合工大CADCAM复习重点

1、总结1. 计算机辅助设计(CAD):是指工程技术人员在人和计算机组成的系统中以计算机为工具，辅助人类完成产品的设计、分析、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。CAD系统的功能：概念设计、结构设计、装配设计、复杂曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感及渲染、数据交换接口计算机辅助工艺过程设计(CAPP)计算机辅助制造(CAM)2. CAD/CAM系统的集成分类：1信息集成、2过程集成、3功能集成。3. CAD/CAM系统的集成方案主要有四类：1.通过专用数据接口实现集成；2.利用标准格式接口文件实现集成3 .基于统一产品模型和数据库的集成；4.基于产品数据

2、管理(PDM)的系统集成4 .常用的CAD系统有：AutoCAD,Inventor,Catia,UG,SolidWorks,Proe5 .计算机集成制造(CIM)CIM的最终目标是以企业为对象，借助于计算机和信息技术，使生产中各部分从经营决策、产品开发、生产准备到生产实施及销售过程中，有关人、技术、经营管理三要素及其形成的信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，从而达到产品上市快、高质、低耗、服务好、使企业赢得市场竞争的目的6 .并行工程(CE),是随着CAD/CAM、CIMS技术的发展而提出的一种新系统工程方法。这种方法的思路就是并行的、集成的设计产品开发的过程。它要求产品开发人员在设计的阶

3、段就考虑产品整个生命周期的所有需要，包括质量、成本、进度、用户要求等，以便最大限度地提高产品开发效率及一次成功率。7 .虚拟产品开发(VirtualProductDevelopment,VPD)是建立在虚拟现实技术与CAD/CAM技术的有机结合基础之上产生的新概念，它以计算机仿真和产品生命周期建模技术为基础，集计算机图形学、人工智能、并行工程、网络技术、多媒体技术和虚拟现实等技术于一体，在虚拟环境下，对产品进行构思、设计、制造、测试和分析8 .二、主机(一)主机构成仃屏界打卬机图21计算机硬件系统基本配置9.用于评价主机处理能力的指标主要有:1、速度2、字长10 .速度的评价指标常采用MIPS

4、和MFLOPS。MIPS代表每秒钟执行一百万条整数运算指令，（子长定义需要清楚）MFLOPS代表每秒钟执行一百万条浮点数运算指令11 .字长是指中央处理器在一个指令周期内从内存提取并处理的二进制数据的位数。位数愈多表明一次处理的信息量愈大，CPU工作性能愈好。常见的字长有32位、64位12 .按照主机功能等级不同.计算机可分为：巨型机.大型机.中型机.小型机.工程工作站.微型机13 .CAD/CAM系统软件的分层需要清楚在C旬系统中，软件可分为系统软件、支撑软件及专业性应用软件三类三吧支撑软件及应强场系统（windoyrs,NT,UNX）14 .操作系统基本概念操作系统的任务一般包括如下几项:

5、1）管理内存中的数据和指令。2）执行对作业和进程的控制，完成各种运算4）管理外围设备，进行各设备之间信息的交和操作，实现多作业及分时运行。3）管理外存设备上的文件系统。换等。15 .常用的操作系统（1）UNIX系统（2）DOS操作系统（3）Linux操作系统（4）MS-Windows系统16 .三维造型软件：常用SolidWorks等二次开发较容易的三维造型软件等。（一）工程数据库技术的特点所谓_L程数据库，是指能满足人们在工程活动中对数据处理要求的数据库。工程数据库系统与传统的数据库系统有很大差别，主要表现在：1.支持复杂数据类型、复杂数据结构，工具有丰富的语义关联、数据模式动态定义与修改.

