CAD-CAM练习题.doc

机械CAD/CAM技术复习题1. 什么是CAD？什么是CAM？什么是CAD/CAM集成？CAD是指工程技术人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作；CAM是指借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动2. CAD/CAM集成就是将基于信息技术的资源及应用聚集成一个协同工作的整体，包含功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。其实质是在CAD、CAE、CAPP、CAM各模块之间形成相互信息的自动传递和转化。3. CAD/CAM硬件有哪些类型？各有什么特点？(1)计算机基本系统（2）输入设备（3）输出设备（4）网络设备特点：计算机主机系统由主机（包括中央处理器、内部存储器）、外部存储器（磁盘存储器、光盘存储器）、显示器、键盘与鼠标等组成；如果将计算机信息处理系统比作人的大脑。那么输入设备相当于人的感官，输入是将各种外部数据转换成计算机能识别的编码的过程；输出设备的作用是将设计的数据、文件、图形程序。指令等显示输出或者发送相关的执行设备，主要有显示器、打印机、绘图机、影像设备、语音系统、生产设备接口等几大类；不管网络的类型及模式如何，从硬件的角度看，一个网络通常由服务器、工作站、电缆、网卡、集线器和其它网络配件等组成，为了扩展网络范围还要引入路由器、网桥和网关等部件与设备4. CAD/CAM的集成方案有哪几种？基于专用接口的CAM/CAD集成、基于STEP的CAD/CAM集成、基于数据库的CAD/CAM集成、基于产品数据管理的CAD/CAM系统集成、基于PDM的CAD/CAM内部集成、基于PDM的CAD/CAM外部集成5. CAD/CAM系统根据所采用的计算机类型可分为哪几类？一类是以大型计算机或小型计算机为主机的系统另一类是由工程工作站或微型计算机构成的系统。6. 分布式CAD/CAM系统网络上结点的分布形式有总线型、树形、环形、星形分布7. 现行的数据库系统中，常用的数据模型有哪几种？(1)层次模型（2）网状模型（3）关系模型8. 目前计算机辅助数控编程的方法哪几种？手动编程、自动编程9. CAD/CAM系统由哪两部分构成？硬件系统、软件系统10. 不同CAD/CAM系统之间进行信息交换的格式有哪几种？11. 数据库管理系统的抽象层次有外模式、内模式和概念模式。12. 设计数据或资料的计算机常用处理方法有数组化、公式化、文件化、数据库。13. 零件的信息包括拓扑信息、几何信息和非几何信息。14. 数据结构包含哪三个内容？数据的逻辑结构有几大类？各类的特点是什么？数据结构包含数据的逻辑结构，数据的存储结构和数据运算结构；数据的逻辑结构分类：（1）线性结构（2）非线性结构；特点：（1）这种结构的数据可以用数表的形式表示。数据间的关系很简单，只是顺序排列的位置关系，而且这种位置关系是线性的，因而又称这类数据结构为“线性表结构”。在这种结构中，每一个数据元素仅与它前面的一个和后面的一个数据元素想联系，因而仅能用于表达数据之间的简单顺序关系。（2）非线性结构的逻辑特征是一个结点元素可能有多个直接前趋和多个直接后继。最主要的非线性结构是树结构和图结构。15. 根据设计人员介入系统的程度来分，应用软件可以分为交互型、自动型、检索型和智能型16. 机器的组成可以表示成树结构，这是对机器的一种层次描述。描述机器的计算机装配模型也可以表示成这种层次关系装配树，试画出减速器的装配树。17. 二维的基本的图形变换有哪些？比例、对称、旋转、平移、错切、透视变换等18. 求正方形ABCD关于直线ax+by+c=0对称的组合变换矩阵19. 当沿投影视线观察一个三维物体时，由于物体中各种表面或其它物体的遮挡，某些线段或面不可见，这些不可见的线段或面称为隐藏线或隐藏面。查找、确定并消除隐藏线和隐藏面的技术称为消隐技术20. 试编写一个输出三维形体的正等测图的程序。21. 试用编码裁剪法说明两条线段的裁剪处理过程。22. 计算机图形生成方法有哪些？各有什么特点？矢量法：尽管显示器上显示短直线线段，但当直线段很短时，连接的曲线看起来很光滑描点法：可以显示彩色图形或具有不同灰度的图形。23. 什么是几何建模？它与特征建模有什么异同点？几何建模是对产品几个信息的处理，以几何信息和拓扑信息反映结构体的形状、位置、表现形式（如线条类型等）等数据的建模技术。相同点：均包含有几何信息和拓扑信息，不同点：特征建模除了包含几何信息和拓扑信息外，还包含了设计制造等过程所需要一些非几何信息，如材料信息、尺寸、形状公差信息、热处理及表面粗糙度信息和刀具信息等。