第二章基礎(chǔ)知識(shí)

第二章基礎(chǔ)知識(shí)第1頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)

第二節(jié)CAM基礎(chǔ)

第三節(jié)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)

本章主要內(nèi)容第2頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)第3頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成CAD系統(tǒng)一般是由許多功能模塊構(gòu)成，各功能模塊相互獨(dú)立工作，又相互傳遞信息，形成一個(gè)相互協(xié)調(diào)有序的系統(tǒng)。這些功能模塊一般有：第4頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成1.圖形處理模塊：

此模塊專供用戶進(jìn)行零件的二維圖形的設(shè)計(jì)、繪制、編輯以及零部件裝配圖的繪制、編輯。第5頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成2.三維幾何造型模塊：

此模塊為用戶提供一個(gè)完整、準(zhǔn)確地描述和顯示三維幾何形狀的方法和工具，它具有消隱、著色、濃淡處理、實(shí)體參數(shù)計(jì)算、質(zhì)量特性計(jì)算等功能。第6頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成3.裝配模塊：

裝配模塊可以完成從零件到部件或產(chǎn)品總成的三維裝配，并可以建立產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的完整信息模型和產(chǎn)品的明細(xì)表，同時(shí)還可通過裝配進(jìn)行干涉檢查（靜態(tài)干涉檢查）。第7頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成4.計(jì)算機(jī)輔助工程模塊：

此模塊包含許多各自獨(dú)立的子模塊，有有限元分析模塊、優(yōu)化方法模塊等。利用有限元分析模塊可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)件的力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和溫度場分析，流體的流動(dòng)特性分析等；而優(yōu)化方法模塊是將優(yōu)化技術(shù)用于工程設(shè)計(jì)，綜合多種優(yōu)化計(jì)算方法，求解設(shè)計(jì)模型。第8頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成5.機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真模塊：

此模塊可根據(jù)機(jī)構(gòu)的裝配結(jié)構(gòu)，求出各構(gòu)件的重心、質(zhì)量、慣性矩等物理特性，并可設(shè)定各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和參數(shù)，進(jìn)行各類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的仿真計(jì)算，并用三維真實(shí)感圖形顯示機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)干涉檢查。第9頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成6.數(shù)據(jù)庫模塊：

此模塊執(zhí)行對CAD系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與管理的功能。在利用CAD系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，也需對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行一些計(jì)算處理。這些數(shù)據(jù)中有靜態(tài)的數(shù)據(jù)，如標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)圖形文件等；也有動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)，如設(shè)計(jì)過程中的數(shù)據(jù)。對這些數(shù)據(jù)如何描述，如何管理，就是此模塊的范疇。第10頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成7.用戶編程模塊：

用戶編程模塊：它包括用戶編程語言和圖形庫等。可以利用系統(tǒng)的此模塊對CAD系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)，提高CAD系統(tǒng)的用戶化程度，充分發(fā)揮系統(tǒng)的性能和提高使用效率。第11頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)一、CAD系統(tǒng)的技術(shù)的構(gòu)成這里要指出的是，對不同的用戶，所使用模塊的側(cè)重點(diǎn)不同，比如，對于使用CAD系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員而言，他們的任務(wù)是如何利用CAD將產(chǎn)品快速合理設(shè)計(jì)出來，則其關(guān)心的重點(diǎn)是前五項(xiàng)功能模塊的使用；而對于CAD系統(tǒng)的開發(fā)人員他們的關(guān)心重點(diǎn)是后兩個(gè)功能模塊的開發(fā)使用，即進(jìn)行CAD系統(tǒng)的二次開發(fā)。第12頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)二、幾何造型幾何造型也稱幾何建模。它是通過計(jì)算機(jī)表示、控制分析和輸出幾何實(shí)體的一種技術(shù)。具體地講，它是以計(jì)算機(jī)能夠理解的方式，對實(shí)體進(jìn)行確切的定義及數(shù)學(xué)描述，再以一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式在計(jì)算機(jī)內(nèi)部構(gòu)造這種描述，用以建立該實(shí)體的模型。第13頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)二、幾何造型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造涉及到產(chǎn)品的幾何形狀的描述、結(jié)構(gòu)的分析、工藝設(shè)計(jì)、加工仿真等方面的技術(shù)，其中幾何形狀的定義與描述是其它部分的基礎(chǔ)，為諸如結(jié)構(gòu)分析、工藝設(shè)計(jì)及加工提供基本數(shù)據(jù)。

第14頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月幾何建模的方法是將對實(shí)體的描述和表達(dá)建立在對幾何信息、拓?fù)湫畔⒑吞卣餍畔⑻幚淼幕A(chǔ)上。幾何信息是實(shí)體在空間的形狀、尺寸及位置的描述；拓?fù)湫畔⑹敲枋鰧?shí)體各分量的數(shù)目及相互之間的關(guān)系；特征信息包括實(shí)體的精度信息、材料信息等與加工有關(guān)的信息。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)二、幾何造型第15頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月幾何造型的類型：根據(jù)對幾何信息、拓?fù)湫畔⒑凸に囆畔⑻幚矸椒ǖ牟煌瑤缀卧煨涂煞譃椋壕€框造型；曲面造型；實(shí)體造型；特征造型。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)二、幾何造型第16頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）、線框造型1.線框造型的原理線框造型是利用基本線素（點(diǎn)、線）來定義、描述實(shí)體上的點(diǎn)、輪廓、交線及棱線部分而形成的立體框架圖。用這種方法生成的實(shí)體模型僅描述產(chǎn)品的輪廓外形，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部生成的三維信息僅包含了點(diǎn)的坐標(biāo)值以及線與點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系（即線是由哪幾點(diǎn)構(gòu)成的）。

