (2)提高设计及生产效率,缩短新车的开发周期。 (3)减少新车开发中的实物模型数量,降低成本。 (4)数字化的车身能够提高设计和制造精度。 (5)能够快速实现设计换型和局部改型。
CAD制图设计课程设计
CAD制图设计课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握计算机辅助设计（CAD）的基本知识、技能和应用，能够熟练使用CAD软件进行简单的二维和三维图形设计。
知识目标包括CAD软件的基本操作、绘图命令、编辑技巧和设计原理；技能目标包括快速准确地绘制和修改图形、创建和编辑三维模型以及进行简单的动画制作；情感态度价值观目标则是培养学生的创新意识、团队协作能力和对设计工作的热情。
二、教学内容教学内容主要包括CAD软件的基本操作、绘图命令、编辑技巧、设计原理、三维模型创建和编辑、动画制作等。
具体安排如下：1.第一章：CAD软件的基本操作和界面熟悉。
2.第二章：绘图命令和编辑技巧。
3.第三章：二维图形设计和绘制。
4.第四章：三维模型创建和编辑。
5.第五章：动画制作和输出。
三、教学方法本课程采用讲授法、实践操作法、案例分析法和小组讨论法等多种教学方法。
在讲解基本知识和操作时，以讲授法为主，结合实践操作法让学生即时动手实践；在分析案例和进行设计任务时，采用案例分析法和小组讨论法，培养学生的问题解决能力和团队协作能力。
四、教学资源教学资源包括教材、教学软件、参考书籍、设计案例和实验设备等。
教材和教学软件用于讲解和演示CAD的基本知识和操作；参考书籍用于拓展学生的知识面；设计案例用于分析和讨论；实验设备用于实践操作和实验教学。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业、考试和设计项目。
平时表现通过课堂参与、提问和团队协作进行评估；作业包括绘图练习和设计任务，用以巩固和应用所学知识；考试则是对学生综合运用知识能力的考察。
设计项目要求学生在规定时间内完成一个综合性的设计任务，以检验其对CAD制图设计的理解和掌握程度。
评估标准应具体、明确，保证评估的客观性和公正性。
六、教学安排本课程的教学安排将按照教材的章节顺序进行，每个章节安排有理论课和实践课。
理论课用于讲解和演示CAD的基本知识和操作，实践课让学生动手操作，巩固所学内容。
《CADCAM技术》复习提纲整理汇总
复习提纲题型1．填空题15分2．单项选择题8分3．多项选择题8分4．判断题10分5．简答题24分6．计算算法题35分（3道题都源于第三、第四章重点内容里面）第一章概述12数据存储、数值计算、数据处理、自动控制、辅助设计、人工智能、娱乐活动2.1计算机的主要优势：储存量大，运行速度快，可无限利用已有信息3、理解“以技术人员为中心的制造模式”和“以计算机为中心的制造模式”技术中心：技术人员按照不同的分工，接受前道工序的工作才能延续下去，只能按照时间顺序执行计算机为中心：利用计算机使整个过程有序化和并行化，大大减少设计制造过程链的长度5、CAD、CAM、CAE、CAPP、PDM的概念、基本功能和CAD/CAM的技术原理？6、CAD/CAM的技术软件一般包含的基本功能？应具备图形图像处理、产品与过程建模、信息存储与管理、工程计算分析与优化、工程信息传输与交换、模拟与仿真、人机交互、信息的输入和输出等基本功能。
7、CAD/CAM的主要任务有哪些？几何建模、工程绘图、计算分析、优化设计、有限元分析、计算机辅助工艺规程设计、数控编程、动态仿真、计算机辅助测试技术、工程数据管理7、能写出五种以上的主流计算机辅助软件，并能简述其特点。
Proe：以其参数化、基于特征、全相关等概念闻名于CAD界。
该软件的应用领域主要是针对产品的三维实体模型建立、三维实体零件的加工、以及设计产品的有限元分析。
Ug：一般认为UG是业界最好、最具有代表性的数控软件，它提供了功能强大的刀具轨迹生成方法Solidword：三维造型是该软件的主要优势，功能强大、易学易用、技术创新这三大特点❖AutoCAD，CAXA，Pro/E，I-DEAS，UG，CATIA，SolidWorks8、CAD/CAM技术的发展趋势？设计思想参数化、设计平台微机化、应用模式集成化、设计过程智能化、应用手段网络化、设计模型实体化与可视化、设计方法并行化、设计技术标准化4、掌握现代产品研发的过程和在不同的阶段采用哪种具体的CAD/CAM技术。
