2023年江苏开放大学机械cadcam形成性作业

江苏开放大学

形成性考核作业

学号

姓名

课程代码------HWg-----

课程名称机械CAD/CAM

评阅教师

第1次任务

共4次任务

江苏开放大学

第1章机械CAD/CAM概述

XI.什么是CAD,什么是CAE,什么是CAPP,什么是CAM,什么是CAD/CAM集

成？

答：CAD(ComputerAidedDesign缩写)：是指设计人员以计算机为工具，运用

自身的知识和经验，对产品或工程进行涉及方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑

和技术文档整理等设计活动的总称，是一门多学科综合应用的技术。

CAE(ComputerAidedEngineering)是指工程设计中的分析计算、分析仿真和结构优化。

用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、

三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近

似数值分析方法。

CAPP(ComputerAidedProcessPlanning缩写)是指工艺人员根据产品设计结果

进行产品的加工方法设计和制造过程设计。将公司产品设计数据转换为产品制造数据的

技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完毕从毛坯到成品的设计。CAPP系统的

应用将为公司数据信息的集成打下坚实的基础。

CAM(ComputerAidedManufacturing缩写)是指计算机在制造领域有关应用的统

称。有广义和狭义之分。广义CAM,一般是指运用计算机辅助完毕从生产准备工作到

产品制造过程中的直接和间接的各种活动。涉及工艺准备、生产作业计划、物流过程的

运营控制、生产控制、质量控制等重要方面。狭义CAM,通常指数控程序的编制。涉

及刀具路线的规划、刀位文献的生成、刀具轨迹仿真以及后置解决和NC代码生成等。

CAD/CAM集成制造就是用CAD软件设计出零件模型，然后直接用CAM进行编程

输出代码程序到机床中加工成为成品。CAD/CAM集成系统借助于工程数据库技术、

网络通信技术、以及标准格式的产品数据接口技术，把分散于机型各异的各个

CAD/CAM模块高效、快捷地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证整个系统内的

信息流动畅通无阻。

2.简述CAD/CAM技术的发展和发展趋势。

答：CAD/CAM技术的发展过程：1）酝酿、准备阶段；2）形成阶段；3）成熟阶段；4）

迅速发展及广泛应用阶段；集成化、标准化、智能化、网络化阶段。

CAD/CAM技术的发展趋势：CAD/CAM技术不断向着集成化、标准化、智能化、网络化

方向深化。

X3.目前，CAD/CAM技术的发展方向是什么？

答：目前人工智能技术、网络技术、软件工程中面向对象的方法以及工程数据库技

术的发展也为CAD/CAM技术的提高注入新的活力，CAD/CAM技术向着深度集成化、标准

化、智能化、网络化方向发展，逐渐形成以生产自动化为目的的集成制造系统（CIMS）。

4.简述CAD/CAM技术在机械制造工业中的应用。

答：机械制造工业是应用CAD/CAM技术的重要领域。目前，已广泛应用三维几何造型技

术，特别是参数化的特性造型技术设计图纸，并生成数控加工信息进行数控加工。CAD/CAM

技术在机械制造工业中的应用重要有：航空和航天工业、汽车工业、造船工业、制造业、机

床制造、工模具等。

5.简述产品传统的生产过程和CAD/CAM生产过程。

答：

传统的生产过程是：总体方案论证一总体设计一技术设计一具体设计f试生产、性能实验和修

改定型等。

CAD/CAM生产过程是：提出设计任务~进行工程分析一进行设计校核一自动绘图一编制工艺

规程，进行数控加工。由于采用CAD/CAM技术，在产品的设计过程中就可应用仿真技术对产

