CAD——计算机辅助设计

CAD计算机辅助设计CAM计算机辅助制造CAD/CAM计算机辅助设计和计算机辅助制造的集合。CAD/CAM技术是产品设计人员 和组织产品制造的工艺设计人员在CAD和CAM系统的辅助之下，根据产品的设计和制造 程序进行设计和制造的一项新技术，是人的智慧和创造力与计算机系统功能的巧妙组合。CAD/CAM 技术形成的技术条件计算机、自动绘图机、光笔、图形显示器等设备的问 世和发展及图形数据处理方法的深入研究，促使CAD/CAM技术的形成CAD / CAM技术的发展方向集成化（CIMS是更高层次的集成系统） 智能化（专家系统首先将人工智能技术引入产品设计领域） 标准化（ GKS、IGES、STEP）网络化开发一个产品的传统过程：方案论证、总计设计、技术设计、详细设计、试生产、修改定型。CAD / CAM过程的优点一一设计工作量小、周期短，试验费用少，设计效率更高，减少设 计成本。CAD / CAM的组成工作人员、硬件和软件。硬件系统主要由电子计算机及其外围设备组成 软件系统主要由操作系统和应用软件组成CAD/ CAM 硬件选择原则工作能力、经济性、使用方便性、工作可靠性、维修方便性、 标准化程度及可扩充性、工作环境、响应时间及处理速度、采用的语言及磁盘容量等。CAD / CAM主要硬件配置及特点见P294CAD / CAM常见输入设备一一定位器、拾取器、定值器、键盘、按键及其他CAD / CAM常见输出设备一一打印机、绘图仪CAD / CAM基本软件一一系统软件、应用软件、具体产品设计制造软件CAD / CAM应用软件选择原则软件的功能、软件与硬件的匹配、软件的二次开发性、 用户界面、售后服务、软件厂商的发展能力、性能价格比。常见 CAD / CAM 软件I-DEAS、CATIA、UG、Pro/E、MasterCam、AutoCAD数据结构1. 线性表其存储结构有 顺序存储结构（按逻辑顺序依次存放）链式存储结构（每个结点都有数据域和指针域）1）单项链表（建表、删除、插入的过程）2）双向链表3）循环链表2. 树树中至少有一个根结点；树中各棵子树是相对独立、互不相交的集合。 二叉树为特殊的树，它至多有2棵子树，子树有左右之分，不能颠倒。二叉树的遍历1）前序遍历（DLR） 访问根结点； 以前序遍历方式遍历根结点的左子树； 以前序遍历方式遍历根结点的右子树。2）中序遍历（LDR） 以中序遍历方式遍历根结点的左子树； 访问根结点； 以中序遍历方式遍历根结点的右子树。3）后序遍历（LRD） 以后序遍历方式遍历根结点的左子树； 以后序遍历方式遍历根结点的右子树； 访问根结点。二叉排序树左子树中所有结点的值均小于根结点的值；右子树中所有结点的值均大于或者等于 根结点的值。例：设K=3,4, 2, 8, 7,1, 5, 6, 9,则二叉排序树如图所示。对该二叉排序树 进行中序遍历，得到数据元素由大到小的顺序排列：K=1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9。工程数据库数据库系统包括数据库和数据库管理系统两部分数据库系统分为外模式、概念模式、内模式。数据库的数据模型一一层次型、网络型和关系型。FoxPro主要数据类型：字符型、数字型、日期型、逻辑性、备注型。FoxPro的运算类型：算数运算、字符串运算、比较运算、逻辑运算。FoxPro的基本操作命令：FoxPro系统的启动与推出、数据库文件的建立。AutoCAD软件常用的菜单有：下拉菜单（*POPn）、屏幕菜单（*SCREEN）、图标菜单(*IMAGE)、光标菜单(*POPO)、按钮菜单(*BUTTONSn)、数字化仪菜单等。 装入标准菜单或用户菜单的命令：MENU 菜单文件结构：树状结构，有菜单段(*)、子菜单(*)、菜单项。LISP语言是一种计算机的表处理语言，AutoLISP是一种人工智能绘图语言。