机械CADCAM技术试验指导书.pdf

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1、0 机械 CAD/CAM 技术实验指导书 朱小蓉编 常州大学 二 0 一 五 年 九 月 0 目录 机械 CAD/CAM 技术实验指导书 0 机械 CAD/CAM 技术实验指导书 . 1 一课程的性质与目的 . 1 二实验教学的基本要求 . 1 三主要参考书目 . 1 第一部分工程设计数据处理上机实验 . 2 实验一 数表的文件化处理 2 一实验目的 . 2 二基本知识 . 2 三实验内容 . 8 四撰写实验报告 . 8 实验二 最小二乘法的应用 10 一实验目的 . 10 二基本知识 . 10 三实验内容（选做一题） . 11 四撰写实验报告 . 11 实验三 插值法应用 12 一实验目的

2、. 12 二基本知识 . 12 三实验内容 . 14 四撰写实验报告 . 14 实验四 数据库及数据传送上机实验 15 一实验目的及要求 . 15 二实验的步骤 . 15 三实验内容 . 15 四、撰写实验报告 . 15 实验五 图形变换 16 一实验目的 . 16 二基本知识 . 16 三实验内容（选做一题） . 16 四、撰写实验报告 . 16 1 第二部分基于 Pro/E 的 CAD/CAM应用实验 18 实验一 零件的实体造型 18 一、实验目的 . 18 二、实验设备 . 18 三、实验内容 . 18 四、实验步骤 . 18 五、实验要求 . 20 实验二 平面零件数控加工刀具路径的

3、编制 21 一、实验目的 . 21 二、实验设备 . 21 三、实验内容 . 21 四、实验步骤 . 21 实验三空间曲面数控加工刀具路径的编制 27 一、实验目的 . 27 二、实验设备 . 27 三、实验内容 . 27 四、实验步骤 . 27 五、实验要求 . 27 实验四 零件的数控加工 29 一、实验目的 . 29 二、实验要求 . 29 三、实验仪表及设备 . 29 四、实验内容及步骤 . 29 五、实验报告要求 . 29 1 机械 CAD/CAM 技术实验指导书 一课程的性质与目的 CAD/CAM技术是随信息技术的发展而形成的一门新技术，是提高产品设计质量、缩短产品开 发周期、降低

4、产品生产成本的强有力手段，也是未来工程技术人员必须掌握的基本工具。本课程 的任务是使学生获得机械CAD/CAM 技术的基本理论和基础知识；掌握CAD/CAM 系统硬件配置的一 般原则；熟悉CAD/CAM 系统常用软件的应用及其开发方法；具有进行CAD/CAM 系统规划与实施的 初步能力。 该课程教学应达到以下基本要求： 1. 知道机械 CAD/CAM 技术 这门学科的性质、地位和独立价值。知道这门学科的研究范围、 研究方法、学科进展和未来发展方向。 2. 理解一种CAD 、CAM 软件的基本结构，操作原理和使用方法。 3. 掌握 CAD建模方法，具有根据设计要求合理选择线框建模、曲面建模、实体

5、建模等各种建 模方法并完成设计操作的能力。 4. 掌握 CAPP的零件输入方法及各种类型CAPP特点，并理解基于专家系统的创成式CAPP的 思想体系、开发方法及实现技术； 5. 熟悉 CAM 软件的各种刀具路径的编制方法，在具备金属切削基本理论、机械制造工艺基本 理论的基础上，能根据工件材料、加工要求等各种具体情况，合理选择刀具，确定切削用量等各 种工艺参数。 6. 了解 CAM 软件在生产使用中与机床的联系，具备独立完成一种CAM 软件的操作使用的能力。 7. 了解先进的产品设计思路，先进的制造技术和先进的生产模式以拓宽视野。 二实验教学的基本要求 机械 CAD/CAM 实验是学生在学习CA

6、D/CAM 课程过程中必不可少的一个环节。通过实验， 学 生应达到以下要求： 1. 利用一种高级语言将工程手册中的数据进行计算机化处理，并利用计算机进行检索。掌握 Foxpro 数据库的建立及在高级语言中的应用方法。 2. 熟练掌握MasterCAM软件的 CAD建模操作，能完成中等复杂程度的产品设计； 3. 熟悉计算机辅助制造的相关内容，能独立完成产品加工的工艺参数的设置； 4. 能熟练运用MasterCAM软件进行产品加工的刀具路径的编制，具备对简单零件型腔进行CAM 处理的能力； 5. 了解 MasterCAM软件通讯，顺利向数控机床传送NC指令。 三主要 参考书目 1刘极峰主编计算机辅

