内蒙古工业大学计算机辅助制造CAD,CAM考试必考题笔记

2020-03-29 19:19

CAPP——计算机辅助工艺规程设计(Computer Aided Process Planning,CAPP).

CAM——计算机辅助制造(Computer Aided Manufacturing,CAM)是指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动,如计算机辅助数控加工编程、制造过程控制、质量检测与分析等。

所谓CAD/CAM系统集成是运用现代数字信息化技术将CAD/CAM各组成部分以及制造系统中与CAD/CAM有关的其它子系统有机地组织和管理起来,实现系统信息共享、资源共享,提高系统管理水平和运行效率。 在这个概念中主要包括两个含义:

一、产品设计与工程设计子系统内部的集成; 二、CAD/CAM系统与制造系统中其它子系统的集成。 广义的CAM:

自从计算机集成制造(CIM)的概念以来,“制造”的概念所涉及的范围扩大到了从订单处理、原材料采购、产品设计、工艺设计、调度与加工、产品装配、质量控制直至产品销售与售后服务、仓储管理、财务管理、人事管理等企业的各项活动,形成了大“制造”的概念,

CAD/CAM的基本功能

在CAD/CAM系统中,计算机主要帮助人们完成产品结构描述、工程信息表达、工程信息传输与转化、结构及过程的分析与优化、信息管理与过程管理等工作,因此。作为CAD/CAM系统,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个功能

CAD/CAM系统中结构分析常用的方法是有限元法,这是一种数值近似求解方法.用来计算复杂结构形状零件的静态、动态特性,强度、振动、热变形、磁场、温度场强度、应力分布状态等。

所谓有限元法:先把一个原来是连续的物体剖分(离散)成有限个单元,且它们相互连接在有限个节点上(图6.1),承受等效的节点载荷,并根据平衡条件来进行分析,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。由于单元的个数是有限的,节点数目也是有限的,所以称为有限元法。 镗铣加工中心(Machining Center,MC) 控制多台数控机床的直接数控(Direct Nc,DNC) 柔性制造系统(Flexible Manufacturing System,FMS)

广义CAD的应用一般从绘制二维工程图开始,逐步深入到图纸文档电子化管理、三维造型、装演渲染、有限元分析与优化设计、工艺设计、数控加工、仿真模拟、产品数据管理、制造资源管理、企业资源管理、异地协同虚拟设计制造等内容。

CAD技术与CAM技术结合起来,实现设计、制造一体化,具有明显的优越性,主要体现在; (1)有利于发挥设计人员的创造性,将他们从大量繁琐的重复劳动中解放出来。 (2)减少了设计、计算、制图、制表所需的时间.缩短了设计周期。

(3)由于采用了计算机辅助分析技术,可以从多方案中进行分析、比较,选出最佳方案,有利于实现设计方案的优化。

(4)有利于实现产品的标准化、通用化和系列化。

(5)减少了零件在车间的流通时间和在机床上装卸、调整、测量、等待切削的时间,提高了加工效率。

(6)先进的生产设备既有较高的生产过程自动化水平,又能在较大范围内适应加工对象的变化,有利于企业提高应变能力和市场竞争力。 (7)提高了产品的质量和设计、生产效率。

(8)CAD/CAM的一体化,使产品的设计、制造过程形成在经济上、技术上给企业带来综合效益。

新的制造模式和竞争策略要求企业追求更完善的T、Q、C、S,即上市时间(Time to Market)短、质量(Quality)高、成本(Cost)低及售后服务(Service)完善, 未来制造业正呈现出如下特点

1)产品开发周期缩短、上市时间更快。 2)制造系统柔性化。

3)整个产品生命周期内的质量保证。

4)企业的组织形式将是跨地区、跨国家的虚拟公司或动态联盟 5)生产过程更加精良。 6)人员素质要求更高 7)智能化程度更高 8)绿色制造。

9)分布、并行、集成并存。

为了适应未来制造业的发展,对CAD/CAM及其相关技术提出了新的需求;

1)集成化.2)智能化3)网络化4)分布式并行处理技术.5)多学科、多功能综合产品开发技

术、6)虚拟现实技术 7)人一机一环境系统技术 并行工程(Concurrent Engineering) 虚拟现实(Viitual Reality,VR)

计算机集成制造(Competer Lntegrated Manufacturing,CIM)

根据CAD/CAM系统使用的计算机硬件及其信息处理方式的不同,可将CAD/CAM系统分为两大类。

一类是以大型计算机或小型计算机为主机的系统 另一类是由工程工作站或微型计算机构成的系统

根据在CAD/CAM系统中执行的任务及服务对象的不同,可将软件系统分为三个层次:即系统软件、支撑软件和应用软件 系统软件具有两个特点: 一、通用性,二、基础性

系统软件主要包括操作系统、编程语言、网络通讯及其管理三大部分 3)CAM部分

数据加工编程模块 通常包括车削、钻削、2~5轴铣削、电火花和等离子加工等方法的数控编程。该模块主要完成各种加工方法的刀具轨迹文件(CL—DATA)的生成,刀具确定和工艺参数的设定、切削时间的计算等 切削加工检验模块