机械CADCAM课后习题答案 第四版
第一章概述1. CAD、CAPP、CAM 技术各具有哪些功能？为什么要进行CAD/CAM 技术的集成？2. 分析应用CAD/CAM 系统进行产品开发设计的作业过程及其特征。
3. 简述CAD/CAM 系统硬件的组成，并分析各自在系统中的作用。
4. 简述CAD/CAM 系统软件的组成，并分析各自在系统中的作用。
5. 概述CAD/CAM 技术的发展过程及其应用领域。
6. 分析CAD/CAM 技术的未来发展趋势。
第二章CAD/CAM 支撑技术1. 阐述数据结构的概念。
何谓数据的逻辑结构?何谓存储结构?2. 阐述栈与队列数据结构的概念及其特点。
3. 简述数据的文件管理与数据库管理的区别。
4. 何谓层次模型、网状模型和关系模型数据库?为什么当前所使用的数据库系统大多为关系型数据库?5. 什么是工程数据库?与一般商用数据库比较，工程数据库有哪些特点?6. 什么是产品数据管理（PDM）？它有哪些功能作用？并说明PDM 的实施对CAD/CAM 系统集成的意义和作用。
7. 简述计算机局域网的组成和常用的拓扑结构。
8. 阐述常用的网络CAD/CAM 系统结构模式和作业原理。
9. 描述可视化技术的含义及其基本流程。
10. 常用的知识表示方法有哪些？分别阐述产生式表示法和框架表示法是如何进行知识表示的。
11. 什么是正向推理？什么是反向推理？各自有何特点？12. 专家系统的基本组成有哪几部分？各部分的功能作用如何？简要描述专家系统的工作原理。
第三章数据处理技术1. 在CAD/CAM 作业中如何对数表和线图进行计算机处理?2. 分析函数插值与函数拟合的不同点和共同点。
第四章图形处理技术1. 何为窗口？何为视区？如何将窗口内的图形在视区内显示？2. 闸述Cohen-Sutherland 直线段的剪裁方法与处理步骤。
3. 描述多边形剪裁的基本思想。
4. 有一任意平面直线段，试求将之变换到与X 轴重合的复合变换矩阵。
5. 分析计算机辅助绘图的各种方式特点以及应用场合。
CAD与CAE集成知识点
CAD与CAE集成知识点CAD（计算机辅助设计）和CAE（计算机辅助工程）是现代工程设计和分析中常用的两个重要工具。
CAD用于设计和绘制产品的几何模型，而CAE用于对产品进行工程分析和验证。
CAD与CAE的集成使用，在工程设计和分析中起到了关键的作用。
本文将介绍CAD与CAE集成的知识点，并着重探讨了其在工程设计和分析中的应用。
1. CAD（计算机辅助设计）CAD是一种利用计算机进行产品设计和图形绘制的技术。
它可以通过使用CAD软件，将设计师的创意转化为数字模型。
CAD软件可以提供丰富的绘图和建模工具，使设计师能够更加高效地创建和修改产品模型。
CAD技术的主要应用包括建筑设计、机械设计、电子设备设计等。
CAD的集成应用中，主要包括以下几个方面的知识点：1.1 CAD文件格式CAD软件使用的文件格式对于数据的交换和共享非常重要。
常见的CAD文件格式包括DWG（AutoCAD）、DXF、STL等。
这些文件格式能够保存CAD模型的几何信息和属性，使得不同CAD软件之间能够互相兼容和交流。
1.2 CAD建模技术CAD建模技术包括二维绘图和三维建模技术。
二维绘图用于创建平面图和剖视图等，而三维建模则可以创建具有实体属性的三维模型。
在CAD软件中，常用的建模技术包括绘制直线、曲线，旋转、拉伸、镜像等操作。
1.3 CAD装配设计CAD装配设计主要用于模拟产品的组装过程，包括零件的配对、位置约束和运动仿真等。
通过CAD软件，可以轻松地创建产品的装配结构，并进行运动仿真和碰撞检测。
2. CAE（计算机辅助工程）CAE是利用计算机模拟和分析工程问题的技术。
它通过对产品进行虚拟试验和仿真，评估产品的性能和行为。
CAE主要应用于结构分析、流体力学分析、热传导分析等工程领域。
在CAD与CAE集成应用中，以下是一些重要的CAE知识点：2.1 CAE建模技术CAE建模技术用于创建和定义分析模型。
分析模型包括几何模型、材料属性、边界条件等信息。
利用CAD进行点云处理和建模
利用CAD进行点云处理和建模在现代工业设计和建筑领域，利用CAD（Computer-Aided Design，计算机辅助设计）软件进行点云处理和建模已经成为一种常见的做法。
