中南大学年《CAD／CAM技术及应用》期末试题B卷及答案

1、一、在你所了解的现代CAD/CAM技术的一些新发展中，你认为哪项新的技术最具吸引力？请将该项技术的基本概念（或定义）、基本原理、关键技术（或典型技术）、内涵、组成、功能、体系结构、应用、发展等尽你所知做出比较全面的介绍。（30分）答：CAM是指计算机在制造领域有关应用的统称，有广义CAM和狭义CAM之分。所谓广义CAM，是指利用计算机辅助完成从生产准备工作到产品制造过程中的直接和间接的各种活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流过程的运行控制、生产控制、质量控制等主要方面。其中工艺准备包括计算机辅助工艺过程设计、计算机辅助工装设计与制造、NC编程、计算机辅助工时定额和材料定额的编制等内容；物流过

2、程的运行控制包括物料的加工、装配、检验、输送、储存等生产活动。而狭义CAM通常指数控程序的编制，包括刀具路线的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹仿真以及后置处理和NC代码生成等。CAM中核心的技术是数控加工技术。数控加工主要分程序编制和加工过程两个步骤。程序编制是根据图纸或CAD信息，按照数控机床控制系统的要求，确定加工指令，完成零件数控程序编制；加工过程是将数控程序传输给数控机床，控制机床各坐标的伺服系统，驱动机床，使刀具和工件严格按执行程序的规定相对运动，加工出符合要求的零件。作为应用性、实践性极强的专业技术，CAM直接面向数控生产实际。生产实际的需求是所有技术发展与创新的原动力，CAM在实际

3、应用中已经取得了明显的经济效益，并且在提高企业市场竞争能力方面发挥着重要作用。我国CAD/CAM技术的研究始于20世纪70年代，当时主要集中在少数高校及航空领域等极小范围。80年代初，开始成套引进CAD/CAM系统，并在此基础上进行开发和应用；同时国家在CAD/CAM技术应用开发方面实施重点投资，支持对国民经济有影响的重点机械产品CAD进行开发和研制，取得了一些成果，为我国CAD/CAM技术的发展奠定了基础。90年代初，经国务院批准，由国家科委牵头开始实施以“甩掉图板”为突破口的CAD应用工程；“十五”期间，CAD应用工程与CIMS工程合并实施制造业信息化工程，这些工作极大地促进了CAD/CA

4、M技术在我国制造工程领域的推广和普及。二、某工厂生产一批无盖金属工具箱，要求工具箱的体积为0.5m3，底面面积不少于0.8m2，试写出耗费金属板面积为最小的优化设计数学模型（要求给出设计变量、约束条件和目标函数），并指出求解该优化模型的几种可行方法。（10分）答：设计变量金属箱的长宽高分别为约束条件,目标函数，可行性方法：线性规划 如果设计问题的目标函数和约束条件都是设计变量的线性函数，则称该设计问题为线性规划问题。线性规划问题是优化设计问题中最简单的一种情况，利用不等式性质。非线性规划 如果设计问题的目标函数和约束条件中，有一个函数是设计变量的非线性函数，则称该设计问题为非线性规划问题。非线

5、性规划问题是优化设计问题中最常见的，导弹结构优化设计问题一般都是非线性规划问题。如果目标函数可微，就可以采用间接法求解。求解无约束问题常用梯度法、牛顿法、共轭梯度法、变尺度法，等。求解约束问题常用罚函数法、拉格朗日乘子法等。准则法： 由于结构优化问题的特点，准则法的到了广泛的应用。如果设计问题仅考虑应力为约束，使用满应力法，如果仅考虑位移为约束，使用位移准则法。一般来说，结构的强度要求是最基本的，考虑位移约束的同时，一定要满足应力约束。此外，还要满足由工艺，材料供应和构造要求方面提出的尺寸约束。三、某零件的三维图如下所示（从清晰性考虑，给出了两种三维图，尺寸自定）。（1）分析指出该零件由哪些形

6、状特征组成(绘简图说明)。（10分）（2）简述用UG实现下图所示零件三维造型的步骤（分步骤进行文字说明，并配适当的简图说明）。（10分） 答： 1.形状特征：底座圆盘，凸台，加强筋，沉头孔，倒角，圆角步骤如下用回转实体做出圆盘拉伸实体做出加强筋使用圆形阵列，步骤2的加强筋用孔工具做出沉头孔方法同步骤3，圆形阵列沉头孔6）圆角，倒角修饰下即可四、采用立式数控铣床在一长方形工件毛坯上铣削出如下图所示凸面和凹台，工件材料为铸铁。凸面使用12mm球头铣刀进行加工，凹台使用6mm球头铣刀进行加工。如采用UG软件进行数控加工编程，简要说明在UG软件环境下编制凸面和凹台数控加工程序的步骤（分步骤进行文字表述，并配适当的简图说明。（20分）答：步骤：1创建程序并命名2创建刀具直径12和直径6，指定加工几何体和毛坯3创建粗加工方法，用型腔铣（millcontourCAVITYmill）刀具直径12，余量留0.5mm4创建精加工方法，铣凸台，用曲面铣（millcontourfixedcontour）刀具直径