CADCAM技术考纲

《CAD/CAM技术》

第一章概述

1.掌握CAD、CAM的基本含义

1) CAD(Computer Aided Design)

2) CAE(Computer Aided Engineering)

3) CAM(Computer Aided Manufacturing)

4) CAPP(Computer Aided Process Planning)

5) CAD/CAM系统集成

2.了解硬件组成及分类，掌握联机系统的联网方式

按总体配置分类：

主机系统

以一个主机为中心．可以支持多个终端运行，共享一个CPU．这种系统的优点是用户共享主机系统的资源。

工作站系统

工作站是介于个人机与小型机之间的一种计算机、通常具有较高的性能，支持高分辨率彩色图形显示器；具有良好的人机界面；同时，还可支持高技术指标的外围设备及网络环境。

个人机系统

个人机即通常所说的PC机。与前述几类相比，PC机成本的，运算的速度和处理能力相对较低，但随着微机硬件技术的提高以及软件开发水平的提高，PC机上的CAD/CAM系统也逐步显示出其独特的优势。

按系统的组织形式分类：

单机系统

由一台计算机加上输入和输出设备提供给单一用户使用的系统。

联机系统（总线型、星型、环形、网形、混合形）

由一组连接成网络的多台计算机组成，网络内的计算机可以各司其职，有的计算机用于面向用户的数据处理，有的则用于控制整个网络的数据通讯，还有一部分完成特定的功能。各个终端还可以独立使用。

3.掌握软件的组成和层次关系

操作系统

具有下述功能：管理CPU；管理存储器；管理外部设备；管理文件；网络通信功能；其它为用户开发应用软件服务的特定功能。

支撑软件

主要功能：图形处理；三维产品建模；有限元建模与分析；机构运动分析；数据信息交换；工程数据管理；二次开发工具。

应用软件

面向用户（如某一企业、某一类产品或某一个工程），如开目CAD、大恒CAD、华正CAD、圆方CAD、大方CAD。

系统软件：工作站为UNIX，微机为DOS,WINDOWS

等

支撑软件：支撑软件是CAD/CAM系统的核心，它不针对具体的设计对象，而是为用户提供工具或开发环境，不同的支撑软件依赖一定的操作系统，又是各类应用软件的基础。一般包括以下几种类型：

绘图软件

几何建模软件

有限元分析软件

优化方法软件

数据库系统软件

系统运动学/动力学模拟仿真软件

计算机辅助工程软件

4.熟练掌握CAD/CAM系统集成的方法

通过专用数据接口实现集成

利用标准格式接口文件实现集成

基于统一产品模型和数据库的集成

基于产品数据管理（PDM）的系统集成

基于特征方法的系统集成

以产品的特征信息作为基本构造单位，构造特征造型系统，完成整个产品的开发过程。

面向并行工程的系统集成

面向并行工程的方法使产品在设计阶段就可进行工艺分析和设计、PPC/PDC(生产计划控制/生产数据采集)、并在整个过程中贯穿着质量控制和价格控制，使集成达到更高的程度。

5.了解CAD系统的功能和任务

CAD/CAM系统基本功能：

图形显示功能

输入输出功能

存储功能

交互功能

CAD/CAM系统主要任务：

几何造型

计算分析

工程绘图

结构分析

优化设计

计算机辅助工艺规程设计

NC自动编程

模拟仿真

工程数据管理

特征造型

6.了解CAD的历史

7.了解CAD的发展趋势

向CAD/CAM系统的集成化方向发展

向CAD/CAM智能化方向发展

向CAD/CAM网络化方向发展

向并行工程方向发展

面向先进制造技术的CAD技术的发展

面向先进制造技术的CAD技术的发展

第二章数据结构

1.掌握数据、数据元素、数据项和数据结构的定义数据是一切描述客观事物并能被计算机接受和处理的符号的集合。

数据元素，也称为记录、结点，是用来描述一个对象数据的基本单位。

数据项即属性值，用来描述对象的某一个属性。

数据结构是描述物体数据元素之间关系的组织形式。

2.掌握数据结构包括的内容

数据的逻辑结构，既数据元素之间的逻辑关系。

数据的物理结构，既数据元素及其关系在计算机中的存储表示。

数据的运算，即对数据进行的各种操作。

3.掌握数据逻辑结构的分类

数据逻辑结构的分类：

1) 集合

2) 线性表结构(一对一关系)

3) 树型结构(一对多关系)

4) 网状结构(多对多关系)

