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. CADCAM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基于产品数据管理(PD

2、M)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段就考虑

3、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I'卷理料图2|汁算机硬件養统基本配置wap口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MIP

4、S和MFLOPS。MIPS代表每秒钟执行一百万条整数运算指令，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。（子长定义需要清楚）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14. 操作系统基本概念操作系统的任务一般包括如下几项：1）管理内存中的数据和指令。2）执行对作业和进程的控制，完成各种运算和操作，实现多作业及分时运行。3）管理外存设备上的

5、文件系统。4）管理外围设备，进行各设备之间信息的交换等。15. 常用的操作系统（1）UNIX系统DOS操作系统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)丄程数据库技术的特点所谓工程数据库，是扌旨能满足人们在工程活动中对数据处理要求的数据库乜T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：L支持复杂数据类型，复杂数据结构，2,具冇丰富的语义关联=数据模式动态定义与修改.版本魁能力及完善的用户接II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

6、. 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.非进充层盘应的萨为行适据数和行况以数化改进以程构修奧;可滚能工结、可滚务®'功理对亠匕务回事务理处-能建事务程事处曙醤程事工可和黑不型工可个冃式&£个且一，形求“项。行臺现更理据倉纂聖表A-u1乜间息基型裂。间理中信的籍改动复中薯体统棗專筆木保媒藤段器毅齡种理据和动且，管数据的而库嘗式，据工长矍程聚数态工分多、同应工数工鳶醤持、持次持同持在对支结r#支次支层支不支合适身不本理储有护以处存具维“容式即和具兼方戊文和以a则录捲记存长接多分刑、的求的直规则作别象要¥操类对的数库辱一用程

7、据1坏要统的库环的式好布冇和(三)1)2)3)4)5)6)7)8)19. 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.环型拓扑结构4.网状拓扑结构5.混合型拓扑结构6企业网Intranet20. 国际标准化组织(£0)1977年制定的开放系统互连参考模型(0SI)是得到广泛承认的一种网络模型。0SI包括7层功能及对应的协议0SI有哪七层模型图2-沙TSO的OST凄灣税醱汗放系筑A同飯通悄开MX駅扯R物理伶烤汁质21. 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

8、)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22. 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

9、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，创薪的空间大；同时，由于不确定因素较多F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木的关系曲线如图37所示出，设1自曲度椭注设计详细设计设计过稈时间圏34没计自由度与开发成本的关系25. 知识工程(KnowledgeEngineer,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

10、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。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

11、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.视变换的图留一个印象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！pliprQ1JsM图322二维图形变换(三)二维图形的几何变换可分为四个部分，其中，左上角的4个元素(A,B,C,D)实现

12、比例变换、对称变换、旋转变换、错切变换；左下角的2个元素(M,K)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1个元素(S)实现全图的等比例变换。k基本变换=角形命经变换为二角形a!bC变换前后的矩阵分别为P和F其中M是3X3阶变换矩阵_二维变换矩阵M含义:表3.3二维图形典型变换及其变换矩阵图形变换名称变换矩阵比例变换w='A0O'01)O001-等比例变换Mm1flO'0100I)s半移变换.W=10W010MiVI旋转変换M-全图的比iwr;W-CXI5<?-弘80001L00&旋转角,逆吋针为归岐时针为负阳例说明AX方冋的比例园于

13、I）丫方向的比例同了X方向的半移席/VF方向的了移戏沿才力向错切.C错i幼因斤C产（）沿F方向fF切、8错切因介"0JITHO'010L（）oibaX.W=说明例(00hifoM00n0表3.3二维图形典型变换及其变换矩阵（续）圈形空换名称变觇距阵灯F轴的对称变换对-+4于轴的对称殳换廿A轴的对称逝换帖铲轴的灯称少换灯轡杯脫点的対'称变换狀称吃换2.复合变换例3-2实际图形变换屮是相对丁任意点或线变换.解决这个问题的思路是这样的：D先将任意点移向坐标原点（任意线则移向与x或丫轴重合的位苣刀再用表中所列基本变换矩阵加以变换*3最后反向移回任意点（任意钱移回原位h耳程居拂

14、CADlAM执术±i#iEflS例32三角形ABC的顶点坐标为：A(6,4),B(9,4),C(6,6)o绕IP®3)点逆时针旋转90S求出变换矩阵和变换后的各点坐标。“ 平移变换 旋转变换 平移变换例3/谍程卷称ICAD<ASfttTlt主讲；王成勇.讣-31、平移变换-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: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：ca2、旋转变换将三角形逆时针旋转90威y丄10o-010MN1P4、组合变换矩阵T=TiXT2XT3+(g)+二*cos<9s

15、in&0_-sin<9cos。0001_0101T=-1008-211(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X4oB透视DEM平移比例比例、对称、错切、旋转齐坐标形式5、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)。即：根据；M=mT变换后的坐标：a(4,4),b(4,7),c(2,4)。-1004)-|,t,fU000:nv一0)o1-nI)0r1t)aUiu01i旳=0na00010nOn0100*flF=100i0Ln00J投护变换2,三视图的生成将

16、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jEtAtW变换图形4：W书面的投影,即¥坐标的比厠因为零忒平面投膨逻换圈形住血平面的投影.即丫生祢的比例因f为应殆晅面投影血换图幡在YOZ平面的投厳,即x坐杯的ttmf为零（四）三维图形的几何变换E基本变换nACDF旳=HfJRMN:s同理，对三维空间的点仗，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，即三维变换矩阵M含义：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；左下角部分产生半移变换；右上角部分产生透视变换；右下赁部分产生全图的等比例变换。表鼻4三维图旳典型蛮换及其变换矩阵疫换助

17、.Pi-00o-Z'0000.1J0Lo&01"V_一71LrIi)o的01C001)10L0(j“工,W=29. 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

18、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

19、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(InitialGraphicsExchangeSpecification)知道中英文全称会写40.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

20、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”。元素索引段(DIRECTORYENTRY-SECTION)记录IGES文件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

21、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)结束段仃ERMINATE-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

22、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

23、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，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

24、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关系矩阵单元刚度矩阵。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

25、方程求解，得到各节点的位移，进而计算出节点的应变和应力。49.平面问题的有限元分析的单元有哪几种？举三角形三节点矩形四节点四边形四节点三角形六节点曲边四边形八节点图5-1平面单尤出三种单元类型：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

26、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？其中为单元刚度矩阵单元刚度矩阵心二出/?r。幻式5-10An心K汨-A7i单元刚度矩阵的物理意义是单元节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吻和节点载荷列阵鬥之间的关系式整体刚度方程。F=K3司为整体刚度矩阵整体刚度方程构建和求解过程

27、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，

28、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

29、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）、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

30、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、科学的方法确定零件从毛坯到成品的整个技术过程（即工艺规程）59. CAPP

31、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（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

32、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. CADCAM集成数控编程系统有下面四个功能：（1）编程功能包括：点

33、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；）刀具轨迹的转置；（12）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；（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