机械CAD-CAM学习习题

一、填空（本大题共20小题，每空1分，共20分）1CAD/CAM技术应用较早的工业部门是航空航天、造船、机床制造。2CAD/CAM技术进行分析计算时，主要用于结构分析、优化设计、仿真模拟。3数控加工程序的编制过程是一个复杂的工艺决策过程。4美国参数技术公司推出的CAD/CAE/CAM软件是Pro/E。5CAD/CAM系统的软件包括系统软件、支撑软件和应用软件。6适于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体的设备有卧式镗铣床和卧式加工中心。7Pro/E中二维剖面的绘制包括以下步骤：绘制几何元素、标注尺寸、重新生成、修改尺寸、再重新生成、完成。8Pro/E中CAM功能模块的名称为Pro/NC。9CAXA制造工程师采用基于特征的实体造型技术，用特征术语描述设计信息。10CAXA零件加工造型的方法可以归纳为三个基本类型：线框造型、曲面造型和实体造型。11现代制造业的技术特点中制造技术涉及三个方面：超精密加工技术、超高速切削和新一代制造装备的发展。12线框造型分为二维线框造型和三维线框造型。13特征树为参数化造型系统所用。14Pro/E中对几何图元进行修改的操作包括：修剪、裁剪、分割和镜像。15确定走到路线的一半原则是：保证零件的加工精度和表面粗糙度，缩短走到路线，减少进退刀时间和其它辅助时间。16数控机床用刀具应具有较高的耐用度和刚度，刀具材料抗脆性好，有良好的断削性能和可调、易更换等特点。17三维动态切削仿真主要用来解决加工过程中、实际加工环境内、工艺系统间的干涉碰撞问题和运动关系。18Pro/E中绘制剖面元素直线时，采用过两点绘制直线步骤为：单击鼠标左键，绘制直线，单击鼠标中键结束直线绘制。19CAXA拐角过渡方式提供“尖角”和“圆弧”两种过渡方式。20具有代表性的特征种类有：草图特征、放置特征、辅助特征、高级特征。211946年世界上第一台计算机在美国出现。22CAD/CAM系统的硬件指计算机、各种配套外围设备以及各种生产设备等。23形状比较复杂的轴类零件易使用数控车床加工。24计算机内的加工程序可经通信接口传输给机床的数控系统。25编制的数控加工程序在投入实际加工前应进行有效地检验。26UGCAM中，加工方法是为了自动计算切削进给量和主轴转速时才有必要制定的加工方法。27Pro/E鼠标草绘剖面元素的方式之一为使用鼠标中键可以绘制圆。28Pro/E中修改剖面几何图元时，使用镜像命令，需选择中心线。29狭义CAM通常仅指数控程序的编制，包括刀具路径的规划、刀位文件的生成、刀具轨迹的仿真和NC代码的生成等。30Pro/E中，如需要定位其它特征，则需使用基准坐标系。31Pro/E中，使用直接创建曲面方法时，通过填充工具在平面上绘制曲面的边界线，构成平面曲面。32优化设计包括总体方案的优化、零件结构的优化和工艺参数的优化等。33CAD/CAM是一个人机交互的过程，从产品的造型、构思和方案，结构分析到加工过程的仿真，系统随时保证用户能够观察、修改中间结果，实时编辑处理。34UGCAD中要对构成特征的曲线轮廓进行参数化控制时，使用草图将会非常方便。35CAD/CAM系统的计算分析功能中，要根据三维模型计算相应物体的几何特征和物理特征。36就工程数据管理而言，CAD/CAM系统应具有良好的信息传输管理功能和信息交换功能，支持产品设计与制造全过程的信息传输与交换，并可以在多个设计者活设计小组之间实现信息传输及共享。37环切加工时，刀具沿环状走刀方式切削工件。38网络互联设备是组成计算机网络的必要设备，CAD/CAM系统组建其网络的主要设备有集线器、网卡、传送介质等。39系统软件主要负责管理硬件资源以及各种软件资源，它面向所有用户，是计算机的公共性管理软件，包括操作系统、编译系统、图形接口及接口标准。40布尔运算包括交、并、差三种运算方式。41变量化造型符合创造性思维规律，适合于产品创新设计。42Pro/E中基准包涵：基准面、基准轴、基准曲线和基准坐标系。43Pro/E中创建基准轴线可以在图形窗口右边特征工具栏中的基准特征按钮中单击草绘曲线图标或者在主菜单中单击“插入”→“模型基准”→“草绘曲线”或“曲线”。44Pro/E中使用拉伸特征的操作时，在完成剖面的绘制后，垂直此剖面拉伸出体积。45Pro/E中创建曲面的方法有两种：直接创建曲面和由曲线创建曲面。46UGCAM中操作是一个专门的概念，从数据的角度考虑，它是一个数据集，包含一个单一的刀轨以及生成其所需的所有信息。47CAXA中，通过编程和加工经验丰富的工程师设置知识库参数，有助于新的编程者很快学会编程。48CAXA中制造坐标系用于定义工件在机床上的方位，并且其“原点”是加工零点，即刀具路径的原点。49常见的CAD/CAM的软件系统由系统软件和应用软件组成。50Pro/NC中，参考模型即设计模型，是设计的最终产品。51各种CAD/CAM系统基本采用人机交互的工作方式。