7、助设计与制造北京：高等教育出版社，2004 2袁泽虎，戴锦春主编计算机辅助设计与制造北京：中国水利水电出版社，2004 3 日 雨宫好文主编CAD/CAM/CAE 入门北京：科学出版社，2000 4宁汝新，赵汝嘉主编CAD/CAM 技术北京：机械工业出版社，1999 5邓奕，苏先辉，肖调生编著.MasterCAM 数控加工技术. 北京：清华大学出版社，2004 2 第一部分工程设计数据处理上机实验 实验一数表的文件化处理 一实验目的 1了解和掌握工程数据文件化的处理过程和方法 2掌握数据文件的查询方法 3熟悉 VB 语言编程并掌握基本的绘图指令 二基本知识 工程数据的计算机处理，可以采用程序化

8、或文件化的方法。所谓程序化，就是直接将数表的 形式编到程序中去；而文件化则是将数表以文件形式保存在磁盘中。 在需要处理的数表较小或所处理的数表个数较少的情况下，用数组赋值的方法进行程序化是 完全可行的。如果数表很大或涉及的数表很多，若仍采用程序化的方法，程序将显得非常庞大、 累赘，有时甚至不能实现，这就需要将数表进行文件化处理。早期的CAD 系统很多是采用数据文 件来存储数据的。 为了便于用VB 语言进行编程，这里对VB 语言中有关文件操作及绘图指令进行介绍。 （一）文件系统控件 1文件系统控件种类 （1）驱动器列表框（DriveListBox ）：用来显示当前机器上的所有盘符 （2）目录列表

9、框（DirListBox ）：用来显示当前盘上的所有文件夹 （3）文件列表框（FileListBox ）：用来显示当前文件夹下的所有文件名 2重要属性 属性适用的控件作用示例 Drive 驱动器列表框包含当前选定的驱动器名 Driver1. Drive=“C“ Path 目录和文件列表框包含当前路径Dir1.Path=“C:WINDOWS“ FileName 文件列表框包含选定的文件名MsgBox File1.FileName Pattern 文件列表框决定显示的文件类型File1.Pattern=“*.BMP“ 3重要事件 事件适用的控件事件发生的时机 Change 目录和驱动器列表框 驱动

10、器列表框的Change事件是在选择一个新的驱 动器或通过代码改变Drive 属性的设置时发生 目录列表框的Change事件是在双击一个新的目录 或通过代码改变Path 属性的设置时发生 PathChange 文件列表框当文件列表框的Path 属性改变时发生 PattenChan ge 文件列表框当文件列表框的Pattern 属性改变时发生 3 Click 目录和文件列表框用鼠标单击时发生 DblClick 文件列表框用鼠标双击时发生 （二）文件的读写 1文件的有关概念 记录：计算机处理数据的基本单位，由若干个相互关联的数据项组成。相当于表格中的一行。 文件：记录的集合，相当于一张表。 文件类型

11、：顺序文件、随机文件、二进制文件。 访问模式：计算机访问文件的方式，VB 中有顺序、随机、二进制三种访问模式。 2顺序访问模式 顺序访问模式的规则最简单，指读出或写入时，从第一条记录“ 顺序 ” 地读到最后一条记录， 不可以跳跃式访问。该模式专门用于处理文本文件，每一行文本相当于一条记录，每条记录可长 可短，记录与记录之间用“ 换行符 ” 来分隔。 顺序文件的写入步骤：打开、写入、关闭； 读出步骤：打开、读出、关闭。 （1）打开文件 打开文件的命令是Open，格式为： Open “ 文件名 ” For 模式 As # 文件号Len= 记录长度 说明： 1）文件名可以是字符串常量也可以是字符串变

12、量 2）模式可以是下面之一： OutPut：打开一个文件，将对该文件进行写操作 Input：打开一个文件，将对该文件进行读操作 Append：打开一个文件，将在该文件末尾追加记录 3）文件号是一个介于1-511 之间的整数，打开一个文件时需要指定一个文件号，这个文件号 就代表该文件，直到文件关闭后这个号才可以被其他文件所使用。可以利用FreeFile（ ）函数获 得下一个可以利用的文件号。 例：Open “D:sjaaa“ For Output As #1 意思是：打开D:SJ 下 aaa文件供写入数据，文件号为#1 （2）写操作 将数据写入磁盘文件所用的命令是：Write# 或 Print#