6、版本管我能力及完善的用户接口等.3.不但要能够处理常规的表格数据、曲线数据等，还必须能够处理图形数据17 .工程数据库的特点:18 .数据库技术的特点及应用三种类型：层次模型、网状模型、关系模型19 .非进充层包应适身别快的落分岷适不本识据数和行'进以酉义量疑化改进'以7数程唔则容程潸川：可添能些工规大工结、可滚务回功有如定计应理对文务回事务理：一设适处能建事务程事处理储有护以嚣晶程事工可和处存具维。带秀工可个且式容式即和具个且一，形万口测工求。项,行一，贯现&理检持要理据篦贯曹表文文处动支本第扩地曹，问息和以询自和。基萼岩立间理中信取则查够矍的4改动复中善体存，和能环

7、要统需嚷络本保媒录储述，统的系场态能费翳种记存描力宣理据和动且理期多分多长接则能库环管蓊的而处分和、的求的直规则善库襄式，务、作别象要需的现薯嘴工长量事别鬓对的柒型询的代数垄琵程类卑一用程据能杳好布程晶要-L分多、同应_£数智和良分tl居监持、持次持同持在持理亦对脩支行支次支层支不支合支推具速(二)1)2)3)4)5)6)7)8)20 .计算机网络的拓扑结构：1.总线型拓扑结构2.星型拓扑结构3.环型拓扑Z构4.网状拓扑结构5.混合型拓扑结构6.企业网Intranet21 .国际标准化组织（ISO）1977年制定的开放系统互连参考模型（OSI）是得到广泛承认的一种网络模型。OSI包7

8、层功能及对应的协议OSI有哪七层模型.11放礼统HW2UISO的（闾骑号箱喂22 .网络操作系统和客户/服务器工作模式:1 .客户/服务器工作模式（Client/Server,C/S）基本组成：客户机、服务器、联网介质。常见的服务器类型：（1）文件服务器（2）打印服务器（3）应用程序服务器（4）报文服务器（5）数据库服务器2 .浏览器/服务器工作模式（Browser/Server,B/S）它将C/S中各种不同的客户端程序统一为浏览器，而服务端则变成Web服务器23 .产品设计过程及阶段划分（5个阶段）1 .任务规划阶段进行需求分析、市场预测、可行性分析，制定产品设计任务书。2 .概念设计阶段产

9、品功能原理的设计。3 .结构设计阶段功能原理方案具体化为产品结构草图。4 .详细设计阶段进行部件、零件的分解设计、优化计算，编制工艺规程文件等。5 .定型生产阶段通过用户试用、设计定型生产规划，投人生产制造。24.设计自由度与开发成本的关系子状态元素特征变量粒度大，约束少，因而在产品的概念设计过程中，方案选择的自由度大，创新的空间大；同时，由于不确定因素较多，也是设计决策风险最大的阶段，它决定着产品最终价值的80%,设计自由度与开发成本的美系曲线如图3制所示.柞留物M强出口七总开发成本悔念设计详细设计设计过理时间图3K设计自由度与开发成本的关系25 .知识工程(KnowledgeEnginee

10、r,KE)：知识工程概念的提出使人工智能技术从科学研究走向实际应用。知识处理三个方面：(1)知识表达知识表达最公共的形式是框架、规则、事例和元模型，近年来的研究热点是神经网络、基于剧本的知识、基于模糊的知识表示以及多层知识表达模式。(2)知识获取知识获取包括自动获取和人工获取。目前知识获取领域的研究热点是数据挖掘技术(KDD),用数据库管理系统存储数据，用机器学习的方法来分析数据，挖掘大量数据背后的知识。该知识可应用于信息管理、过程控制、决策支持和工程设计等领域。(3)推理机制推理机制是与知识表示方式相对应的，因此相应的有产生式规则推理机、框架推理机、面向对象的推理机、方法推理机和元推理机等。

11、在基于知识的产品创新设计中，常用的推理方法集中在框架一规则方法、基于实例推理(CBR)方法和神经网络方法三种。26 .什么是参数化设计？什么是变量化设计？(参考教材)参数化设计：一般是指设计图形拓扑关系不变，尺寸形状由一组参数进行约束。参数与图形的控制尺寸有显式的对应，不同的参数值驱动产生不同大小的几何图形。可见，参数化设计是规格化、系列化产品设计的一种简单、高效、优质的设计方法。变量化设计：是指设计图形的修改自由度不仅是尺寸形状参数，而且包括拓扑结构关系，甚至工程计算条件，修改余地大，可变元素多，设计结果受到一组约束方程的控制和驱动。这种方法为设计者提供了更加灵活的修改空间。27 .窗.视变

