计算机辅助技术基础

一． 计算机辅助技术是指在生产产品的过程中采用先进的计算机技术辅助人们进行设计制造的一门综合技术。

涉及计算机的相关知识（硬件，软件，数据库，计算机图形学等）生产设计制造各方面知识。

二．2.1硬件系统的构成。

典型的输出设备：键盘，鼠标，数字化仪。

输出设备：图形显示设备，图形挥着设备。

2.2软件（指程序，数据）系统的构成。

CAD软件主要包括：图形显示，结构分析，数据管理

三． 计算机图形学

交互式计算机图形显示是将计算机与显示设备相结合，通过人和机器的交互作用进行图形的显示

图形变换

3.4消隐及其真实感显示

消隐算法1.描述形体的坐标系（物体空间）种执行的算法。2.在图像空间（屏幕）中

执行。

1） 画家算法2）光线跟踪法3）平面方程法4）分解算法5）Z缓冲器方法6)扫描线法

酸辛缓存器：存放亮度值。 1）2）3）4）为物体空间算法。 Z缓存器：为每一像素存放其Z值。5）6）为图像空间算法

步骤：1.计算点（ｘ，ｙ）处多边形的深度Ｚ（ｘ，ｙ）

２．如果Ｚ（ｘ，ｙ）小于点（ｘ，ｙ）处的Ｚ缓存内的相应值，则：ａ．将ｚ（ｘ，ｙ）存入ｚ缓存中的（ｘ，ｙ）处。ｂ．将ｚ（ｘ，ｙ）处多边形的像素值存入刷新缓存中的（ｘ，ｙ）处。

缺点：ｚ缓存需要大量的存储空间

有点：算法的实现非常简单

所谓明暗效应，是指对光照射到物体表面所产生的反射，透射现象的模拟，用来近似计算物体表面按什么规律，什么样的比例来反射，透射光的数学公式成为明暗效应模型，在某个算法中，使用这种模型计算物体表面的明暗度的过程称为明暗效应的处理。

泛光：Ｉ＝ＫａＩａ

后置处理的任务：１．生成和显示等应力线，等位移线及各种等高线。２．显示变形前后的结构形态。３．计算显示主应力，主方向和最大剪应力，叠加各种载荷，计算组合

载荷下的结果等。

数控机床的组成：１．机床床体２．数控系统１）控制介质２）数控装置３）伺服系统

数控机床的分类：１．点位控制数控机床２．轮廓控制数控机床１）两坐标联动２）三坐标联动３）四坐标联动４）五坐标联动５）数控加工中心

ＣＮＣ：利用一个专用的可存储程序的计算机执行一些或全部的基本数字控制功能的ＮＣ系统。

ＤＮＣ系统组成：１．中央计算机。２．大容量内存储器，用来存放ＮＣ程序。３．远程通讯线。４．机床。

手工编程：

自动编程：用专用语句书写源程序，送入计算机，由ＡＰＴ处理程序经过翻译和运算后输出刀具中心轨迹文件（刀位文件），然后再经过后置处理，将通用的刀位数据格式转换成特定机床所要求的专用控制指令格式。

ＡＰＴ编程优点：１．源程序接近英语的自然语言，容易为车间工艺人员接受，编程人员不必学数学和计算机程序设计技巧。２．软件资源丰富。３．程序成熟，经过充分的考验，诊断功能强，用户容易查错。

缺点：内容庞大，占用存储空间多，某些算法并未采用计算机几何学的最新成果，原程序的编写，编辑，修改等不方便，不直观

ＡＰＴ语言的组成：１．几何图形语句２．运动语句３．后置处理语句４．辅助语句。

图像编程：根据计算机图形显示器屏幕上显示出的零件设计图形，在软件支持下自动生成零件数控加工程序的编制工作。

优点：１．节省几何图形的定义时间２．实时直观效验３．自动编程程序的使用４．单间作业５．可预期特有关功能结合。

步骤：１．零件几何图形的定义２．选择刀具３．刀具轨迹生成。

语音编程：就是将加工过程口述给一个语音输入的数控纸带制备系统。

优点：节省了编程时间，缩短了制造周期，精度改善，对编程者计算要求低。

机器人是一种可编程的机械手，这种机械手通过编制可变的程序来完成各种工作运动，用来搬动材料，零件，工具或专门装置。

组成：１．关节式机械系统２．执行机构３．传动装置或传动系统４．作为机器人“眼睛”的传感器５．作为机器人大脑的计算机。

机械构造（分类）：１．极坐标的结构形式（占地面积小，结构紧凑，位置精度尚可，能与其他机器人协调工作，重量轻，但壁障性差，有平衡问题，位置误差与臂长成正比）

２．圆柱坐标的结构形式：位置精度仅次于直角坐标，控制简单，壁障性好，但结构庞大，难于其他ｒｏｂｏｔ协调工作，两移动轴设计较复杂。

３．手臂关节的结构形式：结构最紧凑，灵活性大，占地面积最小，工作空间最大，能与其他ｒｏｂｏｔ协调工作，壁障性好，单位值精度低，有平衡问题，控制耦合，比较复杂。

４．直角坐标的结构形式：位置精度最高，控制无耦合，比较简单，壁障性好，但结构较庞大，灵活性差，难于其他ｒｏｂｏｔ协调，移动轴的结构较复杂。

＊成组技术是将企业生产的多种产品，不见和零件，按照一定的相似性准则分类组成，并以这种分类为基础组织生产的全过程，从而实现产品设计，制造和生产管理的合理化及高效益。

