习题doc

1．简述CAD/CAM技术的定义.是指以计算机作为主要技术手段帮助人们处理各种信息，进行产品的设计与制造。它能够将传统的设计与制造彼此相对独立的工作作为一个整体来考虑，实现信息处理的高度一体化。其中CAD概念涉及设计构思、初步设计、详细设计；CAPP的概念涉及生产计划、工艺设计；CAM概念涉及加工数据生成，加工过程，装配和检验等。2．简述现代产品CAD/CAM过程及特点.答：1）创意。需求分析，并进行概念、功能设计。2）构思，草绘。进行总体方案设计、原理设计和工业设计。3）数字化测量与逆向工程。用三维数字化测量的方法对产品样件或创作的实物原型进行测量，获得计算机数据，以便进行后续各种分析、设计和计算。逆向工程是指设计和制造者面对的只有实物样件，没有图纸或CAD模型数据的情况下，通过对已有实物的数字测量和工程分析，得到重新制造产品所需的几何模型、物理和材料特成数据，从而复制出已有产品的过程。4）计算机辅助设计与工程分析。应用CAD技术开展详细设计、分析与计算，包括装配设计、零件造型设计、工程计算与有限元分析等。5）快速成型制造。6）计算机辅助工艺设计。应用计算机取代工艺人员设计并编写产品的加工和装配工艺。7）计算机辅助制造。大量采用数控机床进行零件的加工。使得产品加工和装配过程的效率、质量相对于传统方法都有着本质的提高。8）虚拟显示技术的运用。在虚拟的条件下，对产品进行构思、设计制造、测试和分析，为创新产品设计开发提供了良好的运行条件与机制。特点：1）保持产品设计制造活动主要顺序流程串行性同时，建立了明显的并行机智（1）立了自上而下的关联机制（2）建立了自下而上的反馈机制2）每项设计制造活动无论是从广度上还是从深度上其能力大大加强。3）一系列新技术的的不断产生和应用，为产品的设计制造提供有力的保证。3．简述CAD/CAM系统的基本功能。答：1）产品的计算机辅助几何建模。（1）零件的几何造型；（2）产品的装配建模；（3）DFX分析。2）产品模型的计算机辅助工程分析。（1）运动学、动力学分析；（2）有限元分析；（3）优化设计。3）工程绘图。4）计算机辅助工艺规程设计5）NC自动编程6）模拟仿真7）工程数据处理和管理4．CAD/CAM的发展趋势是什么？答：1）计算机集成制造（CIM）2）智能化CAD/CAM技术3）网络化CAD/CAM技术4）并行工程5）虚拟制造5．CAD/CAM支撑软件的种类和作用有那些？答：支撑软件是CAD/CAM软件系统中的核心，它是为了满足CAD/CAM工作中的共同需要而开发的通用软件。1）图形支撑软件。计算机图形系统是CAD/CAM技术的核心。（1）绘图软件：设计绘图是CAD/CAM的基本工作之一，绘图软件也就成为CAD/CAM系统最基本的支撑软件，绘图软件主要解决零件图的详细设计，输出符合工程要求的零件工作图和装配图。（2）三维几何造型软件：提供包括几何造型、曲面造型和参数化特征造型等基本功能。可为CAD/CAM系统建立产品完整的几何描述及特征描述，为产品的设计和制造提供统一的产品信息模型，支持CAD/CAM系统的后续各环节工作。2）分析和优化软件。分析软件主要包括有限元分析软件、机械运动分析软件、动力学分析软件等，其中有限元分析软件是最重要的分析软件，不但可以进行结构的静态、动态分析，还可进行流体力学、电磁场分析等。优化设计软件运用最优化数学理论和现代数值计算技术来寻找设计的最优方案解。3）数据库管理系统。可保证数据资源共享、信息保密、数据安全之外，还能尽量减少数据库内数据的重复。4）网络系统软件。基于网络的CAD/CAM系统已成为目前CAD/CAM主要使用环境之一。在基于网络的CAD/CAM系统中，网络系统软件是必不可少的。