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机械CADCAM理论习题1、CAD/CAM是 和 的简称。2、计算机辅助设计（CAD）是指技术人员以计算机为工具，对产品进行 、 、 、和 等活动。3、计算机辅助制造（CAM）是指利用计算机对制造过程进行 、 和 。4、计算机辅助制造（CAM）包括与加工过程直接相关的 、 和 。5、CAD/CAM软件系统分为三个层次： 、 和 。6、系统软件包括 、 、 。7CAD/CAM技术的发展经历了哪几个阶段？各阶段的主要技术特点是什么？8简述参数化造型技术和变量化造型技术的主要特点和区别。9试述CAD/CAM技术的发展趋势。这些发展趋势在实际应用中如何体现？10 CAD/CAM系统包括哪些主要技术？分述其内容与特点。11 试述CAD/CAM系统的基本功能。12 简述CAD/CAM系统的主要任务，其可处理的信息主要包括哪些方面？13 试述CAD/CAM系统的工作过程。14 试述采用CAD/CAM技术的优越性。15 试述CAD/CAM技术发展的几个阶段。16 简述CAD/CAM系统硬件配置原则。17 试述输入设备的种类和特点。18 简述CAD/CAM系统的软件类型层次与关系。19 系统软件主要包括哪些运行程序，各程序中又涵盖哪些主要内容。20 CAD/CAM支撑软件应包含有哪些功能模块？国内外现流行的主要软件有哪些？21 试述CAD应用软件的类型及应用场合。22 简述现流行的外存储器类型与技术指标。23 在CAD/CAM作业中如何处理工程手册中的设计资料，有哪些常用的处理方法？24 自行选择机械设计手册中的一个数表，编写出查表程序。25 以表2-1为基本节点参数，用最小二乘法求其线性拟合直线方程。26 什么是几何建模？几何建模的方式有几种？27 线框模型的应用概况及特点是什么？28 表面模型的特点及应用范围是什么？29 实体模型的定义、特点及应用范围。30 传统的工艺过程设计方法存在哪些问题？31 CAPP有何意义？32 CAPP系统按工作原理可分为几种类型，各类系统有何特点？33 基于GT的派生式CAPP系统的工作原理及设计过程是什么？34 基于特征的派生式CAPP系统的工作原理及设计过程是什么？35 一般创成式CAPP系统的工艺决策过程是什么？36 综合式CAPP系统的工艺设计过程是什么？37 CAPP专家系统的构成？38 CAPP专家系统的特点是什么？39 目前CAPP系统的设计中存在的主要问题是什么？如何加以解决？机械CADCAM理论试题答案一单选题答案1.A2.C3.A4.C5.B6.D7.C8.A9.D10.C二简答题答案1. 基本的硬件配置为主机、打印机、键盘及显示器；其应用软件包括数据库、计算方法库、数学模型建立模块、有限元模块、优化设计模块等。2、决策表、决策树、专家系统。3某些工艺准则如先粗后精、优化计算切削用量等由机器自动决策，进行计算，体现出部分创成原理，而安排工艺路线、选择加工方法，选择设备、刀具等均由人机交互，有的由机器到数据库中检索，有的由人工确定，故体现了综合式设计原理。4. （1） AB的齐次坐标矩阵为 (2)绕原点顺时针旋转90的变换阵为：(3)变换后直线AB的坐标矩阵为：5. （1）数据的公式化（2）将数据编制在程序中（3）将数据写入数据文件（4）采用数据库的方式三.论述题1.作用是生产技术准备的重要环节； 是指导生产过程的重要的基础性文件，涉及部门多，关系到企业的经济效益2)内容：确定毛坯形状；决定零件的加工顺序；选择机床；选择工夹具；确定装夹方法；确定切削用量；计算工时定额及成本；设计专用的工夹具。2. （1）按关键字值将文件分成若干块将要查找的记录的关键字ka依次与各块的最后一个记录的关键字相比较，确定查找范围当KB（i-1） 0，表明m点在直线的上方；若 Fm 0，表明m点在直线下方；对于第一象限的直线，从起点（原点）出发，当 Fm 0，应沿+X方向走一步；当 Fm 0，则应沿+Y方向走一步；当两个方向所走的步数和终点坐标（Xe，Ye）值相等时，发出终点到达信号，停止插补。由于Fm 的计算式中同时有乘法和减法，计算处理较为复杂，因此实际应用中常采用叠代法或递推法进一步推算。若某处有Fm 0，应沿+X方向走一步到达新点m+1（Xm+1，Ym）。则新偏差为： Fm+1 = XeYm - Xm+1Ye = XeYm - （Xm+1）Ye= Fm - Ye 若某处有Fm 0，应沿+Y方向走一步到达新点m+1（Xm，Ym+1）。