点云是由大量离散的点组成的三维数据集，通常由激光扫描或摄像机采集而来。
通过对点云数据进行处理和建模，我们可以生成具有高精度的数字模型，用于各种应用，如产品设计、建筑设计和虚拟现实等。
在进行点云处理和建模之前，我们首先需要准备合适的CAD软件。
目前市场上有许多CAD软件可供选择，例如AutoCAD、SolidWorks、Rhino等。
不同的软件在点云处理和建模方面可能有所差异，但基本的处理步骤是相似的。
首先，我们需要将点云数据导入到CAD软件中。
通常，点云数据以标准的文件格式（如PLY、XYZ、PTS等）存储。
在CAD软件中，可以通过导入功能将点云文件加载到工作环境中。
一旦导入成功，点云数据就会以一个点的集合显示在CAD软件的虚拟空间中。
接下来，我们可以进行点云处理。
点云处理的目标是通过滤波、配准和分割等技术，去除无用的数据和噪音，提取出我们感兴趣的物体形状和结构。
例如，可以使用滤波算法来平滑点云表面，减少噪声；可以使用配准算法将多个点云数据对齐，以获取更完整的模型；可以使用分割算法将点云数据分割成具有独立特征的子集，方便后续的建模。
当点云处理完成后，我们可以开始进行建模。
建模是根据点云数据生成具有几何形状和结构的三维模型的过程。
在CAD软件中，可以使用不同的建模工具和功能来创建模型。
例如，可以使用点云编辑工具来绘制和编辑点云数据，创建线条和曲面；可以使用表面重建工具来将点云数据转换为三角面网格；可以使用雕刻工具来在点云表面上进行修改和雕刻等。
在进行建模过程中，我们可以根据实际需要对模型进行进一步的编辑和优化。
例如，可以使用拖拽、旋转和缩放等操作来调整模型的大小和形状；可以使用填充、平滑和切割等操作来修复模型的表面和结构；可以使用纹理映射工具来给模型贴上材质和纹理等。
CAD三维建模教程(详细)
应用视觉样式 管理视觉样式
对对象应用视觉样式一般使用来自观察者左后方
上面的固定环境光。而使用“视图”|“重生成”命令重 新生成图像时，也不会影响对象的视觉样式效果，并 且用户还可以使用通常视图中进行的一切操作在此模 式下运行，如窗口的平移、缩放、绘图和编辑等。 二维线框 三维线框 三维隐藏 真实 概念
3.柱顶板、连接板及牛腿建模。
主要应用拉伸ext、差集、并集、切割sl、复制、UCS、倒 角命令。注意要点：牛腿上、下翼缘板可用PL画出外轮
廓线，再应用拉伸命令即可；切割命令要在平面图中使用 才有效。建牛腿腹板时需要进行坐标转换即UCS，因为 CAD中只能在XY平面内作图。 PL后REG后再拉伸。
选择“修改”|“三维操作”|“三维移动” 命令(3DMOVE)，可以移动三维对象。执行 “三维移动”命令时，首先需要指定一个基 点，然后指定第二点即可移动三维对象 。
选择“修改”|“三维操作”|“三维旋转” 命令(ROTATE3D)，可以使对象绕三维空间 中任意轴(X轴Y轴或Z轴) 、视图、对象或两 点旋转。
CAD三维建模教程与实例
一.了解常用快捷键 二.三维模型创建命令 三.建模实例
TOR TORUS 圆环（三维）
WE WEDGE 楔体
3P 3DPOLY 三维多段线
3F 3DFACE 三维面
IN INTERSECT 交集
UNI UNION
并集
SU SUBTRACT 差集
EXT EXTRUDE 拉伸
建模实例
节点
平 面 布 置 图
建模步骤
1.将轴线导入，画好相关节点及柱中心线， 便于建模定位。一层柱顶标高为+4.920m。
2.圆柱建模，利用圆柱体、差集命令。
对对象应用视觉样式一般使用来自观察者左后方
上面的固定环境光。而使用“视图”|“重生成”命令重 新生成图像时，也不会影响对象的视觉样式效果，并 且用户还可以使用通常视图中进行的一切操作在此模 式下运行，如窗口的平移、缩放、绘图和编辑等。 二维线框 三维线框 三维隐藏 真实 概念
3.柱顶板、连接板及牛腿建模。
主要应用拉伸ext、差集、并集、切割sl、复制、UCS、倒 角命令。注意要点：牛腿上、下翼缘板可用PL画出外轮
廓线，再应用拉伸命令即可；切割命令要在平面图中使用 才有效。建牛腿腹板时需要进行坐标转换即UCS，因为 CAD中只能在XY平面内作图。 PL后REG后再拉伸。