13、。语法格式： 1）Print #文件号， 输出列表 例：Open “D:TEST.DAT ” ForOutput As #1 Print #1,Text1.Text 把文本框的内容一次性写入文件 Close #1 2）Write # 文件号， 输出列表 其中的输出列表一般指用逗号“，”分隔的数值或字符串表达式。Write # 与 Print #的功能基 本相同，区别是Write # 是以紧凑格式存放，在数据间插入逗号，并给字符串加上双引号。 （3）关闭文件 结束各种读写操作后，必须将文件关闭，否则会造成数据丢失。关闭文件的命令是Close。 Close # 文件号 ，#文件号 例：Close

14、#1，#2，#3 4 （4）读操作 1） Input #文件号，变量列表 作用：将从文件中读出的数据分别赋给指定的变量。 注意：与Write #配套才可以准确地读出。 2） Line Input #文件号，字符串变量 用于从文件中读出一行数据，并将读出的数据赋给指定的字符串变量，读出的数据中不包 含回车符和换行符，可与Print #配套用。 3） Input$（读取的字符数，#文件号） 该函数可以读取指定数目的字符。 与读文件有关的两个函数： LOF（）：返回某文件的字节数 EOF（）：检查指针是否到达文件尾。 例：将一个文本文件读入文本框的三种方法。 3.随机访问模式 该模式要求文件中的每条

15、记录的长度都是相同的，记录与记录之间不需要特殊的分隔符号。 只要给出记录号，可以直接访问某一特定记录，其优点是存取速度快，更新容易。 （1）打开与关闭 打开： Open “ 文件名 ” For Random As # 文件号Len= 记录长度 关闭： Close #文件号 注意：文件以随机方式打开后，可以同时进行写入和读出操作，但需要指明记录的长度，系统 默认长度为128 个字节。 （ 2）读与写 读操作： Get #文件号， 记录号 ，变量名 说明： Get 命令是从磁盘文件中将一条由记录号指定的记录内容读入记录变量中；记录号是大 于 1 的整数，表示对第几条记录进行操作，如果忽略不写，则表

16、示当前记录的下一条记录。 写操作： Put # 文件号， 记录号 ，变量名 说明： Put 命令是将一个记录变量的内容，写入所打开的磁盘文件指定的记录位置；记录号是 大于 1 的整数，表示写入的是第几条记录，如果忽略不写，则表示在当前记录后插入一条记录。 4二进制访问模式 打开： Open “ 文件名 ” For Binary As # 文件号Len= 记录长度 关闭： Close #文件号 该模式是最原始的文件类型，直接把二进制码存放在文件中，没有什么格式， 以字节数来定位 数据，允许程序按所需的任何方式组织和访问数据，也允许对文件中各字节数据进行存取和访问。 该模式与随机模式类似，其读写语

17、句也是Get 和 Put，区别是二进制模式的访问单位是字节， 随机模式的访问单位是记录。在此模式中，可以把文件指针移到文件的任何地方，刚开始打开时， 文件指针指向第一个字节，以后随文件处理命令的执行而一旦。文件一旦打开，就可以同时进行 读写。 （三）常用的文件操作语句和函数 1 FileCopy 语句 格式： FileCopy 源文件名目标文件名 功能：复制一个文件 5 说明：不能复制一个已打开的文件。 2 Kill 语句 格式： Kill 文件名 功能：删除文件。 说明：文件名中可以使用通配符*，？。 3 Name 语句 格式： Name 旧文件名新文件名 功能：重新命名一个文件或目录。 说

18、明：不能使用通配符；具有移动文件功能；不能对已打开的文件进行重命名操作。 4 ChDrive 语句 格式： ChDrive 驱动器 功能：改变当前驱动器。 说明：如果驱动器为空，则不变；如果驱动器中有多个字符，则只会使用首字母。 5 MkDir 语句 格式： MkDir 文件夹名 功能：创建一个新的目录。 6 ChDir 语句 格式： ChDir 文件夹名 功能：改变当前目录。 说明：改变默认目录，但不改变默认驱动器。 7. RmDir 语句 格式： RmDir 文件夹名 功能：删除一个存在的目录。 说明：不能删除一个含有文件的目录。 8. CurDir （）函数 格式：CurDir （驱动器