AutoLISP 内部函数：下面各例格式如：表-返回值+ 1 2 3)返回 6- 3 2 1)返回0* 1 2 3)返回6/ 2 1)返回2sqrt 2)返回 1.141expt 2 3)返回8list 1 2 )返回(1 2)car ( 1 2)返回1(cadr (1 2)返回2(last (1 2 3)返回3(caddr (1 2 3)返回 3(setq a (getpoint “n 请输入一个点： ”)(setq a (getreal “n 请输入一个实数： ”)(polar p1 pi r)(princ p1 p2 r)(command “line” p1 p2 p3“”)(command “circle” p1 r)(command “arc” p1 “ce” pc2 “a” r)(command “hatch” “1” “0” “w” p1 p3 “”)对话框设计构件类型：预定义动作构件、构建组群、修饰和说明、正文聚合、退出按钮、出错构建。 预定义动作构件构件：按钮、编辑框、图像按钮、列表框、弹出表、单选按钮、滚动条、切换开关(toggle)1)按钮(button)：buttonkey = accept； label=按钮； is_default=true；(2) 编辑框(edit_box)： edit_boxkey=test_text； label =编辑框； value=33； edit_limit= 12；(3) 图象按钮(image_button)： image_buttonkey=test_image_button；aspect_ratio= 1.5；(4)列表框(list_box)： list_boxkey= test_list_box； multiple_select= true； label=列表框应用；list=轴类零件n盘盖类零件n叉架类零件；(5)弹出表(popup_list):popup_listkey = test_popup_box；edit_width=20；labels选择零件；list=轴类零件n盘盖类零件n叉架类零件；(6) 单选按钮(radio_button):radio_buttonkey = test_radio_button；labels测试单选钮；value=T；(7) 滚动条(slider):sliderkey = test_slider；min_value=0；max_value=20；value=10；构件组群列(column)和行(row)、有界列(boxed_column)和有界行(boxed_row) 单选列(radio_column)和单选行(radio_row)有界单选列(boxed_radio_column)和有界单选行(boxed_radio_row)装饰性和信息性构件： image、text、spacer标准推出按钮：OK、 Cancer、Help.、Info.数字控制：使用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的一种技术，简称数控。 数控机床的组成：主机、控制装置、驱动装置、辅助装置、编程机及其附属设备 数控机床的特点：(1) 对加工对象适应性强；(2) 自动化程度高；(3) 加工精度高，加工质量稳定；(4) 生产效率高；(5) 易于建立计算机通讯网络。数控机床类型1 按加工方式分类(1) 金属切削类数控机床(2) 金属成形类数控机床(3) 数控特种加工机床2. 按控制系统的特点分类（1）点位数控系统（2）直线数控系统（3）轮廓控制系统（连续轨迹控制系统）3. 按执行机构的伺服系统类型分类（1）开环控制系统（2）半闭环控制系统（3）闭环控制系统4. 按数控装置类型分类（1）硬件式数控机床（NC机床）（2）软件式数控机床（CNC机床）5. 按功能水平分为高、中、低档三类。数控加工的坐标系统又分为增量坐标系统和绝对坐标系统。数控编程分为手工编程和自动编程。 编程步骤：1）对零件图样进行工艺分析；2）进行程序分段。计算每个程序段的起点和终点坐标值；在增量坐标系统中，直线以起点，圆以圆心为各自的坐标原点。