計算機輔助設計與制造課程考試考前輔導資料一、填空題1、計算機支持的協同工作（CSCW）,基礎是通信，形式是合作關鍵是協調。2、數控機床主要由數控裝置_、__伺服系統、機床本體等幾部分組成。3、裝配建模有兩種方法，即自底向上建模和自頂向下建模。4、隨著CAD技術的普及應用越來越廣泛，越來越深入，CAD技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展。5、常用的專業虛擬樣機分析軟件有ADAMS等,應用這些軟件用戶可以非常方便地對虛擬機械系統進行靜力學分析、運動學分析和動力學分析_。6、計算機輔助NC編程的依據是被加工零件的幾何信息和工藝信息。7、目前已經發明了許多不同類型的消隱算法，它們一般依據以下幾種基本算法原理：包含性檢驗、深度檢驗、可見性檢驗、求交運算、投影變換等。8、CAE軟件的有限元分析程序系統主要由：前置處理程序、主分析程序和后置處理以及用戶界面、數據管理系統與數據庫、共享的基礎算法等組成。9、對塊或對象的保存常用到BLOCK命令和W命令。10、CAD/CAM系統中的幾何模型可以輔助設計人員完成設計工作，常見的幾何模型有線框模型、曲線曲面模型、實體模型和特征模型。11、按打開效果分，菜單有右邊帶小三角的菜單項、帶省略號的及直接換行三種類型。12、正投影的基本性質為顯實性，積聚性,類似性。13、CAD/CAM系統是由工作人員、硬件和軟件組成的。14、PDM可以幫助工程師，NC技師，會計，以及銷售等人員及時獲取最新的動態數據。15、區分圖形可見與不可見的就是圖形裁剪技術,一般地，認為窗口內的是可見的，落在窗口外是不可見的。16、一般來說，數控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數學處理、編寫程序單、數控程序輸入及程序檢驗。17、數控程序檢驗方法主要有軟件仿真、實切驗證等幾種形式。18、曲線定義的兩種方法是擬合法和逼近法。在曲線設計中，通常是用一組離散的型值點或特征點來定義和構造幾何形狀，并且所構造的曲線應滿足光順的要求。19、數控機床的刀具補償功能一般包括刀具___長度—補償和刀具___半徑補償功能兩種。20、在曲面設計中，通常是用一組離散的型值點或特征點來定義和構造幾何形狀，其中特征點構成的網格稱為特征網格，所構造的曲面為插值曲面。21、APT系統中定義了—導動面—、___零件面、檢查面—___三個控制面。22、測量方法一般有—點位測量法—、—仿型連續掃描法—、—通用連續掃描法__。23、數據庫系統的體系結構為外模式、內模式和概念模式三種。24、三維圖形的基本變換有平移變換、比例變換、旋轉變換等。25、質量信息的米集方法有、半自動米集TOC\o"1-5"\h\z和。26、有限元分析通常分成三個階段，即前處理階段、求解階段和后處理階段。27、CAPP中零件信息的描述方法有、型面特征描述法、從CAD系統直接輸入零件信息。28、對話框構件“OK”的關鍵字為Accept。29、數控機床的組成有主機、CNC裝置、驅動裝置、輔助裝置和編程機及附屬設備。30、數控程序檢驗可以采用試切、虛擬加工仿真等方法。31、支撐軟件是CAD/CAM軟件系統的重要組成，也是各類應用軟件的基礎。從功能上可將支撐軟件劃分為自動繪圖、幾何造型、工程分析與計算、仿真與模擬、專用設備控制程序生成、集成與管理等幾種類型。32、與二次開發相比，原始開發的技術難度更大,設計開發周期更長。33、常用曲面構造方法有：線性拉伸面、直紋面、旋轉面、掃描面。實體生成方法有：體素法、掃描法。34、用矩形窗口進行裁剪時，被裁剪的對象可以是上紅、多邊形、字符等。35、CAD/CAM系統中圖形編輯功能包括裁剪、延伸、圓角過度等。