天津大学《计算机辅助设计与制造》期末考试备战题库全集

计算机辅助设计与制造课程考试考前辅导资料一、填空题1、计算机支持的协同工作（CSCW）,基础是通信，形式是合作关键是协调。2、数控机床主要由数控装置_、__伺服系统、机床本体等几部分组成。3、装配建模有两种方法，即自底向上建模和自顶向下建模。4、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。5、常用的专业虚拟样机分析软件有ADAMS等,应用这些软件用户可以非常方便地对虚拟机械系统进行静力学分析、运动学分析和动力学分析_。6、计算机辅助NC编程的依据是被加工零件的几何信息和工艺信息。7、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。8、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。9、对块或对象的保存常用到BLOCK命令和W命令。10、CAD/CAM系统中的几何模型可以辅助设计人员完成设计工作，常见的几何模型有线框模型、曲线曲面模型、实体模型和特征模型。11、按打开效果分，菜单有右边带小三角的菜单项、带省略号的及直接换行三种类型。12、正投影的基本性质为显实性，积聚性,类似性。13、CAD/CAM系统是由工作人员、硬件和软件组成的。14、PDM可以帮助工程师，NC技师，会计，以及销售等人员及时获取最新的动态数据。15、区分图形可见与不可见的就是图形裁剪技术,一般地，认为窗口内的是可见的，落在窗口外是不可见的。16、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。17、数控程序检验方法主要有软件仿真、实切验证等几种形式。18、曲线定义的两种方法是拟合法和逼近法。在曲线设计中，通常是用一组离散的型值点或特征点来定义和构造几何形状，并且所构造的曲线应满足光顺的要求。19、数控机床的刀具补偿功能一般包括刀具___长度—补偿和刀具___半径补偿功能两种。20、在曲面设计中，通常是用一组离散的型值点或特征点来定义和构造几何形状，其中特征点构成的网格称为特征网格，所构造的曲面为插值曲面。21、APT系统中定义了—导动面—、___零件面、检查面—___三个控制面。22、测量方法一般有—点位测量法—、—仿型连续扫描法—、—通用连续扫描法__。23、数据库系统的体系结构为外模式、内模式和概念模式三种。24、三维图形的基本变换有平移变换、比例变换、旋转变换等。25、质量信息的米集方法有、半自动米集TOC\o"1-5"\h\z和。26、有限元分析通常分成三个阶段，即前处理阶段、求解阶段和后处理阶段。27、CAPP中零件信息的描述方法有、型面特征描述法、从CAD系统直接输入零件信息。28、对话框构件“OK”的关键字为Accept。29、数控机床的组成有主机、CNC装置、驱动装置、辅助装置和编程机及附属设备。30、数控程序检验可以采用试切、虚拟加工仿真等方法。31、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。32、与二次开发相比，原始开发的技术难度更大,设计开发周期更长。33、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。34、用矩形窗口进行裁剪时，被裁剪的对象可以是上红、多边形、字符等。35、CAD/CAM系统中图形编辑功能包括裁剪、延伸、圆角过度等。36、产品设计分为总体设计、详细设计、工程制图等几个阶段。37、有限元分析通常可分成前处理、求解和后处理三个阶段。38、计算机辅助工程分析通常包括运动学分析、力学分析等。39、产品设计有两种模式，即自下而上和自上而下。40、裁剪的边界（即窗口）可以是任意多边形，但常用的是矩形。被裁剪的对象可以是线段、字符等。41、产品的设计制造过程可以分为概念设计、详细设计、工艺设计—，以及加工制造等几个阶段。42、CAD/CAM的实体造型功能可以将三维物体的几何信息完整地存入到计算机中，并能在屏幕上显示真实感很强的图形。43、CAD/CAM是包括几何建模、设计计算与数控编程在内的一体化综合技术。44、总体方案设计阶段的计算属于粗略计算，或者说是估算，但到了详细设计阶段就应该做精确计算了。45、M08指令是冷却液开关指令，当冷却液开关控制按钮按下，冷却液自动喷出。46、进行CAD/CAM系统原始开发，既需要软件知识，又需要专业矢口识。