则新偏差为： Fm+1 = XeYm+1 - XmYe = Xe（Ym +1）- XmYe= Fm + Xe 这样偏差计算式中只需要进行加、减运算，只要将前一点的偏差值与已知的终点坐标值相加或相减即可求得新的偏差值。5、数控机床常用的程序输入方法有哪些？答：1）、穿孔纸带；2）、数据磁带3）、软磁盘或联机控制4）、MDI手动输入6、数控加工机床按加工控制路线应分为哪几类？其控制过程有何不同？答：1）点位控制机床：只控制刀具从一点向另一点移动，而不管其中间行走轨迹的控制方式。在从点到点的移动过程中，只作快速空程的定位运动，因此不能用于加工过程的控制。2）直线控制机床：可控制刀具相对于工作台以适当的进给速度，沿着平行于某一坐标轴方向或与坐标轴成45的斜线方向作直线轨迹的加工。3）轮廓控制机床：，可控制刀具相对于工件作连续轨迹的运动，能加工任意斜率的直线，任意大小的圆弧，配以自动编程计算，可加工任意形状的曲线和曲面。7、数控加工机床按使用的进给伺服系统不同应分为哪几类？哪类的控制质量高，为什么？答：数控加工机床按使用的进给伺服系统不同应分为：开环伺服系统型、闭环伺服系统型和半闭环伺服系统型。闭环伺服系统型控制质量高，因为其测量元件（直线感应同步器、长光栅等）装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置，且该系统将所有部分都包含在控制环之内，可消除机械系统引起的误差。 8、简要说明数控机床坐标轴的确定原则。答：数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。机床各坐标轴及其正方向的确定原则是：（1）先确定Z轴。以平行于机床主轴的刀具运动坐标为Z轴，若有多根主轴，则可选垂直于工件装夹面的主轴为主要主轴，Z坐标则平行于该主轴轴线。若没有主轴，则规定垂直于工件装夹表面的坐标轴为Z轴。Z轴正方向是使刀具远离工件的方向。（2）再确定X轴。X轴为水平方向且垂直于Z轴并平行于工件的装夹面。在工件旋转的机床（如车床、外圆磨床）上，X轴的运动方向是径向的，与横向导轨平行。刀具离开工件旋转中心的方向是正方向。对于刀具旋转的机床，若Z轴为水平（如卧式铣床、镗床），则沿刀具主轴后端向工件方向看，右手平伸出方向为X轴正向，若Z轴为垂直（如立式铣、镗床，钻床），则从刀具主轴向床身立柱方向看，右手平伸出方向为X轴正向。（3）最后确定Y轴。在确定了X、Z轴的正方向后，即可按右手定则定出Y轴正方向。9、数控车床、数控铣床的机械原点和参考点之间的关系各如何？答：机床原点就是机床坐标系的原点。它是机床上的一个固定的点，由制造厂家确定。机床坐标系是通过回参考点操作来确立的，参考点是确立机床坐标系的参照点。10、绝对值编程和增量值编程有什么区别？答：增量值编程是指运动轨迹的终点坐标是相对于线段的起点来计量；绝对坐标编程是指所有坐标点的坐标值均从某一固定的坐标原点来计量。11、对刀点、换刀点指的是什么？一般应如何设置？常用刀具的刀位点怎么规定？答：（1）对刀点是指程序起点处刀具刀位点；换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。（2）对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上；换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件及其其它部件为准。（3）常用刀具的刀位点规定：立铣刀、端铣刀的刀位点是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀刀位点为球心；镗刀、车刀刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；钻头是钻尖或钻头底面中心；线切割的刀位点则是线电极的轴心与零件面的交点。12、程序中常用的工艺指令有哪些？什么叫模态指令和非模态指令？答：程序中常用的工艺指令有：（1）准备功能G指令（2）辅助功能M指令（3）F、S、T指令模态指令是指该指令一经在一个程序段中指定，便保持有效到被以后的程序段中出现同组类的另一代码所替代；非模态指令是指该指令只在当前程序段有效，如果下一程序段还需要使用此功能则还需要重新书写。13、M00、M01、M02、M30都可以停止程序运行，它们有什么区别？答：M00- 进给暂停； M01- 条件暂停； M02- 程序结束； M30- 程序结束并返回到开始处 14、G00和G01都是从一点移到另一点，它们有什么不同？