計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)1

1、一計(jì)算機(jī)輔助制造概念工業(yè)企業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)的概況：1計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中；2計(jì)算機(jī)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中；3計(jì)算機(jī)在企業(yè)管理中；4 計(jì)算機(jī)應(yīng)用的一體化；5計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展。CIM概念：1企業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)是不可分割的；2整個(gè)制造生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是對(duì)信息的采集傳遞和加工處理 的過程。CIMS： CIMS則是在CIM概念指導(dǎo)下建立的制造系統(tǒng)。他是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)、和制造技術(shù)的基 礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)及其軟件，講制造過程中各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)的集成起來，巳形成適用于多品種、 小批量生產(chǎn)的、實(shí)現(xiàn)總體效益的智能化制造系統(tǒng)。CAM技術(shù)是通過分級(jí)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，處理產(chǎn)品生產(chǎn)準(zhǔn)備的工藝設(shè)計(jì)和作業(yè)計(jì)劃設(shè)計(jì)，監(jiān)控生產(chǎn)過程的 加工、

2、裝配、物料搬運(yùn)和產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)價(jià)等各階段作業(yè)的綜合信息處理技術(shù)，是能監(jiān)控生產(chǎn)過程中相 互聯(lián)系的制造作業(yè)，并以整體優(yōu)化來控制其中的每一項(xiàng)作業(yè)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。CAM組成：它應(yīng)由作為硬件的生產(chǎn)設(shè)備和作為軟件的生產(chǎn)信息兩大部分組成。船舶產(chǎn)品及其制造過程的一系列特點(diǎn)：1造船生產(chǎn)方式的特點(diǎn)；2船體設(shè)計(jì)的表示方法特點(diǎn)；3船體建造 工程的施工特點(diǎn)；4船舶舾裝系統(tǒng)在船舶制造中的施工特點(diǎn)。造船CAM技術(shù)特點(diǎn)：1船體放樣的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算2管系、電纜布置的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算3船體構(gòu)件的計(jì) 算機(jī)輔助套料4船體構(gòu)件加工特點(diǎn)的影響5船體裝焊工藝特點(diǎn)的影響6舾裝系統(tǒng)安裝工藝特點(diǎn)的影響。造船CAM技術(shù)的前三個(gè)特點(diǎn)，是在進(jìn)入數(shù)控

3、加工之前需要進(jìn)行大量復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算工作，而且是 屬于生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備階段的工作內(nèi)容，他們與造船生產(chǎn)設(shè)計(jì)相互聯(lián)系、相互結(jié)合、相互傳遞所需的信息。后 三個(gè)特點(diǎn)是形成高度自動(dòng)化和搞柔性化的造船cam系統(tǒng)的關(guān)鍵。造船CAM的應(yīng)用：1計(jì)算和統(tǒng)計(jì)工作2取代某些工藝過程（船體放樣、套料和管系）3工藝過程控制（機(jī) 床和輔助作業(yè)機(jī)械的數(shù)控）4信息存儲(chǔ)、傳遞和信息處理5生產(chǎn)過程的監(jiān)測(cè)。造船CIMS組成：訂貨系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助工程系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)、及造船工程數(shù)據(jù)庫。CIMS發(fā)展趨勢(shì)：1系統(tǒng)集成技術(shù)和方法的研究，諸如各層計(jì)算機(jī)和各種自動(dòng)化裝置之間的處理任務(wù)的合 理分配方案、系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)格式和快速通訊方案、對(duì)系統(tǒng)中

4、千差萬別的龐大數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)掛歷和數(shù)據(jù)處 理技術(shù)。2以計(jì)算機(jī)技術(shù)為手段的船型試驗(yàn)和船舶性能分析方法的研究，諸如數(shù)學(xué)水池建設(shè)、新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 法。3按造船cims目標(biāo)改造和繼續(xù)縱深開發(fā)造船cad/cam系統(tǒng)，研究開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理和業(yè)務(wù)管理 等系統(tǒng)。4造船專用的裝配、焊接和涂裝等只能機(jī)器人及其脫機(jī)編程高級(jí)語言的研究開發(fā)及應(yīng)用。5造船柔 性制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)（如高柔性自動(dòng)化裝置和系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)等的）研究、開發(fā)和應(yīng)用。二船體型線的數(shù)值表達(dá)研究函數(shù)曲線表達(dá)式的兩種方法：一種是使選擇的函數(shù)表達(dá)式點(diǎn)點(diǎn)通過巳知型值點(diǎn)，這就是所謂曲 線插值；另一種是使選擇的函數(shù)值逼近巳知的型值 點(diǎn)，這就是所謂的曲線擬合。樣條函數(shù)