47、修改三维模型尺寸，二维工程图形的尺寸随之变化，这是因为CAD/CAM系统内部建立了三维模型与二维图的关联关系。48、CAD/CAM软件系统的界面风格、数据结构和操作方式大同小异。49、经验类比设计的结果一定不如经过优化设计的结果，可以通过改变零件的结构尺寸实现优化。二、名词解释1、产品生命周期答：一个产品从市场开发到销毁的全过程，用于约束产品的开发、设计、制造、实施等活动。2、模块化设计答：对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列相对通用的功能模块，通过对模块的选择组合，构成不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品，以满足市场的不同需求。3、特征建模答：通过产品特征实现建模的方法，赋予产品特征特殊的意义：一组具有确定约束关系的几何形体，同时包含某种特定的工程语义信息，如材料、尺寸、形状公差信息、热处理、表面粗糙度信息和刀具信息等。4、消隐答：消隐是指在三维图形显示中,选用合适的投影方法,消除实际上看不见的线或面给人以对图形的立体感。5、Bernstein基函数答：Bezier曲线曲面模型中模拟材料弹性模量的函数，用于Bezier曲线曲面建模。6、几何造型答：几何造型是一种技术，它能将物体的形状和属性存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型。7、搬运机器人答：具有一定运输功能的机器人，常用于生产中的转工序环节。8、CAPP答：计算机辅助工艺设计简称CAPP,是应用计算机快速处理信息功能和具有各种决策功能的软件来自动生产工艺文件的过程。9、刀轴矢量答：控制刀轴方向的向量数据，用于多轴数控加工编程。10、CAM答：计算机辅助制造。11、CSG答：构造实体几何，用于实体建模。12、程序暂停指令答：数控程序中的M01指令，加工中配合机床按钮选择性暂停。13、视区答：显示屏幕的一部分，用来显示图形，实现人-机交互。14、特征模型答：带有工艺信息的一种几何模型，用于建立几何和工艺相统一的设计模型。15、NC程序答：数控加工所用的程序，用于零件的数控加工。16、CAGD答：计算机辅助几何设计，用于开发CAD/CAM软件中的几何模型，描述复杂型面。17、刀尖圆角答：刀尖部分的圆弧，提高刀具耐用度。18、VR答：虚拟现实，具有沉浸感的仿真，用于教学和培训等场合。19、ACIS答：一种小型的图形核开平台，用来开发各种有图形功能需求的软件系统。20、安全高度答：计算机辅助编程中设定的一个高度，用以避免换刀，或者刀具平移过程中的干涉。21、产品物理模型答：产品物理模型是描述机械产品各装配体及零、部件的动力、载荷、使用工况、强度、刚度分析方法及其他物理信息的计算机内部模型．即描述和记录机械装配体中零、部件所传递的动力、各受载荷点的位置、载荷的性质、大小和分析方法等信息的数据结构。22、二次开发答：在商品软件基础上进行开发，增加所需要的软件功能。23、有限元分析答：一种工程分析工具，用于产品结构优化设计等。24、IGES答：初始图形交换规范，在不同的系统之间交换图形数据。25、MC答：加工中心，用于多种类零件加工。26、CSG答：构造实体几何，用于实体建模。27、NURBS答：非均匀有理B样条，用于设计复杂曲线曲面。28、STEP答：产品数据交换标准，用于产品设计与制造各个环节信息交换。29、B-Spline答：B样条，用于CAD系统中的曲线、曲面造型。30、对刀答：数控加工中的一项操作，确定工件坐标系与机床坐标系的关系。三、简答题1、CAD/CAM系统硬件包括哪些组成部分？答：计算机、输入输出设备、加工设备、检测设备、物流设备等。2、B-rep模型的优缺点。答：B-rep模型：边界表示法是用物体封闭的边界表面描述物体的方法，这一封闭的边界表面是由一组面的并集组成的。优点：详细记录三维形体所有几何元素的几何信息和拓扑信息，在图像生成和模型表面积计算等应用中表现出明显的优点；所表示的实体不存在二义性；缺点：存储量大，不能反映形体的构造过程。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、用CAE可解决哪些工程问题？答：CAE技术主要包括有限元法FEM(FiniteElementMethod)、边界元法BEM(BoundaryElementMethod)、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、几何模型在CAD/CAM工作过程中的主要作用？