【正文】 優(yōu)化和工藝方案的優(yōu)化等。如車外圓、鉆孔、銑平面、磨外圓、滾齒、拉花鍵等。 3．設(shè)計(jì)零件組的復(fù)合零件 復(fù)合零件又叫主樣件，它包含一組零件的全部形狀要素，有一定的尺寸范圍，可以是實(shí)際存在的，也可以是假想的?？梢愿鶕?jù)具體情況選用通用的分類系統(tǒng)，如 JCBM、Opitz、 JLBM、 KK系統(tǒng)等等，也可選用適合于本部門產(chǎn)品特點(diǎn)的專用分類系統(tǒng)。 派生法 CAPP 系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)成組技術(shù)中相似性原理，如果零件的結(jié)構(gòu)形狀相似，則它們的工藝規(guī)程也有相似性。用戶首先用這種語言規(guī)定的詞匯、語句和語法對零件信息進(jìn)行描述，然后通過相應(yīng)的計(jì)算機(jī)編譯系統(tǒng)對描述結(jié)果進(jìn)行編譯，形成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的零件信息代碼。 （ 2）工藝信息 工藝信息是指零件的加工精度、表面粗糙度、零件材料、毛坯特征、熱處理要求、配合和嚙合關(guān)系等多種信息。創(chuàng)成法原理目前還不完善，還沒有一個(gè)純粹的創(chuàng)成法 CAPP 系統(tǒng)出現(xiàn)。通常調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)工藝文件，確定加工順序，計(jì)算切削參數(shù)、加工時(shí)間或加工費(fèi)用都是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行的。隨后北京理工大學(xué)也研制出適用于車輛中回轉(zhuǎn)體零件的 BITCAPP系統(tǒng)，北京航空航天大學(xué)發(fā)表了 BHCAPP系統(tǒng)，還有 —些高等院校和工廠合作研制的 CAPP系統(tǒng)也相繼獲得成功。 CAPP 從 60年代末開始研制，到目前雖只有幾十年的歷史，但已研制出很多 CAPP 系統(tǒng)，而且有不少系統(tǒng)已投入生產(chǎn)實(shí)踐使用。 1969年挪威推出了世界上第一個(gè) CAPP系統(tǒng) AUTOPROS，并于 1973年商品化。這些功能恰恰適應(yīng)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的需要，于是出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (Computer Aided Process P1anning），簡稱 CAPP 這樣一種新技術(shù)。 (4)選用合理的切削用量 (5)計(jì)算時(shí)間定額和加工成本 (6)編制包含上述所有資料的工藝文件 其核心內(nèi)容是選擇加工方法和安排合理的加工順序。 CAPP 技術(shù)及其發(fā)展概況 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的任務(wù) 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是為被加工零件選擇合理的加工方法、加工順序、工、夾、量具，以及切削條件的計(jì)算等，使能按設(shè)計(jì)要求生產(chǎn)出合格的成品零件。 (5) 零件工藝過程幾何仿真。其一般過程為： 建立數(shù)學(xué)模型 建立仿真模型 編制仿真程序 進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn) 結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析 仿真工作總結(jié) 計(jì)算機(jī)仿真的廣泛應(yīng)用具有十分重要的意義 (1) 替代許多難以或無法實(shí)施的實(shí)驗(yàn) (2) 解決一般方法難以求解的大型 系統(tǒng)問題 (3) 降低投資風(fēng)險(xiǎn)、節(jié)省研究開發(fā)費(fèi)用 (4) 避免實(shí)際實(shí)驗(yàn)對生命、財(cái)產(chǎn)的危害 (5) 縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間、不受時(shí)空限制 仿真在 CAD/CAM中的應(yīng)用 仿真在 CAD／ CAM系統(tǒng)中的應(yīng)用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： (1) 產(chǎn)品形態(tài)仿真。 