CADCAM技术基础试题.doc

试 题： 班号： 姓名：CAD/CAM技术基础 试题1. 简述你对CAD/CAM概念的理解。（10分）2. 机械CAD/CAM系统中支撑软件的作用是什么？它由哪些部分组成？（10分）3. 简述CAD/CAM集成的主要方法。（10分）4. 已知图1所示的五角星的10个顶点坐标为（）、（）、（）（）。现要使该五角星的中心沿的圆运动，且运动中，五角星的一条对称轴线AB始终通过该圆的圆心，试推导实现该运动过程的坐标变换矩阵。（20分）5. 简要说明实体建模的基本原理，欲构造如图2所示的实体体素，试画出其数据的逻辑结构图，做出其几何信息表和拓扑信息表。（20分）6. 简要叙述你使用MasterCAM软件的感受，以加工图3所示零件的形腔为例，说明MasterCAM编写数控程序的操作步骤。（15分）7. 试用APT语言编写完成图4所示零件轮廓加工的源程序。（15分）1. (10分)答案要点（1） 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术是一门多学科综合性技术；（2） CAD；(2分)（3） CAM；(2分)（4） CAPP；(2分)（5） 从制造过程和CAD/CAM系统应具备的功能两个方面理解。(4分)2. (10分) 答案要点(1)支撑软件的概念；(4分) (2)作用及代表性软件。 (6分)3. (10分)答案要点CAD/CAM系统集成是指将基于信息技术的CAD/CAM各组成部分以及制造系统与CAD/CAM有关的其它子系统有机地组织和管理起来，形成一个协同工作的整体，集成包括功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。（2分）CAD/CAM系统的集成方法主要包括如下几种： (1) 基于专用接口的CAD/CAM集成。以标准数据格式作为系统集成的接口，各应用系统只要能够按照标准格式输入/输出，就可集成到一起。 （2分） (2) 基于STEP的CAD/CAM集成。STEP标准提供了一种不依赖于具体系统中型机制，它规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期中所包含的诸如产品形状、材料、加工方法、组装分解顺序、检验测试等必要的信息定义和数据交换的外部描述，其目标是希望完整表达产品生命周期各阶段的数据，它具有支持广泛的应用领域，独立于任何具体的CAX系统，完整表示产品数 据等优点。 （2分）(3) 基于数据库的CAD/CAM集成。由于工程数据库在存储管理大量复杂数据方面具有独到之处，使得以工程数据库为核心的CAD/CAM集成系统的到了广泛应用。工程数据库一般包括：全局数据和局部数据的管理、相关标准及标准件库、参数化图库、刀具库、切削用量数据库、工艺知识库、数据代码库等。（2分） (4) 基于PDM的CAD/CAM集成。应用产品数据管理的主要目的是为了解决大量 工程图纸及技术资料的电子文档管理、材料明细表、工程文档的继承、工程变更请求、指令的跟踪管理等方面的问题，PDM已成为CAD/CAM集成方面的一项不可缺少的关键技术。应用PDM即可实现CAD/CAM的内部集成，如CAD、CAM、CAPP系统之间的集成，又可实现CAD/CAM系统与外部系统之间的集成，如与MRP系统之间的集成。 （2分）4. (20分)答案要点 5. (20分)答案要点1) 实体造型的基本原理 （5分）；A) 采用面的法向矢量确定实体的内外侧。为了计算机能够识别表面的矢量方向，将组成表面的封闭边定义为有向边，并确定每条边的方向；B) 利用几何拓扑关系中的棱边与面的相邻关系,确定边的左表面和右表面；C) 通过记录构成物体的点、线、面、体的几何信息和拓扑信息来描述物体。2) 有顶点、向边、面定义图(3分)；3) 逻辑结构图(3分)4) 顶点表(3分)；5) 棱边表(3分)；6) 面表(3分)；6. （15分） 答案要点（1）图形交互式自动编程软件，可在已有的实体模型上，交互地进行刀具轨迹的规划，可选择刀具和设置切削参数，并对所生成的刀具轨迹进行仿真验证，操作简单，易学易懂，计算速度快，但建模功能较差，不是熟悉的Windows界面。 (6分)(1) 生成几何模型； (9分)(2) 通过着色检验几何模型是否存在缺陷；(3) 启动外形铣削模块；(4) 选择加工所用的刀具；(5) 选择加工表面，定义切削参数；(6) 选择数控程序按钮，进入刀具和加工参数界面，选择参数后，自动进行计算，生成刀具轨迹；(7) 刀具轨迹仿真；(8) 生成数控程序。7. （15分）答案要点（1）定义工件轮廓的各线段；（2）定义刀具轨迹。8. 简要分析目前CAD/CAM技术应用中存在的问题（至少列举3个存在的问题），目前CAD/CAM发展中针对这些问题开展的研究工作有哪些？（7分）9. 举例说明近年来用于CAD/CAM三种新的输入设备，并说明其适用范围。（8分）10. 简要你使用EdgeCAM软件的感受，举例说明其基本操作步骤 (10分)11. 简要分析CAD/CAM支撑软件的基本组成和功能（10分）。12. 在CAD/CAM常用的数据结构中，通常采用定长和不定长两种存储结构存出树状逻辑结构的数据，试举例说明其原理和有缺点（要求画出所举例子的逻辑结构和存贮结构图）（10分）13. 简述CAD/CAM集成的主要方法（10分）14. 以图1所示得立方体为例，说明实体造型的基本原理，画出数据的逻辑结构图，列出其几何信息表、拓扑关系表。（15分）15. 简述CSG实体建模的基本原理，并用图2所示的零件为例加以具体说明，画出CSG树，写出运算表达式。（15分）16. 已知如题图3所示的单位立方体，现有一空间平面为： ，试推导该立方体对称变换矩阵。（15分）。17. 简要分析目前CAD/CAM技术应用中存在的问题（至少列举3个存在的问题），目前CAD/CAM发展中针对这些问题开展的研究工作有哪些？（7分）答案要点1.1 存在的主要问题 (3)功能的完善和水平的提高、CAD/CAM概念的拓展和工作环境的的改进三个方面。1.2 针对这些问题展开的研究工作 (4)（6） 支持TOP-DOWN的CAD/CAM技术（7） 支持DFX的CAD/CAM技术（8） 智能CAD/CAM技术（9） 并行工程（10） 虚拟制造技术（11） 计算机集成制造技术（12） 支持异地设计制造的CAD/CAM技术18. 举例说明近年来用于CAD/CAM三种新的输入设备，并说明其适用范围。（8分） 答案要点考生可从位置传感器、数据手套、触摸屏、语音输入设备、扫描输入设备、三维鼠标和操纵杆等设备中选择三个加以说明。如：(1) 位置传感器：用于检测和确定浏览者的位置和方向，通常用于应用虚拟现实技术的CAD/CAM系统。(2) 数据手套：用于计算人手的位置和方向，从而可以实时生成手与物体接近或软里的图像，通常用于应用虚拟现实系统。(3) 触摸屏：用于显示面板，利用触摸技术，手指直接点击，直观方便，不易出错。( 说明：答出两条，给6分，答出三条，给满分8分)19. 简要你使用EdgeCAM软件的感受，举例说明其基本操作步骤 (10分)答案要点 3.1 使用EdgeCAM软件的感受 (3)A) 操作容易，掌握快；B) 功能全；C) 仿真结果直观。(说明：此答案仅供参考，可根据实际情况给分)3.2 基本操作步骤 (7)A) 打开或设计工件模型；B) 工艺分析；C) 进入加工环境；D) 选择或生成刀具；E) 选择刀具路径生成方法，确定工艺参数；F) 生成刀具轨迹，进行仿真；G) 如有必要，重复步骤D)F);H) 生成数控程序。( 说明：若有B、D、E、F步骤，可给满分)20. 简要分析CAD/CAM支撑软件的基本组成和功能（10分）。 答案要点4.1 基本组成包括：(4)基本图形资源与自动绘图、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、集成与管理六大部分。4.2 基本功能： (6) (1) 基本图形资源软件是根据各种图形标准或规范实现的软件包，大多是供应用程序调用的图形子程序包或函数库，支持不同专业的应用图形软件开发，具有基本图形元素绘制、图形几何运算等功能。自动绘图软件主要解决零件图的详细设计问题，输出符合工程要求的零件图或装配图。(2) 几何建模软件为用户提供了一个完整、准确的描述和显示三维几何形状的方法和工具。(3) 工程计算与分析软件包括基本物理机械量的计算、基本力学参数计算、有限元分析、产品装配公差分析、机构运动学仿真、动力学分析等。