答：(1)在设计方面：显示设计图形、进行几何物理特性计算、生成有限元分析网格在制造方面：利用设计信息进行工艺规划、数控编程等在装配方面：模拟设计对象的装配过程，进行干涉检查6、数据的物理结构与逻辑结构特征，它们之间的关系？答：(1)数据的物理结构也称存储结构数据的逻辑结构仅考虑数据之间的逻辑关系数据的物理结构是数据的逻辑结构在计算机中的映像数据的逻辑结构独立于数据的存储介质7、说明Bezier曲面和B样条曲面的表达原理及其优缺点。答：Bezier曲面：用控制多边形网格(特征网格)替代点矢、切矢与扭矢构造Bezier曲面。特点：以逼近为基础的曲面设计方法。它先通过控制顶点网格勾画出曲面的大体形状，然后通过修改控制顶点的位置修改曲面的形状。这种构造方法比较直观，易于为工程设计人员所接受，因而获得了广泛的应用。这种方法不具有局部性，即修改任意一个控制顶点都会影响整张曲面的形状。B样条曲面：用控制多边形网格(特征网格)替代点矢、切矢与扭矢构造曲面。特点：B样条曲面构造方法是Bezier曲面方法的推广，它用B样条基函数代替Bezier方法中的Bernstein基函数来反映控制顶点对曲面形状的影响。它在保留了Bezier曲面设计方法几乎所有优点的同时，解决了Bezier曲面设计中存在的局部性修改问题。8、切削用量包括哪几部分，如何选择加工用量？答：切切削用量包括切削深度和宽度、主轴转速、进给速度等。切削深度主要根据机床、工件和刀具的刚度决定。切削宽度：加工时每相邻两刀之间的距离L,又称为行距。粗加工切削宽度由刀具、机床、零件的刚性决定。精加工可根据零件的粗糙度计算确定。要降低表面粗糙度，可缩小行距，但加工效率降低；因此在保证行距不变的前提下，应选择较大半径的刀具,可明显降低残留高度。转速的确定：根据实际经验，并配合刀具厂家提供的刀具切削线速度v(m/min)查表计算来确定。进给量F：根据零件的加工精度、表面光洁度、切削深度、宽度以及刀具和工件材料而选择。9、初始设计时，尺寸和结构是随意给定的吗？答：不是，应该根据类似产品，类比确定零件的材料、结构和尺寸，或者通过初步计算加以确定。10、实体建模系统的特点是什么？答：实体建模系统对结构体的几何拓扑信息表达克服了线框建模的二义性以及曲面建模容易丢面的缺点，从而可以自动生成既有真实感图形的生成和物体间的干涉检验。产品设计、分析和制造工序中的所需要的关于物体的几何描述方面的数据可从实体模型中获得。11、利用CAD/CAM辅助编程与手工编程的不同之处及其优越性。答：两者不同之处在于，前者设计信息在计算机中，通过人机交互完成编程工作；而后者则是人参照图纸硬拷贝给出的几何、工艺信息编写程序。CAD/CAM辅助编程的优越性在于，可减少人为因素造成的程序错误；实现人工难以完成，甚至无法完成的复杂程序的编制；提高编程效率。12、利用三维模型投影绘制工程图纸时，投影图通常不符合国家制图标准，这时应采取什么措施？答：首先应尽量保持三维模型与二维工程图的关联，在此基础上做必要的编辑，例如增减线条，增加局部剖视等。13、高速切削加工技术有何特点，请列举三个高速铣削技术的应用。答：高速铣床的特点：高切削速度、高进给速度、高加工精度和优良的加工表面质量。高速切削加工技术的应用：模具的高速铣削，难加工材料的高速切削，薄壁结构件的高速铣削。14、数控加工的误差由哪几部分构成？答：a、编程误差；b、数控机床带来的误差；c、环境带来的误差；d、装夹找正带来上的误差；e、刀具带来的误差。15、详细设计的基本流程是什么？答：（1）通过经验类比进行初始设计；（2）针对通用部件进行匹配设计；（3）利用CAD/CAM等软件的计算、分析功能反复优化；（4）获得相对优化的设计结果。16、什么是绝对坐标？什么是相对坐标？答：绝对坐标：相对于绝对坐标系的坐标，即相对于绝对坐标系原点的坐标。相对坐标：相对于相对坐标系的坐标，即相对于相对坐标系原点的坐标。17、简述结构设计与工程分析的关系。答：结构设计需要过程分析的支持，工程分析是保证结构设计更加合理的有力工具。18、用数控机床加工同一个零件工步编排方案是否唯一，为什么？答：不唯一，工序编排涉及多方面因素，出于不同因素考虑，会出现不同的结果。例如出于换刀时间最短，或者转位时间最短等方面的考虑。19、什么是自顶向下设计方法？它的优缺点是什么？答：先进行总体设计，在总体设计的框架下进行部件、零件设计。优点：符合设计规律，适合大型复杂产品设计，避免不必要的返工，容易保证设计质量，设计效率高。缺点：现有CAD/CAM软件不容易实现，需要与自下而上的方法配合使用。