cadcam___样卷一答案及评分标准

1、PDM ：产品数据管理，是一门管理所有与产品相关的数据和相关过程的技术。它能有效地将产 品数据从概念设计、计算分析、详细设计、工艺流程设计、加工制造、销售维护至产品消亡整个生 命周期内及其各阶段的相关数据，按照一定的数学模式加以定义、组织和管理，使产品数据在其整 个生命周期内保持一致、最新、共享及安全。 2、计算机图形学：利用计算机系统产生、操作、处理图形对象的学科，图形对象可能是矢量图 形也可能是点阵图形 3、几何信息：一般是指一个物体在三维欧氏空间中的形状、位置和大小。具体地说，几何信息 包括有关点、线、面、体的信息在 4、CAPP：计算机辅助工艺设计，是以计算机为辅助手段，解决产品制造过程中存在的有关材料、 工装、过程等工艺问题，它是 CAD 和 CAM 之间的过渡环节，具体描述了产品在整个生产过程中 （包括零件加工、产品装配等）相关的条件和过程，是产品制造必不可少的重要组成部分。 5、逆向工程：又称反求技术或逆向设计，是将已有产品模型（实物模型）转化为工程设 计模型和概念模型，并在此基础上解剖、深化和再创造的一系列分析方法和应用技术的组 合，可有效改善技术水平，提高生产率，增强产品竞争力，是消化、吸收先进技术进而创 造和开发各种新产品的重要手段 评分标准：一个小题的分值为 3 分，在每一个小题中，学生只要答对一些要点，即使 不全也要适当给分。 1、随着 CAD 技术的普及应用越来越广泛，越来越深入，CAD 技术正向着 开放 、 集成 、 智能 和 标准化 的方向发展。 2、支撑软件是 CAD/CAM 软件系统的重要组成，也是各类应用软件的基础。从功能上 可将支撑软件划分为自动绘图、几何造型、工程分析与计算、仿真与模拟、专用设备 控制程序生成、集成与管理等几种类型。 3、目前已经发明了许多不同类型的消隐算法，它们一般依据以下几种基本算法原理： 包含性检验 、 深度检验、 可见性检验、求交运算 、投影变换 等。 4、CAE 软件的有限元分析程序系统主要由：前置处理程序、主分析程序和后置处理 以及用户界面、数据管理系统与数据库、共享的基础算法等组成。 5、常用曲面构造方法有：线性拉伸面 、 直纹面 、 旋转面、 扫描面 。 实体生成方法有： 体素法 、 扫描法 。 6、CAPP 系统零件信息的描述主要方法有：数字编码描述法、 语言文字描述法 和几 何特征图形描述法等。常用的零件信息输入方式有两种：一种是 采用人机交互方式输 入零件的各种信息 ，一种是 通过与 CAD 系统的集成 ，从 CAD 系统中直接提取 零件的几何信息和技术信息。 7、一般来说，数控编程过程主要包括：分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程 序单、数控程序输入及程序检验。 8、逆向工程的核心包括了以下四个步骤： 零件原型的数字化 、 从测量数据中提取 零件原型的几何特征 、 零件原型 CAD 模型的构建 和 CAD 模型的检验与修正 。 评分标准：一个空格的分值为 0.5 分，如果学生的答案与标准答案不一致，但本质意 思正确也应该给分。 三、计算题（14 分） 求平面图形对一般位置直线 x+y+2=0 的对称变换的变换矩阵(写出变换过程) 答：1.先将直线沿 X 轴右移两 X Y x+y+2=0 格 T1=1 0 0;0 1 0;2 0 1 2. 先将直线沿逆时针旋转 45 T2=cos45 sin45 0;-sin45 cos45 0;0 0 1 3.将图形上的点沿 y 轴对称 T3=-1 0 0;0 1 0;0 0 1 4.将直线沿顺时针选转 45 T4=cos(-45) sin(-45) 0;-sin(-45) cos(-45) 0;0 0 1 5.再将直线沿-X 方向移动移两格 T5=1 0 0 ;0 1 0;-2 0 1 6.总的变换矩阵为 T=T1*T2*T3*T4*T5 7. T=0 1 0 ；1 0 0；-2 2 1 评分标准： 按步骤给分，思路对，但矩阵写错的也要适当给分。思路不对，矩阵对的一律不 得分。 四、简答题（30 分） 1、简述 CAD/CAM 软件系统的基本组成。 答：根据 CAD/CAM 系统中执行的任务及服务对象的不同，可将软件系统分为三个层次， 即系统软件、支撑软件和应用软件。 2、试述图形裁剪技术的原理和线段裁剪的种类。 答：图形都是由点组成的，点的裁剪是基础。可以用一对简单的不等式，来判断图形上的点 (x,y)是否位于窗口内。设矩形窗口的四条边界线是 x=x1 ,x=x2 ,y=y1 ,y=y2 ，不等式组 为 x1xx2 y1yy2 凡符合上述不等式组的点，是可见图形点，不符合的，是不可见图形点。 线段裁剪算法有矢量裁剪法、编码裁剪法、中点分割裁剪法等 3、比较边界表示法与构造立体几何法在描述同一物体时的区别和特点。 答：边界表示法强调实体外表的细节，详细记录了构成物体的所有几何元素的几何信息和相互 之间连接关系的拓扑信息，将面、边界、顶点的信息分层记录，建立层与层之间的联系。边界 表示法的核心是面，因而对几何体的整体描述能力相对较差，无法提供关于实体生成过程的信 息 构造立体几何法优点是：形体结构清楚，表达形式直观，便于用户接受，且数据记录简练。缺 点是数据记录过于简单，在对实体进行显示和分析操作时，需要实时进行大量的重复求交计算， 降低了系统的工作效率；此外，不便表达具有自由曲面边界的实体。 4、给出 CAE 的定义，用 CAE 可解决哪些工程问题？ 