數(shù)字化設計與制造技術教學大綱

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1、數(shù)字化設計與制造技術教學大綱1.概述（兩個學時）1、CAD/CAM的基本含義及其特點（重點）2、CAD/CAM技術發(fā)展簡介3、CAD/CAM系統(tǒng)的組成及基本類型4、CAD/CAM作業(yè)過程5、CAD/CAM系統(tǒng)應具備的基本功能（重點）6、當前CAD/CAM系統(tǒng)常用軟件以上六點可參照2000年的講義。7、CAD/CAM關鍵技術簡介（重點）實體造型、特征技術、參數(shù)化變量化方法、曲面造型、工程制圖、裝配技術、有限元網(wǎng)格剖分方法、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、CAM。19實體造型（六個學時）1、形體在計算機內(nèi)的表示表示形體的坐標系幾何元素的定義（重點，尤

2、其是定義形體的層次結構）表示形體的線框、表面、實體模型（重點）常用的形體表示方法（重點，尤其是CSG和Brep表示）2、邊界表示的數(shù)據(jù)結構與歐拉操作翼邊結構（重點）歐拉操作3、求交算法點與各幾何元素的求交算法線與各幾何元素的求交算法面與各幾何元素的求交算法4、集合運算一維幾何元素的集合運算（重點）二維幾何元素的集合運算三維幾何元素的集合運算5、常用的其他造型方法分數(shù)維造型從二維正投影圖構造三維形體從二維圖象信息夠三維形體19特征造型（兩個學時）1.1.特征技術產(chǎn)生的背景特征技術是CAD/CAM技術發(fā)展中的一個新里程碑，它是在CA

3、D/CAM技術的發(fā)展和應用達到一定水平，要求進一步提高生產(chǎn)組織的集成化、自動化程度的歷史進程中孕育成長起來的?，F(xiàn)代設計制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是集成化、智能化，目的是達到高度的自動化。實現(xiàn)上述目標的基礎是給系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)提供能夠共享的產(chǎn)品定義。現(xiàn)有的CAD/CAM系統(tǒng)，因不能用一個完整的產(chǎn)品模型來支持各工程應用活動，在設計、制造及檢驗的各個環(huán)節(jié)中，使用者需要重復地輸入和識別一些信息，定義一些新模型，以滿足各工程應用子系統(tǒng)的具體需要，各子系統(tǒng)的概念信息也必須依靠人工來識別和綜合處理，從而導致產(chǎn)品自動設計和制造中信息處理的中斷，人為干預量

4、大，數(shù)據(jù)大量重復處理的后果。其主要原因是作為當代CAD系統(tǒng)的核心實體造型存在下列不足：⑴產(chǎn)品定義信息不完備。實體造型主要用來定義產(chǎn)品公稱幾何形狀，而許多反映設計意圖和工藝要求的信息，如公差、材料性質(zhì)等難以在數(shù)據(jù)庫中一起表達。這里由于工藝信息的表達既與高級的形狀特征有關，又與低級的點、線、面幾何要素有關，而實體造型難以提供這些信息。⑵數(shù)據(jù)的抽象層次低。實體造型只能以低級的幾何/拓撲信息來描述幾何形狀，而工程師進行思想交流，以及CIMS智能化處理過程中涉及的信息往往是高層的概念實體。⑶支持產(chǎn)品設計的環(huán)境較差。傳統(tǒng)的幾何造型不利于進行

5、創(chuàng)造性設計，這是因為它不能方便地修改設計模型，并且，即使實體零件的參數(shù)已被定義，在每次零件再生時，也必須重新顯示輸入所有參數(shù)。因此，必須開發(fā)取代現(xiàn)有實體造型的支撐系統(tǒng)，為CAD/CAM系統(tǒng)提供完備的和多層次的產(chǎn)品信息。這些信息能在無人干預的條件下，為設計、分析、制造所接受，且能在各應用子系統(tǒng)間自動變換，使CAD/CAM集成，以至CIMS的實現(xiàn)走向現(xiàn)實，由此產(chǎn)生了特征技術。特征技術是人工智能應用于實體模型的結果，它表達的產(chǎn)品信息完備且含有豐富的語義信息，為CAD/CAM集成提供了有力基礎。1.2.特征造型的特點和作用特征造型方法與

6、前一代的幾何造型方法相比較，有以下特點和作用：⑴過去的CAD技術從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框、曲面和實體造型發(fā)展階段，都是著眼于完善產(chǎn)品的幾何描述能力；而特征造型則是著眼于更好表達產(chǎn)品的完整的技術和生產(chǎn)管理信息，為建立產(chǎn)品的集成信息模型服務。它的目的是用計算機可以理解和處理的統(tǒng)一產(chǎn)品模型，替代傳統(tǒng)的產(chǎn)品設計和施工成套圖紙以及技術文檔，使得一個工程項目或機電產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)準備各環(huán)節(jié)可以并行展開，信息流暢通。⑵它使產(chǎn)品設計工作在更高的層次上進行，設計人員的操作對象不再是原始的線條和體素，而是產(chǎn)品的功能要素，象螺紋孔、定位孔、鍵槽

7、等。特征的引用直接體現(xiàn)設計意圖，使得建立的產(chǎn)品模型容易為別人理解和組織生產(chǎn)，設計的圖樣更容易修改。設計人員可以將更多精力用在創(chuàng)造性構思上。19⑶它有助于加強產(chǎn)品設計、分析、工藝準備、加工、檢驗各部門間的聯(lián)系，更好地將產(chǎn)品的設計意圖貫徹到各個后續(xù)環(huán)節(jié)并且及時得到后者的意見反饋，為開發(fā)新一代的基于統(tǒng)一產(chǎn)品信息模型的CAD/CAPP/CAM集成系統(tǒng)創(chuàng)造前提。⑷它有助于推動行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品設計和工藝方法的規(guī)范化、標準化和系列化，使得產(chǎn)品設計中及早考慮制造要求，保證產(chǎn)品結構有更好的工藝性。⑸它將推動各行業(yè)實踐經(jīng)驗的歸納總結，從中提煉更多規(guī)律性

8、知識，以豐富各領域?qū)＜业囊?guī)則庫和知識庫，促進智能CAD系統(tǒng)和智能制造系統(tǒng)的逐步實現(xiàn)。1.1.特征技術的研究概況特征技術研究的萌芽產(chǎn)生于八十年代初，并于八十年代的中后期蓬勃發(fā)展起來。STEP標準中將形狀和公差特征等列為產(chǎn)品定義的基本要素，使特征獲得了國際標準的法定