第一節(jié)CAD基礎(chǔ)第17頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月如下圖的實(shí)體，用線框造型來定義，就形成了如下表的幾何信息與拓?fù)湫畔ⅰ５谝还?jié)CAD基礎(chǔ)（一）、線框造型第18頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月2.線框造型的特點(diǎn)線框造型的優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)成實(shí)體數(shù)據(jù)是三維的，故可以產(chǎn)生任何方向視圖及軸測圖，其視圖間能保持正確的投影關(guān)系；描述實(shí)體的信息量少，數(shù)據(jù)運(yùn)算簡單，占用存貯空間較小，故處理時(shí)間較短，造型迅速；使用方便，就像人工繪圖一樣自然簡單。

線框造型的缺點(diǎn)：由于造型采用描述頂點(diǎn)及線（邊）的信息，這對于由平面構(gòu)成的實(shí)體來說，輪廓線與棱線一致，較能清晰反映實(shí)體的真實(shí)形狀，但對于曲面體，要有棱邊表示形體就不準(zhǔn)確了，就須加用輪廓線表示，如園柱體僅用上下面的圓棱邊表示實(shí)體就不能完整描述它，須加輪廓母線邊來描述才能完整描述園柱體；由于造型時(shí)描述實(shí)體的信息僅有點(diǎn)的幾何信息與線與點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系，而沒有描述面與線間的拓?fù)潢P(guān)系（即面是由哪些線構(gòu)成的），故而對它所產(chǎn)生實(shí)體的理解不是唯一的。

例如下圖，計(jì)算機(jī)內(nèi)部描述這些邊時(shí)沒有描述邊是可見邊與不可見邊的性質(zhì)，故而造成這樣的一個(gè)線框模型可以理解成如下幾種空間實(shí)體，這對我們后續(xù)工作帶來了困難。

第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（一）、線框造型第19頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）、曲面造型1.曲面造型的原理曲面造型是通過在線框模型基礎(chǔ)上定義實(shí)體的各個(gè)表面或曲面的方法來建立的模型。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部由三個(gè)表描述實(shí)體，一個(gè)是點(diǎn)的幾何信息表，二是線與點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系信息表（即線由哪幾點(diǎn)構(gòu)成的），三是面與線的拓?fù)潢P(guān)系信息表（即面由哪些線構(gòu)成的）。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)第20頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月例如，對于前面的實(shí)體例子，用曲面造型，除了有表1、2的信息外，還有面信息表（見表3），表中記錄了面號(hào)，組成面的線數(shù)及線號(hào)。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第21頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月在CAD系統(tǒng)中對于曲線的描述一般不用多元函數(shù)方程直接描述，而用參數(shù)方程的形式來表示。用參數(shù)方程來表示二維曲線時(shí)，其形式是參數(shù)u的兩個(gè)函數(shù)集合。x=X(u)，y=Y(u)在曲線上任一點(diǎn)可用其位置矢量P來表示，即P=[X(u)，Y(u)]。2.曲面造型中曲線及曲面的參數(shù)方程表示法第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第22頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月常用的自由參數(shù)曲線：（1）Bézier曲線其中：Pi（i=0,1,…,n）稱為曲線特征點(diǎn)或控制點(diǎn)，Bi,n(u)稱為bernstein基函數(shù)，其表達(dá)式為：式中：

依次連接n個(gè)特征點(diǎn)，就形成了被稱為特征多邊形的空間折線。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第23頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月Bézier曲線有以下特點(diǎn)：A.該曲線過特征點(diǎn)的首末兩個(gè)端點(diǎn)，并在首末兩個(gè)端點(diǎn)與其特征多邊形相切；B.該曲線完全被包容在由特征多邊形所形成的凸包內(nèi)；C.該曲線的形狀僅取決于特征多邊形的頂點(diǎn)Pi而與坐標(biāo)系的選取無關(guān)，即它具有幾何不變性；D.該曲線具有可分割性，即可將一段Bézier曲線在中間某一點(diǎn)處分割成兩段，則每一段仍為一個(gè)新的Bézier曲線；F.全局性，即曲線的形狀受所有控制點(diǎn)的控制，也就是說當(dāng)其中一個(gè)控制點(diǎn)發(fā)生變化時(shí)，整個(gè)曲線的形狀就會(huì)發(fā)生改變。Bézier曲線在實(shí)際中很具有應(yīng)用價(jià)值，其應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是描述空間光滑的曲線，這些曲線并不通過給定的點(diǎn)，而是受這些點(diǎn)的控制。二是將兩個(gè)Bézier曲線拼接成一個(gè)實(shí)際的光滑曲線。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第24頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）B樣條曲線：對已知的n+1個(gè)控制點(diǎn)Pi(i=0,1,…,n)，k階(k-1次)B樣條曲線的表達(dá)式為：其中Bi,k(u)稱為基函數(shù)，其表達(dá)式為：

式中ui是節(jié)點(diǎn)值，非遞減的參數(shù)u序列U=[u0，u1，…，un+k]稱為節(jié)點(diǎn)矢量。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第25頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月B樣條曲線的特點(diǎn)：B樣條曲線除了具有Bézier曲線的凸包性、幾何不變性、可分割性的特點(diǎn)外，還具有局部性，即k階B樣條曲線上的一點(diǎn)，只被相鄰的k個(gè)控制頂點(diǎn)所控制，與其它控制頂點(diǎn)無關(guān)，也就是說當(dāng)移動(dòng)一個(gè)控制頂點(diǎn)時(shí)B樣條曲線某一段的形狀會(huì)發(fā)生變化，而曲線其它部分的形狀沒有變化。這點(diǎn)與Bézier曲線不同。由于B樣條曲線的連續(xù)性容易實(shí)現(xiàn)，且局部修改不影響其整體形狀，因而被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程設(shè)計(jì)中。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第26頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）NURBS曲線：其全稱為非均勻有理B樣條曲線，該曲線為一個(gè)分段的矢值有理多項(xiàng)式函數(shù)，其表達(dá)式為：