4.熟练掌握线性表结构的顺序存储方式的原理和特

点及与链式存储之间的区别

线性表存储结构的分类:

1) 顺序存储结构

2) 非顺序存储结构

线性表的顺序存储就是静态的分配一组连续的存储单元，按线性表的逻辑结构依次存放表中所有数据元素。顺序存储的实质就是用数据的存储结构来体现数据的逻辑结构。

线性表顺序存储的特点：

1) 静态的分配连续的存储空间

2) 插入删除操作时间长

3) 存储，访问方便

线性表结构的顺序存储方式与链式存储之间的区别：顺序存储结构就是用一组地址连续的存储单元依次存储该线性表中的各个元素。由于表中各个元素具有相同的属性，所以占用的存储空间相同。

线性表按链式存储时，每个数据元素(结点)的存储包括数据区和指针区两个部分。数据区存放结点本身的数据，指针区存放其后继元素的地址只要知道该线性表的起始地址表中的各个元素就可通过其间的链接关系逐步找到

优缺点

顺序存储需要开辟一个定长的空间，读写速度快，缺点不可扩充容量(如果要扩充需要开辟一个新的足够大的空间把原来的数据重写进去)

链式存储无需担心容量问题，读写速度相对慢些，由于要存储下一个数据的地址所以需要的存储空间比顺序存储大。

5.熟练掌握单向链表、双向链表的存储方式的原理和

特点

单向链表：

在单向链表中，其结点的数据域用来存储基本信息，而指针域则包含一个指针，用来指向该结点的后驱元素结点。

单向链表特点：

结点可以动态分配；

快速完成插入删除操作；

访问当前结点的前驱结点会比较麻烦；

双向链表：双向链表中的结点在单向链表结点的基础上增加一个指向前驱结点的指针。

双向链表特点：

1) 多一个前驱指针；

2) 可以正反两个方向对链表进行搜索

链表应用：

1) AutoCAD中Redo和Undo的使用

2) AutoCAD中图层的实现

6.了解循环链表的原理和特点

7.掌握栈和队列的定义和特点

栈是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。表尾端称为栈顶，表头端称为栈底。其特点是后进先出。队列是一种先进先出的线性表，它只允许在表的一端进行插入，而在另一端删除。

8.了解树的基本概念，掌握二叉树及其相关概念

树是n(n＞=0)个结点的有限集合T。任意一棵非空树都要满足以下两个条件：

1) 有且仅有一个特定的称为根（root）的结点；

2) 其余的结点可分为m(m≥0)棵互不相交的有限集合T1，T2，…，Tm，其中每一个集合又都是一棵树，称其为根的子树(subtree)。

1) 结点的度：结点拥有的子树数

2) 叶子结点：没有子结点的结点

3) 树的度：树内各结点度的最大值

4) 孩子：结点的子树的根

5) 双亲：孩子的父结点

6) 兄弟：同一双亲的孩子

7) 树的深度：树中结点的最大层次

二叉树：其特点是每个结点下只有左右两棵子树，且左右子树不能颠倒，否则为另一棵二叉树。

9.熟练掌握树和二叉树的相互转换，熟练掌握二叉树

的遍历

二叉树与一般树的转换：

转换原则：二叉树中某结点的右子结点在一般树中为该结点的兄弟结点；二叉树中某结点的左子结点在一般树中为该结点的子结点。

二叉树的遍历：按一定的次序访问二叉树的每一个结点，且每个结点仅访问一次称为二叉树的遍历。

二叉树的遍历方式：

1) 先序遍历(DLR)：先访问根结点，再访问左子树，最后访问右子树。

2) 中序遍历(LDR)：先访问左子树，再访问根结点，最后访问右子树。

3) 后序遍历(LRD)：先访问左子树，再访问右子树，最后访问根结点。

先序遍历(DLR)：A，B，C，D，E，F，G，H，I。

中序遍历(LDR)：C，D，B，E，A，H，G，F，I。

后序遍历(LRD)：D，C，E，B，H，G，I，F，A。

第三章计算机辅助图形处理（看书）

1.掌握齐次坐标的特点

齐次坐标表示法，就是用N + 1维向量来表示一个N维向量。在齐次坐标系统中，点P的坐标(X，Y) 表示为(X，Y，H) 。通常情况下，H = 1。相应的变换矩阵T

