CADCAM考題參考.doc

11 試卷答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)CAD/CAM技術(shù)課程 樣卷一 一、名詞解釋（15分）1、PDM：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，是一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和相關(guān)過程的技術(shù)。它能有效地將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)、加工制造、銷售維護(hù)至產(chǎn)品消亡整個(gè)生命周期內(nèi)及其各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照一定的數(shù)學(xué)模式加以定義、組織和管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個(gè)生命周期內(nèi)保持一致、最新、共享及安全。2、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生、操作、處理圖形對(duì)象的學(xué)科，圖形對(duì)象可能是矢量圖形也可能是點(diǎn)陣圖形3、幾何信息：一般是指一個(gè)物體在三維歐氏空間中的形狀、位置和大小。具體地說，幾何信息包括有關(guān)點(diǎn)、線、面、體的信息4、CAPP：計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，是以計(jì)算機(jī)為輔助手段，解決產(chǎn)品制造過程中存在的有關(guān)材料、工裝、過程等工藝問題，它是CAD和CAM之間的過渡環(huán)節(jié)，具體描述了產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)過程中（包括零件加工、產(chǎn)品裝配等）相關(guān)的條件和過程，是產(chǎn)品制造必不可少的重要組成部分。5、 逆向工程：又稱反求技術(shù)或逆向設(shè)計(jì)，是將已有產(chǎn)品模型（實(shí)物模型）轉(zhuǎn)化為工程設(shè) 計(jì)模型和概念模型，并在此基礎(chǔ)上解剖、深化和再創(chuàng)造的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合，可有效改善技術(shù)水平，提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力，是消化、吸收先進(jìn)技術(shù)進(jìn)而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的重要手段評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)小題的分值為3分，在每一個(gè)小題中，按照知識(shí)點(diǎn)給分。二、填空（20分）。1、隨著CAD技術(shù)的普及應(yīng)用越來越廣泛，越來越深入，CAD技術(shù)正向著 開放 、 集成 、 智能 和 標(biāo)準(zhǔn)化 的方向發(fā)展。2、支撐軟件是CAD/CAM軟件系統(tǒng)的重要組成，也是各類應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。從功能上可將支撐軟件劃分為自動(dòng)繪圖、幾何造型、工程分析與計(jì)算、仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等幾種類型。3、目前已經(jīng)發(fā)明了許多不同類型的消隱算法，它們一般依據(jù)以下幾種基本算法原理：包含性檢驗(yàn) 、 深度檢驗(yàn)、 可見性檢驗(yàn)、求交運(yùn)算 、投影變換 等。4、CAE軟件的有限元分析程序系統(tǒng)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(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫、共享的基礎(chǔ)算法等組成。5、常用曲面構(gòu)造方法有：線性拉伸面 、 直紋面 、 旋轉(zhuǎn)面、 掃描面 。實(shí)體生成方法有： 體素法 、 掃描法 。6、CAPP系統(tǒng)零件信息的描述主要方法有：數(shù)字編碼描述法、 語言文字描述法 和幾何特征圖形描述法等。常用的零件信息輸入方式有兩種：一種是 采用人機(jī)交互方式輸入零件的各種信息 ，一種是 通過與CAD系統(tǒng)的集成 ，從CAD系統(tǒng)中直接提取零件的幾何信息和技術(shù)信息。7、一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫程序單、數(shù)控程序輸入及程序檢驗(yàn)。8、逆向工程的核心包括了以下四個(gè)步驟： 零件原型的數(shù)字化 、 從測量數(shù)據(jù)中提取零件原型的幾何特征 、 零件原型CAD模型的構(gòu)建 和 CAD模型的檢驗(yàn)與修正 。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)空格的分值為0.5分，如果學(xué)生的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案不一致，但本質(zhì)意思正確也應(yīng)該給分。 三、計(jì)算題（14分）求平面圖形對(duì)一般位置直線x+y+2=0的對(duì)稱變換的變換矩陣(寫出變換過程)XYx+y+2=0答：1.先將直線沿X軸右移兩格T1=1 0 0;0 1 0;2 0 12. 先將直線沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45T2=cos45 sin45 0;-sin45 cos45 0;0 0 13.