式中Pi為控制頂點(diǎn)；Wi為加權(quán)因子；Bi,k(u)為k次B樣條基函數(shù)，它與B樣條曲線中的B樣條基函數(shù)相同；ui(i=0,1,…,m)是節(jié)點(diǎn),由其構(gòu)成節(jié)點(diǎn)矢量集U=[u0，u1，…，un+k]。當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為（m+1），冪次為k，控制頂點(diǎn)數(shù)為(n+1)時(shí)，m、k和n三者之間的關(guān)系為m=n+k+1。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第27頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月NURBS曲線具有B樣條曲線的所有特點(diǎn)，它另外還具有用一個(gè)統(tǒng)一的表達(dá)式同時(shí)精確表示標(biāo)準(zhǔn)的解析幾何函數(shù)曲線（如圓錐曲線、拋物線等）和自由曲線；如果需要修改該曲線的形狀，既可借助調(diào)整控制頂點(diǎn)，又可利用修改加權(quán)因子，具有較大的靈活性。基于NURBS曲線的特點(diǎn)，近幾年來其應(yīng)用日益廣泛與普及，其研究也越來越深入，各種CAD系統(tǒng)也提供了NURBS曲線的功能。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第28頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月

常用的曲面描述的方法有如下幾種：(1)平面(Plane)：(2)直紋面(RuledSurface)：(3)回轉(zhuǎn)面(SurfaceofRevolution)：(4)柱狀面(TabulatedCylinder)：(5)Bezier曲面(BezierSurface)：(6)B樣條曲面(BSplineSurface)：(7)孔斯曲面(CoonsSurface)：(8)圓角面(FilletSurface)：(9)等距離面(OffsetSurface)：第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第29頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第30頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月需要指出的是，同樣的實(shí)體模型可以用不同的曲面造型方法來構(gòu)成。用哪一種方法產(chǎn)生的模型更好，一般用兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來衡量：一是要看哪種方法更能夠準(zhǔn)確體現(xiàn)設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)原則；二是要看用哪種方法產(chǎn)生的模型能夠準(zhǔn)確、快速、方便地產(chǎn)生數(shù)控刀具軌跡，即為更好地CAM、CAE服務(wù)。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第31頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月曲面造型有以下優(yōu)點(diǎn)：A.在描述三維實(shí)體信息方面比線框造型較完整、嚴(yán)密，能夠構(gòu)造出復(fù)雜的曲面。如汽車車身、飛機(jī)表面、模具外型等。B.可以對實(shí)體表面進(jìn)行消隱、著色顯示，也能夠計(jì)算表面積。C.可以利用造型中的基本數(shù)據(jù)，進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，以便進(jìn)行有限元分析，或利用有限元網(wǎng)劃分的數(shù)據(jù)進(jìn)行表面造型。D.可以利用表面造型生成的實(shí)體數(shù)據(jù)產(chǎn)生數(shù)控刀具軌跡。曲面造型有以下缺點(diǎn)：A.曲面造型理論嚴(yán)謹(jǐn)復(fù)雜，故造型系統(tǒng)使用較復(fù)雜，并需一定的曲面造型的數(shù)學(xué)理論及應(yīng)用方面的知識(shí)。B.造型雖然有了面的信息，但缺乏實(shí)體內(nèi)部信息，故有時(shí)產(chǎn)生對實(shí)體二義性的理解。例如：對一個(gè)圓柱曲面，它是一個(gè)實(shí)體軸的面呢，還是一個(gè)空心孔面呢，就無法區(qū)別了。曲面造型的特點(diǎn)：第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（二）、曲面造型第32頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）、實(shí)體造型實(shí)體造型是利用實(shí)體生成方法（體素法及掃描法）產(chǎn)生實(shí)體的初始模型，然后通過幾何體的邏輯運(yùn)算（布爾運(yùn)算）最終形成復(fù)雜實(shí)體模型的一種造型技術(shù)。它主要包括兩個(gè)部分：一是基本實(shí)體生成的方法；二是基本體之間的邏輯運(yùn)算。1.實(shí)體造型原理第一節(jié)CAD基礎(chǔ)第33頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）基本實(shí)體造型的方法基本實(shí)體造型是定義和描述基本的實(shí)體模型，其方法有兩種：體素法和掃描法。A.體素法：它是應(yīng)用在CAD系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造的基本體素的實(shí)體信息，如長方體、球、圓柱、圓環(huán)等，直接產(chǎn)生相應(yīng)實(shí)體模型的方法。這種基本體素的實(shí)體信息包括基本體素的幾何參數(shù)（長寬高或半徑等）及體素的基準(zhǔn)點(diǎn)。B.掃描法：是將平面內(nèi)的封閉曲線進(jìn)行“掃描”（平移、旋轉(zhuǎn)、放樣等）形成實(shí)體模型的方法。用這種方法可形成較為復(fù)雜的實(shí)體模型。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（三）、實(shí)體造型第34頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月體素法掃描法。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（三）、實(shí)體造型第35頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）布爾運(yùn)算法由以上方法產(chǎn)生的兩個(gè)以上的初始實(shí)體模型進(jìn)行布爾運(yùn)算（交、并、差）后形成實(shí)體的方法。它猶如將兩個(gè)實(shí)體焊接在一起(并運(yùn)算)或在一個(gè)實(shí)體上鉆一個(gè)孔（差運(yùn)算）。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（三）、實(shí)體造型第36頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月對于實(shí)體造型的信息與線框造型、曲面造型的信息不同，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部不再只是點(diǎn)、線、面的信息，還要紀(jì)錄實(shí)體的體信息。計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示三維實(shí)體模型的方法有實(shí)體幾何構(gòu)造法、邊界表示法、混合表示等。2.實(shí)體造型的計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示法第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（三）、實(shí)體造型第37頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月BRep法將實(shí)體模型看作是由多個(gè)邊界表面所圍成的實(shí)體，每個(gè)邊界表面又是由各邊描述，每個(gè)邊是由各點(diǎn)組成，點(diǎn)是由三個(gè)坐標(biāo)值來描述。BRep法在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以體現(xiàn)實(shí)體模型的實(shí)體、面、邊（線）、點(diǎn)的描述格式。（1）邊界表示法（BRep法）采用BRep法所描述的實(shí)體包含有實(shí)體的面、邊、點(diǎn)的幾何信息及拓?fù)湫畔ⅲ湫畔⒘看?，有利于生成模型的線框圖、投影圖、與工程圖，但有信息冗余。