选择“修改”|“三维操作”|“三维移动” 命令(3DMOVE)，可以移动三维对象。执行 “三维移动”命令时，首先需要指定一个基 点，然后指定第二点即可移动三维对象 。
选择“修改”|“三维操作”|“三维旋转” 命令(ROTATE3D)，可以使对象绕三维空间 中任意轴(X轴Y轴或Z轴) 、视图、对象或两 点旋转。
CAD三维建模教程与实例
一.了解常用快捷键 二.三维模型创建命令 三.建模实例
TOR TORUS 圆环（三维）
WE WEDGE 楔体
3P 3DPOLY 三维多段线
3F 3DFACE 三维面
IN INTERSECT 交集
UNI UNION
并集
SU SUBTRACT 差集
EXT EXTRUDE 拉伸
建模实例
节点
平 面 布 置 图
建模步骤
1.将轴线导入，画好相关节点及柱中心线， 便于建模定位。一层柱顶标高为+4.920m。
2.圆柱建模，利用圆柱体、差集命令。
cad的知识点总结
cad的知识点总结一、CAD的基本概念CAD是计算机辅助设计（Computer Aided Design）的缩写，是指利用计算机来辅助完成设计工作的一种技术。
CAD技术主要包括CAD软件、CAD硬件和CAD系统三个方面。
CAD软件是指专门用于设计和绘图的软件程序，如AutoCAD、SolidWorks、CATIA等；CAD硬件是指用于CAD系统的计算机、绘图仪、打印机、数字化板等设备；CAD系统是指由CAD软件和CAD硬件组成的整体系统。
CAD技术不仅包括二维绘图和三维建模，还包括CAD数据库、CAD标准和CAD网络等内容。
二、CAD的应用领域CAD技术在工程设计、建筑设计、机械设计、电子设计、航空航天、汽车制造等领域都有广泛的应用。
在工程设计领域，CAD技术可以用于绘制各种工程图纸，并能与分析软件（如有限元分析软件、流体分析软件等）进行集成，实现设计与分析的有机结合；在建筑设计领域，CAD技术可以用于绘制建筑图纸、室内设计、景观设计等；在机械设计领域，CAD技术可以用于进行工程图绘制、零部件设计、装配设计等。
三、CAD的主要特点1. 精度高：CAD软件可以实现对图形和数据的精确控制，能够保证设计的准确性和精度。
2. 灵活性强：CAD软件能够实现设计中的变形、修改、细节处理等操作，具有很强的灵活性和可编辑性。
3. 自动化程度高：CAD软件能够实现图形的自动生成、自动排布、自动计算等功能，大大提高了设计效率。
4. 可视化效果好：CAD软件能够生成具有逼真三维效果的设计图形，有助于设计师和工程师更直观地了解设计效果。
5. 信息交互方便：CAD软件能够与其他软件（如CAM软件、CAE软件、PLM软件等）进行数据交互和集成，实现整个产品生命周期的管理。
6. 数据可复用性强：CAD软件可以将设计数据保存为标准格式（如DXF、DWG、IGES 等），方便进行数据共享和再利用。
四、CAD的未来发展趋势1. 三维建模技术：未来CAD技术将更加注重对三维建模技术的发展，实现更加真实、直观的设计效果。
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线框模型在计算机内部的存储方式：
棱线表和顶点表来表达和存储。
实际物体是棱线表和顶点表相应的三维映象，计算机
可自动实现视图变换和空间尺寸协调。
29
立方体的顶点表
顶点 号
x
y
z
VFP
VAP
顶点 号
x
y
z
VFP
VAP
1 2 3
0 0 1
0 1 1 0
1 1 1
0 1 2
2 3 4
5 6 7
0 0 1
0 1 1
思考题
1. 简要说明CAD/CAM建模技术及其应满足 的要求 。
2. 举例说明建模的概念及其过程。 3. 什么是几何建模技术？几何建模技术为什 么必须同时给出几何信息和拓扑信息？ 4. 试分析线框建模的类型及其应用范围。
1
第五章 建模技术
2
演示
3
学习目标：
1.掌握几何建模的基本概念和几种建模方法的原理、
5
5.1基本概念
建模的基本概念
学习内容
几何建模与特征建模 CAD／CAM建模的基本要求
6
5.1 .1 建模的基本概念
在机电产品设计制造过程中，需要从不同的角度来 描述和表达产品或零部件的有关信息。
几何信息：形状、大小、空间位置、拓扑关系等 物理信息：材质、力学特性等； 工艺信息：精度要求、工艺路线、加工参数、
23
5.1.3 CAD／CAM建模的基本要求