將圖形上的點(diǎn)沿y軸對(duì)稱T3=-1 0 0;0 1 0;0 0 14.將直線沿順時(shí)針選轉(zhuǎn)45T4=cos(-45) sin(-45) 0;-sin(-45) cos(-45) 0;0 0 15.再將直線沿-X方向移動(dòng)移兩格T5=1 0 0 ;0 1 0;-2 0 16.總的變換矩陣為 T=T1*T2*T3*T4*T57. T=0 1 0 ；1 0 0；-2 2 1評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：按步驟給分。 四、簡答題（30分）1、 簡述CAD/CAM軟件系統(tǒng)的基本組成。答：根據(jù)CAD/CAM系統(tǒng)中執(zhí)行的任務(wù)及服務(wù)對(duì)象的不同，可將軟件系統(tǒng)分為三個(gè)層次，即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。2、試述圖形裁剪技術(shù)的原理和線段裁剪的種類。答：圖形都是由點(diǎn)組成的，點(diǎn)的裁剪是基礎(chǔ)。可以用一對(duì)簡單的不等式，來判斷圖形上的點(diǎn) (x,y)是否位于窗口內(nèi)。設(shè)矩形窗口的四條邊界線是x=x1 ,x=x2 ,y=y1 ,y=y2 ，不等式組為 x1xx2 y1yy2凡符合上述不等式組的點(diǎn)，是可見圖形點(diǎn)，不符合的，是不可見圖形點(diǎn)。線段裁剪算法有矢量裁剪法、編碼裁剪法、中點(diǎn)分割裁剪法等3、比較邊界表示法與構(gòu)造立體幾何法在描述同一物體時(shí)的區(qū)別和特點(diǎn)。答：邊界表示法強(qiáng)調(diào)實(shí)體外表的細(xì)節(jié)，詳細(xì)記錄了構(gòu)成物體的所有幾何元素的幾何信息和相互之間連接關(guān)系的拓?fù)湫畔?，將面、邊界、頂點(diǎn)的信息分層記錄，建立層與層之間的聯(lián)系。邊界表示法的核心是面，因而對(duì)幾何體的整體描述能力相對(duì)較差，無法提供關(guān)于實(shí)體生成過程的信息構(gòu)造立體幾何法優(yōu)點(diǎn)是：形體結(jié)構(gòu)清楚，表達(dá)形式直觀，便于用戶接受，且數(shù)據(jù)記錄簡練。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)記錄過于簡單，在對(duì)實(shí)體進(jìn)行顯示和分析操作時(shí)，需要實(shí)時(shí)進(jìn)行大量的重復(fù)求交計(jì)算，降低了系統(tǒng)的工作效率；此外，不便表達(dá)具有自由曲面邊界的實(shí)體。4、給出CAE的定義，用CAE可解決哪些工程問題？ 答：計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE），是以現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)仿真為手段的工程分析技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要技術(shù)。CAE技術(shù)主要包括有限元法FEM（Finite Element Method）、邊界元法BEM（Boundary Element Method）、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析、氣動(dòng)或流場分析、電路設(shè)計(jì)和磁場分析等。工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與壽命預(yù)估、動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等是計(jì)算機(jī)輔助工程分析的主要內(nèi)容。5、總結(jié)歸納逆向工程的基本過程。逆向工程的作用有哪些？ 答：逆向工程流程圖逆向工程大致應(yīng)用在以下幾種情況：（1）在缺少設(shè)計(jì)文檔以及沒有CAD模型的情況下，對(duì)零件原型進(jìn)行測量，形成零件的設(shè)計(jì)圖紙或CAD模型，并以此為依據(jù)生成數(shù)控加工的NC代碼，加工復(fù)制零件。（2）設(shè)計(jì)需要通過實(shí)驗(yàn)測試才能定型的零件模型，通常采用逆向工程的方法。（3）在美觀設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域。（4）由于近年來對(duì)模具制作時(shí)間、造型與精度要求日益嚴(yán)格，采用單一CAD系統(tǒng)順向進(jìn)行模具設(shè)計(jì)制作，不再是唯一有效的處理手段，利用日漸成熟的逆向工程技術(shù)可加快交貨進(jìn)度并提高制作精度，因此各類模具加工企業(yè)皆積極引入逆向技術(shù)。（5）另一個(gè)重要的應(yīng)用，如修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的損壞零件等，此時(shí)不需要對(duì)整個(gè)零件原型進(jìn)行復(fù)制，而是借助逆向工程技術(shù)抽取零件原型的設(shè)計(jì)思想，指導(dǎo)新的設(shè)計(jì)。這是由實(shí)物逆向推理出設(shè)計(jì)思想的一種漸近過程。6、CAD/CAM集成系統(tǒng)通常有哪些方法？答：CADCAM系統(tǒng)的集成方案主要有以下幾種：1） 通過專用數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)集成2） 利用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件實(shí)現(xiàn)集成3） 基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫的集成4） 基于特征面向并行工程的設(shè)計(jì)與制造集成方法評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題為5分，按照知識(shí)要點(diǎn)給分。