电大计算机辅助制图小抄

1、计算机应用：工业生产，产品设计，企业管理，应用一体化，应用的发展。cims（计算机集成制造系统）：一方面要继续发展市场分析.产品设计.产品制造.管理和售后服务等诸领域的计算机应用，以实现各单元技术的高度自动化作业；另一方面要研究开发将上述自动化单元技术集成为一种高度结合的制造系统。作用：使企业各种生产要素之间的配置得到更好的优化，带来更高的技术上和经济上的效益, 特征：集成化，智能化。cim概念：(i)企业的各个环节是不可分割的；(2)整个制造生产过程实质上是对信息的采集、传递和加工处理的过程。cam 概念：是通过分级计算机体系结构，处理产品生产准备的工艺设计和作业计划设计，监控生产过程的加工

2、、装配、物料搬运和产品质量检测与评价等各阶段作业的综合信息处理技术，是能监控生产过程中相互联系的制造作业，并以整体优化来控制其中的每一项作业的计算机应用系统。 特点：（1)整个生产过程受到监控，其中每项工作的人工干预应尽量少； (2)系统是灵活的，既要具有良好的柔性，以适应多品种小批量生产的要求，又要便于系统的扩展(3)系统应便于和cad等系统进行有机的连接，以便建立集成制造系统。 组成：由作为硬件的生产设备和作为软件的生产信息两大部分组成。船舶产品及其制造过程的特点：1造船生产方式的特点 2船体设计的表示方法特点： (1)空间曲面随船型变化而改变，只能采用型值表方法表示船体曲面；(2)在表示

3、船型的船体理论型线图上，对一些尺度小的曲面(如首、尾柱)只能作概略表示，更不能精确表示船体外板的零件尺寸；(3)表示船体曲面的型值，包含有各种不可避免的误差，所以不能直接作为施工资料；(4)许多船体构件的外形，依然是空间曲面，或者是含有空间曲线构成的空间平面，需要将其展开成平直平面后，才能在平直的原材料上进行号料。 3船体建造工程的施工特点。 4船舶舾装系统在船舶制造中的施工特点。造船cam技术的特点：1船体放样的数据处理和计算 2管系、电缆布置的数据处理和计算 3船体构件的计算机辅助套料 4船体构件加工特点的影响 5船体装焊工艺特点的影响。 6舾装系统安装工艺特点的影响船舶及其制造过程特点与

4、造船cam技术特点的联系：造船cam技术的前三个特点，是在进入数控加工之前需要进行的大量复杂的数据处理和计算工作，而且是属于生产工艺准备阶段的工作内容，它们与造船生产设计(capp)相互联系、相互结合、相互传递所需的信息。它们集合在一起，具有极为复杂和大量的计算和数据处理工作量。后三个特点是形成高度自动化和高柔性化的造船cam系统的关键，还有许多高难度的技术问题有待研究和开发，它们代表了新一代的造船生产方式。造船cam技术应用范围：(1)计算和统计工作； (2)取代某些工艺过程(船体放样、套料和管系、电缆综合布置等)； (3)工艺过程控制(机床和辅助作业机械的数控)，(4)信息存贮、传递和信息

5、处理；(5)生产过程的监测。造船cims的概念：是以自动化技术、信息技术和造船技术为基础，通过计算机及其软件，将造船订货、船型试验、船舶设计、船舶建造、造船生产管理和交船后服务等造船企业全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，而形成的总体高效益、高柔性的智能制造系统. 组成：1订货系统 。2计算机辅助工程系统(cae)：(1)数学水池。(2)新结构设计法。 3柔性制造系统(fms)：(1)船舶产品设计(cad)。(2)工程设计。(3)监控系统。(4)物料资源管理系统。 4造船工程数据库 造船cims的发展策略： 1现有计算机应用系统的局部集成和改造2继续研究开发单项自动化技术 3

6、研究完善新的造船工艺技术 4研究开发造船用机械电子技术5开发实船推进性能的模拟技术6开发船舶设计的三维几何造型技术 7：建立造船工程数据库8系统技术与方法的研究， 主要造船集成系统：一、奥托控(autokon)系统。 特点：(1)是以数据库为核心，分别由船舶cad、船舶cam、部分企业管理等功能模块集成的系统；(2)是以造船cadcam为主的局部集成，其管理功能模块仅是船厂企业管理的一部分内容，仍未达到覆盖船厂造船生产活动全过程的目标，所以它是一种局部集成的计算机辅助船舶制造系统； (3)系统的程序模块充分采用人一机对话方式，具有较强的人一机对话功能，故系统的应用具有良好的灵活性和适应性。 二