各适用于什么场合？答：G00用于快速点定位、G01用于直线插补加工；G00适用于加工前快速定位到刀具的起始位置以及加工完后快速退刀、G01适用于零件加工过程中需要走直线的地方15、数控铣床的圆弧插补编程有什么特点？圆弧的顺逆应如何判断？ 答：数控铣床的圆弧插补只能在某平面内进行，因此，若要在某平面内进行圆弧插补加工，必须用G17、G18、G19指令事先将该平面设置为当 前加工平面，否则将会产生错误警告。空间圆弧曲面的加工，事实上都是转化为一段段的空间直线（或平面圆弧）而进行的。圆弧走向的顺逆应是从垂直于圆弧加工平面的第三轴的正方向看到的回转方向。16、自动换刀装置的换刀过程可分为哪两部分？在程序中分别用什么代码控制？答：自动换刀装置的换刀过程由选刀和换刀两部分组成。当执行到Txx指令即选刀指令后，刀库自动将要用的刀具移动到换刀位置，完成选刀过程，为下面换刀做好准备；当执行到M06指令时即开始自动换刀，把主轴上用过的刀具取下，将选好的刀具安装在主轴上。17、名词解释1）并行处理答：是指同时对多个任务或多条指令,或同时对多个数据项进行处理的过程2）进给伺服系统答：进给伺服以数控机床的各坐标为控制对象，产生机床的切削进给运动。要求进给伺服能快速调节坐标轴的运动速度，并能精确地进行位置控制，即调速范围宽、位移精度高、稳定性好、动态响应快。进给伺服可细分为步进伺服、直流伺服、交流伺服和直线伺服。3）调速范围答：允许的最大速度与最小速度之差。4）机床坐标系答：采用右手直角迪卡尔坐标系，面对机床、掌面向上，大拇指的方向为X轴的正方向；食指为Y轴正方向；中指为Z轴的正方向。5）工件原点答：为编写数控加工程序而在零件图上确立的坐标原点。6）工件坐标系答：为编写数控加工程序而在零件图上确立的直角坐标系。7）数字控制答：是一种借助数字、字符或其它符号对某一工作过程（如加工、测量、装配等）进行编程控制的自动化方法。8）数控机床答：是采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。9）进给轴答：数控机床的一个进给自由度。10）加工中心答：带有自动换刀装置的数控机床。11）CNC答：计算机数控系统（Computer Numerical Control CNC ）以计算机为控制核心的数字控制系统。12）脉冲当量答：单位脉冲下，进给伺服系统驱动元件所给的最小位移。13）开环进给伺服系统答：不需要对实际位移和速度进行测量，不需要将所测得的实际位移和速度反馈到系统的输入端与输入的指令位置和速度进行比较的系统。14）闭环进给伺服系统答：将检测元件装在执行部件上，直接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统15）半闭环进给伺服系统答：将检测元件安装在进给伺服系统传动链中的某一个环节上，间接测量执行部件的实际位移来进行反馈的进给系统18、 进给伺服系统由哪几部分组成?各部分功能是什么?答：进给伺服系统主要由以下几个部分组成：伺服驱动电路、伺服驱动装置（电机）、位置检测装置、机械传动机构以及执行部件。进给伺服系统接受数控系统发出的进给位移和速度指令信号，由伺服驱动电路作一定的转换和放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的执行部件进行工作进给和快速进给。19、B刀补和C刀补在连接线段、处理方法过渡形式上有何区别？答：B刀补：是圆弧过渡，读一条指令执行一条。拐角的插补需人工考虑。C刀补：是直线过渡，预读两条指令进行处理。拐角的插补系统自动进行。20、为什么在刀补建立和撤消过程中不能进行零件的加工？答：会发生过切现象21、刀具半径补偿执行过程有哪三步?答：建立过程、执行过程、取消过程22、C刀补中，转接过渡形式有几种?答：插入型、缩短型、伸长型23、在中断型软件结构中，位置控制、键盘输入、插补运算、通信这4个中断服务程序，哪一个安排为最高级别优先级？优先级安排的原则是什么?答：位置控制级别最高。优先级安排的原则：1.控制指令高于管理指令2. 译码、刀补、速度预处理、插补、位控的优先级由低到高24、CNC装置中数据转换流程，按顺序有哪几个过程?答：译码、刀补、速度预处理、插补、位控25、根据CNC装置硬件所含有的CPU多少来分，可分为哪两大类系统?答：单微处理器系统、多微处理器系统26、CNC装置硬件由哪几个模块组成?计算机主板和系统总线、显示、输入输出、存储、设备辅助控制接口、位置控制、功能接口。