五、問答題（21分）1、 試分析比較常用的幾種數(shù)控程序檢驗(yàn)方法，簡要說明其原理和特點(diǎn)。答：目前數(shù)控程序檢驗(yàn)的方法主要有：試切、刀具軌跡仿真、三維動(dòng)態(tài)切削仿真和虛擬加工仿真。試切法是NC程序檢驗(yàn)的有效方法。通過計(jì)算機(jī)仿真模擬系統(tǒng)，可以在軟件上實(shí)現(xiàn)零件的試切過程，將數(shù)控程序的執(zhí)行過程在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來，是數(shù)控加工程序檢驗(yàn)的有效方法。動(dòng)態(tài)模擬過程中，刀具可以實(shí)時(shí)在屏幕上移動(dòng)，刀具與工件接觸之處，工件的形狀就會(huì)按刀具移動(dòng)的軌跡發(fā)生相應(yīng)的變化。觀察者在屏幕上看到的是連續(xù)的、逼真的加工過程。利用這種視覺檢驗(yàn)效果，就可以很容易發(fā)現(xiàn)刀具和工件之間的碰撞及其它錯(cuò)誤的程序指令。刀位軌跡仿真法：通過讀取刀位數(shù)據(jù)文件檢查刀具位置計(jì)算是否正確，加工過程中是否發(fā)生過切，所選刀具、走刀路線、進(jìn)退刀方式是否合理，刀位軌跡是否正確，刀具與約束面是否發(fā)生干涉與碰撞等情況發(fā)生。這種仿真一般采用動(dòng)畫顯示的方法，效果逼真刀具軌跡數(shù)值驗(yàn)證也稱為距離驗(yàn)證，是一種刀具軌跡的定量驗(yàn)證方法。它通過計(jì)算各刀位點(diǎn)上刀具表面與加工表面之間的距離進(jìn)行判斷，若此距離為正，表示刀具離開加工表面一定距離；若距離為負(fù)，表示刀具與加工表面發(fā)生過切。三維動(dòng)態(tài)切削圖形仿真驗(yàn)證是采用實(shí)體造型技術(shù)建立加工零件毛坯、機(jī)床、夾具及刀具在加工過程中的實(shí)體幾何模型，然后將加工零件毛坯及刀具的幾何模型進(jìn)行快速布爾運(yùn)算（一般為減運(yùn)算），最后采用真實(shí)感圖形顯示技術(shù)，把加工過程中的零件模型、機(jī)床模型、夾具模型及刀具模型動(dòng)態(tài)地顯示出來，模擬零件的實(shí)際加工過程。這種方法的特點(diǎn)是仿真過程的真實(shí)感較強(qiáng)，基本上具有試切加工的驗(yàn)證效果。三維動(dòng)態(tài)切削仿真已成為圖形數(shù)控編程系統(tǒng)中刀具軌跡驗(yàn)證的重要手段。2、目前CAPP系統(tǒng)信息輸入的瓶頸何在？試分析采用概念化信息輸入方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答：輸入瓶頸：目前商品化CAPP系統(tǒng)對(duì)CAD系統(tǒng)零件的信息處理方式有：不保留CAD系統(tǒng)的零件信息，只是一次性利用該信息；部分保留CAD系統(tǒng)的零件信息，對(duì)一些具有明顯加工特征的幾何圖形進(jìn)行提取和應(yīng)用；采用零件信息編碼系統(tǒng)對(duì)輸入零件進(jìn)行編碼輸入等方法。這些方法不是缺少完整的零件工藝信息，無法實(shí)現(xiàn)工藝的創(chuàng)成，就是信息輸入的過程十分復(fù)雜，輸入方法不實(shí)用，工藝人員難以接受。從人的記憶規(guī)律分析，將工藝設(shè)計(jì)人員熟悉的幾何特征制成相關(guān)工藝信息集的信息柄，進(jìn)行概念化零件圖工藝信息的識(shí)別與提取，使得CAPP系統(tǒng)的信息輸入具有下列特點(diǎn)：（1）從特征的概念入手，將圍繞幾何特征展開的工藝信息打包處理，并制作成信息柄，采用信息柄進(jìn)行信息的激活與傳遞，提高了CAPP系統(tǒng)信息輸入的準(zhǔn)確性。（2）CAD/CAPP系統(tǒng)之間信息傳遞的主要手段是信息柄的遷移，這種遷移是以人為的概念約定以及CAPP系統(tǒng)的信息預(yù)制為基礎(chǔ)，同時(shí)受到PDM資源數(shù)據(jù)庫的支持，便于進(jìn)行信息輸入的擴(kuò)充。（3）工藝特征信息繼承了傳統(tǒng)的零件分類方法，它是工藝設(shè)計(jì)人員長期工作中形成的概念，比較容易接受，也便于工藝設(shè)計(jì)。（4）僅經(jīng)過有限的幾次信息提取，即可完整輸入零件特征的全部信息，不僅輸入的效率高，還適用于創(chuàng)成式工藝生成，以及基于內(nèi)容的工藝匹配與查詢。3、簡述派生式CAPP和創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的基本原理。 答：派生式CAPP系統(tǒng)基本原理零件GT編碼或特征信息輸入檢索零件族或特征檢索標(biāo)準(zhǔn)加工工藝自 動(dòng)派 生加工參數(shù)處理計(jì)算交 互編 輯格式化輸 出零件族矩陣或特征庫標(biāo)準(zhǔn)加工工藝庫工藝派生規(guī)則庫應(yīng)用程序集零 件工藝規(guī)程工藝規(guī)程生成創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)原理評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題為7分，按照知識(shí)要點(diǎn)給分。注意：試卷內(nèi)容請(qǐng)一律寫在密封線框內(nèi)，否則無效。 共4頁 第2頁答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)CAD/CAM技術(shù)課程 樣卷二 一、 填空（30130）1.