24. 三维建模包含:线框建模/表面建模/实体建模/特征建模，各自有其优缺点。线框建模 优点：数据结构简单，显示响应速度快 缺点：信息不完整，图形会有二义性，不能消隐； 表面建模 优点：描述任意形状表面，便于有限元网格划分 缺点：不包含个表面之间的相互关系信息； 实体建模 优点：信息描述完整 缺点：信息量大，对硬件要求高； 特征建模 优点：信息描述完整，特征分类与工艺规程密切相 缺点：对于简单的或典型的特征能识别，复杂的特征信息不能识别25. 几何建模为什么必须同时给出几何信息和拓扑信息？几何建模方法以几何信息和拓扑信息反映结构体的形状、位置、表现形式等数据。但是只用几何信息难以准确地表示物体，常会出现物体表示上的二义性，可能产生多种不同的理解。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。26. 特征建模是一种建立在实体建模的基础上，利用特征的概念面向整个产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法，它不仅包含与生产有关的信息，而且还能描述这些信息之间的关系。27. 形状特征是指具有一定拓扑关系的一组几何元素构成的形状实体，它对应零件的一个或多个功能，并能被一定的加工方法所形成。28. 线框建模的优点与缺点：（1）只有离散的空间线段，处理起来比较容易，构造模型操作简便（2）所需信息最少，数据结构简单, 硬件的要求不高 （3）系统的使用如同人工绘图的自然延伸，对用户的使用水平要求低，用户容易掌握。缺点：（1）线框建模构造的实体模型只有离散的边，没有边与边的关系。信息表达不完整，会使物体形状的判断产生多义性（2）复杂物体的线框模型生成需要输入大量初始数据，数据的统一性和有效性难以保证，加重输入负担。29. 曲线差值就是在插值点附近选取若干合适的连续结点，过这些结点构造一个简单函数以代替原未知函数，插值点的值就作为原函数的近似值。 实质是构造一个既简单又具有足够精度的函数。30. 什么是体素？体素的交、并、差是什么含义？就你知道的软件举例说明建模中使用交、并、差运算会带来哪些好处。（1）体素是现实生活中真实的三维实体。交：用来将两个造型相交的部分保留下来，删除不相交的部分。并：用来将两个造型合并，相交的部分将被删除，运算完成后两个物体将成为一个物体。 差：一个物体减去另一个物体重合部分。（3）（说明CSG法的优点即可） 例如，在特征造型方面，体素正式零件基本形状的具体表示，因此对于加工过程中的特征识别具有重要作用；体素构造法定义了它所表示物体的构造方式，复杂物体的体素构造的表示也被称为物体的隐式模型或过程模型等。31. 简述边界表示法的基本原理和建模过程。建模过程：将实体的组成以面的集合来记录，对每个面又分解为组成它的边，边分解为组成它的点、点通过三个坐标值来定义和记录。32. 简述CGS表示法的基本原理和建模过程。基本原理：布尔运算建模过程：将复杂的集合体分解成许多简单体素，通过布尔运算将这些简单体素组合起来构造实体模型。33. 设计资料的数据处理有哪几种方法？逼近处理、差值处理。34. 角接触球轴承所受的径向力为Fr，其派生轴向力Fd如下表所示：1. =152. =253. =404. 0.5Fr5. 0.68Fr6. 1.14Fr7. 试编制根据轴承接触角计算派生轴向力的C语言程序。35. 工程数据的特点是什么？试举例比较工程数据库与一般数据库管理系统的不同点。.区别于一般的商业数据库，工程数据具有数据量大、种类多、结构复杂等特性。36. 工程数据库的特点：（1）采用结构化的模型（2）数据的独立性和共享性好（3）数据的冗余度低（4）数据的安全性、可靠性高。37. 目前流行的CAD/CAM系统有哪些？请收集有关资料，并比较它们的优缺点。38. 参数化设计中尺寸驱动和变量化设计有何区别？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。39. 简述有限元法的基本原理。先把一个原来是连续的物体剖分（离散）成有限个单元，且它们相互连续在有限个节点上，承受等效的节点载荷，并根据平衡条件来进行分析，然后根据变形协调条件把这些单元重新组合起来，成为一个组合体，在综合求解。40. 什么是优化设计？其主要工作是什么？优化设计是在计算机广泛应用的基础上发展起来的一项设计技术，以求在给定技术条件下获得最优化设计方案，保证产品具有优良性能。主要工作：1,建立优化设计数学模型，即确定优化设计问题的目标函数。