5、：簡(jiǎn)單來說就是分段解析函數(shù)，在曲線插值或擬合中多數(shù)采用多項(xiàng)式樣條函數(shù)，就是整體具有一 定連續(xù)性而分段多為多項(xiàng)式的樣條函數(shù)。圓弧樣條;就是使用圓弧這個(gè)最簡(jiǎn)單的二次曲線，并以樣條的思想而產(chǎn)生的圓樣條。 采用參數(shù)樣條函 數(shù)描述自由曲線的優(yōu)點(diǎn)：1被描述的自由曲線的形狀，在本質(zhì)上是與坐標(biāo)軸的選取無關(guān)的。2參數(shù)樣條函數(shù) 將自變量和因變量完全分開，使得參數(shù)變化對(duì)各因變量的影響可以明顯的表示出來。3任何空間物體在坐 標(biāo)系中都可能會(huì)在某一位置上出現(xiàn)垂直切線和切平面，導(dǎo)致在該處斜率無窮大。4用參數(shù)樣條函數(shù)表示曲 線時(shí)因參變量是規(guī)范化的，因而所表示的曲線總是有界得，不需要另設(shè)其它幾何數(shù)據(jù)來定義起邊界。手工放樣對(duì)船體

6、型線的繪制：乃是根據(jù)在平面上給定的一組離散點(diǎn)（型值點(diǎn)），將樣條逐點(diǎn)通過給定點(diǎn)彎成要求的曲線形狀，并逐點(diǎn)用壓鐵壓緊固定。在力學(xué)上木樣條就可以模擬為在壓鐵壓點(diǎn)處受集中載荷作用 的校繞度等橫截面彈性細(xì)梁。對(duì)給定的三次樣條函數(shù)f(x)應(yīng)滿足一下條件：1f(xi)=yi(i=1,2,3,.)2f(x)在區(qū)間【a,b】上有連續(xù)的一介及二 介導(dǎo)數(shù)；3f(x)在每個(gè)子區(qū)間xi,yi上都是三次多項(xiàng)式。三船體型線光順的數(shù)學(xué)描述船體型線光順：就是根據(jù)給定的型值表數(shù)據(jù)，用樣條繪制船體型線，對(duì)型線進(jìn)行光順性判別，并對(duì)不光順 處進(jìn)行型值調(diào)整，使三個(gè)投影面上的型線都滿足光順性何型值一致性的要求。所謂數(shù)學(xué)上的光滑：就是用數(shù)學(xué)

7、函數(shù)定義集合曲線時(shí)，要求所定義的曲線不間斷，還要求在連接節(jié)點(diǎn)處 具有公共的切線，這就是用來定義的數(shù)學(xué)函數(shù)應(yīng)具有函數(shù)及其一介導(dǎo)數(shù)連續(xù)條件；在曲線與曲線連接時(shí)， 應(yīng)具有函數(shù)及其一介導(dǎo)數(shù)二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)條件。工程上的光順概念：一般可以歸納為曲線在滿足光順條件的基礎(chǔ)上，其彎曲變化趨勢(shì)應(yīng)滿足工程上的和 順要求。手工放樣中型線光順準(zhǔn)則；1型線上應(yīng)沒有不符合設(shè)計(jì)要求的間斷和折角點(diǎn)2型線彎曲方向的變化應(yīng)符 合設(shè)計(jì)要求，更不允許產(chǎn)生局部凹凸現(xiàn)象3型線彎曲程度的變化必須是均勻的4型線調(diào)整光順后，各型值 點(diǎn)的型值應(yīng)盡量接近原設(shè)計(jì)點(diǎn)的型值5型線調(diào)整光順后，型線上任一點(diǎn)在三個(gè)投影面上的型值必吻合。數(shù)學(xué)光順的型線光順性判別和