狹義的CAD/CAM技術(shù) 是指利用CAD/CM系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品的造型、計(jì)算分析和數(shù)控程序的編制（包括刀具路徑的規(guī)劃、刀位文件的生成、刀具軌跡的仿真及NC代碼的生成等）。2.以CAD/CAM技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)是以計(jì)算機(jī)為中心的運(yùn)作模式，且在工作過程中是有序化和并行化的。3.集成制造環(huán)境 CIMS（Computer Intergrated Manufacturing System）在制造企業(yè)中將從市場分析、經(jīng)營決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、經(jīng)過制造過程各環(huán)節(jié)，最后到銷售和售后服務(wù)，包括原材料、生產(chǎn)和庫存管理，財(cái)務(wù)資源管理等全部運(yùn)轉(zhuǎn)活動(dòng)，在一個(gè)全局集成規(guī)劃下逐步實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化，以實(shí)現(xiàn)更短的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期，改善企業(yè)經(jīng)營管理適應(yīng)市場的迅速變化，獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。4.CAD/CAM系統(tǒng)根據(jù)使用的支撐軟件規(guī)模大小不同，可分為三種類型：CAD系統(tǒng)， CAM系統(tǒng)，CAD/CAM集成系統(tǒng)5. 國際標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議方案為“開放系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模式”（OSI）,它分為七層，即應(yīng)用層、表達(dá)層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層和物理層。6. 矢量圖形是計(jì)算機(jī)生成的圖線、明暗曲面、符號(hào)、字符等構(gòu)成的圖形，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)的信息是圖形元素的形狀參數(shù)和屬性參數(shù)7.視圖區(qū)大小不變，窗口區(qū)縮小或放大時(shí)，所顯示的圖形會(huì)相反地放大或縮小。8.投影有平行投影和透視投影之分，前者的投影線是平行的，而后者是從某一點(diǎn)引出投影線的。9.透視投影有一個(gè)特點(diǎn)，任何一束不平行于投影平面的平行線經(jīng)透視投影后在透視圖上不再平行，其延長線匯聚為一點(diǎn)，稱之為滅點(diǎn)。10.所謂幾何建模就是以計(jì)算機(jī)能夠理解的方式，對(duì)幾何實(shí)體進(jìn)行確切的定義，賦予一定的數(shù)學(xué)描述，再以一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)所定義的幾何實(shí)體加以描述，從而在計(jì)算機(jī)內(nèi)部構(gòu)造一個(gè)實(shí)體的模型評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每個(gè)空格分值為1分。 二、 選擇題(102=20)1. 可在制造產(chǎn)品樣機(jī)之前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題和缺陷，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，節(jié)省經(jīng)費(fèi)（C）A.強(qiáng)度設(shè)計(jì)B. 工程數(shù)值分析C. 仿真分析D.模流分析2. ANSYS是經(jīng)典的CAE工具其中 提供實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，以便用戶構(gòu)造有限元模型（A）A.前處理模塊B. 后處理模塊C. 分析計(jì)算模塊D.仿真模塊3. 零件信息包括 (D)1.總體信息 2幾何信息 3工藝信息A B C D4. CAE優(yōu)化設(shè)計(jì)過程通常需要經(jīng)過以下的步驟來完成： (D)設(shè)置分析環(huán)境 參數(shù)化建模 準(zhǔn)備分析模型 執(zhí)行分析 分析與查看結(jié)果A B C D5. 目前數(shù)控程序檢驗(yàn)的方法主要有： (C) 試切刀具軌跡仿真三維動(dòng)態(tài)切削仿真虛擬加工仿真A B C D6.不屬于順向工程的特征可歸納為： (D)A功能導(dǎo)向、對(duì)象導(dǎo)向 B預(yù)定模式C 系統(tǒng)開發(fā)以及所屬權(quán)系統(tǒng) D模型的檢驗(yàn)。7.逆向工程的核心包括了以下幾個(gè)步驟： （C）零件原型的數(shù)字化 從測量數(shù)據(jù)中提取零件原型的幾何特征零件原型CAD模型的構(gòu)建CAD模型的檢驗(yàn)與修正A B C D8. 逆向工程大致應(yīng)用在以下幾種情況： （A）在缺少設(shè)計(jì)文檔以及沒有CAD模型的情況下設(shè)計(jì)需要通過實(shí)驗(yàn)測試才能定型的零件模型在美觀設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域 各類模具加工企業(yè)積極引入逆向技術(shù)修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的損壞零件等A B C D9.激光掃描儀的優(yōu)點(diǎn)： （B） 測量速度快，曲面數(shù)據(jù)獲取容易 不必做探頭半徑補(bǔ)償 可測量柔軟、易碎、不可接觸、薄件、皮毛、變形細(xì)小等工件 無接觸力，不會(huì)傷害精密表面A B C D10. 