7、、福兰(foran)系统 三、维金(viking)系统 四、hcs系统用造船cims的构成来评价现有的造船集成系统：现有的造船集成系统；虽然各自的发展水平不同但从整体上看，它们之间在功能上的差异，也只是某个领域内的功能差异，所以，它们都处于局部集成阶段，而且是处于cadcam为主的局部集成阶段。就其cad和cam的覆盖面来看，cad还没有覆盖整个船舶设计工作，其应用范围和功能有待于扩充和开发icam的处理功能仅至数控边缘加工为止，个别系统包含了数控冷弯肋骨的处理功能，至于船体装配焊接、机电设备安装、造船辅助作业等的计算机应用，均有待于今后研究开发。各国造船业今后研究开发的工作： 1系统集成技术

8、和方法的研究，如各层计算机和各种自动化装置之间的处理任务的合理分配方案、系统的通信网络格式和快速通信方案、对系统中千差万别的庞大数据的数据管理和数据处理技术等。 2以计算机技术为手段的船型试验和船舶性能分析方法的研究，诸如数学水池建设、新结构设计法等 3按造船cims目标改造和继续纵深开发造船cadcam系统，研究开发计算机辅助生产管理和业务管理等系统4造船专用的装配、焊接和涂装等智能机器人及其脱机编程高级语言的研究、开发及应用。 5造船柔性制造系统的关键技术(高柔性自动化装置和系统监控技术等)的研究、开发和应用。实现计算机辅助船体建造的首要任务:就是建立运用这种数据表能正确描述船体型线的函数

9、表达式，使它根据型值点的型值及有关要求就能构造出表示一根连续的船体型线之具体函数表达式，以满足实际应用的需要。曲线插值:使选择的函数表达式点点通过已知型值点曲线拟合:使选择的函数逼近已知型值点样条函数:分段解析函数。 在曲线插值或拟合中多数采用多项式样条函数，就是整体具有一定连续性而分段为多项式的样条函数。曲线插值:1线性插值 2二次插值 3.拉格朗日插值4牛顿(newton)插值5埃尔米特(hermite)插值在力学上木样条就可以模拟为在压铁压点处受集中载荷作用的小挠度等截面弹性细梁。三次样条函数：要求挠曲线必须是连续光滑的曲线，即在挠曲线的任意点上，有唯一确定的挠度和转角。由此导出的样条位

10、移函数，在节点处的函数值(位移)、一阶导数(转角)和二阶导数(弯矩)都是连续的，故满足连续条件要求。由此得到的样条函数。圆弧样条：使用圆弧这个最简单的二次曲线，并以样条的思想而产生的圆样条圆弧样条特点： (1)圆弧样条由于采用了局部坐标系，每段圆弧都是以节点、圆心和半径表示的，故其图形具有几何不变性(图形不随坐标系选择而变化)，但三次样条函数却不具备这种性质；(2)圆孤样条是通过每两相邻型值点建立局部坐标系来拟合曲线的(图2-31)，所以它还能用来拟合大挠度曲线(3)现有的数控机床(包括数控绘图机)的控制装置，广泛采用圆弧插补器，采用圆弧样条拟合曲线，便于使用计算机编制这些设备的数控指令；(4

11、)圆弧样条与直线、圆和同类曲线求交点是解析的，比其它样条函数简单、准确。双圆弧样条：是在两节点间用一对相切的圆弧构成一段曲线。圆弧满足的条件： (1)两个圆必须分别通过建立局部坐标系的相邻两个型值点； (2)两圆在各自通过的型值点处应具有与相邻圆弧的公共切向量(保证一阶连续)；(3)两圆弧有一个公切点；(4)剩下的一个条件，通常有公切点在两节点中垂线上、公切点在三角形的内心上、公切点选择两半径差值最小、公切点选择曲率差值最小等4种情况。采用参数样条函数的优点： (1)被描述的自由曲线的形状，在本质上是与坐标系的选取无关的。就是通过一组离散点插值一条曲线，则该曲线的形状决定于这些点之间的相互关系

12、，而和这些离散点所在的坐标系无关。参数样条函数正好突出了自由曲线的这个性质； (2)参数样条函数将自变量和因变量完全分开，使得参数变化对各因变量的影h向可以明显地表示出来；(3)任何空间物体在坐标系中都可能会在某一位置上出现垂直切线和切平面，导致在该处斜率等于无穷大。在参数样条函数中可以用对参数求导来代替，即西，dz一警等，而且是分别使用dydt、dxdt进行计算的，从而避免了因出现无穷大而中断计算；(4)用参数样条函数表示曲线时，因参变量是规范化的，即将其限制在(0，1区间内(0，1j)，因而所表示的曲线总是有界的，不需要另设其他几何数据来定义其边界。三次参数样条函数常用的端点条件有自由端、

