CAD／CAM技術(shù)及應(yīng)用試題

大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試

《CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用》試題

考試說明：

L首先下載試題及《標(biāo)準(zhǔn)答卷模版》，完成答題后，答卷從網(wǎng)上提交。

2.答卷電子稿命名原則：學(xué)號(hào).doc。如：1卷310205命002.doc。

3.網(wǎng)上提交起止時(shí)間:2018年5月15日8：00—6月15日18：00。

試題：

一、簡(jiǎn)答題：本大題2個(gè)小題，每小題10分，共20分。

1.簡(jiǎn)述參數(shù)化曲線的類型及特點(diǎn)。

2.生產(chǎn)管理的主要目的和內(nèi)容是什么？

二、論述題：本大題20分。

某工廠生產(chǎn)-一批無蓋金屬工具箱，要求工具箱的體積為0.5m）底面面積不少于0.8m）試寫出耗費(fèi)金屬板面積

為最小的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型（要求給出設(shè)計(jì)變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)），并指出求解該優(yōu)化模型的幾種可行方

法。

三、三維造型題：本大題2個(gè)小題，每小題10分，共20分。

某零件的三視圖和立體圖如下所示。

（1）分析指出該零件由哪些形狀特征組成（繪簡(jiǎn)圖說明）。

（2）簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟（分步驟進(jìn)行文字說明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。

四、數(shù)控編程題：本大題20分。

編寫下圖所示的二維外形輪廓零件的數(shù)控銃削代碼，并畫出走刀路線簡(jiǎn)圖。刀具為中10立銃刀。

五、程序開發(fā)題：本大題20分。

編寫刪除循環(huán)鏈表第i個(gè)節(jié)點(diǎn)的函數(shù)：

intDeleteNode(structCircularLink*head,inti)

一、簡(jiǎn)答題

1.簡(jiǎn)述參數(shù)化曲線的類型及特點(diǎn)。

答：（1）貝塞爾曲線：端點(diǎn)特性、凸包性、幾何不變性、全局控制性

（2）B樣條曲線：局部性、連續(xù)性、幾何不變性、凸包性、造型的靈活性

（3）NURBS曲線：為規(guī)則曲線和自由曲線提供統(tǒng)一的數(shù)學(xué)表示，便于工程數(shù)據(jù)庫(kù)統(tǒng)一存取和管理

提供了控制點(diǎn)和權(quán)因子多種修改曲線的手段，可靈活的改變曲線形狀

對(duì)節(jié)點(diǎn)插入、修改、分割、幾何插值等處理比較方便

具有透視投影變換和仿射變換的不變性

耗費(fèi)存儲(chǔ)空間和處理時(shí)間大

2.生產(chǎn)管理的主要目的和內(nèi)容是什么

答：生產(chǎn)管理的主要模塊：計(jì)劃管理、采購(gòu)管理、制造管理、品質(zhì)管理、效率管理、設(shè)備管理、庫(kù)存管理、士

氣管理及精益生產(chǎn)管理共九大模塊。

目的：高效、低耗、靈活、準(zhǔn)時(shí)地生產(chǎn)合格產(chǎn)品，為客戶提供滿意生產(chǎn)管理服務(wù)。

高效：迅速滿足用戶需要，縮短訂貨、提貨周期，為市場(chǎng)營(yíng)銷提供爭(zhēng)取客戶的有利條件。

低耗：人力、物力、財(cái)力消耗最少，實(shí)現(xiàn)低成本。

靈活：能很快適應(yīng)市場(chǎng)變化，生產(chǎn)不同品種不斷開發(fā)新品種。

準(zhǔn)時(shí)：在用戶需要的時(shí)間，按用戶需要的數(shù)量，提供所需的產(chǎn)品和服務(wù)

高品質(zhì)和滿意服務(wù)：是指產(chǎn)品和服務(wù)質(zhì)量達(dá)到顧客滿意水平。

二、論述題

答：設(shè)計(jì)變量金屬箱的長(zhǎng)寬高分別為x,y,z約束條件xyz=0.5,xy20.8,目標(biāo)函數(shù)，S=xy+2xz+2yz

可行性方法：

線性規(guī)劃如果設(shè)計(jì)問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件都是設(shè)計(jì)變量X的線性函數(shù)，則稱該設(shè)計(jì)問題為線性規(guī)劃問

題。線性規(guī)劃問題是優(yōu)化設(shè)計(jì)問題中最簡(jiǎn)單的一種情況，利用不等式性質(zhì)。

由于z="，1>[S=xy+2xz+2yz=xy+—+—>33lxy.—=3

xyyx\yx

其中xy=L=L所以X=y=l,此時(shí)滿足xyN0.8這個(gè)條件，所以

yx

x=1,y=1,z=0.5

所以面積S=1+1+1=3

非線性規(guī)劃如果設(shè)計(jì)問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件中，有一個(gè)函數(shù)是設(shè)計(jì)變量工的非線性函數(shù)，則稱該設(shè)計(jì)

問題為非線性規(guī)劃問題。非線性規(guī)劃問題是優(yōu)化設(shè)計(jì)問題中最常見的，導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題一般都是非線性

規(guī)劃問題。

如果目標(biāo)函數(shù)可微，就可以采用間接法求解。求解無約束問題常用梯度法、牛頓法、共輒梯度法、變尺度法，

等。求解約束問題常用罰函數(shù)法、拉格朗日乘子法等。

3.準(zhǔn)則法：由于結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的特點(diǎn)，準(zhǔn)則法的到了廣泛的應(yīng)用。如果設(shè)計(jì)問題僅考慮應(yīng)力為約束，使用滿

應(yīng)力法，如果僅考慮位移為約束，使用位移準(zhǔn)則法。-一般來說，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求是最基本的，考慮位移約束的

同時(shí)，一定要滿足應(yīng)力約束。此外，還要滿足由工藝，材料供應(yīng)和構(gòu)造要求方面提出的尺寸約束。

三、三維造型題

答：

（1）長(zhǎng)方體（底座）36X35X10三棱柱（底座求差）長(zhǎng)方體（底座求差）

半圓柱（底座求差）長(zhǎng)方體（側(cè)板28X26X15求和）半圓柱（側(cè)板大求差）

半圓柱（側(cè)板小求差）肋板（兩塊求和）

（2）繪制底座草圖，并拉伸

繪制側(cè)板草圖并拉伸求和

打兩個(gè)半圓柱孔

四、數(shù)控編程題

答：

00001;

G40G54G90G17;

GOOX60Y0Z100;

