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第四章
CAD/CAM技术
1
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总体概述
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2
本章学****目标
掌握实体建模和特征建模的基本概念
熟悉各种建模方法的原理、特点及表示方法
学会根据物体的结构形状分析建模过程
学****使用商品化CAD软件几何建模功能
重点:各种建模方式基本原理和特点
难点:曲面建模方式基本原理和特点
3
学****内容
概述
线框建模
曲面建模
实体建模
特征建模
4

几何建模
几何建模技术发展
常用建模方法的比较与应用
建模技术是将现实世界中的物体及其属性转化为计算机内部可数字化表示、分析、控制和输出的几何形体的方法
建模技术是产品信息化的源头,是定义产品在计算机内部表示的数字模型、数字信息及图形信息的工具,它为产品设计分析、工程图生成、数控编程、数字化加工与装配中的碰撞干涉检查、加工仿真、生产过程管理等提供有关产品的信息描述与表达方法,是实现计算机辅助设计与制造的前提条件,也是实现CAD/CAM一体化的核心内容
5
几何建模
几何建模技术是CAD/CAM系统中的关键技术。几何建模技术是以计算机能够理解的方式,对几何实体进行确切的定义,赋予一定的数学描述,再以一定的数据结构形式对所定义的几何实体加以描述,从而在计算机内部构造一个实体的模型。该模型是对几何实体的确切的数学描述或是对几何实体某种状态的真实模拟,它将为CAD/CAM系统的各种不同的后续应用提供信息,如由模型产生有限元网格,根据模型编制数控加工程序,由模型进行机器装配、干涉检查等。通常将能够定义、描述、生成几何模型,并能交互编辑的系统成为几何造型系统。
6
几何建模的方法
几何建模方法采用几何信息和拓扑信息反映物体的形状和位置。
物体的拓扑和几何信息是互相关联的,不同的拓扑关系需要不同的几何信息。刚体变换不改变物体的形状,只改变物体的位置和方向。对于保持拓扑关系不变的几何变换,不仅改变物体的位置和方向,而且也改变物体的形状,甚至变换矩阵中的元索可以不是常数,而是某种函数关系,由此可扩大物体覆盖的域。
7
几何信息一般是指一个物体在三维欧氏空间中的形状、位置和大小。最基本的几何元素包括点、线、面。如空间任意一点可以用直角坐标系中的三个坐标分量定义;对于一条空间直线,可以用它的两个端点的空间坐标定义;面可以是平面或曲面,平面可以用有序边棱线的集合定义。但是只用几何信息表示物体并不充分,常会出现物体表示上的二义性,即对同一几何体就可能有不同的理解。因此,对于几何建模系统来说,为了保证描述物体的完整性和数学的严密性,必须同时给出几何信息和拓扑信息。
8
拓扑信息是指一个物体的拓扑元素(顶点、边和表面)的数量、类型以及相互之间的邻接关系。拓扑元素之间可以采用九种拓扑关系表示
9
建模技术发展概况
早期CAD系统只能处理二维信息,设计人员通过投影图表达零件的形状及尺寸;
建模技术发展重要事件:;1972年~-1系统;1968年~1972年北海道大学冲野教授等建成TIPS-1系统…
近年来,CAD/CAM集成化系统普遍采用实体模型作为产品造型系统,成为从微机到工作站上各种图形系统的核心;
为满足设计到制造各个环节的信息统一要求,建立统一的产品信息模型,推出了特征建模系统;
正在研究全新建模方式——行为特征建模,将CAE技术与CAD建模融为一体,理性确定产品形状、结构、材料等各种细节
常见三维几何建模模式:
线框建模、表面建模、实体建模和特征建模
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