CADCAM复习资料

CADCAM复习资料

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。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。

2计算机辅助工艺设计:CAPP是以计算机为辅助手段，解决产品制造过程中存在的有关材料、工装、过程等工艺问题，它是CAD和CAM只见的过渡环节，具体描述了产品在整个生产过程中(包括零件加工、产品装配等)相关的条件和过程，是产品制造必不可少的重要组成部

4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。

5快速原型技术：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。

6简述边界表示法和构造立体几何法的异同：边界表示法侧重面、边界的描述，在图形处理上具有明显的优势，尤其是探讨物体详细的几何信息时，边界表示法的数据模型可以较快地生成线框模型或面模型；（2分）

造立体几何法则强调过程，在整体形状定义方面精确、严格，但不具备构成实体的各个面、边界、点的拓扑关系，数据结构简单。

7简述有限元分析系统的原理：把要分析的连续体假想地分割成有限个单元所组成的组合体，简称离散化。这些单元仅在顶点处相互连接，称这些连接点为节点。而且它们相互连接在有限个节点上，承受等效的节点裁荷，并根据平衡条件进行分析，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。

9计算机辅助工程（CAE）的前置处理主要解决什么问题？CAE的后置处理的主要任务是什么？：前置处理主要任务是根据输入对象的几何信息进行有限元几何构造，按照用户拟定的计算机模型自动生成网格，以及进行不同密度网格间的转换和修补等。（2分）后置处理功能主要包括绘制应力、应变、位移、速度和加速度等空间和时间变化的曲线图。同时还要求能对主分析程序的结果进行加工，以及有限元分析结果的数据平滑，各种物理量的加工与显示，针对工程或产品设计要求的数据检验与工程规范校核，设计优化与模型修改等

10列举出三种CAXA制造工程师中的数控加工方式及各自特点：参数线加工，平面轮廓加工，等高加工

11.CAXA制造工程师完成数控加工的过程：1）看懂图纸，用曲线、曲面和实体表达工件。（2）在后置设置中须配置好机床，这是正确输出代码的关键。（3）根据工件形状，选择合适的加工方式，生成刀位轨迹。（4）生成G代码，传给机床。

12、创成式CAPP系统的核心是工艺决策的推理机和知识库。

派生式CAPP的核心是：典型工艺和主样件

13CAPP系统零件信息描述方法：数字编码描述法：在成组技术的基础上，采用数字

对零件各有关特征进行描述和识别，并建立一套特定的规则和依据组成的分类编码系统的方法，按照该分类编码系统的规则描述零件的过程就是对零件进行编码。语言文字描述法：采用语言对零件各有关特征进行描述和识别，并建立一套特定的规则组成的语言描述系统的方法。特征信息描述：采用定义的特征对零件进行描述，并建立一套主要由图形迭加规则组成的特征描述系统的方法。

15优化设计的三要素：目标函数，设计变量，约束条件

16 CAD/CAM系统以使用的硬件及信息处理方式分为：主机系统、工作站、微机系统

17 CAD/CAM系统中采用的网络形式有：星形、环形、总线型

19消隐算法主要包括：包含性、深度、可见性。

20成组技术：利用产品间的相似性，按照一定的准则分类成组，同组产品能够采用同一方法进行处理，以便提高效益

21解决复合变换问题的一般步骤：（1）任意点移至坐标原点(任意线平移、旋转至与x或y 轴重合)（2）实现基本图形变换（3）反向移回任意点(反向平移、旋转回任意线原位)。

22常用的曲面构造方法及构造特点：1）线性拉伸面：将一条剖面线沿一定的方向滑动所扫成的曲面（2）直纹面：给定两条相似的曲线，它们具有相同的次数和相同的节点矢量，将两条曲线上对应点用直线相连，便构成了直纹面（3）旋转面：将一条曲线沿着一个旋转轴旋转一定的角度而得到的曲面（4）扫描面一条剖面线沿另一条基准线滑动而生成的曲面

23CAD/CAM 组成：硬件系统：计算机，外围设备，生产加工设备。软件系统：系统软件，支撑软件，应用软件

24CAD分类：根据使用的支撑软件规模大小分类：CAD,CAM,CADCAM集成系统

根据CAD/CAM系统使用的计算机硬件及其信息处理方式分类：主机系统，工程工作站系统，微机系统

根据CAD/CAM系统是否使用计算机网络分类：单机系统和网络化系统：采用的网络形式有总线网、星形网、环形网

30派生式CAPP系统：基本原理：利用零件结构的相似性，通过对系统中已有零件工艺规程的检索得到相似零件的工艺规程，并对此进行编辑修改。设计时根据零件的GT代码和其它有关信息，按编码搜索零件族，对典型工艺进行自动化或人机交互式修改，生成符合要求的工艺文件。

创成式CAPP系统：基本原理：利用人工智能的方法，在知识库的基础上，通过相应的决策逻辑推理，创造性地解决工艺设计问题。

第三章计算机图形学基础

1.矢量图形；计算机生成的图线、明暗曲面、符号、字符等构成的图形，计算机内部存储信息是图像元素的形状参数和属性参数。

2.点阵图；灰度和色彩。（照片，位图，图片）

3.计算机图形学（针对矢量图形）

4.二维工程图生成方法；a.交互式准确绘图，如autocad，MicroStation。b.程序参数化绘图。 c.交互式参数化绘图；首先绘制草图。（主流）

5.窗口区；用户选定的观察区。图形区域范围中的人和小于或等于图形区域范围的子域均可定义为窗口。(窗口内的图形系统认为可见，外的不可见)

6.视图区；显示器屏幕范围是输出图形的最大区域，用户可以定义任何小于或等于屏幕范围的区域显示窗口图形，这些区域称为视图区。

7.窗口区和视图区区别；①窗口定义在用户坐标系中，而视图区定义在屏幕坐标系中；

②窗口能定义一个，也能定义数个，且多个窗口允许嵌套，即窗口中还能再定义窗口；而视区定义的个数一般由窗口的个数确定，以保证窗口与视区之间具有一一对应的关系；

③窗口能进行移动、放大缩小与旋转等几何变换，这一变换又称窗口漫游；而视区一般不能进行几何变换。

8.线段裁剪算法；矢量、编码、中点分割裁剪法.