下面 不是CADCAM集成環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn) （B）A網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模應(yīng)覆蓋整個(gè)企業(yè) B網(wǎng)上傳遞的信息比較復(fù)雜，實(shí)時(shí)性較差 C涉及的機(jī)型較多，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 D應(yīng)具有較好的靈活性和可擴(kuò)展性評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題的分值為2分。三、 名詞解釋（52=10）1 優(yōu)化設(shè)計(jì)優(yōu)化設(shè)計(jì)是在計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)。優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種邏輯方法，它能在所有可行的設(shè)計(jì)方案中進(jìn)行最優(yōu)的選擇，在規(guī)定條件下得到最佳設(shè)計(jì)效果。其原則是尋求最優(yōu)設(shè)計(jì)，其手段是計(jì)算機(jī)和應(yīng)用軟件，其理論是數(shù)學(xué)規(guī)劃法。2派生式CAPP派生式CAPP統(tǒng)利用零件結(jié)構(gòu)的相似性，通過對(duì)系統(tǒng)中已有零件工藝規(guī)程的檢索得到相似零件的工藝規(guī)程，并對(duì)此進(jìn)行編輯修改。派生式系統(tǒng)是以企業(yè)現(xiàn)有的工藝規(guī)程為基礎(chǔ)，同時(shí)讓設(shè)計(jì)人員參與工藝的規(guī)劃，充分發(fā)揮了人的主觀能動(dòng)性，是目前企業(yè)常用的系統(tǒng)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每小題的分值為5分，在每一個(gè)小題中，按照要點(diǎn)給分。四、 簡答題（6+7+8+728）1. 簡述CAD/CAM技術(shù)的概念、狹義和廣義CAD/CAM技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系。（6）答：CAD/CAM技術(shù)是以計(jì)算機(jī)、外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，綜合計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)幾何、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械加工工藝、人機(jī)工程、控制理論、電子技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，以工程應(yīng)用為對(duì)象，實(shí)現(xiàn)包括二維繪圖設(shè)計(jì)、三維幾何造型設(shè)計(jì)、工程計(jì)算分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)、數(shù)控加工編程、仿真模擬、信息存貯與管理等相關(guān)功能。區(qū)別：廣義的CAD/CAM技術(shù)，是指利用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的整個(gè)過程，及與之直接和間接相關(guān)的活動(dòng)；狹義的CAD/CAM技術(shù)，是指利用CAD/CAM系統(tǒng)進(jìn)行產(chǎn)品的造型、計(jì)算分析和數(shù)控程序的編制聯(lián)系：廣義的CAD/CAM技術(shù)包容狹義的CAD/CAM技術(shù)2. 簡要說明CAD/CAM系統(tǒng)支撐軟件的類型和功能。（7）答：從功能上可將支撐軟件劃分為自動(dòng)繪圖、幾何造型、工程分析與計(jì)算、仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等幾種類型。（1）繪圖軟件 主要解決零件圖的詳細(xì)設(shè)計(jì)問題，輸出符合工程要求的零件圖或裝配圖。（2）幾何建模軟件 它為用戶提供一個(gè)完整、準(zhǔn)確地描述和顯示三維幾何形狀的方法和工具。（3）工程計(jì)算與分析軟件 這類軟件的功能包括：基本物理量的計(jì)算、基本力學(xué)參數(shù)計(jì)算、產(chǎn)品裝配、有限元分析、公差分析、優(yōu)化算法、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析等。有限元分析是其核心工具。（4）仿真與模擬 仿真與模擬技術(shù)是一種建立真實(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型的技術(shù)。利用模型分析系統(tǒng)的行為而不建立實(shí)際系統(tǒng)，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，實(shí)時(shí)、并行地模擬產(chǎn)品生產(chǎn)或各部分運(yùn)行的全過程，以預(yù)測產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造過程和產(chǎn)品的可制造性。（5）工藝過程設(shè)計(jì) 工藝過程設(shè)計(jì)軟件（CAPP）將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各種加工、管理信息，包括完整的工藝路線、工序卡等工藝文件以及供數(shù)控加工用的數(shù)控程序及其工藝信息。