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（三）、實(shí)體造型第38頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月CSG法它是由基本體素進(jìn)行拼合而組成復(fù)雜實(shí)體的一種定義方法，拼合是由布爾運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)的。CSG法在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)二叉樹結(jié)構(gòu)，即最終的實(shí)體模型可分解成兩個(gè)實(shí)體體素，而這兩個(gè)實(shí)體體素又可各自分別分解為更小的兩個(gè)實(shí)體體素，以此類推，直至分解為基本體素。它與BRep法相比實(shí)體構(gòu)成簡單，信息量很小。（2）實(shí)體幾何構(gòu)造法（CSG法）采用CSG法的CAD系統(tǒng)需構(gòu)造有基本體素庫，常用的基本體素有長方體、球、圓柱、圓環(huán)等；并且也可由用戶自己設(shè)計(jì)用戶的基本體素庫。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（三）、實(shí)體造型第39頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月混合表示法是建立在邊界表示法與實(shí)體幾何構(gòu)造法的基礎(chǔ)之上，在同一CAD系統(tǒng)中將兩者結(jié)合起來所形成的實(shí)體定義描述法。具體地講，就是在原來CSG的二叉樹的基礎(chǔ)上，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上加入邊界法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在表現(xiàn)形式上為：CSG法為系統(tǒng)外部模型，作用戶窗口，便于用戶輸入數(shù)據(jù)、定義實(shí)體體素；Brep法為內(nèi)部模型，它將用戶輸入的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Brep的數(shù)據(jù)模型以便在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存貯實(shí)體模型更為詳細(xì)的信息。（3）混合表示法第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（三）、實(shí)體造型第40頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)體造型的出現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部對實(shí)際物體的形體完整描述。這種描述對于機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)體的工程分析（即CAE）起著至關(guān)重要的作用。但這種造型方法還缺乏實(shí)體制造加工的信息，如零件的公差信息、材料信息、技術(shù)要求等信息，使得CAD系統(tǒng)向CAM系統(tǒng)傳遞的實(shí)體信息是不完整的。3.實(shí)體造型的特點(diǎn)第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（三）、實(shí)體造型第41頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）、特征造型特征造型是建立在實(shí)體造型的基礎(chǔ)之上，加入了包含實(shí)體的精度信息、材料信息、技術(shù)要求和其它有關(guān)信息；另外還可包含一些動(dòng)態(tài)信息，如零件加工過程中工序圖的生成、工序尺寸的確立等信息，以完整地表達(dá)實(shí)體信息。1.特征造型的概念具有特征造型的CAD系統(tǒng)的構(gòu)成體系，通常是以實(shí)體造型為基礎(chǔ)，建立各種特征庫。設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，從各種特征庫中提取特征來描述產(chǎn)品，構(gòu)造產(chǎn)品的信息數(shù)據(jù)庫以形成產(chǎn)品實(shí)體。造型的步驟分為形狀特征模型、精度特征模型、材料特征模型、管理特征模型等。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)第42頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月特征造型的功能包括：預(yù)定義特征，建立特征庫；特征庫的智能化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)基于特征的零件設(shè)計(jì)；為特征附加注釋，并為用戶例舉參考特征；支持用戶定義特征以及管理、操作特征庫；特征消隱、移動(dòng)；零件設(shè)計(jì)中，跟蹤和提取有關(guān)幾何屬性。2.特征造型的功能第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（四）、特征造型第43頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月3.特征造型的實(shí)例第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（四）、特征造型第44頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）、參數(shù)化造型參數(shù)化設(shè)計(jì)是指在構(gòu)造產(chǎn)品模型時(shí)，模型結(jié)構(gòu)在保持模型拓?fù)潢P(guān)系不變的前提下，可隨尺寸參數(shù)或工程參數(shù)的具體數(shù)值變化而自動(dòng)改變，形成新的產(chǎn)品模型。參數(shù)化造型的概念第一節(jié)CAD基礎(chǔ)第45頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)例：初始狀態(tài)見圖(a)。當(dāng)改變夾角α1時(shí)，如果仍保持該幾何圖形的封閉性，那么其所有角度和每條邊的位置都將發(fā)生變化，變?yōu)閳D(b)所示的狀態(tài)。隨著夾角的不斷變化，該幾何圖形也不斷變化，如圖(c)所示。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（五）、參數(shù)化造型第46頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（六）、變量化造型變量化造型技術(shù)是在參數(shù)化造型技術(shù)的基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步修改后提出的設(shè)計(jì)思想，它是在設(shè)計(jì)過程中考慮所有的約束包括尺寸約束、拓?fù)浼s束和工程約束，在確定產(chǎn)品參數(shù)時(shí)，需要含有約束方程的方程組聯(lián)立求解。系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造了幾何參數(shù)模型、力學(xué)參數(shù)模型等包含各種約束的模型，設(shè)計(jì)產(chǎn)品模型時(shí)，同時(shí)要定義產(chǎn)品模型參數(shù)的主約束類型，在設(shè)計(jì)模型其它參數(shù)或更改參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)將動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)地求解約束方程組，以求解參數(shù)值與判定是否滿足約束方程。變量化造型的概念第一節(jié)CAD基礎(chǔ)第47頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月變量化設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于公差分析、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)與選型等更廣泛的工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域。目前在一些專用的CAD/CAM系統(tǒng)設(shè)計(jì)、開發(fā)中常用此方法。第一節(jié)CAD基礎(chǔ)（六）、變量化造型第48頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第49頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)一、概述CAM（ComputerAidedManufacturing）計(jì)算機(jī)輔助制造是指以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段，處理與制造有關(guān)的信息，從而控制制造的全過程。1.CAM系統(tǒng)的概念：