(4) 仿真与模拟软件是建立真实系统的计算机模型，利用模型来分析系统的行为，以预测产品的性能、产品的制造过程和可制造性。(5) 专用设备控制程序生成软件用于生成相应设备控制程序，用来驱动和控制某些生产和专用设备。(6) 管理与集成软件用来有效管理CAD/CAM系统中大量的产品及其零部件、设计数据资料和文档，以提高资源的利用率和工作效率。21. 在CAD/CAM常用的数据结构中，通常采用定长和不定长两种存储结构存出树状逻辑结构的数据，试举例说明其原理和有缺点（画出逻辑结构和存贮结构图）（10分）答题要点(1) 定长方式优缺点 (2) 每个结点位数相同，即长度相同，每个地址指针指向下级子树，这种方式造成存储量大，空间浪费，但由于连续存储，查找速度快。(2) 不定长方式优缺点 (2) 这种方式每个结点占用的位数由下级子树的结构决定，子树的度数大，则占用位数多，度数小，则占用位数少。该方式空间定义灵活，可节省存储空间。ABCDEFABCDEFABCDEF (3)举例说明 (6) 逻辑结构 定长结构 不定长结构22. 简述CAD/CAM集成的主要方法（10分）答案要点CAD/CAM系统的集成方法主要包括如下几种： (1) 基于专用接口的CAD/CAM集成。以标准数据格式作为系统集成的接口，各应用系统只要能够按照标准格式输入/输出，就可集成到一起。 （2） (2) 基于STEP的CAD/CAM集成。STEP标准提供了一种不依赖于具体系统中型机制，它规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期中所包含的诸如产品形状、材料、加工方法、组装分解顺序、检验测试等必要的信息定义和数据交换的外部描述，其目标是希望完整表达产品生命周期各阶段的数据，它具有支持广泛的应用领域，独立于任何具体的CAX系统，完整表示产品数 据等优点。 （2）(5) 基于数据库的CAD/CAM集成。由于工程数据库在存储管理大量复杂数据方面具有独到之处，使得以工程数据库为核心的CAD/CAM集成系统的到了广泛应用。工程数据库一般包括：全局数据和局部数据的管理、相关标准及标准件库、参数化图库、刀具库、切削用量数据库、工艺知识库、数据代码库等。（3） (6) 基于PDM的CAD/CAM集成。应用产品数据管理的主要目的是为了解决大量 工程图纸及技术资料的电子文档管理、材料明细表、工程文档的继承、工程变更请求、指令的跟踪管理等方面的问题，PDM已成为CAD/CAM集成方面的一项不可缺少的关键技术。应用PDM即可实现CAD/CAM的内部集成，如CAD、CAM、CAPP系统之间的集成，又可实现CAD/CAM系统与外部系统之间的集成，如与MRP系统之间的集成。 （3）23. 以图1所示得立方体为例，说明实体造型的基本原理，画出数据的逻辑结构图，列出其几何信息表、拓扑关系表。（15分）答案要点1) 实体造型的基本原理 （3）：D) 采用面的法向矢量确定实体的内外侧。为了计算机能够识别表面的矢量方向，将组成表面的封闭边定义为有向边，并确定每条边的方向；E) 利用几何拓扑关系中的棱边与面的相邻关系,确定边的左表面和右表面；F) 通过记录构成物体的点、线、面、体的几何信息和拓扑信息来描述物体。2) 有顶点、向边、面定义图(3);3) 逻辑结构图(3)；4) 顶点表(3)；5) 棱边表(3)；6) 面表(3)；（说明：顶点表、棱边表、面表只取其中两个。）24. 简述CSG实体建模的基本原理，并用图2所示的零件为例加以具体说明，画出CSG树，写出运算表达式。（15分）图2答案要点8.1 CSG基本原理 CSG建模的基本原理是将复杂的集合体分解成许多简单体素，通过布尔运算将这些简单体素组合来生成实体模型。8.2 CSG树和表达式B底部切除部分C左边孔E左边切除方块G上边圆柱F右边切除方块D右边孔A基体-C-F-E-BAG-D- CSG树对应的表达时： (A-B)-E)-F)-C)-D)-G) (说明：CSG树和表达式不唯一) 25. 已知如题图3所示的单位立方体，现有一空间平面为： ，试推导该立方体对称变换矩阵。（15分）。答案要点A) 旋转平面，使平面与ZOY平面垂直 (3) B) 旋转平面，使平面与XOY平面重合 (3) C) 关于XOY平面对称变换 (3)G) 对T2做逆变换 (3) H) 对T1做逆变换 (3)I) 综合变换矩阵( 说明： 步骤A)与B)、D)与E)可合并，无步骤F)不扣分。