（6）專用設(shè)備控制程序生成 （7）集成與管理 CAD/CAM系統(tǒng)集成是將不同功能的軟件模塊有機(jī)地連接到一起，形成一個(gè)完整的CAD/CAM系統(tǒng)，并協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)有效地運(yùn)行，以達(dá)到信息數(shù)據(jù)無縫傳輸、數(shù)據(jù)共享、提高工作效率的目的。3. 試述窗視變換原理及規(guī)律。（8）答：對(duì)于用戶定義的一張整圖，需要把圖中每條線段的端點(diǎn)都用轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，才能形成屏幕上的相應(yīng)圖形。（1）視圖區(qū)大小不變，窗口區(qū)縮小或放大時(shí)，所顯示的圖形會(huì)相反地放大或縮?。唬?）窗口區(qū)大小不變，視圖區(qū)縮小或放大時(shí)，所顯示的圖形會(huì)相應(yīng)地縮小或放大；（3）窗口區(qū)與視圖區(qū)大小相同時(shí)，所顯示的圖形大小比例不變；（4）視圖區(qū)縱橫比不等于窗口區(qū)縱橫比時(shí)，顯示的圖形會(huì)有X、Y方向的伸縮變化。4. 有限元法解決工程問題時(shí)，單元的劃分有哪些要求？ （7）答：采用單元來替代連續(xù)體進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，需要考慮單元?jiǎng)澐值挠行?，保證所分析計(jì)算的結(jié)果與原物體的一直性，具體劃分時(shí)應(yīng)注意： （1）單元之間不能相互重疊，要與原物體的占有空間相容，即單元既不能落在原區(qū)域外，也不能使區(qū)域邊界出現(xiàn)空洞。 （2）單元應(yīng)精確逼近原物體。所有原域的頂點(diǎn)都應(yīng)取成單元的頂點(diǎn)。所有網(wǎng)格的表面頂點(diǎn)都應(yīng)落在原域表面上。所有原域的邊和面都被單元的邊和面所逼近。 （3）單元的形狀合理。每個(gè)單元應(yīng)盡量趨近于正多邊形和正多面體，不能出現(xiàn)面積很小的二維尖角元或體積很小的三維薄元。 （4）網(wǎng)格的密度分布合理。分析值變化梯度大的區(qū)域需要細(xì)化網(wǎng)格。 （5）相鄰單元的邊界相容。不能從一個(gè)單元的邊和面的內(nèi)部產(chǎn)生另一單元的頂點(diǎn)。（6）分析對(duì)象的幾何結(jié)構(gòu)、載荷及支承情況均為對(duì)稱時(shí)，可只取其中一個(gè)對(duì)稱部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析計(jì)算。在位移受約束的節(jié)點(diǎn)上，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置約束條件。當(dāng)節(jié)點(diǎn)沿某一方向上不能位移時(shí)，則設(shè)置相應(yīng)的連桿支座。當(dāng)節(jié)點(diǎn)為某一固定點(diǎn)時(shí)，則設(shè)置鉸鏈支座。（7）單元?jiǎng)澐趾?，要?duì)全部單元和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編碼。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：在每一個(gè)小題中按照要點(diǎn)給分。計(jì)算題（12）試推導(dǎo)相對(duì)直線x+y-1=0對(duì)稱的復(fù)合變換矩陣。參考答案：直線可化為y=1-x1. 將坐標(biāo)原點(diǎn)平移到(0,1)處 2.將反射軸（已平移后的直線）按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)135角，使之與x軸重合 3.圖形關(guān)于x軸的反射變換 注意：試卷內(nèi)容請(qǐng)一律寫在密封線框內(nèi)，否則無效。 共4頁 第2頁4. 將反射軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)135角 5.恢復(fù)反射軸的原始位置0 -1 0T= -1 0 0 1 1 1 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：分步給分，適當(dāng)給分。參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)CAD/CAM技術(shù) 樣卷三 一、名詞解釋（10分）1、PDM：是Product Data Management的簡稱。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，是一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和相關(guān)過程的技術(shù)。它能有效地將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)、加工制造、銷售維護(hù)至產(chǎn)品消亡整個(gè)生命周期內(nèi)及其各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照一定的數(shù)學(xué)模式加以定義、組織和管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個(gè)生命周期內(nèi)保持一致、最新、共享及安全。2、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生、操作、處理圖形對(duì)象的學(xué)科，圖形對(duì)象可能是矢量圖形也可能是點(diǎn)陣圖形。3、幾何信息：一般是指一個(gè)物體在三維歐氏空間中的形狀、位置和大小。具體地說，幾何信息包括有關(guān)點(diǎn)、線、面、體的信息。