应用这些软件可进行网络文件系统管理、存储器管理、任务调度、用户时间通讯、软硬件资源共享等工作。6．CAD/CAM三维几何建模系统有哪几种建模方法？答：线框建模；实体建模；表面建模；参数化造型；特征建模7．常见的曲面造型方法有哪些？答：1）线性拉伸面2）直纹面3）旋转面4）扫描面5）放样面6）网格曲面7）等距曲面8．简述实体建模原理和主要方法。答：实体建模是以立方体、圆柱体、球体、锥体、环状体等多种体素为单元元素，通过集合运算（拼合或布尔运算），生成各种复杂的几何形体的一种建模技术。主要方法：1）边界表示法（B-rep）。2）构造实体几何（CSG）。3）CSG与B-rep混合表示法。４）空间单元表示法。9．三维实体建模中常用的B-rep和CGS法的特点。答：边界表示法（B-rep）是以物体边界为基础，定义和描述几何形体的方法。其原理是每个物体全部都由有限个面构成，每个面（平面或曲面）由有限条边围成的有限个封闭区域定义。优点：有利于生成和绘制线框图、投影图；有利于计算几何特性；有利于与二维绘图功能衔接生成工程图。缺点：对几何物体整体的描述能力相对较差，无法提供关于实体生成过程的信息。构造实体几何表示法（CSG）是将复杂的几何实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起来构造实体建模的方法。与B-rep相比，CSG法构成实体模型非常简单，而且在它的存储数据结构方面，参与布尔运算的各个基本体素不再分解，而是直接存储在数据结构中。但这种数据结构无法存储物体最终的详细信息，如物体的面、边、顶点等有关信息。10．特征建模的原理与特点答：特征建模面向整个产品设计过程和生产制造过程，不仅包含了与生产有关的信息，而且还能描述这些信息之间的关系。与传统的几何建模方法相比：1）特征建模着眼于更好地表达产品完整的技术和生产管理信息，为建立产品的集成信息服务。2）使产品设计工作在更高的层次上进行，设计人员的操作对象不再是原始的线条和体素，而是产品的功能要素，例如键槽、定位孔，花键等。特征的引用不仅直接体现了设计意图，也直接对应着加工方法，使得建立的产品模型容易为别人理解和组织生产，设计的图样容易修改，设计人员可将更多的精力用在创造性构思上。3）特征建模有助于加强产品设计、分析、工艺准备、加工、检验各个部门的联系，更好的将设计意图贯彻到各个环节。4）有利于实现产品设计、制造方法的的标准化、系列化、规范化，使得产品在设计时就考虑加工、制造要求，保证产品有较好的工艺性、可制造性，有利于降低产品的成本。11．试述数控机床的组成和分类？答：数控机床的组成：１）信息载体；２）数控系统；３）伺服系统；４）主机；５）辅助装置数控机床的分类：１）按机床的运动轨迹和控制系统的特点分类（１）点位控制数控机床例如数控钻床，数控坐标铣床，数控冲床。（２）直线控制数控机床例如简易数控车床、数控铣床。（３）轮廓控制数控机床例如两坐标或两坐标以上的数控铣床、加工中心等２）按执行机构的伺服系统类型分类（１）开环控制系统数控机床（２）闭环控制系统数控机床３）按加工方式分类；（１）金属切削类数控机床（２）金属成型类机床（３）数控特种加工机床（４）其他类型的数控机床12．试述数控编程的一般过程。答：由零件图（１）确定加工工艺过程；（２）刀具运动轨迹坐标计算；（３）编写零件加工程序单；（４）程序的校验与试切。13．计算机辅助数控编程的方式有哪几种？它们各有什么特点？答：根据输入方式的不同，分为：语音编程系统：采用语音识别器，将操作员发出的加工指令声音转变为加工程序。按程序编制系统与数控系统紧密性的不同，分为：离线编程：在这类方式下一个数控自动编程系统可为多台数控机床编制程序服务，这类自动编程系统一般规模较大，功能比较完善。