建模技术应满足以下要求：
1. 建模系统应具备信息描述的完整性 建模技术
不仅应该满足产品自身信息表述的需求，还应该能
够满足产品设计、制造、管理等各个过程的信息需
求。
2.建模技术应贯穿产品生命周期的整个过程
建模技术是构成产品信息的平台，几何建模、功能 建模、性能建模等，都属于建模技术的范畴。
定位关系等；
装配信息：碰撞干涉检验。 NC信息： NC代码、刀具轨迹等。
7
5.1 .1 建模的基本概念
计算机只能进行数字信息的处理、存储和管理，在
屏幕或其它输出设备上看到的二维或二维图形，只
是这种数字信息的一种表现形式。
建模： 将现实世界中的产品及其相关的信息转换
为计算机内部能够描述、处理、存储和管
整性、严密性方法； 能够比较完整地定义三维立体的表面 ，特别是
一些复杂自由曲面。
39
5.3.2 表面建模的特点及用途
特点及用途：
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、消隐等处理、碰撞干涉检验，因此， 大多数CAD/CAM系统中都具备曲面建模的功能。 2.具有完整的零件表面和边界定义，有助于系统直 接提取有关面的信息生成数控加工指令。所以非 常适合于自动生成数控加工指令。
自动改变
各视图及剖面图是独立产生的 → 不能将描述同
一个零件的不同信息构成一个整体模型 → 当一个
视图改变时，其他视图不可能自动改变。 用途：仅局限于计算机辅助绘图或对回转体零件进 行数控编程。
28
5.2.2 三维线框模型
造型原理：
三维线框模型用三维的基本图形元素来描述和表达 物体，同时仅限于点、线和曲线的组成。
22
常用建模方法的比较与应用
建模方式 线框建模 应用范围 画二、三维线框图 局限性 不能表示实体； 图形会有二义性
表面建模
艺术图形；形体表面 显示 数控加工
不能表示实体
物性计算；有限元分 只能产生正则实体； 实体建模 析； 抽象形体的层次较低 用集合运算构造形体 在实体建模基础上加 还没有实用化系统问世； 入实体的精度信息、 目前主要集中在概念的提 特征建模 材料信息、技术信息、 出和特征的定义及描述上 动态信息„
5.3.3表面描述方法的种类
(6)B样条曲面 可局部控制; (7)孔斯曲面
也是一组输入点的近似曲面，但
由封闭的边界曲线构成; 为两个曲面间的过
(8)圆角面(Fillel surface) 渡曲面，性质是B样条曲面。
(9)等距面
形状相同但尺寸不同;
38
5.3.2 表面建模的特点及用途
增加了有关面的信息，提高三维实体信息的完
几何信息：是指物体在空间的形状、尺寸及
位置的描述
几何信息包括点、线、面、体的信息
拓扑信息：指构成物体的拓扑元素(顶点、边棱线和
表面)的数目及相互之间的连接关系。 拓扑信息不同，即使几何信 息相同，最终构造的实体可
能完全不同
13
几何建模方法：以几何信息和拓扑信息反映结构体的 形状、位置、表现形式等数据。 只用几何信息表示物体并不充分，常会出现物体表
理的数据模型。 模型: 由数据、数据结构、算法三部分组成。
8
5.1 .1建模的基本概念
在CAD/CAM中，产品或零部件的设计思想和工
程信息是以具有一定结构的数字化模型方式存储在 计算机内部的，并经过适当转换提供给生产过程各 个环节，从而构成统一的产品数据模型。 CAD/CAM建模技术：研究产品数据模型在计算机内 部的建立方法、过程及采用的数据结构和算法。
示的二义性。
几何信息必须与拓扑信息时给出。
目的：为了保证描述物体的完整性和数学的严密性。
14
多面体为例，其拓扑元素之间可以用以下9种拓扑关 系表示： ① 面与面的连接关系，即面与面相邻性 ②面与顶点的组成关系，即面与顶点包含性
15
5.1.2 几何建模与特征建模
③面与边棱线的组成关系，即面与边棱线包含性
0 0 0
4 5 6
6 7 8
4
1
1
3
5
8
1
0
0
7
0
30
用线框建立的物体模型， 只有离散的空间线段， 没有实在的面。
立方体的边表
线号
[1] [2] [3] [4] [5] [6] 顶点 号 7 8 1 2 3 4 8 5 5 6 7 8
顶点号 EFP
1 2 3 4 5 6 2 3 4 1 6 7 0 [1] [2] [3] [4] [5]
建模技术是CAD/CAM系统的核心技术，也是 计算机辅助人进行设计、制造活动的基础。 9