4、CAPP：是Computer Aided Process Planning的簡稱。計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，是以計(jì)算機(jī)為輔助手段，解決產(chǎn)品制造過程中存在的有關(guān)材料、工裝、過程等工藝問題，它是CAD和CAM之間的過渡環(huán)節(jié)，具體描述了產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)過程中（包括零件加工、產(chǎn)品裝配等）相關(guān)的條件和過程，是產(chǎn)品制造必不可少的重要組成部分。5、逆向工程：又稱反求技術(shù)或逆向設(shè)計(jì)，是將已有產(chǎn)品模型（實(shí)物模型）轉(zhuǎn)化為工程設(shè) 計(jì)模型和概念模型，并在此基礎(chǔ)上解剖、深化和再創(chuàng)造的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合，可有效改善技術(shù)水平，提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭力，是消化、吸收先進(jìn)技術(shù)進(jìn)而創(chuàng)造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的重要手段。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每道題目2分，按照知識(shí)要點(diǎn)給分。二、填空（20分）。1、隨著CAD技術(shù)的普及應(yīng)用越來越廣泛，越來越深入，CAD技術(shù)正向著開放 、 集成 、 智能 和 標(biāo)準(zhǔn)化 的方向發(fā)展。2、支撐軟件是CAD/CAM軟件系統(tǒng)的重要組成，也是各類應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。從功能上可將支撐軟件劃分為自動(dòng)繪圖、幾何造型、工程分析與計(jì)算、仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等幾種類型。3、目前已經(jīng)發(fā)明了許多不同類型的消隱算法，它們一般依據(jù)以下幾種基本算法原理：包含性檢驗(yàn) 、 深度檢驗(yàn)、 可見性檢驗(yàn)、求交運(yùn)算 、投影變換 等。4、CAE軟件的有限元分析程序系統(tǒng)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(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫、共享的基礎(chǔ)算法等組成。5、常用曲面構(gòu)造方法有：線性拉伸面 、 直紋面 、 旋轉(zhuǎn)面、 掃描面 。實(shí)體生成方法有： 體素法 、 掃描法 。6、CAPP系統(tǒng)零件信息的描述主要方法有：數(shù)字編碼描述法、 語言文字描述法 和幾何特征圖形描述法等。常用的零件信息輸入方式有兩種：一種是 采用人機(jī)交互方式輸入零件的各種信息 ，一種是 通過與CAD系統(tǒng)的集成 ，從CAD系統(tǒng)中直接提取零件的幾何信息和技術(shù)信息。7、一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫程序單、數(shù)控程序輸入及程序檢驗(yàn)。8、逆向工程的核心包括了以下四個(gè)步驟： 零件原型的數(shù)字化 、 從測量數(shù)據(jù)中提取零件原型的幾何特征 、 零件原型CAD模型的構(gòu)建 和 CAD模型的檢驗(yàn)與修正 。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每個(gè)空格0.5分。三、簡答題（30分）2、 簡述CAD/CAM軟件系統(tǒng)的基本組成。答：根據(jù)CAD/CAM系統(tǒng)中執(zhí)行的任務(wù)及服務(wù)對(duì)象的不同，可將軟件系統(tǒng)分為三個(gè)層次，即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件主要包括操作系統(tǒng)、編程語言、網(wǎng)絡(luò)通信及其管理三大部分。支撐軟件是CAD/CAM軟件系統(tǒng)的重要組成，也是各類應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)主要包括：（1）繪圖軟件 ；（2）幾何建模軟件；（3）工程計(jì)算與分析軟件；（4）仿真與模擬；（5）工藝過程設(shè)計(jì)；（6）專用設(shè)備控制程序生成；（7）集成與管理。應(yīng)用軟件可分為：檢索與查詢軟件、專用圖形生成軟件、專用數(shù)據(jù)庫、專用計(jì)算與算法軟件、專用設(shè)備接口與控制程序（含專用設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序）、專用工具軟件等。2、試述圖形裁剪技術(shù)的原理和線段裁剪的種類。答：圖形都是由點(diǎn)組成的，點(diǎn)的裁剪是基礎(chǔ)?？梢杂靡粚?duì)簡單的不等式，來判斷圖形上的點(diǎn)。x=x1 x=x2yy2(x,y) yy1 (x,y)是否位于窗口內(nèi)。設(shè)矩形窗口的四條邊界線是x=x1 ,x=x2 ,y=y1 ,y=y2 ，不等式組為 x1xx2 y1yy2凡符合上述不等式組的點(diǎn)，是可見圖形點(diǎn)，不符合的，是不可見圖形點(diǎn)。線段裁剪算法有矢量裁剪法、編碼裁剪法、中點(diǎn)分割裁剪法等。3、比較邊界表示法與構(gòu)造立體幾何法在描述同一物體時(shí)的區(qū)別和特點(diǎn)。答：邊界表示法簡稱B-Rep法，它的基本思想是，一個(gè)形體可以通過包容它的面來表示，而每一個(gè)面又可以用構(gòu)成此面的邊描述，邊通過點(diǎn)，點(diǎn)通過三個(gè)坐標(biāo)值來定義。