M03S1000;

GOOZ5;

G01Z-5F50;

G41X40DOIF200;

G01Y-40,R20;

G01X-40,C15;

G01Y40,R10;

G01X-20;

G03X20R20;

G01X40,R10;

G01Y0;

G40G01X60;

GOOZ100;

M05;

M30;

五、程序開發(fā)題

大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試

《CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用》答卷

本人承諾：本試卷確為本人獨(dú)立完成，若有違反愿意接受處理。簽名XXX

學(xué)號(hào)XXXXXXXXXXX專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)習(xí)中心XXXXXXX

總分（百分

題號(hào)一二三四五六評(píng)閱人簽字

制）

成績(jī)

一、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理為核心，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與

產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程進(jìn)行集成管理的技術(shù)。

（1）簡(jiǎn)述PDM系統(tǒng)的主要功能及其體系結(jié)構(gòu)（可畫簡(jiǎn)圖說明）。（10分）

答：主要功能：電子倉(cāng)庫(kù)與文檔管理、新產(chǎn)品配置管理、工作流程管理、分類與檢索及項(xiàng)目管理。

體系結(jié)構(gòu)：

用戶層

功能層

功能層

管理層

異構(gòu)硬件平臺(tái)分布異構(gòu)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊服應(yīng)用工具系

環(huán)境層

處理系統(tǒng)庫(kù)處理系統(tǒng)務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)

（2）指出幾種基于PDM的CAD/CAM系統(tǒng)集成模式，并分析各自的特點(diǎn)。（10分）

答：1、封裝模式?！胺庋b”意味著操作可見而將數(shù)據(jù)與操作的實(shí)現(xiàn)都是隱藏在對(duì)象中，即把對(duì)象的屬性和操

作方法同時(shí)封裝在定義對(duì)象中，用操作集來描述可見的模塊外部接口，用戶“看不到”對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和對(duì)

象的操作方法，但可以通過調(diào)用操作即程序部分來使用對(duì)象，充分體現(xiàn)了信息隱蔽原則。

封裝系統(tǒng)可以滿足以文件形式生成的所有數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)的需求，但不允許PDM系統(tǒng)管理文件內(nèi)部的數(shù)據(jù)，

像特征、參數(shù)和裝配數(shù)據(jù)等。

2、接口模式。可以把PDM看作是面向多種CAD軟件的通用管理環(huán)境，采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口建立PDM的產(chǎn)品配

置與多種CAD軟件的裝配結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，在同一PDM的管理下，使多種CAD軟件共享同一新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

接口是比封裝更加緊密的集成，自動(dòng)化的程度更高，不需用戶參與，PDM和CAD就能交換文件內(nèi)部的數(shù)據(jù)。

在CAD菜單中具有某些PDM功能，在PDM菜單中也具有某些CAD功能，像零部件號(hào)和材料信息等CAD數(shù)據(jù)

可以單向傳送到PDM上。

3、集成模式。在集成模式中，PDM對(duì)所有類型的信息都提供了全自動(dòng)的雙向相關(guān)交換，這些信息包括產(chǎn)品

數(shù)據(jù)、特征數(shù)據(jù)和面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)?在CAD上能使用所有的PDM相關(guān)功能，使用戶在前后一致的環(huán)境里工

作。

集成模式的實(shí)施要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，要與各分系統(tǒng)的系統(tǒng)經(jīng)銷商緊密配合，要掌握有關(guān)這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方

面的詳盡知識(shí)，還要投入大量精力云開發(fā)用戶界面。

二、概述虛擬制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成及實(shí)施虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)。并以你所熟悉的某種機(jī)械產(chǎn)品為例，分析該對(duì)

產(chǎn)品實(shí)施虛擬制造的可行性。（20分）

答：虛擬制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成：

1、虛擬開發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái)支持產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工、裝配及維修等過程，進(jìn)行可加工性分析

（包括性能分析、費(fèi)用估計(jì)、工時(shí)估計(jì)等）和可裝配性分析。它是以全信息模型為基礎(chǔ)的眾多仿真分析軟

件的集成。

2、虛擬生產(chǎn)平臺(tái)。該平臺(tái)支持生產(chǎn)環(huán)境的布局設(shè)計(jì)及設(shè)備集成、產(chǎn)品遠(yuǎn)程虛擬測(cè)試、企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃及調(diào)度

的優(yōu)化，進(jìn)行可生產(chǎn)性分析。

3、虛擬企業(yè)平臺(tái)。被預(yù)言為21世紀(jì)制造模式的敏捷制造，利用虛擬企業(yè)的形式以實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力、資源、資

本、技術(shù)、管理和信息等等的最優(yōu)配置，這就給企業(yè)的運(yùn)行帶來了一系列新的技術(shù)要求。虛擬企業(yè)平臺(tái)為

敏捷制造提供這種可合作性分析支持。

4、基于PDM的虛擬制造集成平臺(tái)。虛擬制造平臺(tái)就具有統(tǒng)一的框架、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，并具有開放的體系

結(jié)構(gòu)。

實(shí)施虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)

1、計(jì)算機(jī)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。包括：人機(jī)接口、軟件技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算平臺(tái)。

2、虛擬制造應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。包括：建模、仿真、可制造性評(píng)價(jià)。

以機(jī)床為例

1、虛擬設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的外觀裝飾、色彩搭配。

2、虛擬裝配。主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：裝配過程仿真，公差分析，裝配工藝規(guī)劃。

3、虛擬加工。主要功能模塊有：CAD接口模塊，NC代碼翻譯模塊，毛坯準(zhǔn)備模塊，機(jī)床配置模塊，碰撞干

涉檢驗(yàn)?zāi)K，材料切除仿真模塊。

三、某零件的三維圖如下所示（從清晰性考慮，給出了兩種三維圖，尺寸自定）。

（1）分析指出該零件由哪些形狀特征組成（繪簡(jiǎn)圖說明）。（10分）

（2）簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟（分步驟進(jìn)行文字說明,并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（10分）

答：1、該模型由以下特征部件組成：

長(zhǎng)方體、小長(zhǎng)文體、拉伸體、大圓柱體、小圓柱體、大孔、小孔、小圓柱孔、倒角、倒圓角。

2、a、對(duì)稱拉伸一圓柱體，如圖：b、拉伸另一圓柱體，如圖：

C、拉伸一長(zhǎng)文體，如圖:d、拉伸曲面特征，如圖:

e、創(chuàng)建加強(qiáng)筋特征，如圖:f、創(chuàng)建孔，如圖:

g、創(chuàng)建小孔，如圖:h、倒圓角，如圖:

i、孔口倒角，完成三維建模，如圖:

四、采用立式數(shù)控銃床在一長(zhǎng)方形工件毛坯上銃削如下圖所示凸臺(tái)（尺寸自定），使用①16nlm球頭銃刀進(jìn)行加

工，工件材料為鑄鐵。如采用UG軟件進(jìn)行數(shù)控加工編程，簡(jiǎn)要說明在UG軟件環(huán)境下編制該凸臺(tái)數(shù)控加工

程序的步驟（分步驟進(jìn)行文字表述，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（20分）

答：1、在建模環(huán)境中建立零件三維模型。

2、創(chuàng)建毛坯三維模型，如圖：

3、在創(chuàng)建幾何體中創(chuàng)建銃削幾何體和設(shè)定工作坐標(biāo)系

4、創(chuàng)建刀具，設(shè)置圓頭銃刀直徑16MM,及相關(guān)尺寸

5、創(chuàng)建操作，完成在UG中的編程，可進(jìn)行2D仿真，以確認(rèn)刀軌的無誤。確認(rèn)后，可查看銃完成后輸出,

進(jìn)行后置處理，可得到三坐標(biāo)數(shù)控車床的G代碼，從而輸入機(jī)床。

1I

I

六、軸徑尺寸范圍、鍵及鍵槽相關(guān)尺寸如下表所示。如以數(shù)組方式存儲(chǔ)該表,采用計(jì)算機(jī)編程語言（如C.Basic）

編寫一段程序，實(shí)現(xiàn)如下功能：數(shù)表的定義和初始化，軸徑實(shí)際尺寸的交互輸入，鍵及鍵槽相關(guān)尺寸的查找,

查找結(jié)果的打印輸出（要求給出程序流程圖和程序源代碼）。（20分）

VB源代碼：

Dimdasdouble,DI(6)asdouble,B(5)asdouble,H(5)asdouble,T(5)asdouble,T1(5)asdouble

DI(0)=44:dl(1)=50:dl(2)=58:dl(3)=65:dl(4)=75:dl(5)=85:dl(6)=95

B(0)=14:B(1)=16:B(2)=18:B(3)=20:B(4)=22:B(5)=25

H(0)=9:H(l)=10:H(2)=ll:H(3)=12:H(4)=14:H(5)=14

T(0)=5.5:T(l)=6:T(2)=7:T(3)=7.5:T(4)=9:T(5)=9

T1(0)=3.8:T1(1)=4.3:T1(2)=4.4:T1(3)=4.9:T1(4)=5.4:T1(5)=5.4

Do

D=Val(inputbox(“請(qǐng)輸入軸徑的D："，“軸徑選擇”))

Fori=0to5

IfD>Dl(i)AndD<=D1(i+1)

Thendebug,print“軸徑D="&D&”，鍵寬B="&B&”，鍵高H="&H&”，軸T="&T&”,輪轂Tl="&T1&””

Exitdo

Endif

Nexti

Debug.pintw直徑D超出選擇范圍，請(qǐng)重新輸入D”

LoopWhilei>5

EndSub

大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試

《CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用》試題(本試題頁不上交)

考試說明：

1.答卷可采取打印或手寫方式在A4打印紙上完成。如果手寫，必須字跡工整，以便老師批閱；

2.12月8日18：00之前交學(xué)習(xí)中心；

3.下載《標(biāo)準(zhǔn)答卷模版》。

(一、二、三、四題為必做題。五、六題選做其中一題，在答題紙中寫清題號(hào)即可。)

一、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理為核心，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與

產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程進(jìn)行集成管理的技術(shù)。

(1)簡(jiǎn)述PDM系統(tǒng)的主要功能及其體系結(jié)構(gòu)(可畫簡(jiǎn)圖說明)。(10分)

(2)指出幾種基于PDM的CAD/CAM系統(tǒng)集成模式，并分析各自的特點(diǎn)。(10分)

二、概述虛擬制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成及實(shí)施虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)。并以你所熟悉的某種機(jī)械產(chǎn)品為例，分析該對(duì)

產(chǎn)品實(shí)施虛擬制造的可行性。(20分)

三、某零件的三維圖如下所示（從清晰性考慮，給出了兩種三維圖，尺寸自定）。

（1）分析指出該零件由哪些形狀特征組成（繪簡(jiǎn)圖說明）。（10分）

（2）簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟（分步驟進(jìn)行文字說明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（10分）

四、采用立式數(shù)控銃床在一長(zhǎng)方形工件毛坯上銃削如下圖所示凸臺(tái)（尺寸自定），使用中16mm球頭銃刀進(jìn)行加

工，工件材料為鑄鐵。如采用UG軟件進(jìn)行數(shù)控加工編程，簡(jiǎn)要說明在UG軟件環(huán)境下編制該凸臺(tái)數(shù)控加工程序

的步驟（分步驟進(jìn)行文字表述，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（20分）

五、下圖所示棘輪機(jī)構(gòu)由棘輪（零件1）、棘爪（零件2）、棘輪軸（零件3）、棘爪軸（零件4）和底板（零件5）五個(gè)

零件組成。在UG中已完成五個(gè)零件的三維建模，如需繼續(xù)在UG中對(duì)其進(jìn)行裝配建模，得到如下圖所示的三維

裝配模型，試給出建立該棘輪機(jī)構(gòu)三維裝配模型的主要步驟（分步驟進(jìn)行文字說明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（20

分）

六、軸徑尺寸范圍、鍵及鍵槽相關(guān)尺寸如下表所示。如以數(shù)組方式存儲(chǔ)該表,采用計(jì)算機(jī)編程語言（如C、Basic）

編寫一段程序，實(shí)現(xiàn)如下功能：數(shù)表的定義和初始化，軸徑實(shí)際尺寸的交互輸入，鍵及鍵槽相關(guān)尺寸的查找,

查找結(jié)果的打印輸出（要求給出程序流程圖和程序源代碼）。（20分）

軸鍵鍵槽深度

公稱徑d鍵寬b屣高h(yuǎn)軸t輪轂tl

>44-501495.53.8

>50-5816106.04.3

>58-6518117.04.4

>65-7520127.54.9

>75?8522149.05.4

>85-9525149.05.4

大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試

《CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用》試題

考試說明：

1.首先下載試題及《標(biāo)準(zhǔn)答卷模版》，完成答題后，答卷從網(wǎng)上提交。

2.答卷電子稿命名原則：學(xué)號(hào).doc。如：11031020512002.doco

3.網(wǎng)上提交截止時(shí)間：2014年6月17B18：00o

試題：（注：一、二、三、四題為必做題，五、六題選做其中一題，在答題紙中寫清題號(hào)即可）

一、在你所了解的現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)的一些新發(fā)展中，你認(rèn)為哪項(xiàng)新的技術(shù)最具吸引力？請(qǐng)將該項(xiàng)技術(shù)的基本