19、） 功能：可以确定任何一个驱动器的当前目录。 说明：括号中的驱动器表示需要确定当前目录的驱动器，如果为空，返回当前驱动器的当前 目录路径。 （四）绘图方法 1Line 方法 Line 方法用于画出一条直线或矩形，其语法格式如下： 格式： 对象 . Line Step ( x1 , y1 ) -( x2 ，y2 ) ，颜色 ，B F 说明： (1) 对象指的是Line 在何处产生结果，它可以是窗体或图形框，默认为当前窗体； (2) ( x1 ，y1 )为线段的起点坐标或矩形的左上角坐标； (3) (x2， y2)为线段的终点坐标或矩形的右下叫坐标； (4) 关键字 Step 表示采用当前作图位置

20、的相对值； (5) 关键字 B 表示画矩形； (6) 关键字 F 表示用画矩形的的颜色来填充矩形。缺省 F 时， 矩形的填充由FillColor 和 FillStyle 属性决定。 6 举例：在窗体上随机画20 条颜色不同的直线。可以这样写： Private Sub Form _ Click( ) Dim i As Integer Dim x As Integer Dim y As Integer For i = 1 To 20 x = Form1.ScaleWidth * Rnd y = Form1.ScaleHeight * Rnd Clr = 15 * Rnd Line ( Form1.

21、Width/2,Form1.Height/2)-(x,y),QBColor(Clr) Next i End Sub 其运行结果如图1。 图 1 画直线 2Circle 方法 Circle 方法用于画圆、椭圆、圆弧和扇形，其语法格式如下： 格式： 对象 Circle Step ( x , y ) , 半径 ,颜色 , 起始角度 , 终止角度 ,长短轴比 率 说明： (1) 对象指的是Circle 方法将在何处产生结果，它可以是窗体或图形框或打印机，缺省时为当 前窗体。 (2)(x ，y)为圆心坐标，关键字Step 表示采用当前作图位置的相对值。 (3)圆弧和扇形通过参数的起始角度和终止角度控制。

22、当起始角度和终止角度取值为0360 度 时，画出来的是圆弧；当在起始角度和终止角度取值前加一个负号时，画出的是扇形，负号表示 要画圆心到圆弧的径向线。 (4)椭圆通过长短轴比率控制，默认值为1，所以画出来的是圆。 举例用 Circle 方法分别画出圆形，椭圆，圆弧和扇形。下面是代码和图示： Private Sub Form _ Click ( ) Circle(1500, 1500), 1000 End Sub 图 2 为画出的圆形。 Private Sub Form _ Click ( ) Circle(1500,1500),1000, ,0.7,2.1 注意 1000 和 0.7,中间是两

23、个逗号 End Sub 图 3 为画出的圆弧。 7 图 2 画圆图 3 画圆弧 Private Sub Form _ Click ( ) Circle(1500,1500) ,1000 , , -0.7,-2.1 End Sub 图 4 为画出的扇形。 Private Sub Form _ Click ( ) Circle(1500,1500),1000 , , , ,0.5 End Sub 图 5 为画出的椭圆形。 图 4 扇形图 5 椭圆形 3、Pset方法 Pset方法用于画点,其语法格式如下： 格式：对象 Pset Step ( x , y ) , 颜色 说明： (1) 参数 (x,y

24、)为所画点的坐标 (2) 关键字 Step 表示采用当前作图位置的相对值 (3) 采用背景颜色可清除某个位置上的点,利用 Pset方法可画出任意的曲线 下面举一个例子：用Pset方法在窗体上面绘制阿基米德螺线。下面是代码和运行结果： Private Sub Form _ Activate ( ) Dim x As Single Dim y As Single Dim z As Single Scale(-20,20)-(20,-20) Line(0,17)-(0,-17) Line(18,0)-(-18,0) For z=0 To 15 Step 0.01 y=z*Sin(z) x=z*Cos

25、(z) PSet(x,y) Next z End Sub 运行结果如图6。 8 三实验内容 自选工程图表数据或完成下面一题： 1有开槽螺钉如图7 所示， 请用 VB 编程， 将表 1 中螺钉的数据以数据文件的形式存入磁盘： 通过主参数直径D，从数据文件中调出相应的系列尺寸，并按比例绘制对应的图形。 图 6 螺旋线图 7 开漕槽螺钉（ GB65-85） 表 1 开槽螺钉（ GB65-85）数据表 d p B dk k n t L M4 0.7 L-2 7 2.6 1.2 1.1 5-40 M5 0.8 L-2 8.5 3.3 1.2 1.3 6-50 M6 1 L-3 10 3.9 1.6 1.

