【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．設計零件組的復合零件 復合零件又叫主樣件，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)成組技術中相似性原理，如果零件的結構形狀相似，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行描述，然后通過相應的計算機編譯系統(tǒng)對描述結果進行編譯，形成計算機能夠識別的零件信息代碼。 （ 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、配合和嚙合關系等多種信息。創(chuàng)成法原理目前還不完善，還沒有一個純粹的創(chuàng)成法 CAPP 系統(tǒng)出現(xiàn)。通常調(diào)用標準工藝文件，確定加工順序，計算切削參數(shù)、加工時間或加工費用都是由計算機自動進行的。隨后北京理工大學也研制出適用于車輛中回轉體零件的 BITCAPP系統(tǒng)，北京航空航天大學發(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)實踐使用。 1969年挪威推出了世界上第一個 CAPP系統(tǒng) AUTOPROS，并于 1973年商品化。這些功能恰恰適應工藝規(guī)程設計的需要，于是出現(xiàn)了計算機輔助工藝規(guī)程設計 (Computer Aided Process P1anning），簡稱 CAPP 這樣一種新技術。 (4)選用合理的切削用量 (5)計算時間定額和加工成本 (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 技術及其發(fā)展概況 工藝規(guī)程設計的任務 工藝規(guī)程設計的主要任務是為被加工零件選擇合理的加工方法、加工順序、工、夾、量具，以及切削條件的計算等，使能按設計要求生產(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)學模型 建立仿真模型 編制仿真程序 進行仿真實驗 結果統(tǒng)計分析 仿真工作總結 計算機仿真的廣泛應用具有十分重要的意義 (1) 替代許多難以或無法實施的實驗 (2) 解決一般方法難以求解的大型 系統(tǒng)問題 (3) 降低投資風險、節(jié)省研究開發(fā)費用 (4) 避免實際實驗對生命、財產(chǎn)的危害 (5) 縮短實驗時間、不受時空限制 仿真在 CAD/CAM中的應用 仿真在 CAD／ CAM系統(tǒng)中的應用主要表現(xiàn)在以下幾個方面： (1) 產(chǎn)品形態(tài)仿真。 計算機仿真的特點 (1) 以計算機為實驗環(huán)境，依賴實際系統(tǒng)的抽象仿真模型。例如柔性制造系統(tǒng)的仿真，在設計階 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行策略控制下的特性，從而預先對系統(tǒng)進行分析、評價，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)計劃輸入下的運行情況，用以擇優(yōu)實施作業(yè)計劃，提高系統(tǒng)的運行效率。全物理仿真的模型則全部是實物模型。 仿真的類型 仿真是在模型上進行反復試驗研究的過程。 (6) 計算機求解，優(yōu)選設計方案。 (2) 分析優(yōu)化對象，準備各種技術資料。需要考慮因素： ? 優(yōu)化設 計問題的規(guī)模，即設計變量數(shù)目和約束條件數(shù)目的多少。 (4)對照設計實例，修正數(shù)學模型 (5)正確求解計算．估價方法誤差 (6)進行結果分析，審查模型靈敏性 優(yōu)化設計方法 優(yōu)化設計 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)學模型的一般過程為： （ 1）分析設計問題，初步建立數(shù)學模型 建立數(shù)學模型有三種途徑： 1)抽象理論數(shù)學模型 2)擬合近似數(shù)學模型 3)提煉數(shù)值仿真模型 (2)抓住主要矛盾，確定設計變量 一般情況下，限制優(yōu)化設計變量的個數(shù)有利于設計問題數(shù)學模型的簡化。它用某個固定公式代入初值后反復進行計算，每次計算后，將計算結果代回公式，使之逐步逼近理論上的精確解，當滿足精度要求時，得出與理論解近似的計算結果。 如在貯料箱設計中，可得邊界約束條件為： (2)性能約束 又稱性態(tài)約束，是由某種設計性能或指標推導出來的一種約束條件。 約束條件 為產(chǎn)生一個可接受的設計而對設計變量取值施加的種種限制稱為約束條件。機械優(yōu)化設計時，作為設計變量的基本參數(shù)，一般是一些相互獨立的參數(shù)，它們的取值都是實數(shù)。 優(yōu)化設計 設計變量 設計中，可以用一組對設計性能指標有影響的基本參數(shù)來表示某個設計方案。 （ 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)點坐標 :可手工或交互輸入節(jié)點坐標；繞任意軸旋轉生成或沿任意矢量方向平移生成一系列節(jié)點坐標；在一系列節(jié)點之間生成有序節(jié)點坐標；生成典型圖、體的節(jié)點坐標；合并坐標值相同的節(jié)點，并按順序重新編號。 （ 2）單獨為某一個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)，它同時具有批處理和圖形編輯功能。當結構經(jīng)過有限元分析后，亦會輸出大量數(shù)據(jù)，對這些數(shù)據(jù)的觀察和分析也是一項細致而難度較大的工作。