概念（或定義）、基本原理、關(guān)鍵技術(shù)（或典型技術(shù)）、內(nèi)涵、組成、功能、體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用、發(fā)展等盡你所知

做出比較全面的介紹。（30分）

二、某工廠生產(chǎn)一批無蓋金屬工具箱，要求工具箱的體積為0.5m：',底面面積不少于0.8m',試寫出耗費(fèi)金屬板

面積為最小的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型（要求給出設(shè)計(jì)變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)），并指出求解該優(yōu)化模型的幾種可

行方法。（10分）

三、某零件的三維圖如下所示（從清晰性考慮，給出了兩種三維圖，尺寸自定）。

（1）分析指出該零件由哪些形狀特征組成（繪簡(jiǎn)圖說明）。（10分）

（2）簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟（分步驟進(jìn)行文字說明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（10分）

四、采用立式數(shù)控銃床在一長(zhǎng)方形工件毛坯上銃削出如下圖所示凸面和凹臺(tái)，工件材料為鑄鐵。凸面使用①12mm

球頭銃刀進(jìn)行加工，凹臺(tái)使用①6mm球頭銃刀進(jìn)行加工。如采用UG軟件進(jìn)行數(shù)控加工編程，簡(jiǎn)要說明在UG軟

件環(huán)境下編制凸面和凹臺(tái)數(shù)控加工程序的步驟（分步驟進(jìn)行文字表述，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明。（20分）

五、下圖所示搖臂組件由手柄（零件1）、搖桿（零件2）和鍵（零件3）三個(gè)零件組成。如在UG中已完成三個(gè)零件

的三維建模，如需繼續(xù)在UG中對(duì)其進(jìn)行裝配建模，得到如下圖所示的三維裝配模型，試給出建立該搖臂組件三

維裝配模型的主要步驟（分步驟進(jìn)行文字說明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（20分）

六、下表為螺釘?shù)囊唤M標(biāo)準(zhǔn)尺寸。如以數(shù)據(jù)文件方式存儲(chǔ)該表，采用計(jì)算機(jī)編程語言（如C、Basic）編寫一段

程序，實(shí)現(xiàn)如下功能：數(shù)據(jù)文件的生成，螺釘公稱尺寸的交互輸入，該數(shù)據(jù)文件的讀入，螺釘其余相關(guān)尺寸的

查找，查找結(jié)果的屏幕輸出（要求給出程序流程圖和程序源代碼）。（20分）

螺釘公稱尺寸dPbnr

30.5250.80.1

40.7381.20.2

50.8381.20.2

61381.60.25

81.253820.4

101.5382.50.4

大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試

《CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用》答卷

本人承諾：本試卷確為本人獨(dú)立完成，若有違反愿意接受處理。簽名—學(xué)號(hào)：專業(yè)：學(xué)習(xí)中心:

總分（百分

題號(hào)一二三四五六評(píng)閱人簽字

制）

成績(jī)

一、在你所了解的現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)的一些新發(fā)展中，你認(rèn)為哪項(xiàng)新的技術(shù)最具吸引力？請(qǐng)將該項(xiàng)技術(shù)的基本

概念（或定義）、基本原理、關(guān)鍵技術(shù)（或典型技術(shù)）、內(nèi)涵、組成、功能、體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用、發(fā)展等盡你

所知做出比較全面的介紹。（30分）

答：CAM是指計(jì)算機(jī)在制造領(lǐng)域有關(guān)應(yīng)用的統(tǒng)稱，有廣義CAM和狹義CAM之分。所謂廣義CAM,是指利

用計(jì)算機(jī)輔助完成從生產(chǎn)準(zhǔn)備工作到產(chǎn)品制造過程中的直接和間接的各種活動(dòng),包括工藝準(zhǔn)備、生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、

物流過程的運(yùn)行控制、生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制等主要方面。其中工藝準(zhǔn)備包括計(jì)算機(jī)輔助工藝過程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)

輔助工裝設(shè)計(jì)與制造、NC編程、計(jì)算機(jī)輔助工時(shí)定額和材料定額的編制等內(nèi)容；物流過程的運(yùn)行控制包括物

料的加工、裝配、檢驗(yàn)、輸送、儲(chǔ)存等生產(chǎn)活動(dòng)。而狹義CAM通常指數(shù)控程序的編制，包括刀具路線的規(guī)劃、

刀位文件的生成、刀具軌跡仿真以及后置處理和NC代碼生成等。

CAM中核心的技術(shù)是數(shù)控加工技術(shù)。數(shù)控加工主要分程序編制和加工過程兩個(gè)步驟。程序編制是根據(jù)圖紙或

CAD信息，按照數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的要求，確定加工指令，完成零件數(shù)控程序編制；加工過程是將數(shù)控程序

傳輸給數(shù)控機(jī)床，控制機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)床，使刀具和工件嚴(yán)格按執(zhí)行程序的規(guī)定相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加

工出符合要求的零件。作為應(yīng)用性、實(shí)踐性極強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)，CAM直接面向數(shù)控生產(chǎn)實(shí)際。生產(chǎn)實(shí)際的需求

是所有技術(shù)發(fā)展與創(chuàng)新的原動(dòng)力，CAM在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益，并且在提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)

能力方面發(fā)揮著重要作用。

我國(guó)CAD/CAM技術(shù)的研究始于20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)主要集中在少數(shù)高校及航空領(lǐng)域等極小范圍。80年代

初，開始成套引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)和應(yīng)用；同時(shí)國(guó)家在CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用開發(fā)方

面實(shí)施重點(diǎn)投資，支持對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有影響的重點(diǎn)機(jī)械產(chǎn)品CAD進(jìn)行開發(fā)和研制，取得了一些成果，為我國(guó)

CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。90年代初，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，由國(guó)家科委牽頭開始實(shí)施以“甩掉圖板”為突