扩展为3×3矩阵

该矩阵可以分为四个部分，其中左上角可以完成比例变换、镜像变换、旋转变换、错切变换等。左下角完成平移变换，右上角完成透视变换，右下角完成全比例变换。从变换结果看，3×3的变换矩阵包含了2×2的变换矩阵的全部结果。

2.掌握运用齐次坐标构造的变换矩阵的含义

3.掌握二维基本变换的基本原理

4.熟练掌握二维复合变换的基本原理

5.掌握三维基本变换的原理和三维复合变换方法

二维图形变换的基本原理：

1)齐次坐标

2)基本变换

3) 恒等、比例、错切、旋转、镜像、平移和逆变换

4)复合变换

6.熟练掌握窗视变换的概念和原理

7.熟练掌握编码裁剪法的原理和步骤

8.掌握判定凸体隐藏面的法向矢量法

9.掌握点的包含性测试方法

10.了解图形的生成方法

1)轮廓线法

2)参数化法

3)图形元素拼合法

4)尺寸驱动法

5)三维实体投影法

第四章几何建模和特征建模

1.掌握建模的概念及过程

建模：将现实世界中的物体及属性转化为计算机内部数字化表达的原理和方法。这是一个抽象的过程

2.了解几何建模的概念和特点，掌握几何信息和拓扑

信息的区别

几何建模就是形体的描述和表达，是建立在几何信息和拓扑信息基础的建模。其主要处理零件的几何信息和拓扑信息。

几何信息：

指物体在欧氏空间中的形状、位置和大小，最基本的几何元素是点、直线、面。

拓扑信息：

指拓扑元素(顶点、边棱线和表面)的数量及其相互间的连接关系。

3.了解线框建模的定义，及其优缺点

定义: 利用基本线素(空间直线、圆弧和点)来定义物体的框架线段信息（物体各个外表面之间交线）。这种实体模型由一系列直线、圆弧、点及自由曲线组成，描述的是产品的轮廓外形。