13、夹持端和抛物线端三种。b样条曲线的几何性质：(1)直观性。(2)局部性(3)凸包性。(4)保凸性 (5)对称性船体型线光顺：就是根据给定的型值表数据，用样条绘制船体型线，对型线进行光顺性判别，并对不光顺处进行型值调整，使三个投影面上的型线都满足光顺性和型值一致性的要求。数学光顺：计算机辅助型线光顺。 包括建立型线的插值或拟合函数、型线光顺性判别、不光页型线的型值调整计算和肋骨线型值计算等内容。光滑：用数学函数定义几何曲线时，要求所定义的曲线不间断(连接节点处坐标值相等)还要求在连接节点处具有公共的切线，这就是用来定义的数学函数应具有函数及其一阶导数连续条件；同时在曲线与曲线连接时则要求用于定义

14、的曲线插值或拟合区数，应具有函数及其一阶导数、二阶导数连续条件。凡满足上述条件的曲线插值或拟合函数，它所定义的曲线就是光滑的。光顺：曲线在满足光滑条件的基础上其弯曲变化趋势应满足工程上的和顺要求。”和顺：曲线在满足光滑条件的基础上，变化趋势应没有局部凹凸和弯曲程度剧烈变化等现象在手工放样中型线光顺准则：(1)型线上应没有不符合设计要求的间断和折角点；(2)型线弯曲方向的变化应符合设计要求，更不允许产生局部凹凸现象；(3)型线弯曲程度的变化必须是均匀的；(4)型线调整光顺后，各型值点的型值应尽量接近原设计型值(5)型线调整光顺后，型线上任一点在三个投影图上的型值必须相互吻合数学光顺的型线光顺性判

15、别和型值调整准则： (1)型线的插值或拟合函数应满足函数及其一阶、二阶导数的连续条件； (2)型线的曲率符号变化应符合设计要求，没有多余拐点；(3)型线的曲率数值变化应该是均匀的(4)调整光顺型线时，应使各型值点的型值偏离达到最小。描述型线光顺性判别准则的数学方法 1曲线的连续性条件 2判别型线多余拐点的数学方法(1)用型值数据判别拐点 (2)用插值(拟合)函数判别拐点 3型线曲率数值变化均匀性判别型线不光顺的调整原则：1甩曲线拟合函数逼近的调整法2初光顺修改法 3用插值函数光顺时的型值调整原则回弹法光顺船体型线：是根据手工放样中提起曲线上不光顺点的压铁，使样条适当回弹，以实现型线光顺的办法，

16、建立起来的数学光顺方法。单根曲线光顾性的判别方法：1二阶导数判别法2曲率数值判别法弯调松驰法：是模拟手工放样建立的一种数学光顺方法。这种方法应用微分方程中的“小参数法”理论，把“小参数法”的逐次近似解作为表达船舶型线的工具，同时引进“分段旋转坐标轴”法以解决型线的分段连接问题。圆率序列法：是根据过三点作圆的原理算出各型直点圆率，以代替曲线的曲率，直接对型值点进行光顺性判别和型值调整，得到光顺的型值点。然后按光顺的型值点建立型线的插值或拟合函数，以得到光顺的型线。剖面线法船体型线数学光顺：它实质是对手工放样的模拟，也是根据型值表和型线图准备的原始数据，依次分别对横剖面、水线面和纵剖面上的各族型线

17、，利用计算机进行单根曲线光顺，然后进行三向光顺。三向光顺：就是检验每根型线在三个投影面上的型值是否一致，或者其误差是否在允许范围内，称为型值收敛，若误差超过允许范围，就需要在三个投影面上反复进行修改光顺，直到三个投影图上的全部型线都符合要求为止。三向光顺的方法：1三向循环光顾法2三向v形循环光顺法 3二向转三向循环光顺法4局部光顺法5双表格法边界线：船体各曲线上对应端点的连线。（甲板边线、舷墙顶线、艏艉轮廓线）船体边界线的种类： 1平边线：它是型线图上各横剖曲线与最大半宽相切的各切点，假想连成的一条光顺曲线。2平底线 ：它是型线图上各横剖线和纵剖线与船底线相切的各切点，假想连成的一条光顺曲线。