破口的CAD應(yīng)用工程；“十五”期間，CAD應(yīng)用工程與CIMS工程合并實(shí)施制造業(yè)信息化工程，這些工作極

大地促進(jìn)了CAD/CAM技術(shù)在我國(guó)制造工程領(lǐng)域的推廣和普及。

二、某工廠生產(chǎn)一批無蓋金屬工具箱，要求工具箱的體積為0.5疝‘，底面面積不少于0.8m?,試寫出耗費(fèi)金屬板

面積為最小的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型（要求給出設(shè)計(jì)變量、約束條件和目標(biāo)函數(shù)），并指出求解該優(yōu)化模型的幾

種可行方法。00分）

答：設(shè)計(jì)變量金屬箱的長(zhǎng)寬高分別為x,y,z約束條件xyz=0.5,xy20.8,目標(biāo)函數(shù)，S=xy+2xz+2yz

可行性方法：

線性規(guī)劃如果設(shè)計(jì)問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件都是設(shè)計(jì)變量X的線性函數(shù)，則稱該設(shè)計(jì)問題為線性規(guī)劃問

題。線性規(guī)劃問題是優(yōu)化設(shè)計(jì)問題中最簡(jiǎn)單的一種情況，利用不等式性質(zhì)。

由于z=￡^,所以s=xy+2xz+2yz=*丫+,+工23：

其中xy=L=L,所以x=y=l,此時(shí)滿足xyN0.8這個(gè)條件，所以

yx

x=1,y=1,z=0.5

所以面積S=1+1+1=3

非線性規(guī)劃如果設(shè)計(jì)問題的目標(biāo)函數(shù)和約束條件中，有一個(gè)函數(shù)是設(shè)計(jì)變量工的非線性函數(shù)，則稱該設(shè)計(jì)

問題為非線性規(guī)劃問題。非線性規(guī)劃問題是優(yōu)化設(shè)計(jì)問題中最常見的，導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題一般都是非線性

規(guī)劃問題。

如果目標(biāo)函數(shù)可微，就可以采用間接法求解。求解無約束問題常用梯度法、牛頓法、共軻梯度法、變尺度法，

等。求解約束問題常用罰函數(shù)法、拉格朗日乘子法等。

4.準(zhǔn)則法：由于結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題的特點(diǎn)，準(zhǔn)則法的到了廣泛的應(yīng)用。如果設(shè)計(jì)問題僅考慮應(yīng)力為約束，使用滿

應(yīng)力法，如果僅考慮位移為約束，使用位移準(zhǔn)則法。一般來說，結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求是最基本的，考慮位移約束的

同時(shí)，一定要滿足應(yīng)力約束。此外，還要滿足由工藝，材料供應(yīng)和構(gòu)造要求方面提出的尺寸約束。

三、某零件的三維圖如下所示（從清晰性考慮，給出了兩種三維圖，尺寸自定）。

（1）分析指出該零件由哪些形狀特征組成（繪簡(jiǎn)圖說明）。（10分）

（2）簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟（分步驟進(jìn)行文字說明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（10分）

答：L形狀特征：底座圓盤，凸臺(tái)，加強(qiáng)筋，沉頭孔，倒角，圓角

2.步驟如下

1）用回轉(zhuǎn)實(shí)體做出圓盤

2）拉伸實(shí)體做出加強(qiáng)筋

3）使用圓形陣列，步驟2的加強(qiáng)筋

4）用孔工具做出沉頭孔

5）方法同步驟3,圓形陣列沉頭孔

6）圓角，倒角修飾下即可

四、采用立式數(shù)控銃床在一長(zhǎng)方形工件毛坯上銃削出如下圖所示凸面和凹臺(tái)，工件材料為鑄鐵。凸面使用中12nlm

球頭銃刀進(jìn)行加工，凹臺(tái)使用①6mm球頭銃刀進(jìn)行加工。如采用UG軟件進(jìn)行數(shù)控加工編程，簡(jiǎn)要說明在UG

軟件環(huán)境下編制凸面和凹臺(tái)數(shù)控加工程序的步驟（分步驟進(jìn)行文字表述，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明。（20分）

答:

步驟：1創(chuàng)建程序并命名

2創(chuàng)建刀具直徑12和直徑6,指定加工幾何體和毛坯

3創(chuàng)建粗加工方法，用型腔銃(mill—contour-CAVITY-mill)

刀具直徑12,余量留0.5mm

4創(chuàng)建精加工方法，銃凸臺(tái)，用曲面銃(mill—contour—fixed—contour)刀具直徑6

5創(chuàng)建精加工方法，使凹面，使用深度加工輪廓(mill-contour-ZLEVEL—profile)刀具直徑6

6最后光底面，采用挖槽，刀具D10,因?yàn)檫@樣可以節(jié)約換刀時(shí)間，這里需要在切削層里面選擇僅

在范圍底部

大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試

《CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用》試題

考試說明：

1.首先下載試題及《標(biāo)準(zhǔn)答卷模版》，完成答題后，答卷從網(wǎng)上提交。

2.答卷電子稿命名原則：學(xué)號(hào).doc。11031020512002.doco

3.網(wǎng)上提交截止時(shí)間：2014年12月17日18：00。

試題：（注：一、二、三、四題為必做題，五、六題選做其中一題，在答題紙中寫清題號(hào)即可。）

一、簡(jiǎn)要敘述產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的基本概念、基本功能、體系結(jié)構(gòu)，并分析在企業(yè)實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）

的意義。（20分）

二、簡(jiǎn)要敘述有限元分析的基本原理、主要步驟和能夠完成的主要任務(wù)。（20分）

三、某零件的三維圖如下所示（從清晰性考慮，給出了兩種三維圖，尺寸自定）。

（1）分析指出該零件由哪些形狀特征組成（繪簡(jiǎn)圖說明）。（10分）

（2）簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟（分步驟進(jìn)行文字說明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（10分）

四、采用立式數(shù)控銃床在一長(zhǎng)方形毛坯工件上銃削如下圖所示凸模（尺寸自定）,工件材料為鑄鐵,先使用①20mm

圓柱平底立銃刀進(jìn)行底面和側(cè)面加工，再使用①12mm球頭銃刀進(jìn)行上表面加工。如采用UG軟件進(jìn)行數(shù)控

加工編程，簡(jiǎn)要說明在UG軟件環(huán)境下編制該凸模數(shù)控加工程序的步驟（分步驟進(jìn)行文字說明，并配適當(dāng)?shù)?/p>