优点

这种描述方法信息量少，计算速度快，对硬件要求低。数据结构简单，所占的存储空间少，数据处理容易，绘图显示速度快。

缺点

1）存在二异性，即使用一种数据表示的一种图形，有时也可能看成另外一种图形。

2）由于没有面的信息，不能解决两个平面交线问题。

3）由于缺少面的信息，不能消除隐藏线和隐藏面

4）由于没有面和体的信息，不能对立体图进行着色和特征处理，不能进行物性计算。

5）构造的物体表面是无效的，没有方向性，不能进行数控编程。

4.掌握贝塞尔曲线和曲面的性质

Bezier曲线的性质：

(1) Bezier曲线自首顶点V1开始，到末顶点Vn结束。

(2) Bezier曲线和特征多边形的首边和尾边相切。Bezier曲面：是一组空间输入点的近似曲面。但不通过给定的点，不具备局部控制功能。

5.掌握简单曲面生成的方法，了解几种复杂曲面各自

存在的特点

1.对于一般常用的曲面，可以采用几种简化曲面生成的方法。

1)线性拉伸面(平移表面) 这是一种将某曲线，沿固定方向拉伸，而产生的曲面的方法。

2）直纹面给定两条相似的NURBS曲线或其它曲线，它们具有相等的次数，和相等的节点个数，将两条曲线上的对应的节点用直线连接，就形成了直纹曲面。

3）旋转面将指定的曲线，绕旋转轴，旋转一个角度，所生成的曲面就是旋转曲面。

4）扫描面扫描面构造方法很多，其中应用最多、最有效的方法是沿导向曲线（也有称它为控制线）扫描而形成曲面，它适用于创建有相同构形规律的表面。

5）边界曲面在4条连接直线或多义线间建立一个三维表面

6.了解曲面建模的优缺点

1）它克服了线框模型的许多缺点，能够完整地定义三维物体的表面，可以在屏幕上生成逼真的彩色图像，可以消除隐藏线和隐藏面。

2）曲面建模实际上采用的蒙面的方式构造零件的形体，因此很容易在零件建模中漏掉某个甚至某些面的处理，这就是常说的“丢面”。

3）依靠蒙面的方法把零件的各个面粘贴上去，往往会在面与面的连接处出现重叠或者间隙，不能保证建模精度。

4）由于曲面模型中没有各个表面的相互关系，不能描述物体的内部结构，很难说明这个物体是一个实心的还是一个薄壳，不能计算其质量特性。

7.熟练掌握实体建模中边界表示法的原理、特点及其

和曲面建模的区别

边界合成法认为所有的实体都是由边界合成，每一个边界都存在着一定的方向，以此来判断实体空间应该在面的哪一侧。

与表面模型的区别

边界表示法的表面必须封闭、有向，各张表面间有严格的拓扑关系，形成一个整体。

而表面模型的面可以不封闭，面的上下表面都可以

有效，不能判定面的哪一侧是体内与体外；

此外，表面模型没有提供各张表面之间相互连接的信息。

8.熟练掌握构造立体几何法的基本原理及其与边界

表示法之间的区别

9.了解混合模型的基本原理

10.掌握空间单元表示法的工作原理

基本思想：通过一系列空间单元构成的图形来表示物体的一种表示方法。这些单元是有一定大小的空间立方体。在计算机内部通过定义各个单元的位置是否填充来建立整个实体的数据结构

11.了解建模发展的趋势

12.了解线框建模、曲面建模、实体建模的优缺点比较

13.掌握特征的概念与分类

特征是产品信息的集合, 它不仅具有按一定拓扑关系组成的特定形状, 且反映特定的工程语义, 适宜在设计、分析和制造中使用。

我们应该将特征理解为一个专业术语, 它兼有形状和功能两种属性, 从它的名称和语义足以联想其特定几何形状、拓扑关系、典型功能、绘图表示方法、制造技术和公差要求。

分类：

精度特征

技术要求特征

形状特征

材料特征

管理特征

工艺特征

制造特征

装配特征

14.掌握形状特征的分类

形状特征的分类

根据形状特征在构造零件中所起的作用不同，可分为主形状特征(主特征)和辅助形状特征(辅特征)。

15.熟练掌握特征类之间的关系

16.了解特征的表示方法和特征库

17.了解零件信息模型

18.了解IGES的基本概念，掌握IGES的五种基本元

素，了解IGES的文件结构

19.了解STEP的基本概念，了解其七个子系列，了解

STEP的三层体系结构

20.了解DXF的文件结构

21.了解STL文件的基本概念，了解STL网格的特点，

掌握STL数据所遵循的原则

STL 类型文件是CAD／CAM中广泛使用的一类三维空间造型存储文件，它最初来源于快速成型技术及反求工程，目前几乎所有的三维造型软件都具有输出此类文件的功能。该类文件主要的优势在于简单、适应性好，即可以输出各种类型空间表面。文件中只包含有相互衔接的三角形面片节点坐标及其外法矢，属于“中性”文件，可以在不同的CAD／CAE／CAM系统进行转换。尽管IGES，STEP类型文件也具有很好的描述空间造型的能力，但在不断变化的空间表面描述上(金属塑性成形过程)，目前只能采用三角形或四边形描述，也就是说只能采用将任意空间表面离散成网格，以三角形网格形式输出、存储。

利用STL数据格式表示立体图形的方式较为简单，对于任何一个独立的空间实体，都可借助其表面信息进行描述，而表面信息则是由许许多多空间小三角面片的逼近体现出来，通过记录各小三角面片的顶点和法向矢量信息来间接描述原来的立体图形。

STL数据遵循的规则有：

共顶点规则：每一个三角面片必须与每个相邻的三角面片共用两个顶点，即一个三角面片的顶点不能落在相邻的任何三角面片的边上；

取向规则：单个面片上的法向量满足右旋定则，其正向必须朝着实体外侧，且与相邻面片的法向量协同（即如果将两个相邻面片合并成一个曲面、则两个面片的法向应该指向曲面的同一侧）；

充满规则，三角面片必须布满三维模型的所有表面，不得有任何遗漏；

取值规则，每个顶点的坐标值必须是非负的，即STL实体应该在第一象限。

第五章计算机辅助设计

1.了解传统机械设计的过程和特点

传统机械设计的特点：

1) 难以实现最优方案的选择

2) 难以进行动态的或精确的设计计算

3) 设计工作效率低、周期长

2.了解CAD系统的概念和特点

CAD是一种利用计算机辅助设计者快速方便、高效高质、低成本地完成整个产品设计任务的现代化设计技术。其功能模型如图5-1。

一个完备的CAD系统的特点：

1) 产品方案的优化设计

2) 产品结构和强度的设计与分析

3) 产品的性能分析与动态模拟

4) 自动生成产品的设计文档资料

3.熟练掌握工程数据中数表的三种处理方式及其特

点

计算机处理工程数据的方法有以下三种：

1) 程序化处理

2) 文件化处理

3) 数据库处理

1) 数表的程序化处理

即将数据以一定的形式直接存放于程序中(程序5-1-1) 。优点是程序和数据结合在一起，处理数度快。缺点是数据无法共享。

2) 数表的文件化处理

即将数据以独立文件的形式存储起来，需要时由程序打开文件来读取数据。优点是初步实现了数据与程序的分离，可有条件的进行数据的共享。缺点是数据和程序之间还存在着一定的依赖关系，数据文件的安全性和保密性差(程序5-1-2)。