36、產品設計分為總體設計、詳細設計、工程制圖等幾個階段。37、有限元分析通常可分成前處理、求解和后處理三個階段。38、計算機輔助工程分析通常包括運動學分析、力學分析等。39、產品設計有兩種模式，即自下而上和自上而下。40、裁剪的邊界（即窗口）可以是任意多邊形，但常用的是矩形。被裁剪的對象可以是線段、字符等。41、產品的設計制造過程可以分為概念設計、詳細設計、工藝設計—，以及加工制造等幾個階段。42、CAD/CAM的實體造型功能可以將三維物體的幾何信息完整地存入到計算機中，并能在屏幕上顯示真實感很強的圖形。43、CAD/CAM是包括幾何建模、設計計算與數控編程在內的一體化綜合技術。44、總體方案設計階段的計算屬于粗略計算，或者說是估算，但到了詳細設計階段就應該做精確計算了。45、M08指令是冷卻液開關指令，當冷卻液開關控制按鈕按下，冷卻液自動噴出。46、進行CAD/CAM系統原始開發，既需要軟件知識，又需要專業矢口識。47、修改三維模型尺寸，二維工程圖形的尺寸隨之變化，這是因為CAD/CAM系統內部建立了三維模型與二維圖的關聯關系。48、CAD/CAM軟件系統的界面風格、數據結構和操作方式大同小異。49、經驗類比設計的結果一定不如經過優化設計的結果，可以通過改變零件的結構尺寸實現優化。二、名詞解釋1、產品生命周期答：一個產品從市場開發到銷毀的全過程，用于約束產品的開發、設計、制造、實施等活動。2、模塊化設計答：對產品進行功能分析的基礎上，劃分并設計出一系列相對通用的功能模塊，通過對模塊的選擇組合，構成不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品，以滿足市場的不同需求。3、特征建模答：通過產品特征實現建模的方法，賦予產品特征特殊的意義：一組具有確定約束關系的幾何形體，同時包含某種特定的工程語義信息，如材料、尺寸、形狀公差信息、熱處理、表面粗糙度信息和刀具信息等。4、消隱答：消隱是指在三維圖形顯示中,選用合適的投影方法,消除實際上看不見的線或面給人以對圖形的立體感。5、Bernstein基函數答：Bezier曲線曲面模型中模擬材料彈性模量的函數，用于Bezier曲線曲面建模。6、幾何造型答：幾何造型是一種技術，它能將物體的形狀和屬性存儲在計算機內，形成該物體的三維幾何模型。7、搬運機器人答：具有一定運輸功能的機器人，常用于生產中的轉工序環節。8、CAPP答：計算機輔助工藝設計簡稱CAPP,是應用計算機快速處理信息功能和具有各種決策功能的軟件來自動生產工藝文件的過程。9、刀軸矢量答：控制刀軸方向的向量數據，用于多軸數控加工編程。10、CAM答：計算機輔助制造。11、CSG答：構造實體幾何，用于實體建模。12、程序暫停指令答：數控程序中的M01指令，加工中配合機床按鈕選擇性暫停。13、視區答：顯示屏幕的一部分，用來顯示圖形，實現人-機交互。14、特征模型答：帶有工藝信息的一種幾何模型，用于建立幾何和工藝相統一的設計模型。15、NC程序答：數控加工所用的程序，用于零件的數控加工。16、CAGD答：計算機輔助幾何設計，用于開發CAD/CAM軟件中的幾何模型，描述復雜型面。17、刀尖圓角答：刀尖部分的圓弧，提高刀具耐用度。18、VR答：虛擬現實，具有沉浸感的仿真，用于教學和培訓等場合。19、ACIS答：一種小型的圖形核開平臺，用來開發各種有圖形功能需求的軟件系統。20、安全高度答：計算機輔助編程中設定的一個高度，用以避免換刀，或者刀具平移過程中的干涉。21、產品物理模型答：產品物理模型是描述機械產品各裝配體及零、部件的動力、載荷、使用工況、強度、剛度分析方法及其他物理信息的計算機內部模型．即描述和記錄機械裝配體中零、部件所傳遞的動力、各受載荷點的位置、載荷的性質、大小和分析方法等信息的數據結構。