簡(jiǎn)圖說明）。（20分）

五、下圖所示機(jī)構(gòu)由如下七個(gè)零件組成。在UG中已完成七個(gè)零件的三維建模，如需繼續(xù)在UG中對(duì)其進(jìn)行裝配

建模，得到如下圖所示的三維裝配模型。試給出建立該機(jī)構(gòu)三維裝配模型的主要步驟（分步驟進(jìn)行文字說

明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說明）。（20分）

bracketsIdprt

u-jointj^n2.sldprtyokejemale.sidprt

六、某線圖的五個(gè)點(diǎn)如下左圖所示，各點(diǎn)坐標(biāo)如右表所示。(20分)

(1)采用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，方程形式為y=ax+b,試?yán)L出求線性方程系數(shù)a、b的計(jì)算機(jī)程序流

程圖。

(2)采用某種計(jì)算機(jī)編程語言(如C、Basic),編寫求線性系數(shù)方程a、b的源程序。

序號(hào)X坐標(biāo)Y坐標(biāo)

111.4

221.5

331.7

442.2

553

大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試

《CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用》答卷

本人承諾：本試卷確為本人獨(dú)立完成，若有違反愿意接受處理。簽名

學(xué)號(hào)專業(yè)___________________學(xué)習(xí)中心

一、簡(jiǎn)要敘述產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的基本概念、基本功能、體系結(jié)構(gòu)，并分析在企業(yè)實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理

（PDM）的意義。

答：

1.產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）概念：

是一門用來管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程的技術(shù)”。這個(gè)定義從廣義的角度解釋

了PDM技術(shù)。但就現(xiàn)階段PDM的發(fā)展情況而言，給出一個(gè)較為具體的定義：“PDM技術(shù)以軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，是

一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息（包括電子文檔、數(shù)字化文檔數(shù)據(jù)庫(kù)記錄等）和所有與產(chǎn)品相關(guān)的過程（包括審

批/發(fā)放、工程更改、一般流程、配置管理等）的技術(shù)。提供產(chǎn)品全生命周期的信息管理，并可以在企業(yè)范圍

內(nèi)為產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造建立一個(gè)并行化的協(xié)作環(huán)境?！?/p>

2.PDM的主要功能：

PDM為企業(yè)提供了一種宏觀管理和控制所有與產(chǎn)品相關(guān)信息以及與產(chǎn)品相關(guān)的機(jī)制和技術(shù)。PDM系統(tǒng)包含

多項(xiàng)功能，從面向應(yīng)用與系統(tǒng)支持的功能來看，包括電子倉(cāng)庫(kù)（電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、電子保險(xiǎn)箱、電子資料室）、面

向應(yīng)用的使用功能，如文檔控制、變更控制、配置管理、設(shè)計(jì)檢索與零件庫(kù)、項(xiàng)目管理等實(shí)用化支持功能。從

軟件功能模塊組成來看，包括電子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和文檔管理、工作流程管理、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、分類與檢索管理、項(xiàng)

目管理、集成接口、用戶化工具等。

3.PDM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)：

可以分解為以下四個(gè)層次的內(nèi)容：

第一層是支持層。目前流行的商業(yè)化的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)是PDM系統(tǒng)的支持平臺(tái)。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)提供了數(shù)據(jù)

管理的最基本的功能。如存、取、冊(cè)！I、改、查等操作。

第二層是面向?qū)ο髮樱óa(chǎn)品主題化層）。由于商用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)側(cè)重管理事務(wù)性數(shù)據(jù)，不能滿足產(chǎn)品數(shù)據(jù)

動(dòng)態(tài)變化的管理要求。因此，在PDM系統(tǒng)中，采用若干個(gè)二維關(guān)系表格來描述產(chǎn)品數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)變化。PDM系統(tǒng)

將其管理的動(dòng)態(tài)變化數(shù)據(jù)的功能轉(zhuǎn)換成幾個(gè)，甚至幾百個(gè)二維關(guān)系型表格，實(shí)現(xiàn)面向產(chǎn)品對(duì)象管理的要求。

第三層是功能層。面向?qū)ο髮犹峁┝嗣枋霎a(chǎn)品數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)PDM系統(tǒng)的

管理目標(biāo)，在PDM系統(tǒng)中建立相應(yīng)的功能模塊。一類是基本功能模塊，包括文檔管理、產(chǎn)品配置管理、工作流

程管理、零件分類和檢索及項(xiàng)目管理等；另一類是系統(tǒng)管理模塊，包括系統(tǒng)管理和工作環(huán)境。系統(tǒng)管理主要是

針對(duì)系統(tǒng)管理員如何維護(hù)系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)安全與正常運(yùn)行的功能模塊。工作環(huán)境主要保證各類不同的用戶能夠

正常、安全、可靠地使用PDM系統(tǒng)，既要求方便、快捷，又要求安全、可靠。

第四層是用戶層，包括開發(fā)工具層和界面層。不同的用戶在不同的計(jì)算機(jī)上操作PDM系統(tǒng)都要提供友好

的人機(jī)交互界面。根據(jù)各自的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，不同企業(yè)對(duì)人機(jī)界面會(huì)有不同的要求。因此，在PDM系統(tǒng)中，通常除

了提供標(biāo)準(zhǔn)的、不同硬件平臺(tái)上的人機(jī)界面外，還要提供開發(fā)用戶化人機(jī)界面的工具，以滿足各類用戶不同的

特殊要求。

整個(gè)PDM系統(tǒng)和相應(yīng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)（如Oracle都建立在計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的平臺(tái)上。同

時(shí)，還有各式各樣的應(yīng)用軟件，如CAD、CAPP、CAM、CAE、CAT、文字處理、表格生成、圖象顯示和音像轉(zhuǎn)換

等等。在計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)上，構(gòu)成了一個(gè)大型的信息管理系統(tǒng)，PDM將有效地對(duì)各類信息進(jìn)行合理、正確和安

全的管理。

4.在企業(yè)實(shí)施產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的意義：以往計(jì)算機(jī)技術(shù)在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用主要表現(xiàn)在工具的

自動(dòng)化方面。例如在工程部門普遍使用計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算、設(shè)計(jì)、分析、仿真、加工和工藝規(guī)劃等技術(shù)，明顯提

高了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造水平；在管理部門廣泛使用計(jì)算機(jī)辦公自動(dòng)化技術(shù)，大大提高了各職能部門的勞動(dòng)生產(chǎn)

率；在生產(chǎn)制造部門積極推廣計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)測(cè)量和控制技術(shù)，在保證產(chǎn)品質(zhì)量方面取得顯著的效果。計(jì)算機(jī)作為

工程自動(dòng)化技術(shù)的工具，在各行各業(yè)中所起的重要作用已經(jīng)是無可質(zhì)疑。根據(jù)一分為二的觀點(diǎn)，計(jì)算機(jī)變手工