3) 数表的数据库处理

即将数据以表的形式存入数据库中，需要时由程序打开文件来读取数据。这种方法实现了数据与程序的分离，可进行数据的共享。数据的安全性、一致性、完整性和保密性由专门的数据库管理系统(DBMS)来保证(程序5-1-3) 。

4.掌握数表差值原理和主要的差值方法

数表的插值处理

插值法的基本思想是：在插值点附近选取几个合适的节点，过这些点构造一个简单的函数g(x) 这样在插值点对应的值就是g(x)在插值点的函数值。

主要的插值法有线性差值法和拉格朗日二次差值法(抛物线差值法)。

5.熟练掌握线图的处理方法，了解最小二乘法原理

线图的处理方法主要有以下几种：

1 有原始数学公式的线图，将公式编入程序；

2 将线图离散成数表，再按数表的处理方法处理；

3 有些线图本来就是试验数据、经验公式的图形化，把这些线图重新拟合成公式编入程序。

6.了解数据库的基本概念，掌握数据模型的分类

数据库系统是在文件系统的基础上发展起来的数据管理技术。

数据库(Database)：是一个可满足多个用户、多种应用的需要、在计算机系统中按一定的数据模型组织、存储的相互联系的数据集合。

数据模型（Data Model）：

是一种人们对现实世界进行描述的工具，不仅描述数据本身的内容，也描述数据与数据之间的关系。数据库的核心问题是研究如何表示和处理数据间的联系。1）层次模型

2）网状模型

3）关系模型

关系模型就是一张二维表，用二维表来描述实体间的关系和实体间的联系

7.掌握数据库系统的体系结构

1．分类：

数据库的模式结构从逻辑上分为外模式，概念模式和内模式这三级。

外模式：

又称为用户模式或子模式，面向用户，是用户能看到并操作的数据视图，它表示了用户所理解的实体、实体属性和实体间的联系。

概念模式：

又称逻辑模式，是对数据库的整体逻辑结构和特征的描述。它表示出数据库的整体数据组织状况和逻辑结构。同样，在这里也没有数据的实际存储，只有关于整体数据库的“说明”。一个数据库可以有多种的外部模式，但只有一个概念模式，处于系统的概念层。

内模式：

也称为存储模式，是对数据库的物理结构和存储方式的描述，包括多种记录的类型，索引及物理存储顺序等，该模式就相当于一个数据仓库。

8.了解数据库管理信息系统(DBMS)的概念，熟练掌

握DBMS的功能

关系型数据库管理系统（DBMS）：

是数据库系统的核心，是统一管理整个数据库系统的应用支撑软件，具有数据库的定义、管理维护、通信以及设备控制等功能。

DBMS的中心任务把对数据库的各种操作转换到物理级去执行。

DBMS的基本功能

1）数据库定义和存取功能

DBMS的最基本功能是有效地执行数据库语言，包括数据库定义和数据的增、删、改、查等功能。

2）数据库控制功能

这是DBMS的核心部分，包括控制系统的运行、用户的并发访问、安全性检查、恢复机制、完整性约束条件的检查和执行等。

3）数据维护功能

包括数据库更新和再组织、数据的转换转储和恢复等以及数据库性能监视。

4）通信功能

和操作系统协作处理库内外数据的传输。

9.了解数据库语言SQL的概念及其功能上的分类SQL语言按照功能可以分为四类：

数据定义语言(Data Definition Language，DDL)，用于定义、撤销和修改数据模式。

数据查询语言(Query Language)，用于查询数据。

数据操纵语言(Data Manipulate Language DML)，用于数据的增、删、改等操作。

数据控制语言(Data Control Language，DCL)用于保护数据的安全性、完整性、并发控制和恢复。

10.了解工程数据库的基本概念

11.了解参数化设计的概念，掌握约束的定义

约束指的是几何元素之间存在的条件关系。参数化设计的过程可以认为是改变参数值后，对约束进行求解的过程。

12.熟练掌握参数化设计中变量几何法

变量几何法就是将几何形状定义为一系列的特征点，将几何元素间的约束关系转换成以特征点坐标为变量的约束方程组。当约束变化时，解出方程组，得到一系列新的特征点，从而生成新的几何模型。

