第二章(基础知识)

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1、第二章CAD/CAM基础知识第一节CAD基础第二节CAM基础第三节产品数据交换技术本章主要内容第一节CAD基础第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成CAD系统一般是由许多功能模块构成，各功能模块相互独立工作，又相互传递信息，形成一个相互协调有序的系统。这些功能模块一般有：第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成1.图形处理模块：此模块专供用户进行零件的二维图形的设计、绘制、编辑以及零部件装配图的绘制、编辑。第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成2.三维几何造型模块：此模块为用户提供一个完整、准确地描述和

2、显示三维几何形状的方法和工具，它具有消隐、着色、浓淡处理、实体参数计算、质量特性计算等功能。第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成3.装配模块：装配模块可以完成从零件到部件或产品总成的三维装配，并可以建立产品结构的完整信息模型和产品的明细表，同时还可通过装配进行干涉检查（静态干涉检查）。第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成4.计算机辅助工程模块：此模块包含许多各自独立的子模块，有有限元分析模块、优化方法模块等。利用有限元分析模块可以进行结构件的力学、动力学和温度场分析，流体的流动特性分析等；而优化方法模

3、块是将优化技术用于工程设计，综合多种优化计算方法，求解设计模型。第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成5.机构动态仿真模块：此模块可根据机构的装配结构，求出各构件的重心、质量、惯性矩等物理特性，并可设定各构件的运动规律和参数，进行各类机构运动的仿真计算，并用三维真实感图形显示机构运动状态和运动干涉检查。第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成6.数据库模块：此模块执行对CAD系统进行数据处理与管理的功能。在利用CAD系统进行产品设计的过程中，会产生大量的数据，也需对这些数据进行一些计算处理。这些数据中有静态

4、的数据，如标准设计数据，标准图形文件等；也有动态的数据，如设计过程中的数据。对这些数据如何描述，如何管理，就是此模块的范畴。第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成7.用户编程模块：用户编程模块：它包括用户编程语言和图形库等。可以利用系统的此模块对CAD系统进行二次开发，提高CAD系统的用户化程度，充分发挥系统的性能和提高使用效率。第一节CAD基础一、CAD系统的技术的构成这里要指出的是，对不同的用户，所使用模块的侧重点不同，比如，对于使用CAD系统进行产品设计人员而言，他们的任务是如何利用CAD将产品快速合理

5、设计出来，则其关心的重点是前五项功能模块的使用；而对于CAD系统的开发人员他们的关心重点是后两个功能模块的开发使用，即进行CAD系统的二次开发。第一节CAD基础二、几何造型几何造型也称几何建模。它是通过计算机表示、控制分析和输出几何实体的一种技术。具体地讲，它是以计算机能够理解的方式，对实体进行确切的定义及数学描述，再以一定的数据结构形式在计算机内部构造这种描述，用以建立该实体的模型。第一节CAD基础二、几何造型产品的设计与制造涉及到产品的几何形状的描述、结构的分析、工艺设计、加工仿真等方面的技术，其中几何形状的

6、定义与描述是其它部分的基础，为诸如结构分析、工艺设计及加工提供基本数据。几何建模的方法是将对实体的描述和表达建立在对几何信息、拓扑信息和特征信息处理的基础上。几何信息是实体在空间的形状、尺寸及位置的描述；拓扑信息是描述实体各分量的数目及相互之间的关系；特征信息包括实体的精度信息、材料信息等与加工有关的信息。第一节CAD基础二、几何造型几何造型的类型：根据对几何信息、拓扑信息和工艺信息处理方法的不同，几何造型可分为：线框造型；曲面造型；实体造型；特征造型。第一节CAD基础二、几何造型（一）、线框造型1.线框造型的原

7、理线框造型是利用基本线素（点、线）来定义、描述实体上的点、轮廓、交线及棱线部分而形成的立体框架图。用这种方法生成的实体模型仅描述产品的轮廓外形，在计算机内部生成的三维信息仅包含了点的坐标值以及线与点的拓扑关系（即线是由哪几点构成的）。第一节CAD基础如下图的实体，用线框造型来定义，就形成了如下表的几何信息与拓扑信息。第一节CAD基础（一）、线框造型2.线框造型的特点线框造型的优点：构成实体数据是三维的，故可以产生任何方向视图及轴测图，其视图间能保持正确的投影关系；描述实体的信息量少，数据运算简单，占用存贮空间较小

8、，故处理时间较短，造型迅速；使用方便，就像人工绘图一样自然简单。线框造型的缺点：由于造型采用描述顶点及线（边）的信息，这对于由平面构成的实体来说，轮廓线与棱线一致，较能清晰反映实体的真实形状，但对于曲面体，要有棱边表示形体就不准确了，就须加用轮廓线表示，如园柱体仅用上下面的圆棱边表示实体就不能完整描述它，须加轮廓母线边来描述才能完整描述园柱体；由于造型时描述实体的信息仅有