20、简述PDM系统的主要功能有哪些？答：电子资料库和文档管理——提供对分布式异构数据的存储、检索和管理功能。在PDM中，数据的访问对用户来说是完全透明的，用户无需关心电子数据存放的具体位置，以及自己得到的是否是最新版本等。产品结构与配置管理——用户可以利用PDM提供的图形化界面对产品结构进行查看和编辑，并可实现对产品结构、配置信息和物料清单（BOM）的管理。生命周期（工作流）管理——管理产品数据的动态定义过程，包括宏观过程（产品生命周期）和各种微观过程（如图纸的审批流程）。集成开发接口——具有强大的客户化和二次开发用工具包，以适应不同企业需求。21、为什么要进行消隐处理？答：有助于设计人员直观地看到设计结果，使之将更多的精力用在设计思考方面；避免表达二义性；提高显示速度。22、计算机辅助编程与手工编程的不同之处及其适用场合。答：两者不同之处在于，前者信息在计算机中，通过人机交互完成编程工作，不容易出错，编程效率高；而后者则是人参照图纸硬拷贝给出的几何、工艺信息编写程序，易出错，效率低。计算机辅助编程适合于人工难以完成，甚至无法完成的复杂程序的编制。23、CAD/CAM系统软件应该具备哪些功能？如何选择CAD/CAM软件？答：CAD/CAM系统软件应该具备几何建模、装配、工程分析、二维制图、数据管理、数控编程、数据交换等功能。选择CAD/CAM软件应从功能与需求的匹配、性能价格比、与硬件匹配性、开放性、可靠性等方面综合考量。24、仅根据用户需求描述就能进行总体方案设计吗？答：仅凭用户需求描述还不能进行总体方案设计。首先应将用户关于需求描述转化为技术上能够实现的具体参数，然后才能进行总体方案设计。25、常用的CAD/CAM系统开发平台（几何建模内核）有哪些？简要说明它们的功能。答：常用的几何建模内核有西门子公司的Parasolid、达索公司的ACIS等。Parasolid有较强的造型功能，它提供的主要功能有：集合运算、特征的创建和编辑、局部操作、数据交换文件接口等。ACIS具有和Parasolid相似的形体结构，但在系统结构上采用了核心和外壳相结合的方式，支持线框、表面和实体的统一表示。26、简述常用的工程分析类型有哪些，各有何功能及对工程设计有何作用。答：结构静动态有限元分析和机构运动学动力学分析。结构设计需要过程分析的支持，工程分析是保证结构设计更加合理的有力工具。27、应用CAD/CAM系统辅助编程与手工编程的不同之处在哪里？它们分别适用什么场合？答：两者不同之处在于，前者设计信息在计算机中，通过人机交互完成编程工作；而后者则是人参照图纸给出的几何、工艺信息手工编写程序。CAD/CAM系统辅助编程用于复杂零件数控加工编程。手工编程用于工艺简单，形状不复杂的零件数控加工的编程。28、举例说明仿真与动画的区别。答：计算机动画是原理性演示强调的是逼真效果，不要求精确尺寸。而计算机仿真是技术性模拟，更加强调真实技术细节，要求精确的尺寸。四、叙述题1、举例说明应用CAD/CAM技术设计制造一个零件的全过程。答题要求：可以结合CAD/CAM实习所做的零件进行描述，也可以根据其它经历所做的零件加以描述。2、试分析CSG法和B-rep法的异同和优缺点。答：B-rep法：边界表示法是用物体封闭的边界表面描述物体的方法，这一封闭的边界表面是由一组面的并集组成的。（1）优点：详细记录了三维形体所有几何元素的几何信息和拓扑信息，这在图像生成和模型表面积计算等应用中表现出明显的优点；所表示的实体不存在二义性。（2）缺点：存储量大，不能反映形体的构造过程。CSG法：用简单实体（称为体素）通过集合运算交、并、差构造复杂实体的方法。

(1)优点：用CSG法表示复杂实体非常简明，可惟一地定义物体；所表示的实体的有效性是由体素的有效性和集合运算的正则性自动得到保证。(2)缺点：CSG树只定义了物体的构成体素及构造方式，没有反映物体的面、边、顶点等有关信息，因此这种数据结构称为“不可计算的”。五、计算题1、已知Oxyz坐标系中点的坐标A=[1，3，1]，将其沿向量Tr=[1，1，1]平移，再绕y轴旋转45度。求变换后该点在坐标系Oxyz中的点A，的坐标。解：写出正确的各步变换矩阵按向量Tr=[1，1，1]平移绕x轴旋转90度绕y轴旋转45度T=T=T210001001「cos(45)0-sin(45)0T3=0010001001「cos(45)0-sin(45)0T3=001011110cos(90)sin(90)00-sin(90)cos(90)00000sin(45)0)cos(45)01」0001从而得到A'的坐标:[x