26、6 8-60 M8 1.25 L-3 13 5 2 2 10-80 M10 1.5 L-4 16 6 2.5 2.4 12-80 2平键尺寸和轴径关系见数表2。将表 2 中平键的数据以数据文件的形式存入磁盘：通过主 参数轴径D，从数据文件中调出相应的系列尺寸，并按比例绘制对应的图形。 表 2 平键尺寸与轴径关系 序号轴径 D 键的尺寸 bh 序号轴径 D 键的尺寸bh 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 6D8 8D10 10D12 12D17 17D22 22D30 30D38 38D44 44D50 50D58 58D65 65D75 75D85 22 34 45

27、56 66 87 108 128 149 1610 1811 2012 2214 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 85D 95 95D 110 110D130 130D150 150D170 170D200 200D230 230D260 260D290 290D330 330D380 380D440 440D500 2514 2816 3218 3620 4022 4525 5028 5632 6332 7036 8040 9045 10050 四撰写实验报告 实验后，应整理出实验报告，实验报告应包括以下内容： 9 1 题目、实验目的、内容； 2

28、 程序清单； 3 运行结果（必须是上面程序清单所对应打印输出的结果）； 4对运行情况所作的分析，以及本次调试程序所取得的经验。 10 实验二最小二乘法的应用 一实验目的 1了解和掌握工程数据公式化的处理过程和方法； 2掌握最小二乘法的原理，并能应用于列表函数的公式化处理过程。 二基本知识 在工程应用中，时常需要用一定的数学方法对一定的测试数据或统计数据进行处理，以获得 一个近似的经验公式，这就是数表的公式化处理。数表的公式化处理常用有函数插值和函数拟合 两种方法。 函数插值的基本思想是在插值点附近选取若干个合适的连续结点，过这些结点构造一个简单 函数 G（X）以代替原未知函数F（X），插值点的

29、G（X）值就作为原函数的近似。由于实验本 身会受到各种具体因素的影响，使得实验数据或多或少地带有误差，因而插值公式并不能很好地 反映数据间的真正关系。 因而，工程上常采用函数拟合方法，又称为曲线拟合。所拟合的曲线并不要求严格通过所有 的结点，而是尽量反映数据的变化趋势。函数拟合有多种方法，最常用的为最小二乘法，其步骤 为： 1在坐标纸上标出列表函数各点数据，并根据其趋势绘出大致的曲线图形； 2根据曲线趋势确定近似的拟合函数类型，拟合函数可为代数多项式、对数函数或指数函数 等； 3用最小二乘法原理确定函数中的待定系数。 下面以最简单的线性函数为例说明最小二乘法的运用。 表 3 列表函数 x x1

30、x2xn y y1y2yn 设有如表3 所示的列表数据，若呈现一种线性变化规律，则可用直线方程y=ax+b 予以描述， 最小二乘法的处理任务就是要求解该直线方程中的待定系数a 和 b。 各接点到所拟合曲线偏差的平方和为： n i ii n i i n i i ybxayye 1 2 1 2 1 2 )()(（1） 可见，各结点的偏差平方和是待定系数（ a，b）的函数。如何选取待定系数（a，b），使 偏差平方和最小，这就是最小二乘法的实质。 令：0a 0b得： 0)(2 ii ybxa 11 0)(2 iii ybxax 方程组仅有a，b 两个未知数，从而可方便地求得： xbya )( )( x

31、xx yyx b ii ii 其中，x、y分别为列表函数自变量和因变量的平均值。将求取的a，b 代入 y=a+bx ，便可 求得最终的拟合函数。 三实验内容（选做一题） 1表 3 是在某实验中获得的空气溶解度 与压力 P 间的关系数据， 试建立 与压力 P 的线性 函数的经验公式，并在屏幕上画出相应曲线。 表 3 空气溶解度与压力的关系 P（大气压） 20 40 60 80 100 120 （ 10 -1%体积） 10 22 33 45 56 65 2为测定刀具的磨损速度，每隔一小时测量一次刀具的厚度，由此得到以下数据： 表 4 刀具磨损速度 时间 t 0 1 2 3 4 5 6 7 厚度 y