缺点：缺乏检查有效约束的手段；局部修改性能差；结果几何形状不唯一。

13.了解尺寸驱动法的基本原理和掌握约束联动的概

念

(1) 特征联动

(2)参数联动

14.熟练掌握参数化设计和变量化设计的特点和区别参数化设计的特点：

(1) 基于特征

(2) 形状和尺寸联合

(3) 尺寸驱动设计修改

(4) 全数据相关

变量化造型的技术特点是保留了参数化技术基于特征、全数据相关、尺寸驱动设计修改等优点，但在约束定义方面做了根本性改变。在参数化技术中，尺寸约束和形状约束是一体的，通过尺寸约束来控制形状。而在变量化技术中既有尺寸约束，又有形状约束。另外，在变量化技术中允许非全约束的情况存在。

变量化技术和参数化技术的区别

参数化技术在设计全过程中，将形状和尺寸联合起来一并考虑，通过尺寸约束来实现对几何形状的控制；变量化技术将形状约束和尺寸约束分开处理。

参数化技术在非全约束时，造型系统不许可执行后续操作；变量化技术由于可适应各种约束状况，操作者可以先决定所感兴趣的形状，然后再给一些必要的尺寸，尺寸是否注全并不影响后续操作。

15.了解机械CAD应用软件的开发方法

第六章计算机辅助工艺设计

1. 了解CAPP系统的基本概念、基本功能

2. 掌握CAPP系统的基本结构和分类，了解CAPP系统的发展趋势

CAPP系统的基本结构

1) 零件信息的输入模块

2) 工艺规程的生成模块

3) 工艺数据/知识库模块

4) 系统的控制和管理模块

5) 工艺文件管理与输出模块

CAPP系统的分类

CAPP系统按照其工作原理可分为四类：

1) 派生式

2) 创成式

3) 混合式

4) 专家系统

CAPP系统发展趋势1) 集成化2) 通用化3) 智能化3.掌握成组技术的基本原理，了解成组技术的发展状况、应用和特点

基本原理

传统的单件批量生产模式所面临的问题或挑战：

1) 产品品种日益多样化

2) 产品具有更高的可靠性要求

3) 需要加工的零件材料品种更为繁多

4) 要求进一步提高生产率、降低废品率和降低材料消耗。

5) 进一步加强设计、制造等所有生产环节的联系。成组技术的优点

1) 有利于零件设计标准化，减少设计工作的重复。

2) 有利于工艺设计的标准化

3) 降低生产成本，简化生产计划，缩短了生产周期。

4) 有利于CAD系统与CAM系统连接，实现CAD/CAM系统的集成。

4. 掌握编码分类方法的基本原理

5. 熟练掌握顺序分支法的原理，了解聚类分析法的基本原理

顺序分支法乃是将待分类的全部零件按其工艺过程逐个的判别，使之归属于相应的各级分支组，进入各级分支组的诸零件在工序(主要的)类型、数目和顺序上完全一致；然后，遵循一定的并枝原则把各级分枝组合并为零件总数适当的加工族。

聚类分析法是一种数值分析方法，它是数据统计中研究物以类聚的一种多元分析方法，即用某一数学统计量定量地确定样品之间的亲疏关系，从而客观的将样品分类。相似系数，即用来描述两个样品之间相似程度的统计量。该系数的值将直接影响到样品的分类。

6.了解零件分类编码系统的基本类型，掌握其结构

零件的分类方法

零件的相似性是零件分类的基础。零件的相似性有两类：设计性质(如几何形状和尺寸等，图7-1)方面的相似性和制造性质(如加工工艺，图7-2)方面的相似性。

零件族是一些零件的集合，这些零件具有相似的几何

形状和尺寸或在加工具有相似的加工步骤。

零件分类编码系统的结构

编码分类法

2.1 特征码位法

2.2 码域法

2.3 特征位码域法

1) 树式结构：除第一码位外，其它码位上符号的确切含义都要根据前一码位来确定，码位之间是上下级关系，这种结构又称单码或分级结构。

2) 链式结构：每个码位上的符号的含义是固定的，与其它码位无关，也称为并列结构或矩阵结构。

3) 混合式结构：即将上述两种结构的组合，以其综合树式结构和链式结构的优点，更好地满足设计和制造的需要。

7. 了解零件信息的描述、输入和输出

8. 熟练掌握基于成组技术的派生式CAPP系统的主要工作流程

主要工作流程

首先根据零件的相似性划分相似零件组，再对零件组进行标准工艺规程的编制，并确定相应的检索方法，最后以文件的形式贮存在计算机中。当要为新零件设计工艺规程时，输入该零件的成组技术代码，由计算机判别零件属于哪一个零件组，检索出该零件组的标准工艺规程。对标准工艺规程进行修改后，形成该零件具体的工艺规程。