所谓零件的分类编码系统，就是用符号（数字，字母）等，对产品零件的相关特征，如功能，几何形状，尺寸，精度，材料以及某些工艺特征等进行描述和标识的一套特定的规则和依据。

码的结构：树式结构（分级结构），连是结构（并列结构，矩阵结构），混合式结构。

＆ＣＡＰＰ系统的基本组成：产品设计信息输入，工艺决策（修订式方法，生成式方法），产品工艺信息输出，修订式工艺决策基本原理是利用零件的相似性：相似性的零件有相似性的工艺过程，一个新零件的工艺规程是通过检测相似零件的工艺规程并加以筛选或编辑而成

生成式方法基本原理：将人们设计工艺过程时用的推理和决策方法转换成计算机处理的决策模型，算法，及程序代码，从而依靠系统决策，自动生成零件的工艺规程。

知识获取是抽取领域知识并将其形式化的过程

所谓知识标识就是以一定的形式对获取的领域知识进行规范化表示，即知识的符号化过程。

测试技术经历的３个主要发展阶段：１．人工测试２．自动测试３．计算机辅助测试。

ｃｏｍｐｕｔｅｒ在测试过程中的作用：１．控制测试过程２．激励生产可编程激励信号３．数据处理，对响应信号进行各种数学逻辑运算，做出判决和估值４．输出测试结果５．管理６．监控报警。

测试及的用途：产品（设计数据已知）的检测，仿制样件（实物数据未知）的测量，划线，易加工材料的铣切。

测试机的测试方法：人工控制，半自动测试，全自动测试。

常用的测量方法：１．点位测量２．连续扫描测量

＆防治与测量造型

１． 仿制铣切加工方法，测量头直接控制铣刀刀具轨迹，不需要专用的数据处理单元，但对模型的扫描测量和零件加工同时进行，两者相互干涉，降低了整个系统的速度，严重影响了整体精度，铣刀刀具半径补偿不能进行。

２． 先记录后加工方法，不受铣刀振动影响，测量精度高，加工速度可不受侧头移动速度影响而正常加工，局限性，使用铣床作为模型的测量设备，代价高，效率低，不能对

不同侧头进行铣刀刀具半径补偿，不能完成由一个实体模型加工凹凸模的工作。

３． 实物测量变成加工方法，测得的数据可在一定的精度内完整描述事物形状，数据可直接经后置处理生成粗加工和精加工刀位轨迹文件，可自动进行刀具补偿，缺点，整个处理过程冗长，产品加工效果差，不能解决凹凸模的加工，未建立数学模型，产品有模型的缺陷。

４． 实物测量造型加工方法，建立了数学模型，并完成了零件模型的造型，经数据处理和分析，可排除坏点，并对造型曲面进行光顺，可生成凹凸模的粗精加工刀位文件，可对模型进行重新设计，可进行后续计算和性能分析，缺点，数据处理过程较繁琐，对编程人员要求较高。

九．ＣＩＭ是信息技术和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应能力，由此，企业的所有功能，信息，组织，管理方面都是一个集成起来的集体的各个部分。

ＣＩＭ概念中包含两个基本点：１．企业的各个生产环节是不可分割的，需要统一考虑。２．整个制造生产过程实质上是信息的采集，传递和加工处理过程。

ＣＩＭ的通俗解释是：用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益。

ＣＩＭＳ是ＣＩＭ思想的具体实现。它是在柔性制造技术，计算机技术，信息处理技术，自动控制技术，和现代管理技术基础上，将企业的全部生产，经营活动所需的各种分散的自动化系统，经过新的管理模式，把各种功能有机的集成起来，以获得适用于多品种，

中小批量生产的高效益，高柔性和高质量的制造系统。

ＣＩＭＳ的组成：管理信息分系统（ＭＩＳ），工程涉及自动化分系统（ＣＡＤ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ）制造自动划分系统（ＦＭＳ）质量保证分系统（ＣＡＱ），————功能分系统（４个），计算机网络分系统（ＮＥＴ）数据库分系统（ＤＢＭＳ）————支撑分系统（２个）。

ＣＩＭＳ体系结构的分类：１．面向ＣＩＭＳ生命周期的体系结构２．面向ＣＩＭＳ功能构成和控制结构的体系结构３．面向ＣＩＭＳ集成平台的体系结构。

柔性制造系统（ＦＭＳ）是由数控加工设备，物料运出装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。

系统的柔性常指产品的柔性，即系统为不同的产品和产品变化进行设置，已达到提高设备利用率，减少加工过程中零件的中间存储，迅速响应需求变化的能力。

敏捷制造（ＡＭ．Ａｇｉｌｅ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）是将柔性的先进制造技术，熟练掌握生产技能，有知识的劳动力及促进企业内部和企业之间的灵活管理三者集成在一起，对千变万化的市场机会做出快速反应的一种新的经营管理模式。