計(jì)算機(jī)仿真的特點(diǎn) (1) 以計(jì)算機(jī)為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，依賴實(shí)際系統(tǒng)的抽象仿真模型。例如柔性制造系統(tǒng)的仿真，在設(shè)計(jì)階 段，通過模型仿真來研究系統(tǒng)在不同物理配置情況下和不同運(yùn)行策略控制下的特性，從而預(yù)先對系統(tǒng)進(jìn)行分析、評價(jià)，以獲得較好的配置和較優(yōu)的控制策略；系統(tǒng)建成后，通過仿真，可以模擬系統(tǒng)在不同作業(yè)計(jì)劃輸入下的運(yùn)行情況，用以擇優(yōu)實(shí)施作業(yè)計(jì)劃，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。全物理仿真的模型則全部是實(shí)物模型。 仿真的類型 仿真是在模型上進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)研究的過程。 (6) 計(jì)算機(jī)求解，優(yōu)選設(shè)計(jì)方案。 (2) 分析優(yōu)化對象，準(zhǔn)備各種技術(shù)資料。需要考慮因素： ? 優(yōu)化設(shè) 計(jì)問題的規(guī)模，即設(shè)計(jì)變量數(shù)目和約束條件數(shù)目的多少。 (4)對照設(shè)計(jì)實(shí)例，修正數(shù)學(xué)模型 (5)正確求解計(jì)算．估價(jià)方法誤差 (6)進(jìn)行結(jié)果分析，審查模型靈敏性 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法 優(yōu)化設(shè)計(jì) 方法的種類很多，根據(jù)討論問題的不同方面，有不同的分類方法。 建立數(shù)學(xué)模型的一般過程為： （ 1）分析設(shè)計(jì)問題，初步建立數(shù)學(xué)模型 建立數(shù)學(xué)模型有三種途徑： 1)抽象理論數(shù)學(xué)模型 2)擬合近似數(shù)學(xué)模型 3)提煉數(shù)值仿真模型 (2)抓住主要矛盾，確定設(shè)計(jì)變量 一般情況下，限制優(yōu)化設(shè)計(jì)變量的個(gè)數(shù)有利于設(shè)計(jì)問題數(shù)學(xué)模型的簡化。它用某個(gè)固定公式代入初值后反復(fù)進(jìn)行計(jì)算，每次計(jì)算后，將計(jì)算結(jié)果代回公式，使之逐步逼近理論上的精確解，當(dāng)滿足精度要求時(shí)，得出與理論解近似的計(jì)算結(jié)果。 如在貯料箱設(shè)計(jì)中，可得邊界約束條件為： (2)性能約束 又稱性態(tài)約束，是由某種設(shè)計(jì)性能或指標(biāo)推導(dǎo)出來的一種約束條件。 約束條件 為產(chǎn)生一個(gè)可接受的設(shè)計(jì)而對設(shè)計(jì)變量取值施加的種種限制稱為約束條件。機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，作為設(shè)計(jì)變量的基本參數(shù)，一般是一些相互獨(dú)立的參數(shù)，它們的取值都是實(shí)數(shù)。 優(yōu)化設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)變量 設(shè)計(jì)中，可以用一組對設(shè)計(jì)性能指標(biāo)有影響的基本參數(shù)來表示某個(gè)設(shè)計(jì)方案。 （ 5）單元物理幾何屬性編輯 : 定義材料特性，對彈性模量、波松比、慣性矩、質(zhì)量密度以及厚度等物理幾何參數(shù)進(jìn)行修改、插入或刪除。 前置處理程序的基本功能 （ 1）生成節(jié)點(diǎn)坐標(biāo) :可手工或交互輸入節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；繞任意軸旋轉(zhuǎn)生成或沿任意矢量方向平移生成一系列節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；在一系列節(jié)點(diǎn)之間生成有序節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；生成典型圖、體的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；合并坐標(biāo)值相同的節(jié)點(diǎn)，并按順序重新編號(hào)。 （ 2）單獨(dú)為某一個(gè)有限元分析程序配置前后處 理功能程序，并把二者集成為一套完整的有限元分析系統(tǒng)，它同時(shí)具有批處理和圖形編輯功能。當(dāng)結(jié)構(gòu)經(jīng)過有限元分析后，亦會(huì)輸出大量數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)的觀察和分析也是一項(xiàng)細(xì)致而難度較大的工作。由于單元的個(gè)數(shù)是有限的，節(jié)點(diǎn)數(shù)目也是有限的，所以稱為有限元法。計(jì)算機(jī)輔助工程分析已成為 CAD／ CAM中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。 近三十年來，由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用以及測試手段的不斷改進(jìn)和完善，機(jī)械設(shè)計(jì)已由靜態(tài)、線性分析向動(dòng)態(tài)、非線性過渡；由經(jīng)驗(yàn)類比設(shè)計(jì)向最優(yōu)化過渡；由人工計(jì)算向自動(dòng)計(jì)算、由近似計(jì)算向精確計(jì)算過渡，以適應(yīng)產(chǎn)品向高效、高速、高精度、低成本等現(xiàn)代化要求發(fā)展的需要。 Brep表示法的優(yōu)點(diǎn)： (1)表示形體的點(diǎn)、線、面等幾何元素是顯式表示、使得形體的顯示很快并且很容易確定幾何元素之間的連接關(guān)系； (2)可對 Brep法的形體進(jìn)行多種操作和局部修改 缺點(diǎn) ： (1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要大量存儲(chǔ)空間，維護(hù)內(nèi)部數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)及一致性的程序較復(fù)雜； (2)對形體的修改操作較難實(shí)現(xiàn)。 用 CSG法構(gòu)造的實(shí)體模型在計(jì)算機(jī)中是通過用 CSG樹的形式加以表達(dá)的，通常采用二叉樹的形式加以描述。它們分別是早期和近期 CAD開發(fā)中三維形體表示的主要方法，其他表示方法還有掃描表示法、八叉樹表示法、基本體素表示法、空間分割法、實(shí)體參數(shù)表示法等。可以消隱、剖切、有限元網(wǎng)格劃 分、生成 NC刀具軌跡。用有向棱邊的右手法則確定所在面外法線的方向，如規(guī)定正向指向體外。 (2) 擅長構(gòu)造復(fù)雜的曲面物體，如模具、汽車、飛機(jī)等表面。從原理上講，此種模型不能消除隱藏線、計(jì)算物性、生成數(shù)控加工刀具軌跡、有限元網(wǎng)格剖分、物體干涉檢驗(yàn)等，缺少拓?fù)湫畔?，即邊與面、面與體之間關(guān)系的信息，因此不能構(gòu)成實(shí)體。實(shí)際物體是頂點(diǎn)表和棱線表相應(yīng)的三維映象。特征識(shí)別 +特征提取 特征設(shè)計(jì) 基于特征的造型技術(shù)，由設(shè)計(jì)人員調(diào)用特征造型系統(tǒng)中的特征，通過增加、刪除和修改等操作建立零件特征模型。此外還能進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)等。能檢查裝配中的干涉。這個(gè)模型將為各種不同的后續(xù)應(yīng)用提供信息（例如：由模型產(chǎn)生有限元網(wǎng)格；由模型生成數(shù)控加工刀具軌跡，進(jìn)行碰撞、干涉檢驗(yàn)； VM；機(jī)床模型；刀具模型；夾 具模型；零件模型）。 3 智能化 現(xiàn)有的 CAD/CAM技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)中只能處理數(shù)值型的工作，包括計(jì)算、分析與繪圖 在設(shè)計(jì)活動(dòng)中存在另一類符號(hào)推理型工作 ，將人工智能技術(shù)，特別是專家系統(tǒng)的技術(shù)，與傳統(tǒng) CAD/CAM技術(shù)結(jié)合起來，形成智能化 CAD/CAM 系統(tǒng)是機(jī)械 CAD/CAM 發(fā)展的必然趨勢。它主要由 知識(shí)庫、推理機(jī)、實(shí)時(shí)系統(tǒng)、知識(shí)獲取系統(tǒng)以及人機(jī)接口等組成。 