8、型值調(diào)整準(zhǔn)則：1型線的插值或擬合函數(shù)應(yīng)滿足函數(shù)其一介，二介導(dǎo)數(shù)的 連續(xù)條件2型線的曲率符號(hào)變化應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，沒有多余拐點(diǎn)3型線的曲率數(shù)值變化應(yīng)該是均勻的4調(diào) 整光順型線時(shí)，應(yīng)使個(gè)型值點(diǎn)的型值偏移達(dá)到最小。判別型線多余拐點(diǎn)的數(shù)學(xué)方法，常見的多余拐點(diǎn)的幾種類型：1相鄰三個(gè)型值點(diǎn)質(zhì)檢出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)，則 其中間型值點(diǎn)不滿足光順要求，必須清除。2相鄰四個(gè)型值點(diǎn)間出現(xiàn)三個(gè)拐點(diǎn)，其中必有一個(gè)拐點(diǎn)屬于設(shè) 計(jì)要求的拐點(diǎn)。3相鄰五個(gè)型值點(diǎn)間出現(xiàn)四個(gè)拐點(diǎn)，則必然是其中間型值點(diǎn)不滿足光順要求。4相鄰四個(gè)或 五個(gè)型值點(diǎn)間出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)，這種類型有兩種可能。其一，他們都是設(shè)計(jì)要求的拐點(diǎn)，其二，其中有多余 拐點(diǎn)。5因曲線端點(diǎn)

9、切線斜率決定不當(dāng)，導(dǎo)致靠近曲線端點(diǎn)處出現(xiàn)多余拐點(diǎn)。光順曲線的曲率值變化，隨著x值得遞增，呈現(xiàn)出逐漸遞增或逐漸遞減的白蓮花規(guī)律，他表示曲線曲率 值得變化應(yīng)滿足單調(diào)性要求，如果相鄰兩節(jié)點(diǎn)的曲率二介差商產(chǎn)生變號(hào)，則表明曲線曲率值的變化規(guī)律不 滿足光順要求?；貜椃ü忭槾w型線：是根據(jù)手工放樣中提起曲線上不光順點(diǎn)的壓鐵，使樣條適當(dāng)回彈，以實(shí)現(xiàn)型線光 順的辦法，建立起來的數(shù)學(xué)光順方法。數(shù)學(xué)光順中，用于光順的方法：1三向循環(huán)光順法：此法是模擬手工放樣的數(shù)學(xué)光順方法。首先對(duì)橫坡 面進(jìn)行單根曲線光順計(jì)算，接著光順?biāo)€，然后光順縱坡面，最后檢查三組型值的收斂性，反復(fù)迭代，直 至三個(gè)投影面上計(jì)算所得的型值偏差收斂至

10、允許偏差范圍之內(nèi)。這種方法的主要缺點(diǎn)是收斂性差。2三向v 形循環(huán)法:三向循環(huán)光順收斂性差，主要是縱坡面與水線的交點(diǎn)難以收斂。采用以水線面為基礎(chǔ)，來回與橫 和縱之間，不斷滴循環(huán)作三向光順，稱為三向v形循環(huán)法光順；3二向轉(zhuǎn)三向循環(huán)光順法；4局部光順法； 5雙表格法艏端數(shù)學(xué)光順內(nèi)容：1光順艄柱外形輪廓線；2光順艄圓弧圓心線(半徑曲線)；3光順切點(diǎn)線。四船體構(gòu)件展開的數(shù)學(xué)方法手工測(cè)地線展開法的展開操作內(nèi)容；1作測(cè)地線，他包括做肋骨弦線的垂線，求垂線與相鄰肋骨弦的交 點(diǎn)，量取肋骨線與垂線交點(diǎn)間的肋骨線弧長(zhǎng)；2求上下縱接縫線和測(cè)地線各段實(shí)長(zhǎng)，求測(cè)地線上下側(cè)的各 肋骨線弧長(zhǎng)3求中間肋骨的肋骨彎度和轉(zhuǎn)角4作展

11、開圖五船體加工的數(shù)值表示數(shù)控程序包括：對(duì)圖形的幾何形狀和尺寸的處理，工藝路線好熱工藝參數(shù)，輔助加工信息等全部?jī)?nèi)容，并 依照數(shù)控指令的規(guī)定格式，逐一按順序編成程序單。圖形處理語言：為解決數(shù)控加工而專門對(duì)零件圖形進(jìn)行處理的語言。圖形處理語言系統(tǒng)由圖形處理語言和圖形處理程序良部分組成。圖形處理語言的語句：用來定義構(gòu)件的幾何形狀，加工機(jī)械動(dòng)作，算術(shù)運(yùn)算和系統(tǒng)控制等，用他可以直接 編寫出構(gòu)件的應(yīng)用程序。圖形處理程序是用來編譯圖形應(yīng)用程序和制作指令帶的專用解析程序。圖形處理程序雖然類型不同，但根據(jù)其作用一般包含差錯(cuò)檢查程序，計(jì)算程序和后信息處理三向內(nèi)容。圖形元素：點(diǎn)，直線，圓弧，曲線，和基本圖形圖形處理