由于單元的個數(shù)是有限的，節(jié)點數(shù)目也是有限的，所以稱為有限元法。計算機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，由于計算機的應用以及測試手段的不斷改進和完善，機械設計已由靜態(tài)、線性分析向動態(tài)、非線性過渡；由經(jīng)驗類比設計向最優(yōu)化過渡；由人工計算向自動計算、由近似計算向精確計算過渡，以適應產(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： (1)表示形體的點、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系； (2)可對 Brep法的形體進行多種操作和局部修改 缺點 ： (1)數(shù)據(jù)結構復雜，需要大量存儲空間，維護內(nèi)部數(shù) 據(jù)結構及一致性的程序較復雜； (2)對形體的修改操作較難實現(xiàn)。 用 CSG法構造的實體模型在計算機中是通過用 CSG樹的形式加以表達的，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、實體參數(shù)表示法等?？梢韵[、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) 擅長構造復雜的曲面物體，如模具、汽車、飛機等表面。從原理上講，此種模型不能消除隱藏線、計算物性、生成數(shù)控加工刀具軌跡、有限元網(wǎng)格剖分、物體干涉檢驗等，缺少拓撲信息，即邊與面、面與體之間關系的信息，因此不能構成實體。實際物體是頂點表和棱線表相應的三維映象。特征識別 +特征提取 特征設計 基于特征的造型技術，由設計人員調(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。此外還能進行工藝規(guī)程設計等。能檢查裝配中的干涉。這個模型將為各種不同的后續(xù)應用提供信息（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，進行碰撞、干涉檢驗； VM；機床模型；刀具模型；夾 具模型；零件模型）。 3 智能化 現(xiàn)有的 CAD/CAM技術在機械設計中只能處理數(shù)值型的工作，包括計算、分析與繪圖 在設計活動中存在另一類符號推理型工作 ，將人工智能技術，特別是專家系統(tǒng)的技術，與傳統(tǒng) CAD/CAM技術結合起來，形成智能化 CAD/CAM 系統(tǒng)是機械 CAD/CAM 發(fā)展的必然趨勢。它主要由 知識庫、推理機、實時系統(tǒng)、知識獲取系統(tǒng)以及人機接口等組成。 交互型 CAD/CAM系統(tǒng) 在機械產(chǎn)品 設計過程中，方案的決策及結構布置要完全實現(xiàn)自動化設計是非常困難的，有時也是不可行的，設計過程中往往需要設計人員的隨時參與，由此產(chǎn)生了交互型CAD/CAM系統(tǒng)。應用軟件的功能和質(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。負責 CAD的繪圖，如 AutoCAD。 2．計算機語言及編譯系統(tǒng)。 (6) 生成設計文檔及報表。 (2) 圖形及符號庫。 廣義 CAM指利用計算機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。 還可以定義為：工程技術人員以計算機為工具，用自身的專業(yè)知識，對產(chǎn)品進行幾何造型、分析計算、繪圖和編寫技術文件等設計活動的總稱。計算機輔助設計是將人和計算機的最佳特性結合起來，輔助進行產(chǎn)品的設計與分析的一種技術，是綜合了計算機與工程設計方法的最新發(fā)展而形成的一門新興學科。是指計算機在制造領域有關應用的統(tǒng)稱，有廣義和狹義之分。 CAD/CAM 技術在機械工業(yè)中的主要應用有以下幾個方面： (1) 二維繪圖。 (5) 工程分析。如 Windows 2020/xp/NT UNIX（工作站，微機）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 應用軟件 應用軟件是用戶為解決各類實際問題，在系統(tǒng)軟件的支持下而設計、開發(fā)的程序，或利用支撐軟件進行二次開發(fā) 形成的程序，如模具設計軟件、電器設計軟件等。 自動型 CAD/CAM系統(tǒng) 自動型 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，計算機能根據(jù)規(guī)定的程序，自動完成設計工作，輸出產(chǎn)品設計全部圖紙及技術文件，僅適用于設計理論成熟；計算公式確定；設計步驟及判別標準清楚；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、專家系統(tǒng)技術與普通 CAD/CAM 系統(tǒng)結合起來，便產(chǎn)生了智能型CAD/CAM系統(tǒng)。 2 網(wǎng)絡化 提 供多學科領域開發(fā)團隊的協(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、知識共享、資源共享。 這種技術能將物體的形狀及其屬性（顏色、材質(zhì)、精度）存儲在計算機內(nèi)，形成該物體的三維幾何模型，這個模型是對原物體的確切的數(shù)學描述或是對原物體某種狀態(tài)的真實模擬。能進行物體的物理特性計算；如計算體積、面積、重心、慣性矩等。 (3) 制造 能利 用生成的三維幾何模型進行數(shù)控自動編程及刀具軌跡的仿真。有交互式和系統(tǒng)自動識別兩種方式。 它的計算機表示包括兩方面的信息：一類是幾何信息，記錄各頂