12、换的图留一个印象（一）窗、视变换将窗口内某一点显示在视区的指定位置时，必须进行坐标变换窗视变换示意图28 .图形二维变换（变换矩阵-3X3）,三维变换（变换矩阵为-4X4）,齐次坐标和变换指针以及什么是变换指针概念作为重点！其中M是3X3阶变换矩阵(三)二维图形的几何变换1 .基本变换三角形abc,经变换为三角形a'b'c',变换前后的矩阵分别为P和PP，=P*M、二维变换矩阵M含义：可分为四个部分，其中，左上角的4个元素(A,B,C,D)实现比例变换、对款变换、旋转变换、错切变换；左下角的2个元素(M,N)实现平移变换；右上角的2个元素(P,Q)实现透视变换；右下角的

13、1个元素(S)实现全图的等比例变换。表3.3二维图形典型变换及其变换矩阵图形变换名称畲换矩阵图例说明比例变换F0<01)000l.)1o-AX方向的比例因子丫方向的比例闪了等比例交换o。01。-008Yc%4Xs全图的比第囚F平移变换,，一100"010MNb(WX方向的乎移用N丫。向的平修最A能转交换00.0()cW=-Tr山&0-001.>1cX9旗转角，逆时针为心脏时计为负错切交换M-.10I)-CJ0001-r(>awXVXix方向希切,c锚加因0()-1UO'0I0-001-)(,V港Y方向借切，8错切因r.r/o1支3.3二维图形典型变换

14、及其变换矩阵（续）对称变换图形交换名称变换出阵图例说明1001M=0-10001-ra对X轴的对称变换o2 .复合变换实际图形变换中是相对于任意点或线变换.解决这个问题的思路是这样的：1）先将任意点移向坐标原点（任意线则移向与X或Y轴里合的位苴）.2）再用表中所列基本变换矩阵加以变换、3）京反向移回任急点（任息线移回原位）.例3-1例3-2儡常名林，CADCAM依术主梆，王第例3-1+嗯例32三角形ABC的顶点坐标为：A(6,4),B(9,4),C(6,6)o绕P(5,3)点逆时针旋转90%求出变换矩阵和变换后的各点坐标。平移变换旋转变换平移变换35/43课程名称，CAD*CA”拄术1、平移变

15、换-将三角形连同P(5,3)点一起平移与坐标原点重合，变换矩阵为：将三角形逆时针旋转90度10X2X()3、平移变换将旋转后的三角形连同旋转中心一起平移，使P(5,3)点回到初始位置。变换矩阵为：ycos6sing0T=一singcos夕00014、组合变换矩阵T=TXT2XT3010-1008-21(四)三维图形的几何变换1.三维图形和二维图形一样，用适当的变换矩阵也可以对三维图形进行各种几何变换。变换矩阵为一4X4.、齐坐标形式xyz<1=xyz15、计算变换后的三角形的坐标把三角形的三个点写成齐坐标形式:A(6,4),B(9,4),C(6,6)。根据：M=mT变换后的坐标：a(4,

16、4),b(4,7),c(2,4)o2.三视图的生成将空间三维实体通过投影等复合变换即可实现三视图的生成*3-5基本投影变换正面投影交换图形住XOZ平面的投影.即y坐标的比例用户为零水平而投杉变换图形在xoy平面的投影.你/生你的比例四f为零铅垂面投影变换图形在YOXF向的投影,即X坐你的比例因为零英h基本变换同理，对三维空间的点（k,y,z）,亦可用类似二维平面变换的方法，只是其变换矩阵为4X4阶变换矩阵,即41)HNM，.U.工心；T比例3顽等比例交换1/=fi.W=三维变换矩阵M含义:表34三维图形典型变换及其变吸知阵交接雄PI国说I”了，分网是1、yz方向的的制出fi>-i0ft0

17、£00亦分四部分，其中左上角部分产生三维比例、对称、,错切和旋转变换；左卜角部分产生平移变换；右上角部分产生透视变换；右下角部分产生全图的等比例变换U*I00I00TjU(J(JIUo00,S-S令HI的比例因f29 .产品建模方法有：几何建模、特征建模和全生命周期建模等30 .三维几何建模技术：1.线框建模2.表（曲）面建模3.实体建模：利用一些基本体素，如长方体、圆柱体、球体、锥体、圆环体以及扫描体等通过集合运算（布尔运算）生成复杂形体的一种建模技术。31 .知道什么叫拓扑信息？拓扑信息：物体各分量的数目及其相互间的连接关系。9种拓扑信息关系表示：面与面的连接关系面与顶点的组成关