22、二次開發答：在商品軟件基礎上進行開發，增加所需要的軟件功能。23、有限元分析答：一種工程分析工具，用于產品結構優化設計等。24、IGES答：初始圖形交換規范，在不同的系統之間交換圖形數據。25、MC答：加工中心，用于多種類零件加工。26、CSG答：構造實體幾何，用于實體建模。27、NURBS答：非均勻有理B樣條，用于設計復雜曲線曲面。28、STEP答：產品數據交換標準，用于產品設計與制造各個環節信息交換。29、B-Spline答：B樣條，用于CAD系統中的曲線、曲面造型。30、對刀答：數控加工中的一項操作，確定工件坐標系與機床坐標系的關系。三、簡答題1、CAD/CAM系統硬件包括哪些組成部分？答：計算機、輸入輸出設備、加工設備、檢測設備、物流設備等。2、B-rep模型的優缺點。答：B-rep模型：邊界表示法是用物體封閉的邊界表面描述物體的方法，這一封閉的邊界表面是由一組面的并集組成的。優點：詳細記錄三維形體所有幾何元素的幾何信息和拓撲信息，在圖像生成和模型表面積計算等應用中表現出明顯的優點；所表示的實體不存在二義性；缺點：存儲量大，不能反映形體的構造過程。3、比較邊界表示法與構造立體幾何法在描述同一物體時的區別和特點。答：邊界表示法強調實體外表的細節，詳細記錄了構成物體的所有幾何元素的幾何信息和相互之間連接關系的拓撲信息，將面、邊界、頂點的信息分層記錄，建立層與層之間的聯系。邊界表示法的核心是面，因而對幾何體的整體描述能力相對較差，無法提供關于實體生成過程的信息構造立體幾何法優點是：形體結構清楚，表達形式直觀，便于用戶接受，且數據記錄簡練。缺點是數據記錄過于簡單，在對實體進行顯示和分析操作時，需要實時進行大量的重復求交計算，降低了系統的工作效率；此外，不便表達具有自由曲面邊界的實體。4、用CAE可解決哪些工程問題？答：CAE技術主要包括有限元法FEM(FiniteElementMethod)、邊界元法BEM(BoundaryElementMethod)、運動機構分析、氣動或流場分析、電路設計和磁場分析等。工程數值分析、結構優化設計、強度設計評價與壽命預估、動力學／運動學仿真等是計算機輔助工程分析的主要內容。5、幾何模型在CAD/CAM工作過程中的主要作用？答：(1)在設計方面：顯示設計圖形、進行幾何物理特性計算、生成有限元分析網格在制造方面：利用設計信息進行工藝規劃、數控編程等在裝配方面：模擬設計對象的裝配過程，進行干涉檢查6、數據的物理結構與邏輯結構特征，它們之間的關系？答：(1)數據的物理結構也稱存儲結構數據的邏輯結構僅考慮數據之間的邏輯關系數據的物理結構是數據的邏輯結構在計算機中的映像數據的邏輯結構獨立于數據的存儲介質7、說明Bezier曲面和B樣條曲面的表達原理及其優缺點。答：Bezier曲面：用控制多邊形網格(特征網格)替代點矢、切矢與扭矢構造Bezier曲面。特點：以逼近為基礎的曲面設計方法。它先通過控制頂點網格勾畫出曲面的大體形狀，然后通過修改控制頂點的位置修改曲面的形狀。這種構造方法比較直觀，易于為工程設計人員所接受，因而獲得了廣泛的應用。這種方法不具有局部性，即修改任意一個控制頂點都會影響整張曲面的形狀。B樣條曲面：用控制多邊形網格(特征網格)替代點矢、切矢與扭矢構造曲面。特點：B樣條曲面構造方法是Bezier曲面方法的推廣，它用B樣條基函數代替Bezier方法中的Bernstein基函數來反映控制頂點對曲面形狀的影響。它在保留了Bezier曲面設計方法幾乎所有優點的同時，解決了Bezier曲面設計中存在的局部性修改問題。8、切削用量包括哪幾部分，如何選擇加工用量？答：切切削用量包括切削深度和寬度、主軸轉速、進給速度等。