32、27.0 26.8 26.5 26.3 26.1 25.7 25.3 24.8 试根据这组数据建立y与t 之间的拟合函数。 3一种合金在某种添加剂的不同浓度下进行实验，得到如下数据。已知函数y 与 x 的关系适 合模型： y=a+bx+cx 2，试用最小二乘法确定系数 a,b,c，并求出拟合曲线。 表 5 添加剂不同浓度的实验 浓度 x 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 抗压强度y 27.0 26.8 26.5 26.3 26.1 4在研究化学反应速度时，得到下列数据： xi3 6 9 12 15 18 21 24 yi57.6 41.9 31.0 22.7 16.6 12.2

33、 8.9 6.5 其中 xi表示实验中作记录的时间，yi表示在相应时刻反应混合物中物质的量，试根据这些数据建立 经验公式。 四撰写实验报告 实验后，应整理出实验报告，实验报告应包括以下内容： 1题目、实验目的、内容； 2程序清单； 3运行结果（必须是上面程序清单所对应打印输出的结果）； 4对运行情况所作的分析，以及本次调试程序所取得的经验。 12 实验三插值法应用 一实验目的 1理解插值的基本概念，掌握各种插值方法，包括线性插值、抛物线插值、 拉格朗日插值等； 2通过实验进一步理解并掌握各种插值的基本算法。 二基本知识 1抛物线插值法 （1）抛物线插值原理 抛物线插值法是用通过相邻3 个结点的

34、抛物线来近似代表该区间的函数关系。如图所示。 设插入已知值x 相邻 3 点为 pi-1(xi-1,yi-1)、 pi(xi,yi)、pi+1(xi+1,yi+1) ，则求 y 的公式如下。 （2） 插值的关键是确定pi-1(xi-1,yi-1)、pi(xi,yi)、pi+1(xi+1,yi+1)三点的坐标值，即 i 的值。 （2）插值节点的选取规则 当 x=x2时，即 x 靠近表头，则选最初3 个结点 p1、p2、p3，这时（ 2）式中的 i=2。 当 x=xn-1时，即 x 靠近表尾，则选最后3 个结点 pn-2,pn-1,pn，这时（ 2）式中的i=n-1。 除以上两种情况外，即当xi-1

35、xxi时，分两种情况： a、当 x-xi-1=xi-x 时，即 x 靠近 xi-1，则选 pi-2、pi-1、pi三点。此时（ 2）式中的i=i-1。 b、当 x-xi-1 x i-x 时，即 x 靠近 xi，则选 pi-1、pi、pi+1三点。此时（ 2）式中的 i=i 。 图 8 抛物线插值 2拉格朗日插值 （1）拉格朗日插值原理 取n次多项式( ) n p x作为插值函数 2 012 ( ) n nn pxaa xa xa x（3） 1 111 1 11 11 1 111 1 )( )( )( )( )( )( i iiii ii i iiii ii i iiii ii y xxxx x

36、xxx y xxxx xxxx y xxxx xxxx y 13 利用插值条件有： 2 0102000 2 01 12111 2 012 n n n n n nnnnn aa xa xa xy aa xa xa xy aa xa xa xy （4） 其系数行列式为1n阶范德蒙行列式，因插值节点互不相同，所以方程组的解存在且唯一。其系 数行列式为范德蒙(Vandermonde)行列式： 2 000 2 111 2 1 1 () 1 n n ji j i n nnn xxx xxx xx xxx （ 5） 由于插值节点 i x互不相同， 所以上述行列式不等于0，故由克莱姆 (Cramer)法则知，

37、方程组(5)的解 存在而且是唯一的。 实际上比较简单的方法不是解方程组(5)，而是构造一组插值基函数。为此，首先求满足条件 0 () 1 ij ji L x ji （ 6 ） 的n次多项式 ( )(0) i L x in。 因为式（ 6）表明，除 i x点以外，其他所有的节点都是n次多项式( ) i L x的零点，故设 011 ( )()()()() iiin L xA xxxxxxxx 其中 A 为待定常数。由()1 ii L x可得 011 1 ()()()() iiiiiin A xxxxxxxx （ 7） 所以 011 0011 () ()()()() ( ) ()()()()() n