52CAD/CAM系统是由计算机、外围设备及生产设备等硬件和控制这些硬件运行的系统软件、支撑软件、应用软件等组成。53CAD/CAM系统运行中，计算机输入输出的信息既可以是数值的，也可以是非数值的，如图形数据、文本、字符等。54CAD/CAM系统有处理二维图形的能力，包括基本图元的生成、标注尺寸、和图形编辑等。55CAD/CAM系统中结构分析常用的方法是有限元法，这是一种数值近似解方法，用来对产品三维模型，尤其是结构形状比较复杂的零件进行静态和动态特性计算，以及进行零件的强度、刚度、震动、热变形、磁场、温度场强度和应力分布状态等的计算分析。56CAD/CAM系统中把图形数据或指令传送给计算的一种装置是输入设备，其功能包括输入点的坐标、输入具体的数值、确定选项、拾取图形目标和输入文本等。57CAD/CAM系统中输出设备的作用主要是将输出的数据、文件、图形、程序、指令等显示、输出或者发给相关的执行设备，包括显示器、打印机、绘图仪等。58对计算机系统硬件及系统配置的各种软件进行全面控制和管理的底层软件是操作系统，负责计算机系统内所有软件和硬件资源的监控和调度，使其协调一致、高效率地运行。59图形显示器有阴极射线管式和液晶式两大类。60在Pro/NC中要进入制造模式，需创建一个新的制造模型文件或检索已有的文件。二、名词解释（本大题共6小题，每题4分，共24分）1系统为完成特定任务而由相关部件或要素组成的有机的整体。2用户界面交互式CAD/CAM软件与用户进行信息交流的中介。3输入设备把图形数据或指令传送给计算机的一种装置。4外存储器补充内存、减轻主机负荷的一种辅助存储设备。5基准面创建模型的参考平面。6基本特征基本特征是零件的基本结构要素，是构造该零件的其它附加特特征的基础。7参数化造型参数化造型是先建立图形与尺寸参数之间的约束关系，然后使用约束来定义和修改几何模型。8平面轮廓扫描法平面轮廓扫描法是一种与二维系统密切结合的、常用于棱柱体或回转体生成的一种方法。9成型制造技术成型制造技术是铸造、塑性加工、连接、粉末冶金等单元技术的总称。10布尔运算布尔运算是几何造型技术的基础，它是来自布尔代数的一种集合运算。11轮廓铣削在铣削加工零件轮廓时，要考虑尽量采用顺铣加工方式，这样可以提高零件表面粗糙度和加工精度，减少机床“颤振”。12虚拟制造虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上群组协同工作，实现产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检验以及企业各级过程的管理与控制等产品制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。13改性技术改性技术主要包括热处理及表面工程各项技术，是通过各种新型精密热处理和复合处理达到零件性能精确、形状尺寸精密以及获得各种特殊性能要求的表面(涂)层，同时大大减少能耗并完全消除对环境的污染。14放置特征放置特征是参数化特征，改变特征的位置尺寸和形状参数，就可以改变特征形状。15特征造型特征造型是一种建立在实体造型的基础上，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造型方法。16刀具集中分序法刀具集中分序法是按所用刀具划分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，再用第二、第三把刀完成它们可以完成的其它部位。17几何造型几何造型通过对点、线、面、体等几何元素，经过平移、旋转等几何变换和交、并、差等布尔运算，产生实体模型。18特征树在特征造型过程中，把特征一一先后加到模型上，后续特征依附于前面的特征，前面特征的变化将影响后续特征的变化，这种正确记录特征造型的历程，称为“特征树”的概念。三、简要回答（本大题共4小题，每题7分，共28分）1相对于手动编程，采用APT语言自动编程的有点是什么？采用APT语言自动编程时，计算机代替程序编制人员完成繁琐的数值计算工作；省去了编写程序单的工作量，将变成效率提高数倍到数十倍。2工件坐标系的选择原则是什么？使程序编制简单；坐标原点选在容易找正的位置；坐标原点易于检查；引起的加工误差小。3机械产品的CAD系统应满足哪些要求数值计算能力和图形功能；大容量内存；批处理方式和交互功能；工程数据库和联网功能；4特征分析的主要内容包括哪些？特征分解特征的构造顺序特征的构造方法。5CAD/CAM系统的工作方式是什么？（1）各种CAD/CAM系统基本采用人机交互的工作方式(也称人机对话方式)；（2）操作者根据具体要求向计算机发出指令；（3）计算机将运算的结果以图形或数据的形式显示在计算机显示屏上；（4）操作者通过输入设备向计算机发出新的指令；（5）计算机根据新的指令完成新的计算。