18、3艏、艉端切点线： 将艏、艉端各水线与相应的艏、艉圆弧相切的切点连成的光顺曲线， 4折角线：由相应型线的折角点连成的光顺曲线，艏端数学光顺的内容：(1)光顺艏柱外形轮廓线；(2)光顺艏圆弧圆心线(半径曲线)；(3)光顺切点线。测地线计算展开法：是摸拟手工几何作图的展开过程的方法。测地线计算展开法的操作内容：(1)作测地线，它包括作肋骨弦线的垂线，求垂线与相邻肋骨线的交点，量取肋骨线与垂线交点间的肋骨线弧长；(2)求上下纵接缝和测地线各段实长，求测地线上下侧的各肋骨线弧长；(3)求中间肋骨的肋骨弯度和转角(扇形板展开时转角为零)； (4)作展开图。短程线法的特点：(1)用一般方法展开的外板各边都

19、是曲线，而短程线法则使展开的外板各边均为直线 (2)在用一般方法展开外板时，都要先作一条准线(十字线或测地线)，而这条准线是模拟手工展开法作出来的。映像变换法：属于高精度展开船体外板的一种新方法。对几何可展曲面和几何不可展曲面能自动识别，并分别处理。数控程序的编程：有人工编码和计算机辅助编程(简称自动编程)两种方法。图形处理语言：在采用计算机辅助编程时，需要有一种指挥计算机去完成编制数控程序任务的专门语言和处理程序(或称解析程序)。因它是为解决数控加工而专门对零件图形进行处理的语言。图形处理语言系统：由图形处理语言和图形处理程序(编译程序或称解析程序)两部分组成。图形处理语言的语句：用来定义构

20、件的几何形状、加工机械动作、算术运算和系统控制等，用它可以直接编写出构件的应用程序。图形处理程序：是用来编译图形应用程序和制作指令带的专用解析程序。图形处理程序分类：(1)标准子程序型。就是把圆、直线和某些常用的几何图形加以标准化，并将它们用算法语言(如basic，fortran，algol等)编成子程序。(2)信息处理机型。(3)编译系统扩充型。 内容：差错检查程序、计算程序和后信息处理图形元素：只要运用点、直线、圆弧、曲线和基本图形等五种基本元素，就可以组成任何形状的船体构件。这些基本元素称为图形元素。图形处理语言的语句种类：(1)控制语句；(2)几何图形定义语句；(3)计算语句；(4)动

21、作语句；(5)数据存取语句； (6)其他语句。程序编制： 数学模型建立后，还要把应进行的计算和必要的数据编排成机器能接受的语言。割缝补偿：用气割方法切割船体构件边缘时，由于切割氧是具有一定直径的圆柱气流，切割出的割缝具有一定的宽度。若按理论形状和尺寸进行数控切割，结果会改变构件理论形状和尺寸。这对不留余量的构件，其后果是严重的。所以要求进行割缝补偿。根据统计资料，割缝补偿值一般取3mm。数控套料：使用计算机定义船体构件的图形，再将这些构件图形置于钢板边框内进行合理排列的过程，称为数控套料。在钢板边框内配置船体构件时满足的条件：(1)构件的组合与船厂的工程进度计划相适应；(2)钢板利用率高；(3

22、)切割精度好，效率高。数控套料的基本方法：1数控绘图机套料 2用图形显示系统套料交互式图像显示系统套料的优点： (1)图像直观，便于修改；(2)便于人一机对话； (3)将原来需要人工编程的工作转化为感应板上的功能格或键盘上的功能操作，使工作变得十分简单方便； (4)节省套料工时，据对5万吨级散货船套料的工时统计，交互式图像显示方式比批处理和剪贴套料节省工时约40。割嘴每移动一步需四个节拍：偏差判别、割嘴进给、偏差计算和终点判断。成形控制方法：端点测量控制法，适应控制法和弦线测量控制法端点测量控制法原理：它在三支点肋骨冷弯机上弯制肋骨。参数由进料长度和有向距离组成。适应控制法的原理：以型材在受力弯曲过程中的载荷一挠度曲线为原理。弦线测量控制法的优点：具有检测简便准确，进料误差对成形精度影响小，型材的整体和各段曲线成形精度高等优点。加工控制参数：由进料长度和弯曲控制角组成。逆直线：就是先在肋骨的原材料上画出一定形状的曲线，然后将肋骨弯曲加工至所画的曲线变成直线时止，则型材加工成形了。水火弯板影响因素：第一类是可忽略的参数，这类因素对成形效果影响很小，可以暂时略去不计，如气温、材质、测量工具的误差等。第二类是固定的参数，这类因素在一定条件下对成形的影响有一个最佳