5.1 .1建模的基本概念
建模过程 ：
方式描述(亦称外部模型)。
原理图
1. 分析物体，得到一种想象模型，以二维或三维的
2. 将这种想象模型以一定格式转换成符号或算法
表示的形式，形成信息模型，该模型表示了信
息类型和逻辑关系， 3. 形成计算机内部的数字化存储模型
④顶点与面的隶属关系，即顶点与面相邻性
16
5.1.2 几何建模与特征建模
⑤顶点与顶点间的连接关系，即顶点与顶点相邻性
⑥顶点与边棱线的隶属关系，即顶点与边棱线相邻性 ⑦边棱线与面的隶属关系，即边棱线与面相邻性
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5.1.2 几何建模与特征建模
⑧边棱线与顶点的组成关系，即边棱线与顶点包含性 ⑨边棱线与边棱线的连接关系，即边棱线与边棱 线相邻性
特征建模
以几何模型为载体，按一定的逻辑组织结构，
将特征自身属性、特征间的约束关系、特征与零 件的关系以及非几何信息统一集成起来。 特征模型能够完整地、全面地描述产品的信息，使 得各应用子系统能够直接从该零件模型中获取所需的 信息。
特征建模是目前被认为最适合于CAD／CAPP ／CAM集成系统的产品表达方法。
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5.3.2 表面建模的特点及用途
3. 表面建模中面信息的存在有助于对物性方面与面积
有关的特征计算，同时对于封闭的零件来说，采用
扫描等方法也可实现对零件进行与体积等物理性能
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5.3.2表面描述方法的种类
表面建模方法通常用于构造复杂的曲面物体，一般可以用多 种不同的曲面表达方式造型，常用的表面描述的方法有如下
几种：
(1)平面 用三点定义一个平面，常用它作剖切平面。
(2)直纹面 一条母线沿着两条导线移动，所生成的曲
面。 导线是两条不同的空间曲线，母线是直线，其两端点
必须沿着导线移动，可表示无扭曲的曲面。
来建立。
曲面造型技术可以用来对具有复杂的自由
曲面和雕塑曲面的形体进行建模。
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5.3.1 表面建模的基本原理
造型原理：
建模过程
表面建模是将物体分解成组成物体的表面、 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。 网状图 逻辑结构：
数据结构：
链表结构，在计算机内部存 物理结构： 贮的是物体的顶点、棱线和 面表信息。
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5.1.2 几何建模与特征建模
面表：存放定义每个面的棱线序号； 面表确定了面与定义该面的诸棱线之间的关系； 反映了结构体的面与边棱线、面与顶点之间的邻接 关系。 几何建模方法： 线框建模、表面建模、实体建模
几何模型只是物体几何数据及拓扑关系的描述，
无明显的功能、结构和工程含义。
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5.1.2 几何建模与特征建模
EAP
[2] [3] [4] [5] [6] [7]
线号
[7] [8] [9] [10] [11] [12]
EFP EAP
[6] [7] [8] [9] [10] [11] [8] [9] [10] [11] [12] 0
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线框建模的特点
线框建模的优点
①只有离散的空间线段，处理起来比较容易，构造 模型操作简便 ②所需信息最少，数据结构简单, 硬件的要求不高 ③系统的使用如同人工绘图的自然延伸，对用户的 使用水平要求低，用户容易掌握
以二维平面的基本图形元素（如点、直线、圆弧 等）为基础表达二维图形。 二维几何建模系统主要研究平面轮廓处理问题。 方法：边式和面式两类系统。 边式系统：只描述轮廓边，然后通过不同类型轮 廓边的相互顺序实现绘图目的。 缺点：不能实现自动画剖面线、拷贝和图形变换 等功能。