切削深度主要根據機床、工件和刀具的剛度決定。切削寬度：加工時每相鄰兩刀之間的距離L,又稱為行距。粗加工切削寬度由刀具、機床、零件的剛性決定。精加工可根據零件的粗糙度計算確定。要降低表面粗糙度，可縮小行距，但加工效率降低；因此在保證行距不變的前提下，應選擇較大半徑的刀具,可明顯降低殘留高度。轉速的確定：根據實際經驗，并配合刀具廠家提供的刀具切削線速度v(m/min)查表計算來確定。進給量F：根據零件的加工精度、表面光潔度、切削深度、寬度以及刀具和工件材料而選擇。9、初始設計時，尺寸和結構是隨意給定的嗎？答：不是，應該根據類似產品，類比確定零件的材料、結構和尺寸，或者通過初步計算加以確定。10、實體建模系統的特點是什么？答：實體建模系統對結構體的幾何拓撲信息表達克服了線框建模的二義性以及曲面建模容易丟面的缺點，從而可以自動生成既有真實感圖形的生成和物體間的干涉檢驗。產品設計、分析和制造工序中的所需要的關于物體的幾何描述方面的數據可從實體模型中獲得。11、利用CAD/CAM輔助編程與手工編程的不同之處及其優越性。答：兩者不同之處在于，前者設計信息在計算機中，通過人機交互完成編程工作；而后者則是人參照圖紙硬拷貝給出的幾何、工藝信息編寫程序。CAD/CAM輔助編程的優越性在于，可減少人為因素造成的程序錯誤；實現人工難以完成，甚至無法完成的復雜程序的編制；提高編程效率。12、利用三維模型投影繪制工程圖紙時，投影圖通常不符合國家制圖標準，這時應采取什么措施？答：首先應盡量保持三維模型與二維工程圖的關聯，在此基礎上做必要的編輯，例如增減線條，增加局部剖視等。13、高速切削加工技術有何特點，請列舉三個高速銑削技術的應用。答：高速銑床的特點：高切削速度、高進給速度、高加工精度和優良的加工表面質量。高速切削加工技術的應用：模具的高速銑削，難加工材料的高速切削，薄壁結構件的高速銑削。14、數控加工的誤差由哪幾部分構成？答：a、編程誤差；b、數控機床帶來的誤差；c、環境帶來的誤差；d、裝夾找正帶來上的誤差；e、刀具帶來的誤差。15、詳細設計的基本流程是什么？答：（1）通過經驗類比進行初始設計；（2）針對通用部件進行匹配設計；（3）利用CAD/CAM等軟件的計算、分析功能反復優化；（4）獲得相對優化的設計結果。16、什么是絕對坐標？什么是相對坐標？答：絕對坐標：相對于絕對坐標系的坐標，即相對于絕對坐標系原點的坐標。相對坐標：相對于相對坐標系的坐標，即相對于相對坐標系原點的坐標。17、簡述結構設計與工程分析的關系。答：結構設計需要過程分析的支持，工程分析是保證結構設計更加合理的有力工具。18、用數控機床加工同一個零件工步編排方案是否唯一，為什么？答：不唯一，工序編排涉及多方面因素，出于不同因素考慮，會出現不同的結果。例如出于換刀時間最短，或者轉位時間最短等方面的考慮。19、什么是自頂向下設計方法？它的優缺點是什么？答：先進行總體設計，在總體設計的框架下進行部件、零件設計。優點：符合設計規律，適合大型復雜產品設計，避免不必要的返工，容易保證設計質量，設計效率高。缺點：現有CAD/CAM軟件不容易實現，需要與自下而上的方法配合使用。20、簡述PDM系統的主要功能有哪些？答：電子資料庫和文檔管理——提供對分布式異構數據的存儲、檢索和管理功能。在PDM中，數據的訪問對用戶來說是完全透明的，用戶無需關心電子數據存放的具體位置，以及自己得到的是否是最新版本等。產品結構與配置管理——用戶可以利用PDM提供的圖形化界面對產品結構進行查看和編輯，并可實現對產品結構、配置信息和物料清單（BOM）的管理。生命周期（工作流）管理——管理產品數據的動態定義過程，包括宏觀過程（產品生命周期）和各種微觀過程（如圖紙的審批流程）。集成開發接口——具有強大的客戶化和二次開發用工具包，以適應不同企業需求。