品的性能进行模拟，发现问题在设计过程中就可以修改，而不必等到样机实验时发现问题再修

改。这不仅节省了大量的时间和经费，减轻了设计人员的劳动强度，更为重要的是，产品可获

得最佳性能和设计一次性成功的也许。

※由简述CAD/CAM技术有哪些奉献。

答：随着CAD/CAM技术应用的日益广泛和进一步，它对科学技术和工业发展的奉献也就越

来越显著、越来越大。CAD/CAM技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科学技术现代化

和工业现代化水平的重要标志之一。CAD/CAM技术从主线上改变了传统的手工设计，改变了

以往用图纸为介质驱动生产全过程的技术管理模式，而是把真实世界的物体转变成数字化模型，

以统一的数字化产品模型驱动产品生命的全过程，这是制造业的信息革命。因此，CAD/CAM

技术的奉献具体表现在如下几个方面：

答：CAD/CAM技术的贡献具体表现在如下几个方面：

1并行工程

并行工程是现代制造业组织产品设计和生产的一种哲理，提倡群体的协同工作，采用并行方法处

理产品及相关过程，有效地缩短了生产周期。图1-2是传统的串行作业和并行作业的比较。

2.虚拟新产品开发

传统的新产品开发，从人工设计、绘图到样机试制需要•个相当长的周期。倘若样机不能满足客户

要求，还需重新修改设计和制造样机，这是十分耗时的，必将严重地影响新产品进入市场。采用

CAD/CAM技术，为新产品开发创建了一个虚拟的环境，借助于CAD的三维造型技术设计新产品，

利用CAD的可视化技术在屏幕上显示出拟生产的新产品的外形、色彩和结构。在计算机屏幕上显示的

新产品称为虚拟产品。通过CAE和CAM技术，对虚拟产品进行性能分析和机构动态仿真，以及数控

加工的模拟，使用户在产品尚未生产前就可知道产品的性能和加工性。虚拟产品的开发，不仅有效缩

短新产品开发周期，提高产品质量，而且用户本身可参与设计，在新产品开发过程中能与设计师、工

艺师等有关人员及时地交流需求。因而，在虚拟产品环境下开发的产品能更好地满足市场的需求，并

黑秋测产品的销售前景。

3.实现CIMS的基础

制造类企业从组织产品生产角度考虑，其信息流由面向制造的信息流和面向生产管理的信息流

两大部分组成，如图2所示。

面向制造的信息流是借助于CAD/CAE/CAM集成系统实现产品设计到制造全过程的信息流自动

化。CAD提供的产品数字化模型是面向制造的信息流的源头，驱动着产品生命周期的全过程。产品信

息管理系统PDM管理着企业级完整的产品信息，并通过PDM把面向制造的信息流和面向生产管理

的信息流集成。面向生产管理信息流的核心是由制造资源计划MRPII(ManufacturingResources

PlanningSysetm)车间控制。PDM是CAD/CAE/CAM的与MRPII信息集成的桥梁，它把以产品数字化

模型为信息源头的面向制造信息流传递给MRPH。CAM的DNC网络系统实现了面向制造信息和自动

化车间的集成。可见，CAD/CAE/CAM和PDM是C1MS的基础。

X7.简述CIMS重要技术特性。

答：CIMS是英文ComputerIntegratedManufacturingSystems或contemporary的缩写，直译就

是计算机/现代集成制造系统•CIMS重要技术特性是：智能化与综合化。智能化体现了自动

化的深度，即不仅涉及物质流控制的传统的体力劳动自动化，还涉及了信息流控制的脑力劳动

自动化，而综合化反映了自动化的广度，它把系统空间扩展到：市场、设计、制造、检查、销

售及用户服务等所有过程。

根据以上CIMS的特性看，CIMS可以这样定义：C1MS是在柔性制造技术、计算机技术、信

息技术以及系统科学的基础上，将制造工厂的生产、经营活动所需的各种分布的自动系统通过

简化、要素化与标准化有机地集成起来，以获得合用于多品利J中小批量生产的高效益，高柔

性的智能生产系统。

派8.简述发展CIMS所带来的效益。

答：在制造业中，中档批量、中量品种的生产较合用CIMS系统，它具有如下效应:

