计算机辅助设计与制造
技术
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
1.计算机辅助设计（CAD）技术是在产品开发过程中使用计算机系统辅助产品创建，修改，分析和优化的有关技术。
最基本的功能是定义设计的几何形状，可以是机械零件，建筑机构，电子电路和建筑平面布局等。
3.计算机辅助制造（CAM）技术是将计算机系统直接或间接应用于计划，管理
和控制生产作业的有关技术。应用最广的领域是数字控制，简称NC。另一个重要作用是机器人编程，使机器人可以在加工单元内进行作业，为数控机床选择刀具，定位工件等。
4.产品集成设计开发过程：1，进行功能设计，选择合理的科学原理和构造原理；2，进行产品结构的初步设计，产品的造型和外观的初步设计；3，从总图派生出零件，对零件的造型，尺寸，彩等进行详细设计，对零件进行有限元分析，使结构及尺寸与应力相适应；4，对零件进行加工模拟，如压铸，锻压或机械加工等过程进行模拟，从模拟过程中发现制造中的问题，进而提出对零件设计的修改方案；5，对产品实施运动模拟或功能模拟，对其性能做出评价，分析和优化，最终完成零件的结构设计。
5.应用CAD/CAM系统进行产品开发，分为3个阶段：1.利用CAD技术进行三维参数化建模；2.利用CAD技术进行设计方案的分析，检验是否满足设计要求；3.利用CAM技术进行数控编程和数控加工。
CAM系统下的工作站是以计算机硬件为基础，系统软件和支撑软件为主体，应用软件为核心组成的面相工程设计问题的信息处理系统。CAD/CAM系统总体上是由硬件和软件两大部分所组成的。硬件是CAD/CAM系统的物质基础，软件是信息处理的载体。
CAM系统硬件应具备的基本功能：1.计算功能；2.存储功能；3.输入输出功能；
4.交互功能。
CAM系统的软件可分为系统软件，支撑软件和应用软件。
系统软件：；；;.
支撑软件：1.图形核心系统；2.工程绘图系统；3.几何造型软件；4.有限元分析软件；5.优化方法软件；6.数据库系统软件；7.系统运动学/动力学模拟仿真软件。
应用软件：用户利用计算机所提供的各种系统软件，支撑软件编制的解决用户各种实际问题的程序。
9.总体选择原则：1.软件优于硬件；2.整体设计分步实施；3.加强技术人员培训；4.注重合作伙伴资质。
10.硬件设备选择原则：1.满足系统功能要求；2.硬件不要盲目追求高档。
11.软件选用原则：1.系统功能与集成；2.开放性；3.系统的扩展能力；4.可靠性和维护性；5.软件公司的背景和销售商的技术能力。
12.从构成图形的要素来看，图形是由点，线，面，体等几何要素和明暗，灰度，彩等非几何要素构成的。
13.点阵法是由具有灰度或彩的点阵来表示图形的一种方法，它强调图形由哪些点组成，并具有什么灰度或彩。
14.参数法是以计算机中所记录图形的形状参数与属性参数来表示图形的一种方法。形状参数可以是描述图形形状的方程的系数，线段的起点和终点等；属性参数则包括灰度，彩，线型等非几何要素。
15.通常把参数法描述的图形叫做参数图形，简称为图形；而把点阵法描述的图形叫做像素图形简称图像。
16.计算机图形学的研究任务就是利用计算机来处理图形的输入，生成，显示，输出，变换以及图形的组合，分解和运算。
17.一个计算机图形应用系统应该具有的最基本功能有：1.运算功能；2.数据交换功能；3.交互功能；4.输入功能；5.输出功能。
18.典型二维图形变换（旋转变换）；典型三维图形变换
19.几何信息是指形体在欧氏空间中的形状，位置和大小，其具有几何意义，包括点，线，面，体信息，这些信息可以用几何分量表示。
19.拓扑信息是表示形体各基本几何要素（包括点，线，面）之间的连接关系，邻近关系及边界关系。
20.欧拉提出的关于形体描述的几何要素与拓扑要素的检验公式，可作为检验形体描述正确的经验公式，公式：f+v-e=2+r-2h.式中，f为面数；e为边数；v为顶点数；r为面中的孔洞数；h为面中的空穴数。欧拉经验公式是正确生成几何形体边界表示数据结构的有效工具，也是检验形体描述正确与否的重要依据。
21.根据描述方法，存储的几何信息和拓扑信息的不同，将几何模拟分为线框模型，表面模型和实体模型。
22.线框模型是几何造型中最简单的一种方法，它用点，直线和曲线来描述产品的轮廓外形。
线框模型的数据结构是表结构，它在计算机内部以点表和边表来表达与存储顶点及棱线等信息。包含两个表：一张是顶点表，描述每个顶点的编号和坐标；另一张是棱线表，记录每个棱边起点和终点的编号。
23.线框模型的特点：1.线框模型的描述方法所需的信息最少，数据结构简单，所占的存储空间少，运算速度快；2.容易生成三视图，绘图处理简单，速度快；3.对于曲面图，线框模型表示不准确；4.当形体比较复杂时，容易产生多义性；5.线框模型不能进行物体几何特征计算，不能满足特征的组合和存储及多坐标数控加工刀具轨迹的生成等方面的要求。
24.表面模型是以物体的各个表面为单位来表示形体特征的。表面模型中的几何形体表面可以由若干块面片组成，这些面片可以是平面，解析平面和参数平面。
25.表面模型的特点：1.表面模型以表面的信息为基础，能够比较完整的描述三维物体的表面，与线框模型相比，更能表达形体信息的完整性和严密性；2.表面模型所描述的仅是物体的外表面，并没有完整的表示三维实体及其内部结构，也无法表示零件的实体属性。
26.实体模型是指三维形体几何信息的计算机表示。实体模型可以转化为表面模型，表面模型可以转化为线框模型，但转化是不可逆转的。
27.几何模型可用来描述产品对象两方面的信息：几何尺寸和拓扑结构。前者是指具有几何意义的点线面等，具有确定的位置坐标和长度，面积等度量值，后者反应了形体的空间结构，包括点，边，环，面，实体等形成的层次结构。28.几何建模中集合运算的理论依据是集合论中的交，并，差等运算，它是用简单形体（要素）组成复杂形体的工具。
29.产用的三维几何实体造型方法有：1.构造实体几何法；2.边界表示法；与B-REP混合造型法；4.单元分解法；5.扫描表示法。
30.采用构造实体几何方法构建三维实体的过程可以用二叉树的数据结构来描述，也称为CSG树。CSG树的叶节点为基本体素或几何变换参数，中间点为集合运算符号或经集合运算生成的中间形体，树根为生成的最终几何形体。31.参数化设计是指先用一组参数来定义几何图形（体素）尺寸数值并约定尺寸关系，然后提供给设计者进行几何造型使用。
32.参数化设计的主要技术特点：1.轮廓；2.约束；3.数据相关；4.相互制约。
计算机软件的组成33.特征是设计者对设计对象的功能，形状，结构，制造，装配，检验，管理和使用信息及其关系等具有确切的工程含义的高层次抽象描述。
34.特征的分类：1.管理特征；2.技术特征；3.材料热处理特征；4.精度特征；5.形状特征；6.装配特征。
E是参数化设计和特征建模技术互相渗透的结晶，特点有：1.基于特征的参数化造型；2.全尺寸约束；3.尺寸驱动；4.单一数据库的全相关数据