作業(yè)為自動(dòng)化操作，無疑提高了生產(chǎn)力，同時(shí)對(duì)原來手工管理體系也帶來巨大的沖擊。無論是制造業(yè)，還是各

種各樣的設(shè)計(jì)院，現(xiàn)有的面向紙介質(zhì)的信息管理體系無法適應(yīng)電子信息時(shí)代的要求。因此，人們迫切需要一種

電子化的管理手段，改變現(xiàn)行的落后的生產(chǎn)關(guān)系，進(jìn)一步解放計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)造的前所未有的生產(chǎn)力，鞏固和加

強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。PDM就是一門計(jì)算機(jī)管理產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)全部信息的電子化的管理技術(shù)。它對(duì)產(chǎn)品開

發(fā)過程的TQCS指標(biāo)將產(chǎn)生巨大影響，徹底改變歷來作坊式的產(chǎn)品開發(fā)模式和知識(shí)私有的狀況，快速形成團(tuán)隊(duì)

式的產(chǎn)品開發(fā)隊(duì)伍，成倍提高現(xiàn)有的勞動(dòng)生產(chǎn)率，為整個(gè)企業(yè)的信息集成和邁向國(guó)際先進(jìn)行列打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)

二、簡(jiǎn)要敘述有限元分析的基本原理、主要步驟和能夠完成的主要任務(wù)。

答：

1.有限元分析的基本原理

有限元分析是用較簡(jiǎn)單的問題代替復(fù)雜問題后再求解。它將求解域看成是由許多稱為有限元的小的互

連子域組成，對(duì)每一單元假定一個(gè)合適的（較簡(jiǎn)單的）近似解，然后推導(dǎo)求解這個(gè)域總的滿足條件（如結(jié)構(gòu)

的平衡條件），從而得到問題的解。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問題被較簡(jiǎn)單的問題所代

替。由于大多數(shù)實(shí)際問題難以得到準(zhǔn)確解，而有限元不僅計(jì)算精度高，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜形狀，因而成

為行之有效的工程分析手段。

2.有限元分析的主要步驟

有限元求解問題的基本步驟通常為：

第一步：?jiǎn)栴}及求解域定義：根據(jù)實(shí)際問題近似確定求解域的物理性質(zhì)和幾何區(qū)域。

第二步：求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限大小和形狀且彼此相連的有限個(gè)單元組成的離

散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分。顯然單元越?。ňW(wǎng)格越細(xì)）則離散域的近似程度越好，計(jì)算結(jié)果也越

精確，但計(jì)算量及誤差都將增大，因此求解域的離散化是有限元法的核心技術(shù)之一。

第三步：確定狀態(tài)變量及控制方法：一個(gè)具體的物理問題通?？梢杂靡唤M包含問題狀態(tài)變量邊界條件

的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價(jià)的泛函形式。

第四步：?jiǎn)卧茖?dǎo)：對(duì)單元構(gòu)造一個(gè)適合的近似解，即推導(dǎo)有限單元的列式，其中包括選擇合理的單

元坐標(biāo)系，建立單元試函數(shù)，以某種方法給出單元各狀態(tài)變量的離散關(guān)系，從而形成單元矩陣（結(jié)構(gòu)力學(xué)

中稱剛度陣或柔度陣）。

第五步：總裝求解：將單元總裝形成離散域的總矩陣方程（聯(lián)合方程組），反映對(duì)近似求解域的離散

域的要求，即單元函數(shù)的連續(xù)性要滿足一定的連續(xù)條件?？傃b是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)

（可能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)處。

第六步：聯(lián)立方程組求解和結(jié)果解釋：有限元法最終導(dǎo)致聯(lián)立方程組?聯(lián)立方程組的求解可用直接

法、迭代法和隨機(jī)法。求解結(jié)果是單元結(jié)點(diǎn)處狀態(tài)變量的近似值。對(duì)于計(jì)算結(jié)果的質(zhì)量，將通過與設(shè)計(jì)準(zhǔn)

則提供的允許值比較來評(píng)價(jià)并確定是否需要重復(fù)計(jì)算。

3.有限元分析的能夠完成的主要任務(wù)：

最早應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，主要用來求解線性結(jié)構(gòu)問題，實(shí)踐證明這是一種非常有效的數(shù)值分析方

法。而且從理論上也已經(jīng)證明，只要用于離散求解對(duì)象的單元足夠小，所得的解就可足夠畢竟于精確值。

現(xiàn)在用于求解結(jié)構(gòu)線性問題的有限元方法和軟件已經(jīng)比較成熟，發(fā)展方向是結(jié)構(gòu)線性、流體動(dòng)力學(xué)和耦合

場(chǎng)問題的求解。例如由于摩擦接觸而產(chǎn)生的熱問題，金屬成形時(shí)由于塑性功而產(chǎn)生的熱問題，需要結(jié)構(gòu)場(chǎng)

和溫度場(chǎng)的有限元分析結(jié)果交叉迭代求解，即“熱力耦合”的問題。當(dāng)流體在彎管中流動(dòng)時(shí)，流體壓力會(huì)

使彎管產(chǎn)生變形，而管的變形又反過來影響到流體的流動(dòng)。這就需要對(duì)結(jié)構(gòu)場(chǎng)和流場(chǎng)的有限元分析結(jié)果交

叉迭代求解，即所謂“流固耦合”的問題。

三、某零件的三維圖（1）分析指出該零件由哪些形狀特征組成。（2）簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型

的步驟。

答：

1.形狀特征：底座圓盤，凸臺(tái)，加強(qiáng)筋，沉頭孔，倒角，圓角

2.步驟如下：

1）用回轉(zhuǎn)實(shí)體做出圓盤

2）拉伸實(shí)體做出加強(qiáng)筋

3）使用圓形陣列，步驟2的加強(qiáng)筋

4）用孔工具做出沉頭孔

5）方法同步驟3,圓形陣列沉頭孔

6）圓角，倒角修飾下即可

四、采用立式數(shù)控銃床在一長(zhǎng)方形毛坯工件上銃削如下圖所示凸模（尺寸自定），工件材料為鑄鐵，先使

用力20mm圓柱平底立銃刀進(jìn)行底面和側(cè)面加工，再使用中12nm球頭銃刀進(jìn)行上表面加工。如采用UG軟件進(jìn)