從CAM的內(nèi)涵上可分廣義和狹義兩方面來理解。第50頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)一、概述廣義CAM是指應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行制造信息處理的全過程，包括計(jì)算機(jī)輔助工藝裝備規(guī)劃、工藝過程規(guī)劃、數(shù)控加工程序編制、質(zhì)量檢測等。1.CAM系統(tǒng)的概念：

狹義CAM是指計(jì)算機(jī)輔助編制數(shù)控機(jī)床加工零件的指令。本書的CAM是指狹義CAM。計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控加工編程是指利用CAM系統(tǒng)對由CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的產(chǎn)品數(shù)字模型，選擇確定加工工藝參數(shù)，生成、編輯、仿真刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的虛擬加工，并產(chǎn)生實(shí)際數(shù)控機(jī)床加工零件的數(shù)控程序。第51頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)一、概述數(shù)控機(jī)床是一種利用數(shù)控技術(shù)，準(zhǔn)確地按照已確定的工藝流程，實(shí)現(xiàn)規(guī)定加工動(dòng)作的金屬切削機(jī)床。

數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上執(zhí)行根據(jù)零件圖及工藝要求編制的數(shù)控加工指令（程序），從而控制數(shù)控機(jī)床中的刀具與工件的相對運(yùn)動(dòng)，以完成零件的加工。2.數(shù)控機(jī)床及加工：（1）數(shù)控機(jī)床及加工定義：第52頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)一、概述數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系是為了確定工件及刀具在機(jī)床中的位置及運(yùn)動(dòng)范圍等而建立的幾何坐標(biāo)系。

數(shù)控加工是指在數(shù)控機(jī)床上執(zhí)行根據(jù)零件圖及工藝要求編制的數(shù)控加工指令（程序），從而控制數(shù)控機(jī)床中的刀具與工件的相對運(yùn)動(dòng)，以完成零件的加工。2.數(shù)控機(jī)床及加工：（2）數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)：第53頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)控機(jī)床通過各個(gè)移動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生刀具與工件之間的相對運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)切削加工。為表示各移動(dòng)件的移動(dòng)方位和方向(機(jī)床坐標(biāo)軸)，在ISO標(biāo)準(zhǔn)中統(tǒng)一規(guī)定采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系對機(jī)床的坐標(biāo)系進(jìn)行命名，在這個(gè)坐標(biāo)系下定義刀具位置及其運(yùn)動(dòng)的軌跡。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第54頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月機(jī)床坐標(biāo)的命名方法第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第55頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月通常在坐標(biāo)軸命名或編程時(shí)，不論在加工中是刀具移動(dòng)，還是被加工工件移動(dòng)，都一律假定工件相對靜止不動(dòng)而刀具在移動(dòng)，并同時(shí)規(guī)定刀具遠(yuǎn)離工件的方向作為坐標(biāo)軸的正方向。在坐標(biāo)軸命名時(shí)，如果把刀具看做相對靜止不動(dòng)，工件移動(dòng)，那么，在坐標(biāo)軸的符號(hào)上應(yīng)加注標(biāo)記(＇)，如X＇、Y＇、Z＇等。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第56頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月確定機(jī)床坐標(biāo)軸，一般是先確定Z軸，再確定X軸和Y軸。(1)確定Z軸。對于有主軸的機(jī)床，如車床、銑床等，將機(jī)床主軸軸線方向作為Z軸方向。對于沒有主軸的機(jī)床，如刨床，則將與裝卡工件的工作臺(tái)相垂直的直線作為Z軸方向。如果機(jī)床有幾個(gè)主軸，則選擇其中一個(gè)與機(jī)床工作臺(tái)面相垂直的主軸作為主要主軸，并以它來確定Z軸方向。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第57頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)確定X軸。X軸一般位于與工件安裝面相平行的水平面內(nèi)。對于機(jī)床主軸帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，如車床、磨床等，則在水平面內(nèi)選定垂直于工件旋轉(zhuǎn)軸線的方向?yàn)閄軸，且刀具遠(yuǎn)離主軸軸線方向?yàn)閄軸的正方向。對于機(jī)床主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，當(dāng)主軸水平時(shí)，如臥式銑床、臥式鏜床等，則規(guī)定人面對主軸，選定主軸左側(cè)方向?yàn)閄軸正方向；當(dāng)主軸豎直時(shí)，如立式銑床、立式鉆床等，則規(guī)定人面對主軸，選定主軸右側(cè)方向?yàn)閄軸正方向。對于無主軸的機(jī)床，如刨床，則選定切削方向?yàn)閄軸正方向。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第58頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第59頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)確定Y軸。Y軸方向可以根據(jù)已選定的Z、X軸方向，按右手直角坐標(biāo)系來確定。(4)確定坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)。如果機(jī)床除有X、Y、Z方向上的主要直線運(yùn)動(dòng)之外，還有平行于它們的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)分別命名為U、V、W。如果還有第三組運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)分別命名為P、Q、R。如在第一組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)A、B、C的同時(shí)，還有第二組回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則可命名為D或E等。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第60頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月(5)確定機(jī)床參考點(diǎn)。機(jī)床坐標(biāo)系的原點(diǎn)也稱機(jī)床原點(diǎn)或機(jī)床零點(diǎn)，這個(gè)原點(diǎn)在機(jī)床設(shè)計(jì)、制造、調(diào)整后便被確定下來，它是固定的點(diǎn)。為了正確地建立機(jī)床坐標(biāo)系，通常還要設(shè)置一個(gè)機(jī)床參考點(diǎn)。機(jī)床參考點(diǎn)可以與機(jī)床零點(diǎn)重合，也可以不重合，而通過機(jī)床參數(shù)指定該參考點(diǎn)與機(jī)床零點(diǎn)的距離。機(jī)床工作時(shí)，先進(jìn)行回參考點(diǎn)動(dòng)作，就可在機(jī)床的控制系統(tǒng)中建立機(jī)床坐標(biāo)系。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第61頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月2．工件坐標(biāo)系在選擇工件零點(diǎn)的位置時(shí)應(yīng)注意下列5點(diǎn)：(1)工件零點(diǎn)應(yīng)選在零件圖的尺寸基礎(chǔ)上，這樣便于坐標(biāo)值的計(jì)算，并減少錯(cuò)誤；(2)工件零點(diǎn)應(yīng)盡量選在精度較高的工件表面上，以提高被加工零件的加工精度；(3)對于對稱的零件，工件零點(diǎn)應(yīng)設(shè)在對稱中心上；(4)對于一般零件，工件零點(diǎn)應(yīng)設(shè)在零件外輪廓的某一角上；(5)?Z軸方向上的工件零點(diǎn)，一般設(shè)在零件表面上。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)第62頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)一、概述3.數(shù)控編程方式：（1）手工編程：手工編程是指編制零件數(shù)控加工程序的各個(gè)步驟，即從零件圖紙分析、工藝決策、確定加工路線和工藝參數(shù)、計(jì)算刀位軌跡坐標(biāo)數(shù)據(jù)、編寫零件的數(shù)控加工程序單直至程序的檢驗(yàn)，均由人工來完成。

