數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教學(xué)大綱

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1、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造技術(shù)教學(xué)大綱1.概述（兩個(gè)學(xué)時(shí)）1、CAD/CAM的基本含義及其特點(diǎn)（重點(diǎn)）2、CAD/CAM技術(shù)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(yīng)具備的基本功能（重點(diǎn)）6、當(dāng)前CAD/CAM系統(tǒng)常用軟件以上六點(diǎn)可參照2000年的講義。7、CAD/CAM關(guān)鍵技術(shù)簡介（重點(diǎn)）實(shí)體造型、特征技術(shù)、參數(shù)化變量化方法、曲面造型、工程制圖、裝配技術(shù)、有限元網(wǎng)格剖分方法、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、CAM。19實(shí)體造型（六個(gè)學(xué)時(shí)）1、形體在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示表示形體的坐標(biāo)系幾何元素的定義（重點(diǎn)，尤其是定義形體的層次結(jié)構(gòu)）表示形體的

2、線框、表面、實(shí)體模型（重點(diǎn)）常用的形體表示方法（重點(diǎn)，尤其是CSG和Brep表示）2、邊界表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與歐拉操作翼邊結(jié)構(gòu)（重點(diǎn)）歐拉操作3、求交算法點(diǎn)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(yùn)算一維幾何元素的集合運(yùn)算（重點(diǎn)）二維幾何元素的集合運(yùn)算三維幾何元素的集合運(yùn)算5、常用的其他造型方法分?jǐn)?shù)維造型從二維正投影圖構(gòu)造三維形體從二維圖象信息夠三維形體19特征造型（兩個(gè)學(xué)時(shí)）1.1.特征技術(shù)產(chǎn)生的背景特征技術(shù)是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)新里程碑，它是在CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用達(dá)到一定水平，要求進(jìn)一步提高生產(chǎn)組織的集成

3、化、自動化程度的歷史進(jìn)程中孕育成長起來的?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是集成化、智能化，目的是達(dá)到高度的自動化。實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的基礎(chǔ)是給系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)提供能夠共享的產(chǎn)品定義?，F(xiàn)有的CAD/CAM系統(tǒng)，因不能用一個(gè)完整的產(chǎn)品模型來支持各工程應(yīng)用活動，在設(shè)計(jì)、制造及檢驗(yàn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中，使用者需要重復(fù)地輸入和識別一些信息，定義一些新模型，以滿足各工程應(yīng)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(dǎo)致產(chǎn)品自動設(shè)計(jì)和制造中信息處理的中斷，人為干預(yù)量大，數(shù)據(jù)大量重復(fù)處理的后果。其主要原因是作為當(dāng)代CAD系統(tǒng)的核心實(shí)體造型存在下列不足：⑴產(chǎn)品定義信息不

4、完備。實(shí)體造型主要用來定義產(chǎn)品公稱幾何形狀，而許多反映設(shè)計(jì)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(dá)。這里由于工藝信息的表達(dá)既與高級的形狀特征有關(guān)，又與低級的點(diǎn)、線、面幾何要素有關(guān)，而實(shí)體造型難以提供這些信息。⑵數(shù)據(jù)的抽象層次低。實(shí)體造型只能以低級的幾何/拓?fù)湫畔砻枋鰩缀涡螤?，而工程師進(jìn)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(shí)體。⑶支持產(chǎn)品設(shè)計(jì)的環(huán)境較差。傳統(tǒng)的幾何造型不利于進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，這是因?yàn)樗荒芊奖愕匦薷脑O(shè)計(jì)模型，并且，即使實(shí)體零件的參數(shù)已被定義，在每次零件再生時(shí)，也必須重新顯示輸入所有參數(shù)。因此，必須

5、開發(fā)取代現(xiàn)有實(shí)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(yù)的條件下，為設(shè)計(jì)、分析、制造所接受，且能在各應(yīng)用子系統(tǒng)間自動變換，使CAD/CAM集成，以至CIMS的實(shí)現(xiàn)走向現(xiàn)實(shí)，由此產(chǎn)生了特征技術(shù)。特征技術(shù)是人工智能應(yīng)用于實(shí)體模型的結(jié)果，它表達(dá)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(chǔ)。1.2.特征造型的特點(diǎn)和作用特征造型方法與前一代的幾何造型方法相比較，有以下特點(diǎn)和作用：⑴過去的CAD技術(shù)從二維繪圖起步，經(jīng)歷了三維線框、曲面和實(shí)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

6、眼于更好表達(dá)產(chǎn)品的完整的技術(shù)和生產(chǎn)管理信息，為建立產(chǎn)品的集成信息模型服務(wù)。它的目的是用計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)和施工成套圖紙以及技術(shù)文檔，使得一個(gè)工程項(xiàng)目或機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)準(zhǔn)備各環(huán)節(jié)可以并行展開，信息流暢通。⑵它使產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作在更高的層次上進(jìn)行，設(shè)計(jì)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、鍵槽等。特征的引用直接體現(xiàn)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的圖樣更容易修改。設(shè)計(jì)人員可以將更多精力用在創(chuàng)造性構(gòu)思上。19⑶它有助于加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、工藝準(zhǔn)備、加工、檢驗(yàn)各部門間的聯(lián)

7、系，更好地將產(chǎn)品的設(shè)計(jì)意圖貫徹到各個(gè)后續(xù)環(huán)節(jié)并且及時(shí)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(shè)計(jì)和工藝方法的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，使得產(chǎn)品設(shè)計(jì)中及早考慮制造要求，保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有更好的工藝性。⑸它將推動各行業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的歸納總結(jié)，從中提煉更多規(guī)律性知識，以豐富各領(lǐng)域?qū)＜业囊?guī)則庫和知識庫，促進(jìn)智能CAD系統(tǒng)和智能制造系統(tǒng)的逐步實(shí)現(xiàn)。1.1.特征技術(shù)的研究概況特征技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)中將形狀和公差特征等列為產(chǎn)品定義的基本要素，使

8、特征獲得了國際標(biāo)準(zhǔn)的法定