此答案只为可行答案之一，其它方法可参考此过程。)26. 简述CAD/CAM中所谓“TOP-DOWN”技术的含义和发展TOP-DOWN技术的必要性。（10分）27. 欲将图1所示的线图输入到计算机中进行自动查询，有哪几种方法可以实现，并以其中一种方法为例，说明其实现步骤（15分）28. 举例说明夹角求和法实现包容性测试的原理和步骤 (10分)29. 如图2所示，欲将图形(x, y, z)投影到OABC平面上，试说明实现该投影变换的分解步骤，推导其变换矩阵。（15分）30. 简述实体建模的基本原理和建模过程。以图3为例，说明其数据的逻辑结构，并作出其面表、棱线表和几何信息表。（20分）31. 什么是图形交互式自动编程？简述使用EdgeCAM的体会，并以加工图4所示的零件为例，简述其特点和基本工作过程。（20分）32. 在计算机辅助质量管理系统中，获取质量数据的主要方法有哪些？分析比较其有缺点。（15分）。33. 简述CAD/CAM中所谓“TOP-DOWN”技术的含义和发展TOP-DOWN技术的必要性。（10分）答案及评分要点（13） TOP-DOWN的概念 （4分）（14） 目前CAD/CAM对TOP-DOWN的支持能力分析 （2分）（15） TOP-DOWN的作用和意义 （4分）图134. 欲将图1所示的线图输入到计算机中进行自动查询，有哪几种方法可以实现，并以其中一种方法为例，说明其实现步骤（15分）答案及评分要点(1) 共有三种方法，即：（7分） 找到曲线的原始理论公式编程（在理论公式存在的条件下）； 对线图进行离散化处理，变为表格形式，按表格程序化方法处理； 拟合经验公式，按经验公式编程。(2) 以离散化表格为例：（8分） 将图1所示曲线离散化为下表X123456Y175225260360475580 定义二维数组k26 = 1,175, 2,225,3,260,4,360,5,475,6,580; 定义插值公式 对数组k和步骤3的公式编程。35. 举例说明夹角求和法实现包容性测试的原理和步骤 (10分)答案要点 夹角求和的基本原理：对可能包含被测点的多边形做方向处理，顺时针为负，逆时针为正；之后，以被测点为定点，多边形各边的两端点为顶点作三角形，并计算；将各夹角求和，得（其中n为多边形的变数）。如果，则被测点处于多边形之外；如果，则被测点处于多边形之内，存在遮挡关系，需做隐藏线消影处理。（4分）步骤 (6分) 将多边形各边定义为有向边； 计算； 求； 判断包容关系。图236. 如图2所示，欲将图形(x, y, z)投影到OABC平面上，试说明实现该投影变换的分解步骤，推导其变换矩阵。（15分） 答案要点 (1) 将平面OABC绕Z轴顺时针旋转a角，使之与OXZ平面重合 （4分）(2) 将图形投影到OXZ平面上 （4分）(3) 将平面OABC绕Z轴逆时针旋转a角，回到原始位置 （4分）(4) 将T1, T2, T3综合，得到复合变换矩阵 （3分）37. 简述实体建模的基本原理和建模过程。以图3为例，说明其数据的逻辑结构，并作出其面表、棱线表和几何信息表。（20分）答案要点及评分(1) 基本原理和建模过程 (8分)(2) 逻辑结构图 (3分)(3) 顶点坐标表 (3分)(4) 棱线表 (3分) 注意顺序(5) 面表 (3分) 注意符号和负号图438. 什么是图形交互式自动编程？简述使用EdgeCAM的体会，并以加工图4所示的零件为例，简述其特点和基本工作过程。（20分）答案要点及评分 (1) 交互式编程的概念 （5分） (2) 体会 （2分） (7) 特点（3分）(8) 基本过程 （10分） 39. 在计算机辅助质量管理系统中，获取质量数据的主要方法有哪些？分析比较其有缺点。（15分）。答案要点及评分1) 4种方法 （6分） 手工检测 半自动检测 （数字化量仪与机器人测量） 自动检测 （红外头测量系统） 三坐标测量机2）分析比较 （4分）一、简述对CAD/CAM概念的理解，并列出其新技术 (10分)。二、列出几种CAD中应用的几种参数化设计技术(7分)。三、简述CAD/CAM支撑软件的主要功能，并列出代表性软件(8分)。四、列举出几种线图的程序化方法，并就其一种写出简要步骤(10分)。