交互型 CAD/CAM系統(tǒng) 在機(jī)械產(chǎn)品 設(shè)計(jì)過程中，方案的決策及結(jié)構(gòu)布置要完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)是非常困難的，有時(shí)也是不可行的，設(shè)計(jì)過程中往往需要設(shè)計(jì)人員的隨時(shí)參與，由此產(chǎn)生了交互型CAD/CAM系統(tǒng)。應(yīng)用軟件的功能和質(zhì)量直接影響 CAD/CAM系統(tǒng)的功能和質(zhì)量。如 FoxBASE， FoxPRO，工程數(shù)據(jù)庫等。負(fù)責(zé) CAD的繪圖，如 AutoCAD。 2．計(jì)算機(jī)語言及編譯系統(tǒng)。 (6) 生成設(shè)計(jì)文檔及報(bào)表。 (2) 圖形及符號(hào)庫。 廣義 CAM指利用計(jì)算機(jī)輔助完成從毛坯到產(chǎn)品制造過程中直接和間接的各種活動(dòng)。 還可以定義為：工程技術(shù)人員以計(jì)算機(jī)為工具，用自身的專業(yè)知識(shí)，對產(chǎn)品進(jìn)行幾何造型、分析計(jì)算、繪圖和編寫技術(shù)文件等設(shè)計(jì)活動(dòng)的總稱。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是將人和計(jì)算機(jī)的最佳特性結(jié)合起來，輔助進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與分析的一種技術(shù)，是綜合了計(jì)算機(jī)與工程設(shè)計(jì)方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學(xué)科。是指計(jì)算機(jī)在制造領(lǐng)域有關(guān)應(yīng)用的統(tǒng)稱，有廣義和狹義之分。 CAD/CAM 技術(shù)在機(jī)械工業(yè)中的主要應(yīng)用有以下幾個(gè)方面： (1) 二維繪圖。 (5) 工程分析。如 Windows 2020/xp/NT UNIX（工作站，微機(jī)）等。 支撐軟件 圖形處理軟件。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。如 WPS， WORD等 應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件是用戶為解決各類實(shí)際問題，在系統(tǒng)軟件的支持下而設(shè)計(jì)、開發(fā)的程序，或利用支撐軟件進(jìn)行二次開發(fā) 形成的程序，如模具設(shè)計(jì)軟件、電器設(shè)計(jì)軟件等。 自動(dòng)型 CAD/CAM系統(tǒng) 自動(dòng)型 CAD/CAM 系統(tǒng)能根據(jù)產(chǎn)品性能規(guī)格要求在輸入基本參數(shù)后，不需人工干預(yù)，計(jì)算機(jī)能根據(jù)規(guī)定的程序，自動(dòng)完成設(shè)計(jì)工作，輸出產(chǎn)品設(shè)計(jì)全部圖紙及技術(shù)文件，僅適用于設(shè)計(jì)理論成熟；計(jì)算公式確定；設(shè)計(jì)步驟及判別標(biāo)準(zhǔn)清楚；資料數(shù)據(jù)完備的產(chǎn)品。 智能型 CAD/CAM系統(tǒng) 將人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)與普通 CAD/CAM 系統(tǒng)結(jié)合起來，便產(chǎn)生了智能型CAD/CAM系統(tǒng)。 2 網(wǎng)絡(luò)化 提 供多學(xué)科領(lǐng)域開發(fā)團(tuán)隊(duì)的協(xié)同產(chǎn)品開發(fā)支持跨部門、跨行業(yè)、跨地域的企業(yè)協(xié)作，提供數(shù)據(jù)共享、知識(shí)共享、資源共享。 這種技術(shù)能將物體的形狀及其屬性（顏色、材質(zhì)、精度）存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，形成該物體的三維幾何模型，這個(gè)模型是對原物體的確切的數(shù)學(xué)描述或是對原物體某種狀態(tài)的真實(shí)模擬。能進(jìn)行物體的物理特性計(jì)算；如計(jì)算體積、面積、重心、慣性矩等。 (3) 制造 能利 用生成的三維幾何模型進(jìn)行數(shù)控自動(dòng)編程及刀具軌跡的仿真。有交互式和系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別兩種方式。 它的計(jì)算機(jī)表示包括兩方面的信息：一類是幾何信息，記錄各頂