邊界表示法強(qiáng)調(diào)實(shí)體外表的細(xì)節(jié)，詳細(xì)記錄了構(gòu)成物體的所有幾何元素的幾何信息和相互之間連接關(guān)系的拓?fù)湫畔ⅲ瑢⒚?、邊界、頂點(diǎn)的信息分層記錄，建立層與層之間的聯(lián)系。邊界表示法的核心是面，因而對(duì)幾何體的整體描述能力相對(duì)較差，無法提供關(guān)于實(shí)體生成過程的信息。構(gòu)造立體幾何法簡稱CSG法，它是通過描述基本體素（如長方體、圓柱、圓錐、球等）和它們的集合運(yùn)算（交、并、差）構(gòu)造實(shí)體的方法，任何復(fù)雜的實(shí)體都可以由某些簡單的體素加以組合來表示。構(gòu)造立體幾何法優(yōu)點(diǎn)是：形體結(jié)構(gòu)清楚，表達(dá)形式直觀，便于用戶接受，且數(shù)據(jù)記錄簡練。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)記錄過于簡單，在對(duì)實(shí)體進(jìn)行顯示和分析操作時(shí)，需要實(shí)時(shí)進(jìn)行大量的重復(fù)求交計(jì)算，降低了系統(tǒng)的工作效率；此外，不便表達(dá)具有自由曲面邊界的實(shí)體。4、給出CAE的定義，用CAE可解決哪些工程問題？ 答：計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE- Computer Aided Engineering），是以現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)仿真為手段的工程分析技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要技術(shù)。CAE技術(shù)主要包括有限元法FEM（Finite Element Method）、邊界元法BEM（Boundary Element Method）、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析、氣動(dòng)或流場分析、電路設(shè)計(jì)和磁場分析等。計(jì)算機(jī)輔助工程主要解決工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與壽命預(yù)估、動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等問題。5、總結(jié)歸納逆向工程的基本過程。逆向工程的應(yīng)用有哪些？ 答：逆向工程流程圖逆向工程大致應(yīng)用在以下幾種情況：（1）在缺少設(shè)計(jì)文檔以及沒有CAD模型的情況下，對(duì)零件原型進(jìn)行測量，形成零件的設(shè)計(jì)圖紙或CAD模型，并以此為依據(jù)生成數(shù)控加工的NC代碼，加工復(fù)制零件。（2）設(shè)計(jì)需要通過實(shí)驗(yàn)測試才能定型的零件模型，通常采用逆向工程的方法。（3）在美觀設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域。（4）由于近年來對(duì)模具制作時(shí)間、造型與精度要求日益嚴(yán)格，采用單一CAD系統(tǒng)順向進(jìn)行模具設(shè)計(jì)制作，不再是唯一有效的處理手段，利用日漸成熟的逆向工程技術(shù)可加快交貨進(jìn)度并提高制作精度，因此各類模具加工企業(yè)皆積極引入逆向技術(shù)。（5）另一個(gè)重要的應(yīng)用，如修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的損壞零件等，此時(shí)不需要對(duì)整個(gè)零件原型進(jìn)行復(fù)制，而是借助逆向工程技術(shù)抽取零件原型的設(shè)計(jì)思想，指導(dǎo)新的設(shè)計(jì)。這是由實(shí)物逆向推理出設(shè)計(jì)思想的一種漸近過程。6、CAD/CAM集成系統(tǒng)通常有哪些方法？答：CADCAM系統(tǒng)的集成方案主要有以下幾種：5） 通過專用數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)集成；6） 利用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件實(shí)現(xiàn)集成；7） 基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫的集成；8） 基于特征面向并行工程的設(shè)計(jì)與制造集成方法。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：每道題目5分，按照知識(shí)點(diǎn)給分。四、計(jì)算題（25分）1.求平面圖形對(duì)一般位置直線x-y+3=0的對(duì)稱變換的變換矩陣(寫出變換過程)。（15分）答：（1）將直線沿Y軸下移3個(gè)單位T1=（2）將直線按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)30T2= （3）將圖形上的點(diǎn)相對(duì)于y軸作對(duì)稱變換T3=（4）將直線按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)30T4=（5）將直線沿+Y方向移動(dòng)3個(gè)單位T5= （6）總的變換矩陣為 T=T1*T2*T3*T4*T5 T= 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：按步驟給分。 2考慮點(diǎn)P(x，y)繞點(diǎn)(3，5)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度，