38、 j iin i jiiiiiinij ji xx xxxxxxxx L x xxxxxxxxxx (0 ,1,)in（ 8） 称之为拉格朗日插值基函数。利用插值基函数（8） ，可以构造多项式 0011 0 ( )( )( )( )( ) n nnnii i Pxy Lxy L xy Lxy L x（ 9） 就是满足插值条件() nii P xy，i=0n 的拉格朗日插值问题的解，称式（9）为 拉格朗日插值多项 式。 特别地，当1n时称为线性插值，其插值多项式为： 14 01 101 0110 ( ) xxxx p xyy xxxx （10） 满足 1( ) ii p xy。从几何上看， 1(

39、 ) yp x(0,1)i为过两点 0011 (,),(,)xyx y的直线。 当2n时，称为抛物线插值，其插值多项式为： 020112 2012 010210122021 ()()()()()() ( ) ()()()()()() xxxxxxxxxxxx Pxyyy xxxxxxxxxxxx （11） 满足 2( ) ii P xy(0,1,2)i。 从几何上看 2( ) yP x为过点 0011 (,),(,)xyx y和 22 (,)xy的一条抛物线。 三实验内容 选择抛物线插值或拉格朗日插值一种插值方法解决一个工程实际问题。 四撰写实验报告 实验后，应整理出实验报告，实验报告应包括以

40、下内容： 1题目 2程序清单； 3运行结果（必须是上面程序清单所对应打印输出的结果）； 4对运行情况所作的分析，以及本次调试程序所取得的经验。如果程序未能通过，则应分析 其原因。 15 实验四数据库及数据传送上机实验 一实验目的及要求 数据库能够是实现数据的共享，减少数据的冗余，具有数据的独立性和安全性，操作方便， 因而在 CAD/CAM系统中应用广泛。本实验将工程手册中的各类数表进行整理，利用Poxpro 的强 大功能，在计算机内建立数据库，并对工程数表进行直接访问和调用。 基本要求： 1上机前准备好调试和运行时所需的数据 2通过系统实施，加深数据库在工程手册的应用； 2复习并熟练运用数据库

41、系统编程； 3学会上机调试程序。 二实验的步骤 1调出数据库系统，进入其工作环境； 2输入自己编好的程序； 3运行程序，并分析运行结果是否合理和正确。 4输出程序清单和运行结果。 三实验内容 自选或选做下面一题： 1用 Foxpro 系统建立某一类滚动轴承数据库，并完成它的增、删、改、查询、索引等操作。生 成标准格式的文本格式，用VB 编程来读取该文本文件中的数据并打印结果。 四、撰写实验报告 实验后，应整理出实验报告，实验报告应包括以下内容： 1题目 2程序清单（计算机打印出的程序清单）； 3运行结果（必须是上面程序清单所对应打印输出的结果）； 4对运行情况所作的分析，以及本次调试程序所取得

42、的经验。 16 实验五图形变换 一实验目的 1了解和掌握二维图形、三维图形的基本变换技术； 2掌握二维图形复合变换的原理并熟练应用。 二基本知识 在计算机绘图中，常常要进行诸如比例、对称、旋转、平移等各种变换，而任何工程图形都 可视为点的集合，因而图形变换的实质就是对组成图形的各顶点进行坐标变换。为了便于图形的 变换计算，需要引用齐次坐标的概念。所谓齐次坐标即将一个N 维向量用 N+1 维向量表示，如： 二维的点坐标（X，Y）可简单地表示为（X，Y，1）。这样，一个几何图形则可用一齐次坐标矩 阵进行表示，图形的变换就可以通过矩阵的运算来实现。根据矩阵运算法则可知，二维图形变换 矩阵 T 应为一

43、 3 3 阶矩阵。设二维图形变换矩阵为： sml qdc pba T 按照变换矩阵中各元素的功能，可将二维变换矩阵的一般表达式按虚线分为4 个子矩阵。其 中 dc ba 可以实现图形的比例、对称、旋转、错切等基本几何变换；l m对图形进行平移变换； q p对图形进行投影变换；s是对整个图形作全比例变换。 CAD/CAM中的图形变换是复杂的，往往仅用一种基本变换是不能实现的，必须由两种或多 种基本变换的组合才能得到所需的最终图形，称之为复合变换，相应的变换矩阵称之为复合变换 矩阵。通常由若干个基本变换矩阵的乘积所构成，且矩阵相乘不具有交换率。 三实验内容（选做一题） 1有三角形ABC ，各顶点坐