五、请用适当方法表示图1零件的建模过程(8分)。六、谈谈对CAD/CAM集成概念的理解，其主要集成方法有哪些(7分)。七、在计算机辅助质量管理系统中，获取质量数据的主要方法有哪些？并分析其有缺点（10分）。八、如图2所示，已知平面A，由点P(x, y, z)和法矢n(xn, yn, zn)定义。请推导关于该平面对称变换的变换矩阵（计算过程即可）(10分)。1. 简述对CAD/CAM概念的理解，并列出其新技术 (10分)答案及评分要点1）CAD/CAM概念的理解 （3分）(1) 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术是一门多学科综合性技术；(2) 从制造过程和CAD/CAM系统应具备的功能两个方面理解。2）新技术 （7分）(1) 支持TOP-DOWN的CAD/CAM技术(2) 支持DFx的CAD/CAM技术(3) 智能CAD/CAM技术(4) 并行工程(5) 虚拟制造技术(6) 计算机集成制造(7) 支持异地设计制造的CAD/CAM技术2. 列出几种CAD中应用的几种参数化设计技术(7分)。答案及评分要点 （每点1分）(1) 轮廓(2) 草绘(3) 尺寸驱动(4) 变量驱动(5) 设计合理性检查(6) 动态导航(7) 结构规划3. 简述CAD/CAM支撑软件的主要功能，并列出代表性软件(8分)。答案及评分要点(1) 基本图形资源与自动绘图 AutoCAD(2) 几何造型 Pro/E, Unigraphics, CATIA, SolidWorks(3) 工程分析与计算 ANSYS, NASTRAN, COSMOS(4) 仿真与模拟 DelCAM, TecnoMatrix(5) 专用设备控制程序生成 MasterCAM, EdgeCAM(6) 集成与管理 ORACLE, SYBASE4. 列举出几种线图的程序化方法，并就其一种写出简要步骤(10分)。答案及评分要点(1) 共有三种方法，即：（6分） 找到曲线的原始理论公式编程（在理论公式存在的条件下）； 对线图进行离散化处理，变为表格形式，按表格程序化方法处理； 拟合经验公式，按经验公式编程。(2) 以第三种方法为例：（4分） 将曲线离散化为数表或数据点 利用最小二乘法拟合数据点 对步骤的公式编程5. 请用适当方法表示图1零件的建模过程(8分)。 6. 谈谈对CAD/CAM集成概念的理解，其主要集成方法有哪些(7分)。答案要点CAD/CAM系统集成是指将基于信息技术的CAD/CAM各组成部分以及制造系统与CAD/CAM有关的其它子系统有机地组织和管理起来，形成一个协同工作的整体，集成包括功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。（3分）CAD/CAM系统的集成方法主要包括如下几种： (1) 基于专用接口的CAD/CAM集成。以标准数据格式作为系统集成的接口，各应用系统只要能够按照标准格式输入/输出，就可集成到一起。 （1分） (2) 基于STEP的CAD/CAM集成。STEP标准提供了一种不依赖于具体系统中型机制，它规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期中所包含的诸如产品形状、材料、加工方法、组装分解顺序、检验测试等必要的信息定义和数据交换的外部描述，其目标是希望完整表达产品生命周期各阶段的数据，它具有支持广泛的应用领域，独立于任何具体的CAX系统，完整表示产品数 据等优点。 （1分）(9) 基于数据库的CAD/CAM集成。由于工程数据库在存储管理大量复杂数据方面具有独到之处，使得以工程数据库为核心的CAD/CAM集成系统的到了广泛应用。工程数据库一般包括：全局数据和局部数据的管理、相关标准及标准件库、参数化图库、刀具库、切削用量数据库、工艺知识库、数据代码库等。（1分） (10) 基于PDM的CAD/CAM集成。应用产品数据管理的主要目的是为了解决大量 工程图纸及技术资料的电子文档管理、材料明细表、工程文档的继承、工程变更请求、指令的跟踪管理等方面的问题，PDM已成为CAD/CAM集成方面的一项不可缺少的关键技术。应用PDM即可实现CAD/CAM的内部集成，如CAD、CAM、CAPP系统之间的集成，又可实现CAD/CAM系统与外部系统之间的集成，如与MRP系统之间的集成。 （1分）7. 在计算机辅助质量管理系统中，获取质量数据的主要方法有哪些？并分析其有缺点（10分）。答案要点及评分1) 4种方法 （6分） 手工检测 半自动检测 （数字化量仪与机器人测量） 自动检测 （红外头测量系统） 三坐标测量机2）分析比较 （4分）8. 如图2所示，已知平面A，由点P(x, y, z)和法矢n(nx, ny, nz)定义。请推导关于该平面对称变换的变换矩阵（计算过程即可）(10分)。答案要点及评分步骤1，3，5，6各1分，步骤2 为4，步骤4为2分(1) 平移P点，使P点过坐标原点(2) 旋转n, 使之与n轴重合 (先绕x旋转，再绕y旋转-) (3) 对称变换:(4) 对步骤(2)做逆变换, 使n回到原来的位置, 有:(5) 对步骤(1)做逆变换, 使P点回到原来的位置, 有:(6) 组合变换矩阵, 有:一、简述对CAD/CAM概念的理解，并谈谈对TOP-DOWN技术的理解（10分）二、机械CAD/CAM系统中支撑软件的作用及其代表性软件有哪些（10分）？三、简述集成的技术内容，并总结CAD/CAM集成的主要方法（7分）。四、简述你对特征概念的理解（8分）。五、已知图1所示的五角星的10个顶点坐标为（）、（）、（）（）。现要使该五角星的中心沿的圆运动，且运动中，五角星的一条对称轴线AB始终通过该圆的圆心，试推导实现该运动过程的坐标变换矩阵（15分）。六、以合适的方法表示如图2所示模型的建模过程（10分）。七、简要叙述你对图形交互式数控编程技术优点的理解，并总结主要步骤（10分）8. 简述对CAD/CAM概念的理解，并谈谈对TOP-DOWN技术的理解（10分）。答案及评分要点1）CAD/CAM概念的理解 （3分）(3) 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术是一门多学科综合性技术；(4) 从制造过程和CAD/CAM系统应具备的功能两个方面理解。2）TOP-DOWN技术的理解 （7分）(8) TOP-DOWN的概念(9) TOP-DOWN的作用和意义9. 机械CAD/CAM系统中支撑软件的作用及其代表性软件有哪些（10分）？答案及评分要点(7) 基本图形资源与自动绘图 AutoCAD(8) 几何造型 Pro/E, Unigraphics, CATIA, SolidWorks(9) 工程分析与计算 ANSYS, NASTRAN, COSMOS(10) 仿真与模拟 DelCAM, TecnoMatrix(11) 专用设备控制程序生成 MasterCAM, EdgeCAM(12) 集成与管理 ORACLE, SYBASE10. 简述集成的技术内容，并总结CAD/CAM集成的主要方法（7分）。答案要点CAD/CAM系统集成是指将基于信息技术的CAD/CAM各组成部分以及制造系统与CAD/CAM有关的其它子系统有机地组织和管理起来，形成一个协同工作的整体，集成包括功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。（3分）CAD/CAM系统的集成方法主要包括如下几种： (1) 基于专用接口的CAD/CAM集成。以标准数据格式作为系统集成的接口，各应用系统只要能够按照标准格式输入/输出，就可集成到一起。 （1分） (2) 基于STEP的CAD/CAM集成。STEP标准提供了一种不依赖于具体系统中型机制，它规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期中所包含的诸如产品形状、材料、加工方法、组装分解顺序、检验测试等必要的信息定义和数据交换的外部描述，其目标是希望完整表达产品生命周期各阶段的数据，它具有支持广泛的应用领域，独立于任何具体的CAX系统，完整表示产品数 据等优点。 （1分）(11) 基于数据库的CAD/CAM集成。由于工程数据库在存储管理大量复杂数据方面具有独到之处，使得以工程数据库为核心的CAD/CAM集成系统的到了广泛应用。工程数据库一般包括：全局数据和局部数据的管理、相关标准及标准件库、参数化图库、刀具库、切削用量数据库、工艺知识库、数据代码库等。（1分） (12) 基于PDM的CAD/CAM集成。