1）提高机床运用率；

2）减少直接和间接劳力；

3）缩短制造周期；

4）制品库存量低；

5）柔性规划；

第2章CAD/CAM系统组成及其软硬件

X1.CAD/CAM系统有哪些组成？

答：CAD/CAM系统应由硬件、软件和操作人员三大部分组成。计算机及其外围设备构成了

CAD/CAM的硬件系统；操作系统和应用软件构成了CAD/CAM的软件系统；操作人员在

CAD/CAM系统中起主导作用，他们通过人机对话的方式或批解决的方式控制和操纵CAD/CAM

过程，从而完毕计算、绘图、模拟、数控编程等一系列任务。只有把硬件、软件和操作人员融

为一体，才干发挥CAD/CAM系统的功能。

2.CAD/CAM系统设计应考虑的三个重要问题是什么？

答：CAD/CAM系统设计重要是硬件和软件的配置，应考虑的三个重要问题是：

1）明确设计系统的规定；

2）拟定近期与长远的目的；

3）拟定系统的集成水平。

3.CAD/CAM系统中硬件布局类型如何？

答：CAD/CAM系统中硬件布局类型有3种，分别为：1)单计算机系统；2)中央计算机一

一卫星机系统；3)计算机网络系统。

单计算机系统，是由一台计算机加上输入/输出设备组成。初期的CAD/CAM系统大多属于

这种类型。单计算机系统的优点是结构简朴，用户有较大的可见性，使用时反映时间短。缺陷

是假如CPU失效，将会影响所有用户。此外，它规定用户具有一定的数据解决能力和系统使用

的基本知识。中央计算机一一卫星机系统，单计算机加上前、后置解决器组成，方便多用户使

用。它提供必要的计算能力，并可自由编程。计算机网络系统，是由一组联成网络的多个计算

机组成。网络内的计算机各有分工，一部分用于面向用户的数据解决，一部分用于控制整个网

络通讯。各计算机之间信息的传递可通过局域网或Internet设备来实现。计算机网络系统对

CAD/CAM系统具有重大的意义，由于它可不局限于在某一工厂或某一研究所内，而将逻辑上

相关的组元都连接到同一网络，实现面向大系统的设计制造。

※4CAD/CAM系统中硬件选择原则是什么？

答：CAD/CAM系统中硬件选择原则是：具有良好的开放性、合理的性能价格比、图形解决

功能、网络功能、扩充功能、技术支持与售后服务、整个硬件系统运营可靠，维护简朴。

X5.常用的图形输入设备重要有哪些？

答：常用的图形输入设备重要有键盘(Keyboard)、鼠标器(mouse),光笔、操纵杆、跟踪球、

触摸屏、数字化仪(Digitizer)、图形输入板(Tablet)、图形扫描仪(Scanner)、数码相机(Digital

Camera)、数码输入设备等。

X6.常用的输出设备有哪些？

答：常用的输出设备有：显示器、打印机、绘图仪、视频输出等。

CAD/CAM系统的软件涉及哪些？

答:软件是CAD/CAM系统的核心，决定着整个CAD/CAM系统的性能，一般认为,CAD/CAM

系统应涉及操作系统、各种语言程序、编译程序以及应用程序网络通信等。具体说，CAD/CAM

系统的软件涉及系统软件、应用软件、产品设计制造软件。

一般来讲，选择CAD/CAM系统应用软件时应遵循哪弊原则？

答：一般来讲，选择CAD/CAM系统应用软件时应遵循原则是，具有良好的建模能力、具有

必要的系统辅助特性、具有一定的工程分析能力、具有专业设计工具、具有良好的集成性以及

具有良好的性价比和售后服务.

※/你知道哪些常用的CAD/CAM系统应用软件？

答：常用的CAD/CAM系统应用软件有：AutoCAD.Pro/E、UG、MasterCAM、CAXA、CATIA,

SolidWorks>I-DEAS>Cimatron.