通常情况下，调用标准工艺文件，确定加工顺序，计算切削参数、加工时间或加工费用都是由计算机自动进行的。

9.了解一般软件的开发流程，了解派生式CAPP系统的开发过程

软件开发流程

1) 系统的需求分析

2) 系统的功能设计

3) 硬件和软件平台的选择

4) 系统详细设计

5) 编制系统规格说明

6) 程序编制

7) 编写程序文档

8) 程序测试与维护

具体开发过程

1) 零件的分组编码

2) 设计零件组的复合零件

3) 标准工艺规程的制订

4) 确定标准工艺规程的表达与工艺规程筛选方法

5) 建立工艺数据和知识库

6) 软件设计

10.了解基于特征的派生式CAPP系统的一般特点

主要特点：

1) 用基于特征的零件信息模型来取代GT码

2) 用样件分类索引树来取代零件分组

3) 用基于特征的推理代替基于零件族矩阵的工艺过程筛选策略

11.熟练掌握创成式CAPP的系统原理，了解创成式CAPP系统设计的一般过程

创成式CAPP的系统原理

创成式CAPP就是让计算机模仿工艺人员的逻辑能力，自动进行各种决策，选择零件的加工方法，安排工艺路线、选择机床、刀具、夹具、计算切削参数和加工时间、加工成本，以及对工艺过程进行优化。人的任务仅在于监督计算机的工作，并在计算机决策过程中作一些简单问题的处理，对中间结果进行判断和评估等。

在创成式CAPP系统中，计算机在收集大量的工艺数据和加工知识的基础上，建立起一系列的决策逻辑，形成工艺数据库和加工知识库。当输入新零件的有关信息后，系统可以模仿工艺人员的思维，应用各种工艺决策逻辑规则，在没有人工干预的条件下，自动地生成零件的工艺规程。

创成式CAPP系统设计的一般过程

1. 准备阶段

1) 明确开发的系统的设计对象

2) 对本类零件进行工艺分析

3) 搜集和整理各种加工方法的加工能力范围和经济加工精度等数据

4) 收集、整理和归纳各种工艺设计决策逻辑或决策法则,这是CAPP系统确定零件加工过程的关键和核心。

2. 软件设计阶段

就创成式CAPP系统工艺决策的软件设计而

言，主要任务就是将准备阶段所搜集到的数据和决策逻辑用计算机语言来实现。传统的做法是将各种工艺设计决策逻辑模型化和算法化。

12.了解工艺决策逻辑的依据

建立工艺决策一般应根据工艺设计的基本原理、工厂生产实践经验的总结，以及对具体生产条件的分析研究，并集中有关专家、工艺人员的智慧及工艺设计中常用的、行之有效的原则，如加工方法的选择、加工阶段的划分、工艺方案选择等方面的原则，结合零件的结构特征，建立起相应的工艺设计逻辑。

13.掌握工艺决策逻辑的表现形式，

1) 决策表

2) 决策树

了解决策树与决策表之间的差别

(1)决策树更容易建立和维护，可以直观、准确地表达复杂的逻辑关系。而且决策表可以转换为决策树。

(2)便于扩充和修改，适合于工艺规程设计。

(3)便于程序的实现，其结构与软件设计的流程图相似。

14.了解工艺决策中知识库建立所包含的内容

15.熟练掌握CAPP专家系统的基本概念和工作原理及其与创成式CAPP系统之间的区别

基本概念：CAPP专家系统是将人工智能(AI)技术应用在CAPP系统中形成的专家系统，它突破了简单的逻辑运算，把经验和推理结合起来，将逻辑思维和形象思维结合起来。创成式CAPP系统以“逻辑算法+ 决策表”为主要特征，而CAPP专家系统以“推理+ 知识”为主要特征。