应用产品数据管理的主要目的是为了解决大量 工程图纸及技术资料的电子文档管理、材料明细表、工程文档的继承、工程变更请求、指令的跟踪管理等方面的问题，PDM已成为CAD/CAM集成方面的一项不可缺少的关键技术。应用PDM即可实现CAD/CAM的内部集成，如CAD、CAM、CAPP系统之间的集成，又可实现CAD/CAM系统与外部系统之间的集成，如与MRP系统之间的集成。 （1分）11. 简述你对特征概念的理解（8分）。答案要点实体造型仅仅考虑几何信息，缺乏工艺信息和物理属性信息等，不易于系统集成。(3分)特征是设计者对设计对象的功能、形状、结构、制造、装配、检验、管理与使用等信息及其关系的具有确切工程含义的高层次抽象描述。(5分)5. 已知图1所示的五角星的10个顶点坐标为（）、（）、（）（）。现要使该五角星的中心沿的圆运动，且运动中，五角星的一条对称轴线AB始终通过该圆的圆心，试推导实现该运动过程的坐标变换矩阵（15分）。答案要点及评分每步骤3分(1) 平移P点，使圆心过坐标原点(2) 旋转变换:(3) 对步骤(1)做逆变换, 使圆心到原来的位置, 有:(4) 组合变换矩阵, 有:(5)变换:6. 请用适当方法表示图2零件的建模过程(8分)。答案要点及评分 7. 简要叙述你对图形交互式数控编程技术优点的理解，并总结主要步骤（10分）答案要点及评分特点： (5分)1）不需要用复杂的数学手工计算算出各节点的坐标数据，也不需要用数控编程语言去编写描绘零件几何形状加工走刀过程及后置处理的源程序，该方法具有简便、直观、准确、便于检查的优点。2）图形交互式自动编程软件和相应的CAD软件是有机地联在一起的一体化软件系统既可用来进行计算机辅助设计，又可以直接调用设计好的零件图进行交互编程，对实现CAD/CAM一体化极为有利。3）整个编程过程是交互进行的，简单易学，在编程过程中可以随时发现问题并进行修改。4）编程过程中，图形数据的提取、节点数据的计算、程序的编制及输出都是由计算机自动进行的。因此，编程的速度快、效率高、准确性好。5）在通用计算机上运行的，不需要专用的编程机，所以非常便于普及推广 步骤 (5分)一、概念解释(每题3分，共12分)。1. CAD/CAM2. 数据结构3. CAD/CAM系统集成4. MRP二、简答题(每题5分，共25分) 1. 请总结CAD/CAM技术的新发展。2. 结合应用CAD系统的设计过程，请列出几种用到几种参数化设计技术。3. 简述CAD/CAM支撑软件的主要功能。4. 列出CAD/CAM系统集成的内容和集成方法。5. 请总结CAD/CAM系统的设计原则三、简要说明线图的拟合程序化法原理及其步骤(12分)。四、请用适当方法表示右图所示零件的建模过程(请标注清楚，12分)。五、什么是图形交互式编程？简述其特点和基本工作过程 (14分)。六、获取质量数据的主要方法有哪些？并分析其优缺点（10分）。七、如右图所示，已知平面A，由点P(x, y, z)和法矢n(xn, yn, zn)定义。请采用几何变换法推导Q点在该平面上投影点的计算过程 (15分)。一、概念解释(每题3分，共12分)。1. CAD/CAM (5) 计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术是一门多学科综合性技术；(6) 从制造过程和CAD/CAM系统应具备的功能两个方面理解。2. 数据结构数据结构是数据间的结构关系及其算法，包括数据的逻辑结构和数据的物理结构。3. CAD/CAM系统集成CAD/CAM系统集成是指将基于信息技术的CAD/CAM各组成部分以及制造系统与CAD/CAM有关的其它子系统有机地组织和管理起来，形成一个协同工作的整体，集成包括功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。（3分）4. MRPMRP(Material Requirements Planning)是生产和采购产品所需各种物料的计划，根据主生产计划上所需要物料的实践节点来决定订货和生产。二、简答题(每题5分，共25分)1. 请总结CAD/CAM技术的新发展。