第3章CAD/CAM几何造型方法

i.什么是几何造型系统？

答：几何造型是一种技术，它能将物体的形状和属性（如颜色、纹理、材质等）存储在计算机

内，形成该物体的三维几何模型。这个模型是对原物体的确切的数学描述或对原物体某种状态

的真实模拟。这个模型将为各种不同的后续应用提供信息，它可以提供有限元网格、提供编制

数控加工刀具的轨迹，提供各种碰撞和干涉的检查等。显然，用计算机对模型进行分析或模拟

比对实物进行制作或解决要容易得多，因此，各种CAD/CAM系统都将几何造型作为系统的核

心。它与设计和计算机图形学组成了CAD/CAM技术中CAD的三个重要部分。可见，几何造

型在现代CAD/CAM技术中的重要地位。通常把可以定义、描述、生成几何模型，并能交互地

进行编辑的系统称为几何造型系统。

X2.常用的几何造型方法有哪些？

答：几何造型是CAD/CAM系统中的关键技术。几何造型是研究建立描述设计对

象几何模型的一般方法。在现有成熟的CAD/CAM系统中，常用的几何造型方法有

线框造型、曲面造型、实体造型和特性造型。

3.线框造型有哪些特点？

答：线框造型的优点：1）由于有了物体的三维数据，便可以产生任意视图，视图之间能保

持对的的投影关系，这为生成多个视图的工程图带来了很大的方便。此外，还能生成任意视点

的透视图以及任意视向的轴测图，这在二维系统中是办不到的。

2）构造模型时操作简便，在CPU时间及存储方面开销低•

3）用户几乎不用培训，使用系统就仿佛是人工绘图的自然延伸。

线框造型的缺陷：1）由于物体所有的棱线将所有显示出来，其真实形状须由人脑的解释才

干理解，因此会产生多义性的理解。此外，当形状复杂时.，棱线过多，也会引起模糊理解。

2）线框造型中没有曲面信息，不能绘制曲面轮廓线。

3）以前，由于数据结构中缺少拓扑信息，所以不能构成实体，无法辨认面与体，更谈不上

区别体内和体外了。因此，线框造型不能对图形进行剖切、消隐、明暗解决、上色、物性分析、

干涉检测等。而现在，有些系统从内部建立了边与面的拓扑关系，具有消隐功能了。

4.曲面造型有哪些特点？

答：1）曲面造型的重要优点：曲面造型能实现线和面的消隐、明暗解决、着色、表面积计

算、面面求交、数控刀具轨迹生成、有限元网格划分等功能。重要用于构造复杂的曲面物体，

如模具、飞机、汽车等的表面。

2）曲面造型的重要缺陷：曲面造型有时会产生对物体二义性的理解；操作比较复杂，规定

操作人员具有曲面建模的数学知识，因此要对操作人员进行一定的培训。

X5.常见的曲面造型方法有哪些？

答：常见的曲面造型方法有线面拉伸面、旋转面、直纹面、扫描面、放样面、等距曲面、网

格曲面等。

X6.实体造型的基本方法涉及哪些？

答：实体造型的基本方法涉及基本体系引用法、扫描表达法、单元分解法、结构

实体几何表达法（CSG）、边界表达法（B—Rep）o

7.如何进行特性的分类？

答：不同的应用特点，形成了不同的特性定义，由此产生了不同特性的分类。

从产品整个生命周期发展过程看，特性可分为设计特性、加工特性、分析特性、公

差及检测特性、装配特性等。

从功能上看，特性可分为形状特性、精度特性、技术特性、材料特性、装配体特性

等。

从设计方法看，特性可分为通道特性、挤压特性、提拉特性、过渡特性、表面特性、

变形特性等。此外，根据形体的复杂限度，特性还可分为基本特性、组合特性、符号特

性等。

8.简述特性造型系统实现的模式。

答：特性造型系统的实现重要采用特性交互定义、特性自动辨认、特性自动重构、基于特

性的造型等四种途径。这四种方式也基本上反映了特性造型系统的发展过程。

1）特性交互定义实现模式

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