CAPP专家系统主要由零件信息输入模块、知识库、推理库三部分组成，其中知识库和推理库是相互独立的。工作原理：CAPP专家系统根据输入的零件信息频繁地去访问知识库，并通过推理机中的控制策略，从知识库中搜索能够处理零件当前状态的规则，然后执行这条规则，并把每一次执行的规则得到的结论部分按照先后顺序记录下来，直到零件加工达到一个终结状态，这个记录就是零件加工所要求的工艺规程。

区别：推理机与知识库分离。

16.了解CAPP专家系统的知识库的形成及其推理机制第七章计算机辅助制造

1.掌握数控和数控加工的概念

数控加工是用数控装置代替人工操作机床进行自动化加工的一种方法。数字控制(简称数控)是指数控机床上使用数字编码指令(数字或字母)对机床部件进行控制的一种方法。

2.掌握数据加工的插补方式和数控系统的控制类型

1) 直线插补2) 圆弧插补

点位控制：主要强调到达指定点时的坐标精度。

直线控制：主要控制刀具的路径和速度。

轮廓控制：又称连续控制，该方法可对曲线、曲面进行加工。

自适应控制：该方法能根据加工环境的变化，自动对相关的加工参数进行修改，以适应新的环境。

3.了解数控加工的发展历史和特点

特点

1) 加工精度高

2) 生产效率高

3) 自动化程度高

4) 工作成本低

5) 生产准备时间短

6) 加工范围广

7) 有利于实现CAD、CAPP和CAM系统的集成4. 了解数控指令的结构与格式

数控程序结构与格式

% 10 (程序开始部分)

N10 G90 S800

N20 G00 X50 Z30

N30 G01 Y30

N40 G01 X40

N100 M30 (程序结束部分)

4.掌握两种刀具补偿的基本原理

1) 长度补偿

2) 半径补偿

6. 熟练掌握数控编程的步骤

1. 制定出合理的加工工艺

1) 确定加工方案和机床类型

2) 确定零件合理的装夹方法并选择夹具

3) 合理地选择对刀点和换刀点

4) 确定走刀路径

2. 计算运动轨迹坐标值

3. 编写数控程序单

4. 制备控制介质

5. 数控程序校验与试切

7. 了解手工数控编程，掌握自动数控编程的两种方法

8. 掌握数控源程序的前置和后置处理

对零件源程序的处理，分为前置处理和后置处理两个阶段。前置处理又可分为输入翻译、数值计算和刀具偏置补偿三个部分。后置处理程序将刀具的几何轨迹和辅助加工的功能转化为具体的数控加工指令。后置处理阶段输出的控制数控加工操作的程序称作零件的加工程序

9. 了解数控自动编程语言APT

10.熟练掌握图形交互式编程的特点及其基本步骤，对运用MasterCAM进行数控编程有较深入的认识

特点

1. 图形数据的存取、数控程序的编制输出都由计算机自动进行。

2. 编程过程交互进行。

3. 能与其他CAD系统进行通信，有利于CAD/CAM系统的一体化。

4. 该系统可在通用的计算机上运行，不需要专门的编程机

5. 具备动态加工仿真功能

基本步骤

1. 零件图样及加工工艺分析

1) 核准零件几何尺寸、公差及精度要求

2) 确定零件装夹位置和被加工面

3) 选择刀具

4) 确定坐标系、编程零点、对刀点和基准面

5) 确定加工路线

6) 选择合理的工艺参数

11.了解数控加工仿真的概念，了解数控加工仿真的主要内容和方法

基本概念：工程技术人员利用计算机图形学原理，在计算机图形显示器上把加工过程中的零件模型、刀具轨迹、刀具外形一起动态地显示出来，用这种方法来模拟零件的加工过程，检查刀位计算是否正确、加工过程是否发生过切，所选择的刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理，刀具与约束面是否发生干涉与碰撞。这种方法称为数控加工过程仿真。

加工仿真的主要内容

1) 数控程序的编译和检查

2) 毛坯和零件图形的输入和显示

3) 刀具的定义、输入与显示

4) 刀具运动动态显示

5) 碰撞、干涉检验

6) 质量分析仿真

7) 工艺过程布局仿真

8) 仿真结果显示和输出

刀位轨迹仿真：从曲面造型结果中取出所有加工表面及相关型面，从刀位计算结果(刀位文件)中取出刀位轨迹信息，然后将它们组合起来进行显示；或者在所选择的刀位点上放上“真实”的刀具模型，再将整个加工零件与刀具一起进行三维组合消隐，从而判断刀具轨迹上的刀心位置、刀轴矢量、刀具与加工表面的相对位置以及进退刀方式是否合理等。