(10) 支持TOP-DOWN的CAD/CAM技术(11) 支持DFx的CAD/CAM技术(12) 智能CAD/CAM技术(13) 并行工程(14) 虚拟制造技术(15) 计算机集成制造(16) 支持异地设计制造的CAD/CAM技术2. 结合应用CAD系统的设计过程，请列出几种用到几种参数化设计技术。(8) 轮廓(9) 草绘(10) 尺寸驱动(11) 变量驱动(12) 设计合理性检查(13) 动态导航3. 简述CAD/CAM支撑软件的主要功能。(13) 基本图形资源与自动绘图 (14) 几何造型 (15) 工程分析与计算 (16) 仿真与模拟 (17) 专用设备控制程序生成 (18) 集成与管理 4. 列出CAD/CAM系统集成的内容和集成方法。CAD/CAM系统集成主要包括两方面含义：(1) 产品设计与工程设计子系统内部的集成。(2) CAD/CAM系统与制造系统中其他子系统的集成。CAD/CAM系统的集成方法主要包括如下几种：(1) 基于专用接口的CAD/CAM集成(2) 基于STEP的CAD/CAM集成(3) 基于数据库的CAD/CAM集成 (4) 基于PDM的CAD/CAM集成5. 请总结CAD/CAM系统的设计原则1) 总体原则 (1) 实用化原则 (2) 适度先进性原则 (3) 系统性原则 (4) 整体设计与分步实施原则2) 硬件设备的选用原则 (1) 系统功能与能力 (2) 系统的开放性与可移植性 (3) 系统升级扩展能力 (4) 良好的性能价格比 (5) 系统的可靠性、可维护性与服务质量 3) 软件选用原则 (1) 系统功能与能力配置 (2) 软件性能价格比 (3) 与硬件匹配性 (4) 二次开发能力与环境 (5) 开放性 (6) 可靠性 三、简要说明线图的拟合程序化法原理及其步骤(12分)。 拟合法原理 5分简要步骤 7分(1) 将曲线离散化为数表或数据点；(2) 利用最小二乘法拟合数据点；(3) 对步骤的公式编程。四、请用适当方法表示右图所示零件的建模过程(请标注清楚，12分)。 五、什么是图形交互式编程？简述其特点和基本工作过程 (14分)。所谓图形交互式自动编程系统就是应用计算机图形交互技术开发出来的数控加工程序自动编程系统，使用者利用计算机键盘、鼠标输入设备以及屏幕显示设备通过交互操作，建立、编辑零件轮廓的几何模型，选择加工工艺策略，生成刀具运动轨迹，利用屏幕动态模拟显示数控加工过程，最后生成数控加工程序。特点：(1) 不需要手工编程那样用复杂的数学手工计算算出各节点的坐标数据，也不需要用APT语言去描绘零件几何形状加工走刀过程及后置处理程序，使用简便、直观、准确和便于检查。(2) 和相应的CAD软件联系到一起，能实现CAD/CAM一体化。(3) 编程过程中能随时发现问题并进行修改。(4) 图形数据的计算、程序的编制及输出都是由计算机自动进行，因此编程速度快、效率高、准确性好(5) 软件在通用的计算机上进行，不需要专用编程机，便于推广应用。基本工作过程：(1) 几何造型(2) 加工工艺决策(3) 到位轨迹的计算及生成(4) 后置处理(5) 程序输出六、获取质量数据的主要方法有哪些？并分析其有缺点（10分）。1) 4种方法 （6分） 手工检测 半自动检测 （数字化量仪与机器人测量） 自动检测 （红外头测量系统） 三坐标测量机2）分析比较 （6分） 从灵活性、适应性、效率等方面比较七、如右图所示，已知平面A，由点P(x, y, z)和法矢n(xn, yn, zn)定义。请采用几何变换发推导Q点在该平面上投影点的计算过程 (15分)。答案要点及评分步骤1，3，4，5，6各2分，步骤2 为5分(1) 平移P点，使P点过坐标原点(2) 旋转n, 使之与Z轴重合 (先绕x旋转，再绕y旋转-) (3) 投影变换:(4) 对步骤(2)做逆变换, 使n回到原来的位置, 有:(5) 对步骤(1)做逆变换, 使P点回到原来的位置, 有:(6) 组合变换矩阵, 有:一、概念解释（每题3分，共12分）1. 数控编程2. 特征3. 建模技术4. 窗口二、简答题（每题5分，共25分）1. 请列出你所知道的CAD/CAM支撑软件系统。2. 列出几种消隐算法的基本测试方法3. 获取质量数据的主要方法有哪些？4. 请总结制造技术的发展趋势5. 列出几种线图的程序化方法三、简述CAD/CAM系统集成的内容，并总结主要集成方法（10分）。四、为何曲线和曲面一般采用参数方程表示，B样条曲线