行數(shù)控加工編程，簡(jiǎn)要說明在UG軟件環(huán)境下編制該凸模數(shù)控加工程序的步驟

答：

1.創(chuàng)建程序并命名。

2.創(chuàng)建刀具直徑12和直徑6,指定加工幾何體和毛坯。

3.創(chuàng)建粗加工方法，用型腔銃（mill—contour—CAVITY-mill）刀具直徑12,余量留0.5mm。

4.創(chuàng)建精加工方法，銃凸臺(tái)，用曲面銃（mill—contour—fixed—contour）刀具直徑6。

5.創(chuàng)建精加工方法，使凹面，使用深度加工輪廓（mill—contour一ZLEVEL一profile）刀具直徑12mm。

6.最后光底面，采用挖槽，刀具D10,因?yàn)檫@樣可以節(jié)約換刀時(shí)間，這里需要在切削層里面選擇僅在范

圍底部。

六、某線圖的五個(gè)點(diǎn)如下左圖所示，各點(diǎn)坐標(biāo)如右表所示。

（1）采用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，方程形式為y=ax+b,試?yán)L出求線性方程系數(shù)a、b的計(jì)算機(jī)程序流

程圖。

（2）采用某種計(jì)算機(jī)編程語言（如C、Basic）,編寫求線性系數(shù)方程a、b的源程序。

答：

1.由定義x=[l2345],y=[1.41.51.72.23]得到插補(bǔ)值函數(shù)

P(x)=yJo(x)+y2li(x)+y3l2(x)+y4l3(x)+y514(x)即所求流程圖。

2.編程：

xOffset=1;

if(nargin==2)||...

(nargin=3&&ischar(varargin{3}))||…

(nargin==4&&(^ischar(varargin{4})||strcmp(varargin{4},'extrap')));

xOffset=0;

end

ppOutput=false;

%PP=INTERP1(X,Y,METHOD,'pp')

ifnargin>=4&&ischar(varargin{3})&&isequalCpp),varargin{4})

ppOutput=true;

if(nargin>4)

errorCMATLAB:interpl:ppOutput*,…

'Use4inputsforPP=INTERP1(X,Y,METHOD,''pp')

end

end

%ProcessYinINTERP1(Y,...)andINTERP1(X,Y,...)

y=varargin{1+xOffset);

sizy=size(y);

%ymaybeanNDarray,butcollapseitdowntoa2DyMat.IfyMatis

%avector,itisacolumnvector.

ifisvector(y)

ifsize(y,1)==1

%Prefercolumnvectorsfory

yMat=y.';

n=siz_y(2);

else

yMat=y;

n=sizy(1);

end

ds=1;

prodDs=1;

else

n=siz_y(1);

ds=siz_y⑵end);

prodDs=prod(ds);

yMat=reshape(y,[nprodDs]);

end

%ProcessXinINTERP1(X,Y,...),orsupplydefaultforINTERP1(Y,...)

ifxOffset

x=varargin{xOffset);

if^isvector(x)

errorMATLAB:interpl:Xvector','Xmustbeavector.?;

end

iflength(x)~二n

ifisvector(y)

error('MATLAB:interpl:YInvalidNumRows，,...

'XandYmustbeofthesamelength.*)

else

error(*MATLAB:interpl:YInvalidNumRows，,

*LENGTH(X)andSIZE(Y,1)mustbethesame.');

end

end

%Prefercolumnvectorsforx

xCol=x(:);

else

xCol=(l:n)';

end

%ProcessXIinINTERP1(Y,XI,...)andINTERP1(X,Y,XI,...)

%AvoidsyntaxPP=INTERP1(X,Y,METHOD,'pp')

if^ppOutput

xi二varargin{2+x0ffset);

siz_xi=size(xi);

%ximaybeanNDarray,butflattenittoacolumnvectorxiCol

xiCol=xi(:);

%ThesizeoftheoutputYI

ifisvector(y)

%Yisavectorsosize(YI)==size(XI)

siz_yi=siz_xi;

else

ifisvector(xi)

%YisnotavectorbutXIis

siz_yi=[length(xi)ds];

else

%BothYandXIarenon-vectors

siz_yi=[siz_xids];

end

end

end

ifxOffset&&Isreal(x)

error(*MATLAB:interpliComplexX,,yXshouldbearealvector.?)

end

if^ppOutput&&^isreal(xi)

error(JMATLAB:interpl^omplexInteppPts,,…

'TheinterpolationpointsXIshouldbereal.*)

end

%ErrorcheckforNaNvaluesinXandY

%checkforNaN's

ifxOffset&&(any(isnan(xCo1)))

error(*MATLAB:interpliNaNinX*,*NaNisnotanappropriatevalueforX.');

end

%NANSareallowedasavalueforF(X),sinceafunctionmaybeundefined

%foragivenvalue.

ifany(isnan(yMat(:)))

warningMATLAB:interpl:NaNinY",...

['NaNfoundinY,interpolationatundefinedvalues\n\t，,...

'willresultinundefinedvalues.']);

end

if(n<2)

ifppOutput||"isempty(xi)

error(*MATLAB:interpl:NotEnoughPts，,...

'Thereshouldbeatleasttwodatapoints.*)

else

yi=zeros(siz_yi,superiorfloat(x,y,xi));

varargout{1}=yi;

return

end

end

%ProcessMETHODin

%PP=INTERP1(X,Y,METHOD,Jw)

%YI二INTERP1(Y,XI,METHOD,...)

%YI=INTERP1(X,Y,XI,METHOD,...)

%includingexplicitspecificationofthedefaultbyanemptyinput,

ifppOutput

ifisempty(varargin{3})

method='linear';

else

method=varargin{3};

end

else

ifnargin>=3+x0ffset&&^isempty(varargin{3+x0ffset))

method=varargin{3+xOffset};

else

method='linear';

end

end

%Thev5option,'*method',assertsthatxisequallyspaced.

eqsp=(method(1)=';

ifeqsp

method(1)=口；

end

%INTERP1([X,]Y,XI,METHOD,Jextrap)andINTERP1([X,]Y,Xi,NETI10D,EXTRAPVAL)

if?ppOutput

ifnargin>=4+x0ffset

extrapval=varargin{4+x0ffset};

else

switchmethod(1)

C,，，，，i

s,p,c}

extrapval='extrap';

otherwise

extrapval=NaN;

end

end

end

%Startthealgorithm

%WenowhavecolumnvectorxCol,columnvectoror2DmatrixyMatand

%columnvectorxiCol.

ifxOffset

if?eqsp

h=diff(xCol);

eqsp=(norm(diff(h),Inf)<=eps(norm(xCol,Inf)));