18、系面与边棱线组成关系顶点与面的隶属关系顶点与顶点间的连接关系顶点与边棱线的隶属关系边棱线与面的隶属关系边棱线与顶点的组成关系边棱线与边棱线的连接关系32 .什么是特征？特征建模概念的提出特征（Feature）:是一种集成对象，包含丰富的工程语义，是在更高层次上表达产品的功能和形状信息。对于不同的设汁阶段和应用领域有不同的特征定义，例如功能特征、加工特征、形状特征、精度特征等。特征体现了新的设计方法学。33 .线框建模和表面建模看懂面表点表（教材详细）34 .三维实体（建）模型的计算机内部表示法：1.边界表示法（BRep）2.构造立体几何法（CSG）3.混合模式4.空间单元表示法35 .特征建模

19、的定义36 .常见的产品数据交换接口有哪几种？专用数据交换接口，通用数据交换接口两种连接方式：在专用数据交换接口的基础上实现点与点之间的联接。在与系统无关的通用数据交换接口的上的星形联接。37.什么叫产品数据交换标准？为什么需要产品数据交换标准?这些都是数据交换的需求：不同设计部门之间；设计、生产准备、制造部门之间；不同合作企业之间；不同时期的研制产品之间；不同CAD/CAM系统之间；同一CAD/CAM系统的不同版本之间。38 .常见的两种产品数据交换接口标准，是IGES和STEP。39 .IGES全称：初始图形交换规范IGES(InitialGraphicsExchangeSpecifica

20、tion)知道中英文全称会写1.1 IGES数据文件的总体结构IGES数据文件作出如下规定：数据进行顺序存储；每行记录长度为80个字符；采用ASCII标准代码。41 .IGES数据文件的格式：每行80个字符，每行第73列是区段section标准符。(1)起始段(START-SECTION)提供使用者阅读IGES数据文件的说明语言，格式和行数不限，第73列字符为“S”。(2)全局段(GLOBAL-SECTION)提供和整个模型有关的信息，如文件名、生成日期及前、后置处理器中描述所需信息。第73列字符为“G'。(3)元素索引段(DIRECTORYENTRY-SECTION)记录IGES文件

21、中采用的元素目录，每一种元素对应一个索引，每一个索引记录有关元素类型、参数指针、版本、线形、图层、视图等20项内容。第73列字符为“D'。(4)参数数据段(PARAMETERDATA-SECTION)记录每个元素的几何数据，其记录内容随元素不同而异。第73列字符为“P'。(5)结束段(TERMINATE-SECTION)标识IGES文件的结束，并兼有记录起始段、全局段、元素索引段、参数数据段段码及总行数的任务。第73列字符为“T”。42 .STEP的中英文全称：产品数据交换标准STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)43 .什

22、么叫STEP模型？STEP技术规定了产品设计、制造以至于产品全生命周期内所需的有关产品形状、解析模型、材料、加工方法、装配顺序、检验测试等方面信息的定义和数据交换的外部描述。因此能够解决生产过程中的产品信息的共享以及从根本上解决CIMS信息的集成问题。44 .典型的计算机辅助工程分析工作有举3-5个应用例子ex：1）强度分析2）运动分析3）温度场、电磁场、流体场分析4）产品优化设计5）数控加工刀位轨迹仿真6）产品设计方案和加工方案分析什么叫有限元分析法？全称缩写名词解释求解力学问题的基本思想，什么是位移法力法要知道45 .有限元方法（FiniteElementMethod,FEM）是一种根据变

23、分原理进行求解的离散化数值分析方法。46 .有限元方法求解力学问题的基本思想是：1）将一个连续的求解域离散化，即分割成彼此用节点（离散点）互相联系的有限个单元；2）用有限个参数来描述各单元体的力学特性；3）全部单元体的力学特性的总和，构成整个连续体的力学特性（组装）；4）基于各种物理量的平衡关系，建立刚度方程（即一个线性代数方程组）。求解该刚度方程，即可得出欲求的参量。47两种基本应力分析有限元方法按照所用基本未知量和分析方法划分：位移法：以节点位移为基本未知量，在选择适当的位移函数的基础上，进行单元的力学特征分析，在节点处建立平衡方程（即单元的刚度方程），合并组成整体刚度方程，求解出节点位移