排序的方法很多,常用的有以下几种; 选择排序

冒泡排序:冒泡排序 顺次比较相邻记录的关键字,若后者比前者小,则交换位置,否则,位置不变 插入排序

数据管理正是为解决文件管理中的问题应运而生的,与其它方法相比,具有如下主要特点: (1)数据模型复杂

(2)数据共享性好、冗余度低 (3)数据具有独立性。 (4)数据具有安全性、完整性

数据库管理员(Data Base Administrator简称DBA) 数据库的数据模型

1)层次模型(Hierarchical ModeI) 用树形结构表示实体之间联系的模型称为层次模型,它能报述一对多的关系。在现实世界中有许多实体之间的联系是一种很自然的层次关系,例如:行政机构、部队编制、家族关系等。

2)网状模型 (Network Model) 如果取消层次模型中两个限制条件,即: 1)可以有一个以上的结点无前驱。 2)至少有一个结点有多于一个的前驱。

3)关系模型(Relational Model) 这是一种用二维表结构表示实体之间联系的模型,能描述多对多的关系。一个二维表就称为一个关系,

工程数据库管理系统,简称EDBMS(Engineering Data Base Management System) 面向对象数据库(Object Oriented Database) 图形几何变换的基本原理

无论是什么图形,都是由图形的顶点坐标、顶点之间的拓扑关系以及组成图形的面和线的表达模型所决定的,图形的几何变换只改变图形的顶点坐标和面、线的表达模型的参数,不会改变他们的拓扑关系,且面、线的表达模型参数也是由相关的顶点坐标所确定的。因此,从原理上讲,图形的几何变换就是将图形上的点的坐标变换成新图形上对应点的坐标—点的坐标变换

图形变换的算法通常采用矩阵法,其基本矩阵运算包含图形上点的矩阵表示和变换矩阵。 三维图形的基本变换主要包括比例变换(图形的缩小与放大)、平移变换、旋转变换、对称变换(或映射变换)、错切变换、投影变换和透视变换等。

建模技术是将现实世界中的物体及其属性转化为计算机内部数字化表达的原理和方法 模型一般由数据、数据结构、算法三部分组成

对干现实世界中的物体,从人们的想象出发,到完成它的计算机内部表示这一过程称为建模 建模过程实质就是—个描述、处理、存储、表达现实物体及其属性的过程

CAD/CAM系统中的几何模型就是把三维实体中的几何形状及其属性用合适的数据结构进行描述和存储,供计算机进行进行信息转换与处理的数据模型。

所谓的几何建模实际上就是用计算机及其图形系统来表示和构造形体的几何形状,建立计算机内部模型的过程。

实体造型是通过简单体素的几何变换和并、交、差集合运算生成各种复杂形体的建模技术 线框模型、曲面模型和实体模型统称为几何模型

建模技术是CAD/CAM系统的核心,建模的过程依赖于计算机的软硬件环境、面向产品的

创造性过程。因此,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 2)建模技术应贯穿产品生命周期的整个过程

3)建模技术应为企业信息集成创造条件 实现CAD/CAM过程的信息转换和交换 Computer Aided Process Planning,简称CAPP, CAPP的基本组成 1)控制模块 2)零件信息获取模块 3)工艺过程设计模块 4)工序决策模块 5)工步决策模块 6)输出模块 7)产品设计数据库 8)制造资源数据库 9)工艺知识数据库 10)典型案例库 11)编辑工具库 12)制造工艺数据库 CAPP开发与应用

1)成组技术(GT,Group Technology)

2)工艺设计决策机制:其主要决策内容如下:其核心为特征型面加工方法的选择,零件加工工序及工步的安排及组合,①工艺流程的决策;⑨工序决策;②工步决策;④工艺参数决策。 集成系统的三个特征

1) 数据共享性;2)系统集成化;3)开放性 CAD/CAM集成的作用

1)有利于系统各应用模块之间的资源共享,提高了系统运行效率,降低系统成本; 2)避免了应用系统之间信息传递误差,特别是人为的传送误差,从而提高了产品的质量; 3)有利于实现并行作业,缩短产品上市周期、提高产品质量和企业的市场竞争力;

4)有利于面向制造的设计(DFM)和面向装配的设计(DFA),降低成本,提高产品竞争力; 5)有益于敏捷制造等先进制造模式的实施,扩大企业的市场机遇。


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