（6）在CAD/CAM工作是信息不断产生、修改、交换、存取的过程。6工件的装夹方式应注意哪几个方面？（1）应尽量采用组合夹具，但当工件批量较大、精度要求较高时，可以设计专用夹具。（2）零件定位、夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具的更换以及重要部位的测量。（3）夹紧力应力求靠近主要支承点或在支承点所组成的三角形内；应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方；尽量不要在被加工孔径的上方，以减少零件变形。（4）零件的装夹、定位要考虑重复安装的一致性。7对刀点和换刀点该如何确定？（1）对刀点是数控加工中刀具相对于工件运动的起点，是刀具在工件坐标系中的位置。（2）确定对刀点的原则是：方便数学处理和简化程序编制；在机床上容易找正；加工过程中便于检查；引起的加工误差小。（3）对刀点必须与零件的定位基准有一定的坐标尺寸关系。（4）当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。（5）对刀时应使对刀点与刀位点重合。（6）换刀点应根据工序内容确定。8特征树和历程树的区别与联系？（1）“特征树”中后续特征依附于前面的特征，前面特征的变化将影响后续特征的变化（2）“特征树”为参数化造型系统所用（3）“历程树”为变量化造型系统采用（4）“历程树”的各特征除了与前面的特征保持关联外，同时与系统全局坐标系建立联系。9图形交互式自动编程包括哪几个方面的特点？（1）图形交互式自动编程具有简便、直观、便于检查修改的优点（2）图形交互式自动编程弥补了单一利用数控语言进行编程的不足。（3）图形交互式自动编程的速度快、效率高、准确性好。（4）图形交互式自动编程有利于实现与CAD/CAM其它功能的结合。10刀具轨迹仿真的工作原理及其主要方式？(1)刀位轨迹仿真一般在后置处理之前进行。(2)读取刀位数据文件检查刀具位置计算是否正确，加工过程中是否发生过切，(3)所选刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理，(4)刀位轨迹是否正确，(5)刀具与约束面是否发生干涉与碰撞。(6)主要有刀具轨迹显示验证、刀具轨迹截面法验证和刀具轨迹数值验证三种方式。11完整的三维动态切削仿真过程包括哪几个方面？(1) NC指令的翻译和检查。(2)毛坯及零件图形的输入和显示。(3)机床、刀具、夹具的定义和图形显示。(4)刀具运动及毛坯被切削的动态图形显示。(5)刀具碰撞及干涉检查。(6)仿真结果报告，包括具体干涉位置和干涉量。12数控加工工序的划分方法有几种？（1）刀具集中分序法（2）粗、精加工分序法（3）按加工部位分序法四、分析回答下列问题（本大题共2小题，每题14分，共28分）1叙述如图所示的旋转体的造型步骤R3R4R3R4图1旋转体截面图2旋转体（1）新建一个*.prt文件（2）在XC—YC平面上做2个同心圆圆心距离坐标原点一定距离>4（3）在工具栏中选择旋转体图标按钮（4）选择两个同心圆，并选择Axisandangle方式，以YC轴为旋转轴旋转360度。2文件XQX.prt中存放有如图3所示实体模型，试叙述其型腔铣削刀轨生成步骤图3实体模型答：（1）打开文件XQX.prt（2）生成毛坯（3）进入加工模块（4）创建加工几何节点，包括选取零件几何、毛坯几何、设置刀具参数（5）生成型腔铣操作（6）设置切削深度、进退刀参数，生成刀轨。3基于特征的实体造型的造型步骤是什么？（1）造型方案规划主要包括分析零件的特征组成，分析零件特征之间的相互关系，分析特征的构造顺序以及特征的构造方法。（2）创建基本特征：构造零件上的基本特征。（3）创建其它附加特征：根据造型方案规划逐一添加上其它附加特征。（4）编辑修改特征：在特征造型过程中任意时刻均可修改特征，包括修改特征的形状、尺寸、位置，或是特征的从属关系，甚至可以删除已经构造好的特征。（5）生成工程图：采用三维到二维技术交互生成二维工程图。4数控加工工艺决策包含哪几个方面，并说明相关功能？答：包含：确定加工方案、夹具的设计和选择、选择合理的走刀路线、选择合理的刀具、确定合理的切削用量（1）确定加工方案考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。（2）夹具的设计和选择应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间。使用组合夹具，生产准备周期短，夹具零件可以反复使用，经济效果好。所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系之间的尺寸关系。（3）选择合理的走刀路线尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产效率；合理