44、标为A（50，50）、 B（65，70）、 C（80，60），请实现将该 三角形绕任意点逆时针旋转的操作，旋转中心与旋转角度由用户输入，并在屏幕中画出来。 2试用 VB 语言编写一个将三角形A（10，10）、 B（30，10）、 C（10，50），经旋转、平 移和放大的组合变换，并绘制变换前与变换后的三角形图形。其中，旋转角度为60 ；平移量 l=30， m=50；放大系数a=d=2。 四、撰写实验报告 实验后，应整理出实验报告，实验报告应包括以下内容： 1题目、目的、内容； 2程序清单； 17 3运行结果（必须是上面程序清单所对应打印输出的结果）； 4对运行情况所作的分析，以及本次调试程序所

45、取得的经验。如果程序未能通过，则应分析 其原因。 18 第二部分基于 Pro/E 的 CAD/CAM 应用实验 实验一零件的实体造型 一、实验目的 1熟悉 Pro/E 实体造型的基本操作。 2进一步理解基准、特征及Z 向深度的概念及在实体造型中的应用。 3深入理解实体建模的基本知识，及其在软件中的具体实现。 4了解 Pro/E 软件中实体建模的思路和技巧。 二、实验设备 安装有 Pro/E 软件的计算机。 三、实验内容 1熟悉 Pro/E 软件中实体造型基本命令。 2熟悉 Pro/E 软件中实体编辑命令。 3了解 Pro/E 中实体造型的思路和技巧。 4完成教师指定的图形。 四、实验步骤 1建

46、立新文件:启动 PRO/E,单击新建文件，系统弹出对话框,选择“零件”“实体”类型。并 选择“不能使用缺省模块”，进入实体建模。 2实体模型中建立一个TOP 基准面为草绘平面，RIGHT 基准面为参照，拉伸实体模型140 mm120mm10mm,实体拉伸模型。 3选择工件表面为基准面，以如图尺寸画出心形，并向Z 轴正方向实体拉伸，深为11mm。 19 4 选择工件最上平面为基准面，将星型向内平移5mm， 并在如图位置画出直径为20mm 的圆， 向 Z 负方向去除实体材料，深为15mm。 5以星形外的平面为基准平面画去除如图2 个跑道槽实体材料，4 个圆直径为10mm，圆心 距为 15mm 和

47、10mm，深为 5mm。 6以星形外的平面为基准平面去除如图2 个 50mm15mm3mm 的长方体实体材料。 7以星形外的平面为基准平面，去除如图2 个直径为15mm，圆心距100mm，深为 3mm 的 圆柱形实体材料。 20 8以 2圆柱的圆心打2 个通孔，直径为10mm。 五、实验要求 1在规定的时间内完成上机任务。 2必须实验前进行复习和预习实验内容。 3指定图形完成后，需经指导教师认可后，方可关闭计算机。 4完成实验报告一份。 （1）实验步骤写指定图形的绘制步骤。 （2）在报告中回答下面问题： 1）在 Pro/e 中布尔运算的先后顺序，对实体造型命令的选择是否会造成影响？为什么？ 2

48、）实体造型与曲面造型各有什么特点？ 21 实验二平面 零件数控加工刀具路径的编制 一、实验目的 1熟悉 Pro/E 数控编程的基本操作。 2进一步理解制造模型、制造设置及后处理在数控加工中的作用。 3深入理解数控自动编程中的工艺安排、加工路线、加工参数的设置及其在软件中的具体实 现。 4了解 Pro/E 软件数控自动编程及动态仿真功能模块。 二、实验设备 安装有 Pro/E 软件的计算机。 三、实验内容 1熟悉 Pro/E 软件中自动编程的基本命令。 2了解 Pro/E 自动编程的思路和技巧。 4完成教师指定的图形。 5了解数控自动编程和加工仿真模块。 四、实验步骤 一）加工工艺制订 1加工毛坯的选择：灰铸铁140mm120mm23mm 2加工机床的选择：HCN-21M 数控铣床 3刀具卡片 数控加工刀具卡片 产品名称 或代号 01 零件名称星形零件 序号刀具号道具名称刀具规格刀柄规格刀片材料备注 1 T01 端铣刀 10硬质合金 2 T02 端铣刀6硬质合金 3 T03 中心钻26硬质合金 4 TO4 麻花钻 10硬质合金 编制刘君才审核刘君才批准刘君才共 1 页 4夹具的