答：计算机辅助工程（CAE） ，是以现代计算力学为基础、计算机仿真为手段的工程分析技术， 是实现产品优化设计的重要技术。CAE 技术主要包括有限元法 FEM（Finite Element Method） 、 边界元法 BEM（Boundary Element Method） 、运动机构分析、气动或流场分析、电路设计和磁 场分析等。 工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学运动学仿真等是计算机辅助工 程分析的主要内容。 5、总结归纳逆向工程的基本过程。逆向工程的作用有哪些？ 答：逆向工程流程图 逆向工程大致应用在以下几种情况： （1）在缺少设计文档以及没有 CAD 模型的情况下，对零件原型进行测量，形成零件的设计图 纸或 CAD 模型，并以此为依据生成数控加工的 NC 代码，加工复制零件。 （2）设计需要通过实验测试才能定型的零件模型，通常采用逆向工程的方法。 （3）在美观设计特别重要的领域。 （4）由于近年来对模具制作时间、造型与精度要求日益严格，采用单一 CAD 系统顺向进行模 具设计制作，不再是唯一有效的处理手段，利用日渐成熟的逆向工程技术可加快交货进度并提高制 作精度，因此各类模具加工企业皆积极引入逆向技术。 （5）另一个重要的应用，如修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等，此时不需要对整个 零件原型进行复制，而是借助逆向工程技术抽取零件原型的设计思想，指导新的设计。这是由实物 逆向推理出设计思想的一种渐近过程。 6、CAD/CAM 集成系统通常有哪些方法 ？ 答：CADCAM 系统的集成方案主要有以下几种： 1） 通过专用数据接口实现集成 2） 利用数据交换标准格式接口文件实现集成 3） 基于统一产品模型和数据库的集成 4） 基于特征面向并行工程的设计与制造集成方法 评分标准： 每小题为 5 分，学生答题时能用自己得话表达出相应得意思只要真确就可以得分， 不一定与标准答案一字不差，关键是本质意思要对。 五、问答题（21 分） 1、 试分析比较常用的几种数控程序检验方法，简要说明其原理和特点。 答：目前数控程序检验的方法主要有：试切、刀具轨迹仿真、三维动态切削仿真和虚拟加工仿真。 试切法是 NC 程序检验的有效方法。通过计算机仿真模拟系统，可以在软件上实现零件的试切过程， 将数控程序的执行过程在计算机屏幕上显示出来，是数控加工程序检验的有效方法。动态模拟过程 中，刀具可以实时在屏幕上移动，刀具与工件接触之处，工件的形状就会按刀具移动的轨迹发生相 应的变化。观察者在屏幕上看到的是连续的、逼真的加工过程。利用这种视觉检验效果，就可以很 容易发现刀具和工件之间的碰撞及其它错误的程序指令。 刀位轨迹仿真法：通过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， 所选刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理，刀位轨迹是否正确，刀具与约束面是否发生干涉与碰 撞等情况发生。这种仿真一般采用动画显示的方法，效果逼真 刀具轨迹数值验证也称为距离验证，是一种刀具轨迹的定量验证方法。它通过计算各刀位点上刀具 表面与加工表面之间的距离进行判断，若此距离为正，表示刀具离开加工表面一定距离；若距离为 负，表示刀具与加工表面发生过切。 三维动态切削图形仿真验证是采用实体造型技术建立加工零件毛坯、机床、夹具及刀具在加工 过程中的实体几何模型，然后将加工零件毛坯及刀具的几何模型进行快速布尔运算（一般为减运算） ，最后采用真实感图形显示技术，把加工过程中的零件模型、机床模型、夹具模型及刀具模型动态 地显示出来，模拟零件的实际加工过程。这种方法的特点是仿真过程的真实感较强，基本上具有试 切加工的验证效果。三维动态切削仿真已成为图形数控编程系统中刀具轨迹验证的重要手段。 2、目前 CAPP 系统信息输入的瓶颈何在？试分析采用概念化信息输入方法的优缺点。 答：输入瓶颈：目前商品化 CAPP 系统对 CAD 系统零件的信息处理方式有：不保留 CAD 系统的 零件信息，只是一次性利用该信息；部分保留 CAD 系统的零件信息，对一些具有明显加工特征的 几何图形进行提取和应用；采用零件信息编码系统对输入零件进行编码输入等方法。这些方法不是 缺少完整的零件工艺信息，无法实现工艺的创成，就是信息输入的过程十分复杂，输入方法不实用， 工艺人员难以接受。 从人的记忆规律分析，将工艺设计人员熟悉的几何特征制成相关工艺信息集的信息柄，进行 概念化零件图工艺信息的识别与提取，使得 CAPP 系统的信息输入具有下列特点： （1）从特征的概念入手，将围绕几何特征展开的工艺信息打包处理，并制作成信息柄，采用 信息柄进行信息的激活与传递，提高了 CAPP 系统信息输入的准确性。 （2）CAD/CAPP 系统之间信息传递的主要手段是信息柄的迁移，这种迁移是以人为的概念 约定以及 CAPP 系统的信息预制为基础，同时受到 PDM 资源数据库的支持，便于进行信息输入的 扩充。 （3）工艺特征信息继承了传统的零件分类方法，它是工艺设计人员长期工作中形成的概念， 比较容易接受，也便于工艺设计。 （4）仅经过有限的几次信息提取，即可完整输入零件特征的全部信息，不仅输入的效率高， 还适用于创成式工艺生成，以及基于内容的工艺匹配与查询。 3、简述派生式 CAPP 和创成式 CAPP 系统的基本原理。 答：派生式 CAPP 系统基本原理 创成式 CAPP 系统原理