12、語句按作用分為以下幾種：1控制語句；2幾何圖形定義語句；3計(jì)算語句；4動(dòng)作語句；5數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)語句；6其它語句。不同的圖形處理語言系統(tǒng)，起語句表達(dá)形式不同，但是他們都要完成幾何圖形定義，幾何定義的基本運(yùn)算， 輔助動(dòng)作，信息處理，編制和輸出數(shù)控指令等。必須要對(duì)放樣中得到的窗體構(gòu)件數(shù)值進(jìn)行割縫補(bǔ)償，曲線的圓弧化處理及套料后重新建立構(gòu)件幾何形狀的 數(shù)值表示，才能進(jìn)行數(shù)控程序員的編制工作。為什么要割縫補(bǔ)償：用氣割方法切割窗體構(gòu)件邊緣時(shí)，由于切割氧是具有一定直徑的圓柱氣流，切割出的 割縫具有一定的寬度。若按理論形狀和尺寸進(jìn)行數(shù)控切割，結(jié)果會(huì)改變構(gòu)件理論形狀和尺寸。這對(duì)不留余 量的構(gòu)件，起后果是嚴(yán)重的。割縫

13、補(bǔ)償值一般取3mm.曲線部分的割縫補(bǔ)償線乃是過去想上個(gè)點(diǎn)作切線之法線，并在法線上取h=3mm （補(bǔ)償值）得到的。凡在構(gòu)件轉(zhuǎn)角處采用圓弧切角和對(duì)構(gòu)件作圓開口時(shí)，經(jīng)割縫補(bǔ)償后每個(gè)圓弧處的輪廓線都要增加兩端等于 h的過渡直線。數(shù)控套料：船體零件套料是合理使用原材料，減少原材料的消耗，降低造船成本的重要手段。數(shù)控套料則 是將計(jì)算機(jī)輔助船體建造中，與數(shù)控邊緣加工配套的工藝過程。即使用計(jì)算機(jī)定義船體構(gòu)件的圖形，再將 這些構(gòu)件圖形置于鋼板邊框內(nèi)進(jìn)行合理排列的過程。在鋼板邊框內(nèi)配置船體構(gòu)件時(shí)必須滿足：1構(gòu)件的組合與船廠的工程進(jìn)度相適應(yīng)；2鋼板利用率高；3切 割精度好，效率高。數(shù)控套料的基本方法：1數(shù)控繪圖機(jī)套

14、料；2圖形顯示系統(tǒng)套料。交互式圖形顯示系統(tǒng)套料喲歐典：1圖像直觀，便于修改；2便于人機(jī)對(duì)話；3將原來需要人工編成的工 作轉(zhuǎn)化為感應(yīng)板上的功能格或鍵盤上的功能操作，使工作變得十分簡(jiǎn)單；4節(jié)省套料工時(shí)；氣割機(jī)常用的是逐點(diǎn)比較法。割嘴每移動(dòng)一步需四個(gè)節(jié)拍，即偏差判別，割嘴進(jìn)給，偏差計(jì)算和終點(diǎn)判斷。船體型材結(jié)構(gòu)件的成形加工，以冷彎成形為發(fā)展方向。目前巳研究成功的端點(diǎn)控制法，適應(yīng)控制法，弦線 測(cè)量控制法。弦線法與端點(diǎn)測(cè)量法相比具有檢測(cè)簡(jiǎn)便準(zhǔn)確進(jìn)料誤差對(duì)成形精度影響小，型材的整體和各段 曲線成形精度高的優(yōu)點(diǎn)。逆直線法：就是先在肋骨的原材料三樣畫出一定形狀的曲線。然后將肋骨彎度加工至所畫的曲線變成直線 時(shí)止，則型材加工成形了。水火彎板的影響因素：1可以忽略的因素（氣溫，材質(zhì)）；2固定的參數(shù)；3需要根據(jù)加工對(duì)象隨時(shí)調(diào)整的 參數(shù)；水火彎板加工參數(shù)的選擇：1冷卻方式的選擇；2水火距和水流量的確定；3火焰參數(shù)的選擇；4焰道移動(dòng) 反方向的確定；5加熱線長(zhǎng)和焰道布置的原則。六船體裝配中數(shù)值計(jì)算胎架：對(duì)于提高建造質(zhì)量，減少焊接變形，擴(kuò)大自動(dòng)焊接，半自動(dòng)焊接的應(yīng)用以及減輕勞動(dòng)強(qiáng)度等均有重 要作用。立柱式胎架：立柱和胎架基準(zhǔn)面垂直，且高度課調(diào)節(jié)，利用一群調(diào)節(jié)好高度的立柱，可以控制所裝分段的 曲面形狀。立柱高度的計(jì)算目的在于