9.编码裁剪法；1.如果线段两端点的四位编码都是0000，则表示两端点均在窗口内，线段完全可见。否则进入第二步。

2..如果线段两端点的四位编码不全是0000，将线段两端点的四位编码逻辑相乘，结果不

是0000，则表示线段两端点在窗口边界线外的同侧位置，该线段完全不可见，裁剪结束，否则进入第三步。

3.如果线段两端点的四位编码不全是0000，将线段两端点的四位编码逻辑相乘，结果是

0000，需要再判断线段与窗口边界是否相交，如果有交点，说明该线段部分位于窗口内，即部分可见；如果没有交点，说明该线段位于窗口之外，完全不可见。

第四章三维几何建模技术

1.图形的拓扑信息和几何信息的含义；

拓扑信息；拓扑信息是指一个物体的拓扑元素（顶点、边和表面）的个数、类型以及它们之间的关系，根据这些信息可以确定物体表面的邻接关系

几何信息；物体在三维欧氏空间中的形状、位置和大小。包括有关点、线、面、体的信息2.三维几何建模方法及特点；

1）线框建模；利用机本线素来定义设计目标的棱线部分而构成的立体框架图。（由一系列的点、直线、圆弧及某些二次曲线组成，描述的是产品的轮廓外形）

优点：信息量少，数据运算简单，占居的存储空间比较小，对硬件的要求不高。

缺点：1、对于平面构成的实体能比较清楚地反映物体的真实形状；对于曲面体不准确

2)曲面建模；（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表示和建立物体的计算机内部模型。）方法；贝塞尔曲线曲面、b样条、Nurbs曲线曲面优点：曲面模型相对于线框模型而言，增加了面的信息，能够比较完整地定义三维立体的表面，描述的零件范围广。

曲面建模可以对物体作剖切面、面面求交、线面消隐、数控编程以及提供明暗色彩图显示所需要的曲面信息等。

缺点：所描述的仅是形体的外表面，无法表示零件的立体属性，也无法指出所描述的物体是实心还是空心。在应用上仍缺乏表示上的完整性。

3）实体建模；（利用一些基本体素，如长方体、圆柱体、球体、锥体、圆环体以及扫描体等通过集合运算（布尔运算）或基本变形操作生成复杂形体的一种建模技术）

方法；边界表示法，构造立体几何法，混合表示法

特点是在于覆盖三维立体的表面与其实体同时生成。可以完整地、清楚地对物体进行描述，能实现对可见边的判断，具有消隐功能

4）特征建模；（是建立在实体建模的基础上，利用特征的概念面向整个产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法。不仅包含与生产有关的非几何信息，而且描述这些信息之间关系）特点；1）使产品的设计不停留在底层的几何信息基础上，起点在比较高的功能模型上。（2）支持并行工程。

（3）有利于实现产品设计和制造方法的标准化、系列化、规范化，降低产品的生产成本3.实体建模的方法；

1）边界表示法简称B-Rep，是通过对集合中某个面的平移和旋转以及指示点、线、面相互间的连接操作来表示空间三维实体。由于是通过描述形体的边界描述形体，而形体的边界就是其内部点与外部点的分界面，所以称为边界表示法（记录实体、面、边、顶点等几何信息和连接关系，计算机内部按网状的数据结构进行存贮。有利于生成和绘制线框图、投影图，有利于计算几何特性核心信息是面，对几何物体的整体描述能力相对较差）

2）构造立体几何法；通过描述基本体素和它们的集合运算构造实体的方法。

优点：形体结构清楚，表达形式直观，便于用户接受，数据记录简练。

缺点：数据记录过于简单，在对实体进行显示和操作时，需实时进行大量重复求交计算，效率低，不便表达具有自由曲面边界的实体。

3）混合表示法是建立B-Rep和CSG法基础上，在同一CAD系统中将两者结合起来形成的实体定义描述法,即在CSG二叉树的基础上，在每个节点上加入边界法的数据结构4.Bezier曲线的形状由一多边形定义，仅有多边形第一个及最后一个顶点在该曲线上，其余的顶点则定义曲线的导数、阶数及形状

Bezier曲线具有以下特点：

Bezier曲线具有凸包性：Bezier曲线的形状由特正多边形所确定，它均落在特征多边形的各控制点形成的凸包内。

Bezier曲线首尾两端点分别经过特征多边形首末两个端点，并且，在首末两端点处相切于特征多边形。

Bezier曲线不具有局部控制能力，修改特征多边形一个顶点或改变定点数量时，将影响整条曲线，对曲线要全部重新计算

5.在任意截面上选择多个点为特征顶点，用最小二乘积逼近方法生成一条曲线，即B样条曲线。