第63頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)一、概述3.數(shù)控編程方式：（2）自動(dòng)編程：

自動(dòng)編程是采用計(jì)算機(jī)輔助數(shù)控編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，現(xiàn)代數(shù)控編程軟件主要分為以批處理命令方式為主的各種類型的語言編程系統(tǒng)和交互式CAD/CAM編程系統(tǒng)。第64頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)一、概述3.數(shù)控編程方式：（2）自動(dòng)編程：

APT是一種自動(dòng)編程工具(AutomaticallyProgrammedTool)的簡稱，是對工件、刀具的幾何形狀及刀具相對于工件的運(yùn)動(dòng)等進(jìn)行定義時(shí)所用的一種接近于英語的符號(hào)語言。在編程時(shí)，編程人員依據(jù)零件圖樣以APT語言的形式表達(dá)出加工的全部內(nèi)容，再把用APT語言書寫的零件加工程序輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)APT語言編程系統(tǒng)編譯產(chǎn)生刀位文件，通過后置處理后，生成數(shù)控系統(tǒng)能接受的零件數(shù)控加工程序的過程，稱為APT語言自動(dòng)編程。第65頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)一、概述3.數(shù)控編程方式：（2）自動(dòng)編程：交互式CAD/CAM系統(tǒng)自動(dòng)編程是現(xiàn)代CAD/CAM系統(tǒng)中常用的方法，在編程時(shí)編程人員首先利用軟件本身(CAD部分)的零件造型功能，構(gòu)建出零件幾何形狀，然后對零件進(jìn)行工藝分析，確定加工方案，其后還需利用軟件的計(jì)算機(jī)輔助制造功能(CAM部分)，完成工藝方案的制定、切削用量的選擇、刀具及其參數(shù)的設(shè)定，自動(dòng)計(jì)算并生成刀位軌跡文件，利用后置處理功能生成指定數(shù)控系統(tǒng)用的加工程序。因此，這種自動(dòng)編程方法被稱為圖形交互式自動(dòng)編程。第66頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理1.數(shù)控機(jī)床的選擇：

不同類型的零件應(yīng)在不同的數(shù)控機(jī)床上加工。數(shù)控車床加工數(shù)控銑床、數(shù)控立式鏜銑床和立式加工中心臥式鏜銑床和臥式加工中心多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的臥式加工中心第67頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理2.加工工序的劃分

：

(1)．刀具集中分序法刀具集中分序法是按所用刀具劃分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，再用第二、第三把刀完成它們可以完成的其它部位。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差。第68頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)．粗、精加工分序法對單個(gè)零件要先進(jìn)行粗加工和半精加工，然后進(jìn)行精加工。對于一批零件，先全部進(jìn)行粗加工和半精加工，最后再進(jìn)行精加工。粗、精加工之間，最好隔一段時(shí)間，以使粗加工后零件的變形得到充分恢復(fù)，再進(jìn)行精加工，以提高零件的加工精度。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第69頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)．按加工部位分序法一般先加工平面和定位面，后加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較高的部位。