24、，再由节点位移求解应力。力法：以节点力为基本未知量，在节点上建立位移连续方程，解出节点力后，再计算节点位移和应力。48 .（论述题）平面问题有限元分析步骤1）结构离散化：将求解区域分割成许多具有某种几何形状的单元，对于连续体，需考虑选择单元的形状、数目和剖分方案，计算出各节点的坐标，并对单元和节点编号。2）单元特性分析：由于单元小，形状简单，可以选择简单且与单元类型相适应的函数，即位移函数近似地表示每个单元上真实位移分布。将所有作用在单元上的力（表面力、体积力、集中力）等效地移置为节点载荷，这样就可以采用力学的变分原理，获得单元的平衡方程组。要达到这一目的，关键在于建立单元内节点位移与节点力的

25、关系矩阵一一单元刚度矩阵。3）建立整体矩阵方程把整体结构的各单元矩阵方程合并成一个整体矩阵方程。4）整体矩阵方程求解引入约束条件，对结构的总体矩阵方程求解，得到各节点的位移，进而计算出节点的应变常用单元形式和应力。49 .平面问题的有限元分析的单元有哪几种？举出三种单元类型:50 .限元网格划分规定：（以三角形单元为例）1）任一三角形单元的节点必须同时也是相邻三角形单元的节点，不能是其相邻三角形单元的内点。2）三角形单元的各边长不应相差太大，避免较大误差。3）考虑结构对称性等特点，应力变化急剧与否而采用疏密不同的网格剖分，还可以在局部区域二次细分及二次分析计算。4）当厚度或者弹性系数有突变时.

26、应把突变线作为单元的边界线。节点编号按右手规则，编号最大差值为最小的原则。否则所需的计算机内存容量增大。51 .什么事单元刚度矩阵，什么是整体刚度矩阵？其中为单元刚度矩耳rl=kv邛单元刚度矩阵式5-10单元刚度矩阵的物理意义是单元由点位移分量所引起的节点力分量，其性质：1）单元刚度矩阵只与单元的几何形状、大小及材料性质有关，它不随单元或坐标的平移而改变；2）单元刚度矩阵为对称矩阵；3）单元刚度矩阵的主对角元素恒为正值。4）单元刚度矩阵总是奇异矩阵.其行列式值为零，无逆阵,是一个奇异矩阵,3、整体分析按照节点叠加原则，把各单元刚度矩阵合并，建立整体结构的节点位移列阵和节点载荷列阵伊之间的关系式

27、整体刚度方程也F=A6X为整体刚度矩阵整体刚度方程构建和求解过程这种题目太难，不考！知道就行52 .有限元分析常用的单元类型：一维的轴力杆单元；梁单元；弹簧单元；二维三角形单元；四边形单元;薄板弯曲单元；薄壳单元；轴对称环体单元；旋转壳单元；三维的四面体；六面体单元等。53 .有限元分析法求解范围：位移计算、应力计算、温度场计算、稳定性计算、自振特性动力响应计算、接触问题计算、断裂计算、撞击、损伤、疲劳54 .什么是有限元前处理？前处理要干些什么？有限元前处理：包括从构造几何模型、划分有限元网格，到生成、校核、输入计算模型的几何、拓扑、载荷、材料和边界条件数据。有限元分析数据前处理包括以下基本

28、内容：(1)网格自动划分：生成各种类型的单元及其组合而成的网格，产生节点坐标、节点编号、单元拓扑等数据。网格的疏密分布可由用户来控制，对生成的节点应能优序编号以减少总刚度矩阵带宽。(2)生成有限元属性数据：属性数据主要包括载荷、材料数据及边界条件描述数据。(3)数据自动检查：将网格化的力学模型显示出来，以便对各种数据及时进行检查和修正，确保各种数据的正确无误。55 .有限元数据后处理干哪些事情？提取所需数据，如危险载面应力值、应力集中区域等。分析结果数据直观可视化显示。有限元分析数据后处理包括：(1)结果数据的加工处理如强度分析中应力值的提取和加工。(2)结果数据的编辑和输出有选择地处理、输出