27、数控机床的机械结构应具有良好的特性，主要包括哪些？答：高的刚度和抗振性、好的热稳定性、好的低速平稳性、高的几何精度和传动精度。28、数控机床常用丝杠螺母副是哪一种?答：滚珠丝杠螺母副29数控回转工作台有哪两种?答：分度工作台和数控回转工作台（开环数控回转工作台、闭环数控回转工作台）30数控机床常用导轨有哪几种?答：塑料导轨、滚动导轨、静压导轨31、进给伺服系统的传动元件在调整时均需预紧，其主要目的什么？答：消除传动间隙，提高传动刚度。32、设一步进电机驱动工作台的开环系统，已知步进电机经一对 的齿轮减速后驱动丝杆使工作台作直线进给(如图所示)。已知丝杆的导程t(mm)，所选用的步进电机的最高工作频率fmax(Hz)，步进电机步距角为 。求：(1) 当已知驱动的工作台最大速度Vmax时，满足系统要求的脉冲当量 ；(2) 齿轮传动的传动比 。解：（1）根据F=60 f 得到的值（2）根据360/it=/得到 i=Z1/Z2=360/t33、被加工零件如图所示，本工序为精加工，铣刀直径为16 mm，进给速度100mm/min，主轴转速为400r/min，不考虑Z轴运动，编程单位为mm，试编制该零件的加工程序。要求：(1) 从A点开始进入切削，刀具绕零件顺时针方向加工，加工完成后刀具回到起刀点；(2) 采用绝对坐标编程，指出零件上各段所对应的程序段号；(3) 程序中有相应的M指令、S指令和刀补指令。G92 X-15 Y-15；N01 G90 G17 G00 G41 X0 Y0 M03 S400 D01 M08；N02 G01 X60 Y130 F100；N03 X120；N04 G02 X150 Y100 I0 J-30；N05 G01 Y50；N06 G03 X100 Y0 I50 J0；N07 G01 X0；N08 G00 G40 X-15 Y-15 M05 M09；N09 M02；本题得分一、 填空题（本题共5小题，每题每空1分，共15分）1、数控机床大体由输入输出设备、（数控装置）、（伺服系统）、测量装置和（机床本体）组成。2、数控机床按控制运动轨迹可分为：（ 点位控制）、直线控制和（轮廓控制）。3、数控加工程序控制刀具的运动轨迹，实际上是指加工过程中，控制（刀位）点相对于工件的运动轨迹和方向。与机床主轴重合或平行的刀具运动坐标轴为（ Z ）轴，远离工件的刀具运动方向为（ 正 ）方向。4、当光栅每移动一个（光栅栅距）时，莫尔条纹也跟着移动一个（条纹宽度）。5、步进电动机的转角或位移量与输入脉冲严格成比例，输入一个脉冲信号，步进电动机就旋转一个固定的角度，称为（步距角）；控制输入脉冲的（数量）、频率、各绕组接通电源的次序，对应就可以得到所控制电动机的转角或位移量、（速度）以及（运动方向）；数控装置每输出一个脉冲信号，机床运动部件沿坐标轴产生一个最小位移叫（脉冲当量）。本题得分二、简答题（本题共4小题，每题10分，共40分）1、请阐述刀位点、对刀点、换刀点的含义。如何选取对刀点？如何选取换刀点？答：刀位点：是编程时用以确定刀具位置的基准点。即刀具的定位基准点。数控加工程序控制刀具的运动轨迹，实际上是控制刀位点的运动轨迹。对刀点：是确定刀具与工件相对位置的点，也是确定工件坐标系与机床坐标系位置关系的点。对刀点是刀具相对零件运动的起点，也即是数控加工程序的起点，所以也称为起刀点。换刀点：是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。对刀点可以设置在工件、夹具或机床上，但必须与工件坐标系有已知的准确关系。通常对刀点往往就选择在零件的工件原点。正确地选择“对刀点”的位置的大致选择原则是：、便于用数学处理和简化程序编制；、在机床上找正容易，加工中便于检查；、引起的加工误差小（设计、工艺基准）换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件及其其它部件为准。如在铣床上，常以机床参考点为换刀点；在加工中心上，以换刀机械手的固定位置点为换刀点;在车床上，则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。2、刀具半径补偿执行过程一般分为三步，请阐述这三步的名称及内容。下图若以O为起刀点，请画出以G42偏置的刀具轨迹图，并分别标注出上述三步。 答：刀具半径补偿的过程分为三步：1）、刀补的建立：在刀具从起点接近工件时，刀心轨迹从与编程轨迹重合过度到与编程轨迹偏离一个偏置量的过程。