第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第70頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月3工件的裝夾方式零件的定位、夾緊方式要注意以下4個(gè)方面：(1)應(yīng)盡量采用組合夾具，但當(dāng)工件批量較大、精度要求較高時(shí)，可以設(shè)計(jì)專用夾具。(2)零件定位、夾緊的部位應(yīng)不妨礙各部位的加工、刀具的更換以及重要部位的測量，尤其應(yīng)避免刀具與工件、刀具與夾具相撞的現(xiàn)象。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第71頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)夾緊力應(yīng)力求靠近主要支承點(diǎn)或在支承點(diǎn)所組成的三角形內(nèi)；應(yīng)力求靠近切削部位，并在剛性較好的地方；盡量不要在被加工孔徑的上方，以減少零件變形。(4)零件的裝夾、定位要考慮重復(fù)安裝的一致性，以減少對刀時(shí)間，提高同一批零件加工的一致性；一般同一批零件采用同一定位基準(zhǔn)和同一裝夾方式。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第72頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月4對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定對刀點(diǎn)是數(shù)控加工中刀具相對于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，是刀具在工件坐標(biāo)系中的位置。確定對刀點(diǎn)的原則是：第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第73頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月對刀時(shí)應(yīng)使對刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。刀位點(diǎn)對于立銑刀、端銑刀為刀頭底面的中心，對于球頭銑刀為球頭中心，對于車刀、鏜刀為刀尖，對于鉆頭為鉆尖。換刀點(diǎn)應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容確定。為了防止換刀時(shí)刀具碰傷工件，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在零件或夾具的外部。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第74頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月5選擇走刀路線走刀路線是數(shù)控加工過程中刀具相對于被加工工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。每道工序加工路線的確定是非常重要的，因?yàn)樗c零件的加工精度和表面質(zhì)量密切相關(guān)。確定走刀路線的一般原則是：保證零件的加工精度和表面粗糙度；縮短走刀路線，減少進(jìn)退刀時(shí)間和其它輔助時(shí)間。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第75頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月在選擇走刀路線時(shí)，下述情況應(yīng)充分注意：(1)銑切外圓與內(nèi)圓。(2)銑削輪廓。(3)內(nèi)槽加工。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第76頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月6刀具選擇數(shù)控機(jī)床用刀具應(yīng)具有較高的耐用度和剛度，刀具材料抗脆性好，有良好的斷屑性能和可調(diào)、易更換等特點(diǎn)。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第77頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行銑削加工，選擇刀具時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：(1)平面銑削應(yīng)選用不重磨硬質(zhì)合金端銑刀或立銑刀。(2)立銑刀和鑲硬質(zhì)合金刀片的端銑刀主要用于加工凸臺(tái)、凹槽和箱口面。銑削平面零件的周邊輪廓，一般采用立銑刀。刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù)：刀具半徑R應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓的最小曲率半徑ρ，一般取R=(0.8～0.9)ρ；零件的加工高度H≤(1/4～1/6)R，以保證刀具有足夠的剛度。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第78頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月7切削用量的確定數(shù)控編程人員必須確定每道工序的切削用量，包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、切削深度和切削寬度等。在確定切削用量時(shí)要根據(jù)機(jī)床說明書的規(guī)定和要求，以及刀具的耐用度去選擇和計(jì)算，也可以結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用類比法確定。

第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第79頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月主軸轉(zhuǎn)速n要根據(jù)允許的切削速度v來選擇：式中：n——主軸轉(zhuǎn)速(r/min)；D——刀具直徑(mm)；v——切削速度(m/min)，受刀具耐用度的限制。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)二、數(shù)控加工中的工藝處理第80頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月1數(shù)控加工程序的檢驗(yàn)隨著NC編程的復(fù)雜化，NC代碼的錯(cuò)誤率也越來越高。因此，零件的數(shù)控加工程序在投入實(shí)際的加工之前，如何有效地檢驗(yàn)和驗(yàn)證其正確性、確保投入實(shí)際應(yīng)用的數(shù)控加工程序正確，是數(shù)控加工編程中的重要環(huán)節(jié)。目前數(shù)控程序檢驗(yàn)方法主要有試切、刀具軌跡仿真、三維動(dòng)態(tài)切削仿真和虛擬加工仿真等方法。