29、数据。如按照用户的要求输出规格化的数据文件；找出应力值高于某一阈值的节点或单元；输出某一区域内的应力等。(3)有限元数据的图形表示主要有网格图、结构变形图、应力等值线图、彩色填充图(云图卜应力矢量图和动画模拟等。56 .优化设计主要内容：1)建立优化设计数学模型；2)采用适当的最优化方法，求解数学模型57 .优化设计数学模型求解过程1）设计变量2）约束条件3）目标函数58.常用优化设计方法：1.粒子群优化法（什么是粒子群法？）粒子群算法基于这样的概念，即个体通过社会交互不断修正自己关于搜索空间的知识。在社会交互过程中，所有个体倾向于模仿成功的同伴，最终导致了社会规范的涌现。2.神经网络法（什么

30、是神经网络法？）人工神经元网络是模拟生理学上真实人脑神经元网络的结构和功能，并对若干基本特征的某些理论进行抽象简化和模拟而构成的一种信息处理系统。优点：具有高度的并行性、高度的非线性全局作用、良好的容错性与联想记忆功能，以及强大的自适应自学习功能。3.遗传算法（什么叫遗传算法？）是模拟生物在自然环境中的遗传和进化过程而形成的一种自适应全局优化概率搜索算法。CAPP的概念？什么叫CAPP?中英文全称！CAPP应用的意义是什么？58.CAPP概念：计算机辅助工艺规程设计（CAPP,ComputerAidedProcessPlanning）,是通过计算机技术辅助工艺设计人员，以系统、科学的方法确定零

31、件从毛坯到成品的整个技术过程（即工艺规程）59、CAPP应用意义：?将工艺设计人员从繁琐和重复性的劳动中解放出来，可以从事新产品及新工艺开发等创造性的工作?节省工艺过程编制时间和编制费用，缩短工艺设计周期，降低生产成本，提高产品在市场上的竞争力?有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行集中、总结和继承，提高工艺过程合理化的程度，从而实现计算机优化设计?较少依赖于个人经验，有利于实现工艺过程的标准化，提高相似或相同零件工艺过程的一致性?降低对工艺过程编制人员知识水平和经验水平的要求?减少所需的工装种类，提高企业的适应能力?CAPP是CAD与CAM的桥梁，为实现CIMS创造条件60 .CAPP系统的种类

32、（至少列出四种）：检索式派生式创成式综合式61 .什么叫创成式CAPP系统？基本原理：根据零件的信息，通过逻辑推理规则、公式和算法等，做出工艺决策而自动地“创成”一个零件的工艺规62 .CAPP的发展趋势：1）集成化趋势2）工具化趋势3）智能化趋势63 .CAD/CAPP/CAM/CIMS的发展趋势64 .常用的CAM软件：UG,CATIA,MasterCAM、SurfCAM、Pro/E65 .CAD系统的功能：概念设计、结构设计、装配设计、复杂曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感及渲染、数据交换接口CAPP系统主要功能：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀、夹、量具设计66

33、 .CAD/CAM集成数控编程系统有下面四个功能：（1）编程功能包括：点位加工编程；二位轮廓加工编程；平面区域加工编程；平面型腔加工编程；曲面区域加工编程；多曲面加工编程；曲面交线加工编程；若干曲面特征的自动编程；约束面（线）控制加工编程。（2）刀具轨迹计算方法包括：参数线法；截平面法；投影法。（3）刀具轨迹编辑功能包括：刀具轨迹的快速图形显示；刀具轨迹文本显示与修改；刀具轨迹的删除；刀具轨迹的拷贝；刀具轨迹的粘贴；刀具轨迹的插入；刀具轨迹的恢复；刀具轨迹的移动；刀具轨迹的延伸；刀具轨迹的修剪；（11）刀具轨迹的转置；刀具轨迹的反向；刀具轨迹的几何变换；（14）刀具轨迹上到位点的均化；刀具轨迹的编排；（16）刀具轨迹的加载和存储。（4）刀具轨迹验证功能包括：刀具轨迹的快速图形显示；截面