2）、刀补进行：刀具中心始终与变成轨迹相距一个偏置量直到刀补取消。3）、刀补取消：刀具离开工件，刀心轨迹要过渡到与编程轨迹重合的过程。3、孔加工固定循环的基本组成动作有哪些？请加以阐述说明。答：孔加工固定循环的基本组成动作包括：X、Y轴快速定位到孔中心位置。Z轴快速运行到靠近孔上方的安全高度平面R点(参考点) 。孔加工（工作进给）。在孔底做需要的动作。退回到安全平面高度或初始平面高度。快速返回到初始点位置。4、简述数控加工工艺分析与设计的实质。并请说明数控加工工艺分析主要包括哪些内容？答：数控加工工艺分析与设计的实质，就是在分析零件精度和表面粗糙度的基础上，对数控加工的加工方法、装夹方式、刀具使用、切削进给路线及切削用量等工艺内容进行正确和合理的选择。数控加工工艺分析主要包括的内容：1）、选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2）、对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求。3）、确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序以及处理与非数控加工工序的衔接等。 4）、加工工序的设计。如选取零件的定位基准、夹具方案的确定、划分工步、选取刀辅具和确定切削用量等。5）、数控加工程序的调整。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿，确定加工路线。6）、分配数控加工中的容差。7）、处理数控机床上的部分工艺指令。本题得分三、计算题（本题共2小题，共15分）1、请简要阐述逐点比较插补法一个插补循环中的四个工作节拍。（本题5分）2、现要加工第象限逆圆AB，圆弧的起点为A(4,3)，终点为B(0,5)，试写出用逐点比较法进行插补运算的过程并画出运动轨迹图(脉冲当量为1)。 （本题10分）答：1、逐点比较法一个插补循环有四个节拍：1) 偏差判别2) 进给 3) 偏差计算 4) 终点判别2、本题得分四、编程题（本题共2小题，共30分）1、铣削精加工图示零件（零件厚度为20，粗线为零件轮廓），完成以下要求：（本题10分）1）请建立工件坐标系（其中Z轴原点在工件上表面），并标明起刀点（2分）；2）确定加工路线，选择刀具（2分）；3）请编写加工程序（要求写出程序说明）（6分）。2、车削精加工图示零件，其中直径85的零件外圆不加工，请完成以下要求：（本题20分）1）建立工件坐标系，标明工件原点和起刀点。（2分） 2）分析零件图纸，确定加工路线和加工工艺过程，选择刀具。（3分）3）编写加工程序（要求写出程序说明）。（15分） 本题得分一、 填空题（本题共5小题，每题每空1分，共15分）1、数控机床大体由输入输出设备、（数控装置）、（伺服系统）、（测量装置）和机床本体组成。2、数控机床按控制运动轨迹可分为：（ 点位控制）、（直线控制）和轮廓控制。3、数控加工程序控制刀具的运动轨迹是指刀位点相对于工件的运动轨迹和方向。立铣刀、端铣刀的刀位点是（刀具轴线与刀具底面的交点）；球头铣刀刀位点为（球心）。镗刀、车刀刀位点为（刀尖或刀尖圆弧中心）；钻头是（钻尖或钻头底面中心）。4、位移检测装置按检测信号的类型分为（数字式）和（模拟式）两种，按构成伺服系统类型的不同分为（角位移检测）和（直线位移检测）两种。5、在轮廓控制中，为了保证一定的精度和编程方便，通常需要有刀具（半径 ）和（ 长度 ）补偿功能。本题得分二、简答题（本题共4小题，每题10分，共40分）1、请解释机床坐标系与工件坐标系的含义，并以下图为例阐述机床坐标系、工件坐标系、对刀点之间的关系。答：1）机床坐标系：是用来确定工件坐标系的基本坐标系；是机床本身所固有的坐标系；是机床生产厂家设计时自定的，其位置由机械挡块决定，不能随意改变。 工件坐标系：在对零件图形进行编程计算时，所建立的坐标系称为编程坐标系，把程序应用到机床上，则其坐标系就表现为工件坐标系。2）对刀操作的目的是确定工件坐标系的工件原点在机床坐标系中的位置。对刀点即为确定刀具与工件相对位置的点，也是确定工件坐标系与机床坐标系位置关系的点。对刀点是刀具相对零件运动的起点，也即是数控加工程序的起点，也称为起刀点。2、刀具半径补偿执行过程一般分为三步，请阐述这三步的名称及内容。下图若以O为起刀点，请画出以G41偏置的刀具轨迹图，并分别标注出上述三步。答：刀具半径补偿的过程分为三步：1）、刀补的建立：在刀具从起点接近工件时，刀心轨迹从与