第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第81頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月2刀位軌跡仿真刀位軌跡仿真一般在后置處理之前進(jìn)行。通過讀取刀位數(shù)據(jù)文件檢查刀具位置計(jì)算是否正確，加工過程中是否發(fā)生過切，所選刀具、走刀路線、進(jìn)退刀方式是否合理，刀位軌跡是否正確，刀具與約束面是否發(fā)生干涉與碰撞。該方法主要有刀具軌跡顯示驗(yàn)證、刀具軌跡截面法驗(yàn)證和刀具軌跡數(shù)值驗(yàn)證三種方式。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第82頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）．刀具軌跡顯示驗(yàn)證刀具軌跡顯示驗(yàn)證的基本方法是：當(dāng)待加工零件的刀具軌跡計(jì)算完成以后，將刀具軌跡在圖形顯示器上顯示出來，從而判斷刀具軌跡是否連續(xù)，檢查刀位計(jì)算是否正確。圖2.5.1是采用球形棒銑刀五坐標(biāo)側(cè)銑圖加工透平壓縮機(jī)葉輪葉片型面的顯示驗(yàn)證圖，從圖中可看出刀具軌跡與葉片型面的相對位置是合理的。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第83頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月圖刀具軌跡顯示驗(yàn)證第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第84頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）．刀具軌跡截面法驗(yàn)證截面法驗(yàn)證是先構(gòu)造一個(gè)截面，然后求該截面與待驗(yàn)證的刀位點(diǎn)上的刀具外形表面、加工表面及其約束面的交線，構(gòu)成一幅截面圖顯示在屏幕上，從而判斷所選擇的刀具是否合理，檢查刀具與約束面是否發(fā)生干涉與碰撞，加工過程中是否存在過切。截面法驗(yàn)證主要應(yīng)用于側(cè)銑加工、型腔加工及通道加工的刀具軌跡驗(yàn)證。截面形式有橫截面、縱截面及曲截面等三種方法。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第85頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月采用橫截面方式時(shí)，構(gòu)造一個(gè)與走刀路線上刀具的刀軸方向大致垂直的平面，然后用該平面去剖截待驗(yàn)證的刀位點(diǎn)上的刀具表面、加工表面及其約束面，從而得到一張所選刀位點(diǎn)上刀具與加工表面及其約束面的截面圖。該截面圖能反映出加工過程中刀桿與加工表面及其約束面的接觸情況。圖2.5.2是采用二坐標(biāo)側(cè)銑加工輪廓及二坐標(biāo)端銑加工型腔時(shí)的橫截面驗(yàn)證圖。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第86頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月圖刀具軌跡橫截面驗(yàn)證第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第87頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月圖刀具軌跡縱截面驗(yàn)證第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第88頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）．刀具軌跡數(shù)值驗(yàn)證刀具軌跡數(shù)值驗(yàn)證也稱為距離驗(yàn)證，是一種刀具軌跡的定量驗(yàn)證方法。它通過計(jì)算各刀位點(diǎn)上刀具表面與加工表面之間的距離進(jìn)行判斷，若此距離為正，表示刀具離開加工表面一個(gè)距離；若距離為負(fù)，表示刀具與加工表面過切。如圖2.5.4所示，選取加工過程中某刀位點(diǎn)上的刀心，然后計(jì)算刀心到所加工表面的距離，則刀具表面到加工表面的距離為刀心到加工表面的距離減去球形刀刀具半徑。設(shè)C表示加工刀具的刀心，d是刀心到加工表面的距離，R表示刀具半徑，則刀具表面到加工表面的距離為δ=d-R。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第89頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月圖數(shù)值驗(yàn)證第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第90頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月3三維動(dòng)態(tài)切削仿真三維動(dòng)態(tài)切削仿真主要用來解決加工過程中、實(shí)際加工環(huán)境內(nèi)、工藝系統(tǒng)間的干涉碰撞問題和運(yùn)動(dòng)關(guān)系。三維動(dòng)態(tài)切削仿真在后置處理以后，已有工藝系統(tǒng)實(shí)體模型和數(shù)控加工程序(根據(jù)具體加工零件編好的)的情況下才能進(jìn)行。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第91頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)完整的三維動(dòng)態(tài)切削仿真過程包括：(1)?NC指令的翻譯和檢查。將NC代碼翻譯為刀具的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，即仿真驅(qū)動(dòng)文件，并對代碼中的語法錯(cuò)誤進(jìn)行檢查。(2)毛坯及零件圖形的輸入和顯示。(3)機(jī)床、刀具、夾具的定義和圖形顯示。(4)刀具運(yùn)動(dòng)及毛坯被切削的動(dòng)態(tài)圖形顯示。(5)刀具碰撞及干涉檢查。(6)仿真結(jié)果報(bào)告，包括具體干涉位置和干涉量。第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第92頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月圖三維動(dòng)態(tài)切削仿真第二節(jié)CAM基礎(chǔ)四、數(shù)控加工過程檢驗(yàn)與仿真

第93頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)第94頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)是指產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的生命周期內(nèi)全過程中對產(chǎn)品的全部描述，并在計(jì)算機(jī)中以可以識(shí)別的形式來表示和存儲(chǔ)的信息。這種信息在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造、服務(wù)過程中通過數(shù)據(jù)采集、傳遞和加工處理的過程而形成和完善的，并在這個(gè)過程中需頻繁進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。例如：CAD、CAE、CAM各系統(tǒng)之間，不同CAD／CAM系統(tǒng)之間，CAM系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床之間，外部程序與CAD系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)信息的交換以及產(chǎn)品設(shè)計(jì)部門之間的數(shù)據(jù)信息交換等。但是，由于各個(gè)CAD／CAM系統(tǒng)以及同一CAD／CAM系統(tǒng)中各子系統(tǒng)，基本上是在各自的模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上獨(dú)立研制和發(fā)展起來的，它們之間存在著較大差異。這就給數(shù)據(jù)的交換帶來困難，也給數(shù)據(jù)交換帶來了多樣性。下面就不同的數(shù)據(jù)交換作以論述。第95頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)一、圖形系統(tǒng)與外部程序交換信息在應(yīng)用CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)零件時(shí)，有時(shí)需要的數(shù)據(jù)信息來自外部程序的計(jì)算結(jié)果，有時(shí)也需將已設(shè)計(jì)的圖形數(shù)據(jù)傳遞給外部程序處理。這樣就需要規(guī)定統(tǒng)一的格式來進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。也就是將CAD系統(tǒng)中生成的圖形以某種文件格式表示，并從中提取數(shù)據(jù)傳遞給外部程序，或者將外部程序的數(shù)據(jù)生成CAD系統(tǒng)可以讀取的格式的文件，并轉(zhuǎn)化成圖形。第96頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)一、圖形系統(tǒng)與外部程序交換信息1.DXF文件：

DXF（DrawingeXchangeFile）文件也稱圖形交換文件，是AutoCAD軟件系統(tǒng)所支持的中間文件格式。由于AutoCAD軟件系統(tǒng)的流行性和市場占有率，DXF文件格式雖未經(jīng)國際標(biāo)準(zhǔn)組織認(rèn)可，但卻自然地被許多CAD軟件商所接受，并在其CAD／CAM系統(tǒng)中有DXF接口，以實(shí)現(xiàn)與AutoCAD系統(tǒng)進(jìn)行圖形數(shù)據(jù)的交換。DXF文件是具有專門格式的ASCII碼的文本文件，它具有可讀性好、處理速度快、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)，易于被其它程序處理。在AutoCAD系統(tǒng)中可以用DXFOUT命令生成一個(gè)圖形的DXF文件，也可用DXFIN命令讀入一個(gè)DXF文件并生成圖形。也可以用高級(jí)語言編寫一個(gè)圖形的DXF文件（如BASIC、C等編程語言）。第97頁，課件共105頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)一、圖形系統(tǒng)與外部程序交換信息2.SCR文件（命令組文件）：

SCR（SCRipt）文件是記錄著一些AutoCAD