3）以规定的文字符号和数字的形式填写程序单；4）制作穿孔带、录音磁带，或直接送入内存。数控后置处理程序由控制程序、输入程序、辅助处理程序、运动处理程序、输出和诊断 程序。4手工编程举例1）对零件图样进行工艺分析；2）按刀具半径r=10mm画出刀具的中心轨迹；3）按刀具中心轨迹作程序分段，如图中A、B、C、所示；4）应用数学法进行坐标计算，各程序分段点的坐标关系如图5-7所示；y 8 AlOEfn3O=5-i数控铣销加工程序单零件程序单简单说明N001G17LFx-y平面选择N002G19LFy-z平面选择N003G01Y-25100F0LFz轴，快速进给，考虑超程量1mmN004G17LFx-y平面选择N005G01Y25100F1LF直线插补，慢速进给N006G01X2000Y3464I-4000F1LF 顺时针圆弧插补N007G01X5325Y-3098F1LFN008G02X1000I500J866F1LFN009G01Y-2000F1LFN010G02Y-1000I1000F1LFN011G01X-9825F1LFN012G02X-1000J-1000F1LFN013G19LFy-z平面选择N014G01Y25100F0LF z轴，刀具快速退回N015M02 程序结束、停车CNC系统的组成：程序、输入输出设备、CNC装置、可编程控制器、主轴驱动和伺服 驱动装置CNC系统软件的组成：管理软件和控制软件成组技术（GT）：就是用科学的方法。在多品种生产中将相似零件组织在一起进行生产，以 相似产品的叠加批量取代原来的单一品种批量，采用近似大批量生产中的高效工艺、设备及 生产组织形式来进行生产，从而提高生产效率和经济效益。成组技术的核心问题是成组工艺。成组工艺与计算机技术、数控技术、相似论和方法论等结 合形成成组技术。零件代码的组成：识别码和分类码。零件分类编码的作用：见P183。零件分类编码的基本依据：结构特征、工艺特征、生产组织与计划特征。 零件分类的主要方法：视检法、生产流程分析法和编码分类法。生产流程分析法：关键机床法、顺序分枝法、聚类分析法、分枝-聚类分析法。 编码分类法：是根据零件的编码进行分类成组，并用特征距阵形式表示。计算机辅助工艺过程设计（CAPP ）的意义：1代替了工艺设计人员的手工劳动；2提高工艺过程设计的质量；3设计周期短，效率高； 4有利于计算机集成制造。计算机辅助工艺过程设计（CAPP）系统按其工作原理主要分为：检索式、派生式和创成式。零件信息描述：几何信息、工艺信息。 零件信息描述方法：分类法、型面法、形体法。零件信息输入：人机交互式信息输入、从CAD系统中提取零件信息。派生式CAPP工作原理：以对标准工艺规程的检索和修改为基础，标准工艺是由有经验的工 艺人员制定的。设计新零件工艺规程时要对标准工艺进行检索，并经编辑和修改而得到。 创成式CAPP工作原理：由计算机软件系统，根据输入的或直接从CAD系统获得的零件信 息，依靠系统中的工艺数据和各种工艺决策自动设计出工艺规程。创成法CAPP系统的工艺决策方式：数学模型决策、逻辑决策、智能思维决策。 数学模型决策：系统性数学模型、随机性数学模型、模糊性数学模型。 逻辑决策：决策树、决策表。智能思维决策：专家系统、模糊逻辑、神经网络。CIMS计算机集成制造系统。（在.基础上，通过.形成.）CIMS 的主要特征：集成化、智能化。CAD/CAPP/CAM集成系统（简称CAD/CAM系统）是CIMS主要组成部分，是CIMS的基 础和核心。CAD/CAM 系统分类：传统型、改进型、数据驱动型。CIMS 是人、技术、经营三大方面的集成。从技术组成的角度，CIMS由4个应用分系统和2个支撑分系统。管理信息系统、工程设计 系统、质量保证系统、制造自动化系统；数据库系统、计算机通讯网络。 各个分系统的联系形式表现为3种：数据联系、决策联系、组织联系。FMC的中心配置一台工业机器人。FMS 的组成：加工系统、物流系统、信息流系统。实现CIMS的关键技术：信息传输、产品集成模型、成产管理。FMS的优点P247