约束条件和设计变量；2，选择适用的优化方法。41. 如何描述优化设计的数学模型？建立优化设计数学模型的步骤是什么？优化设计的数学模型是描述实际优化问题的设计内容、变量关系、有关设计条件和意图的数学表达，它反映了物理现象各主要因素的内在联系，是进行优化设计的基础。步骤：（1）分析设计问题，初步建立数学模型（2）抓住主要矛盾，确定设计变量（3）根据工程实际，提出约束条件（4）对照设计实例，修正数学模型（5）正确求解计算，估价方法误差（6）进行结果分析，审查模型灵敏性。42. 什么是物理仿真和数学仿真？两者有什么关系？物理仿真能观测到难以用数学来描述的系统特性，但要花费较大的代价。数学仿真又称计算机仿真。即建立系统的可以计算的数学模型，并据此编制成仿真程序放入计算机进行仿真实验，掌握实际系统在各种内外因素变化下性能的变化规律。关系：一般来讲，计算机仿真较之半物理、全物理仿真在时间、费用、方便性方面有明显优点。而半物理仿真、全物理仿真具有较高的可信度，但费用昂贵且准备周期长。43. 简述仿真在CAD/CAM系统中的应用。（1）.产品形态仿真（2）装配关系仿真（3）运动学仿真（4）动力学仿真（5）零件工艺过程几何仿真（6）加工过程仿真（7）生产过程仿真44. 简述成组技术的基本原理。按照一定的相似性准则对产品零件的分类成组。45. 创成法CAPP系统工序设计模块的主要功能有哪些？46. CAPP专家系统和一般的CAPP系统的工作原理有何不同？一般的CAPP系统是将工艺决策中的各种决策逻辑直接植于程序选码中，而基于人工智能或者专家系统的CAPP系统是将工艺决策中的各种决策逻辑以规则的形式存入相对独立的工艺知识库中供主程序调用，是当前创成式CAPP系统开发的主要趋势。47. 数控加工方法和一般机床加工方法相比较有什么特点？（1）加工效率高（2）加工精度高（3）劳动强度低（4）适应能力强48. 什么是点位控制？什么是轮廓控制？它们有什么不同？49. 数控编程常用的方法有哪些？它们各有什么特点？手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析、工艺决策、确定加工路线和工艺参数、计算刀位轨迹坐标数据、编写零件的数控加工程序单直至程序的检验，均由人工来完成。自动编程是采用计算机辅助数控编程技术实现的，需要一套专门的数控编程软件，现代数控编程软件主要分为以批处理命令方式为主的各种类型的APT的语言编程系统和交互式CAD/CAM集成化编程系统。50. 图形交互自动编程的特点：图形编程将加工零件的几何造型、刀位计算、图形显示和后置处理等结合在一起，有效地解决了编程数据来源、几何显示、走刀模拟、交互修改等问题，弥补了单一利用数控编程语言进行编程的不足。不需要编制零件加工源程序，用户界面友好，使用简便、直观、准确、便于检查。编程方法简单易学，使用方便。有利于实现与其它功能的结合。可以把产品设计与零件编程结合起来，也可以与工艺过程设计、刀具设计等过程结合起来。51. Master CAM系统的基本功能是什么？Mastercam具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。 Mastercam提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。Mastercam还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的方法，加工最复杂的零件。Mastercam的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。52. 为什么要进行零件的数控加工仿真？仿真的主要内容有哪些？建立一个能在计算机上模拟生产操作的数学模型，以便不用进行“实物试验”便可观察生产系统的运行情况，可以试验不同的生产路线、新附加设备或新的设备布局，还可以观察它们的性能、生产周期的增减、设备运行过程中的负荷情况和可能的干扰等。主要内容：1、任务描述 2、仿真试验规划 3、数据准备 4、建立仿真模型 5、仿真模型的编程实现 6、进行仿真试验 7、仿真结果评价。53. 虚拟现实就是用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。使用者进行位置移动时，电脑可以立即进行复杂的运算，将精确的3D世界影像传回产生临场感。54. 什么是柔性制造系统？简述柔性制造系统的组成部分。柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础，配以物料传送装置组成的生产系