21、為什么要進行消隱處理？答：有助于設計人員直觀地看到設計結果，使之將更多的精力用在設計思考方面；避免表達二義性；提高顯示速度。22、計算機輔助編程與手工編程的不同之處及其適用場合。答：兩者不同之處在于，前者信息在計算機中，通過人機交互完成編程工作，不容易出錯，編程效率高；而后者則是人參照圖紙硬拷貝給出的幾何、工藝信息編寫程序，易出錯，效率低。計算機輔助編程適合于人工難以完成，甚至無法完成的復雜程序的編制。23、CAD/CAM系統軟件應該具備哪些功能？如何選擇CAD/CAM軟件？答：CAD/CAM系統軟件應該具備幾何建模、裝配、工程分析、二維制圖、數據管理、數控編程、數據交換等功能。選擇CAD/CAM軟件應從功能與需求的匹配、性能價格比、與硬件匹配性、開放性、可靠性等方面綜合考量。24、僅根據用戶需求描述就能進行總體方案設計嗎？答：僅憑用戶需求描述還不能進行總體方案設計。首先應將用戶關于需求描述轉化為技術上能夠實現的具體參數，然后才能進行總體方案設計。25、常用的CAD/CAM系統開發平臺（幾何建模內核）有哪些？簡要說明它們的功能。答：常用的幾何建模內核有西門子公司的Parasolid、達索公司的ACIS等。Parasolid有較強的造型功能，它提供的主要功能有：集合運算、特征的創建和編輯、局部操作、數據交換文件接口等。ACIS具有和Parasolid相似的形體結構，但在系統結構上采用了核心和外殼相結合的方式，支持線框、表面和實體的統一表示。26、簡述常用的工程分析類型有哪些，各有何功能及對工程設計有何作用。答：結構靜動態有限元分析和機構運動學動力學分析。結構設計需要過程分析的支持，工程分析是保證結構設計更加合理的有力工具。27、應用CAD/CAM系統輔助編程與手工編程的不同之處在哪里？它們分別適用什么場合？答：兩者不同之處在于，前者設計信息在計算機中，通過人機交互完成編程工作；而后者則是人參照圖紙給出的幾何、工藝信息手工編寫程序。CAD/CAM系統輔助編程用于復雜零件數控加工編程。手工編程用于工藝簡單，形狀不復雜的零件數控加工的編程。28、舉例說明仿真與動畫的區別。答：計算機動畫是原理性演示強調的是逼真效果，不要求精確尺寸。而計算機仿真是技術性模擬，更加強調真實技術細節，要求精確的尺寸。四、敘述題1、舉例說明應用CAD/CAM技術設計制造一個零件的全過程。答題要求：可以結合CAD/CAM實習所做的零件進行描述，也可以根據其它經歷所做的零件加以描述。2、試分析CSG法和B-rep法的異同和優缺點。答：B-rep法：邊界表示法是用物體封閉的邊界表面描述物體的方法，這一封閉的邊界表面是由一組面的并集組成的。（1）優點：詳細記錄了三維形體所有幾何元素的幾何信息和拓撲信息，這在圖像生成和模型表面積計算等應用中表現出明顯的優點；所表示的實體不存在二義性。（2）缺點：存儲量大，不能反映形體的構造過程。CSG法：用簡單實體（稱為體素）通過集合運算交、并、差構造復雜實體的方法。

(1)優點：用CSG法表示復雜實體非常簡明，可惟一地定義物體；所表示的實體的有效性是由體素的有效性和集合運算的正則性自動得到保證。(2)缺點：CSG樹只定義了物體的構成體素及構造方式，沒有反映物體的面、邊、頂點等有關信息，因此這種數據結構稱為“不可計算的”。五、計算題1、已知Oxyz坐標系中點的坐標A=[1，3，1]，將其沿向量Tr=[1，1，1]平移，再繞y軸旋轉45度。求變換后該點在坐標系Oxyz中的點A，的坐標。解：寫出正確的各步變換矩陣按向量Tr=[1，1，1]平移繞x軸旋轉90度繞y軸旋轉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從而得到A'的坐標:[x