在线编程：自动编程与数控系统连在一起。功能较少，但非常实用和方便。14．试述语言式数控编程系统的工作过程（画出框图）。答：过程：把用APT语言书写的零件加工源程序输入计算机，经计算机的APT语言编程系统进行编译、计算产生刀位文件，然后进行数控后置处理，生成数控系统能接受的零件数控加工程序。15．CAD/CAM集成数控编程系统的构成与特点。答：一个集成化的CAD/CAM集成数控编程系统，一般由几何造型，刀具轨迹生成，刀具轨迹编辑，刀具轨迹验证，后置处理，图形显示，几何模型内核，运行控制及用户界面等部分组成。16．试述数控编程中后置处理的作用和功能。答：后置处理是把刀位源文件中的刀位数据转变成指定数控机床能执行的数控程序。功能：能根据机床运动的结构将刀位数据转换为机床轴运动数据，即机床运动坐标；能根据数控系统规定的指令格式将机床运动数据转换成机床数控程序。除此之外，后置处理过程还必须进行进给速度校验，特别是在多轴加工时，一般须根据机床的伺服能力（速度、加速度）及切削负荷能力进行校验修正。17．试述NC程序校验的方法。答：1）刀具轨迹显示验证：将刀具轨迹用线框图显示出来，或者同时将被加工表面图形在图形显示器上一起显示出来，从而判断刀具轨迹是否连续，检查刀位计算是否正确，走刀路线、进退刀方式是否合理等。2）截面法验证：先构造一个截面，然后求该截面与待验证刀位点的刀具外型表面、加工表面及其约束面的交线，构成一幅截面图在屏幕上显示出来，从而判断所选的刀具是否合理，检查刀具与约束面是否发生干涉与碰撞，加工过程中是否存在过切。3）加工过程的动态图形仿真验证：把加工过程中的零件实体模型、刀具实体、切削加工后的表面加工结果，采用不同颜色一起动态显示出来，采用动画方式模拟刀具实际切削零件的加工过程。18．CAPP系统的基本组成与功能。答：CAPP系统能利用工艺人员的经验知识和各种工艺数据进行科学的决策、自动生成工艺规程，还能自动计算工序尺寸、绘制工序图、选择切削参数和对工艺设计结果进行优化等，从而设计出一致良好的、高质量的工艺规程。还可将设计部门、工艺规划部门与制造部门联为一个有机的整体。即实现产品设计、工艺规划和加工过程的全面计算机化和自动化。基本组成：零件信息的输入，工艺决策，工艺数据库/知识库，人机界面，修改编辑，工艺文件管理与输出等部分。有的系统还具有一个NC加工程序生成模块。19．试述变异式（派生式）CAPP的工作原理。答：变异式CAPP系统的基本思路是将相似的零件归并成零件族，设计时检索出相应零件族的标准工艺规程，并根据设计对象的具体特征加以修订。变异式CAPP系统分为基于成组技术（GT）的变异式CAPP系统与基于特征的变异式CAPP系统两种。前者用GT码描述零件信息，后者用特征来描述零件信息，后者是在前者的基础上发展起来的。基于GT（成组技术）的变异式CAPP系统的工作原理：20．试述创成式CAPP的工作原理。答：创成式CAPP系统不采用对标准工艺规程的检索和修改为基础，而是由计算机软件系统根据加工工艺知识库和工艺数据库中的加工工艺信息和各种工艺决策逻辑，自动设计出零件的工艺规程，用户不需或略加修改即可。21．CAPP专家系统由哪几部分组成，他与一般的CAPP有何不同。答：CAPP专家系统主要由零件信息输入/输出模块、推理机与知识库3部分组成，其中推理机与知识库是相互独立的。CAPP专家系统与一般的CAPP系统的工作原理不同，结构上也有很大的区别。22．CAD/CAM集成的概念及其关键技术？答：CAD/CAM集成的概念：是指信息和物理设备两方面的集成，从信息的角度来看，CAD/CAM集成实际上指CAD、CAPP、CAM等单元技术的系统集成，即实现CAD、CAPP、CAM各模块之间的信息提取、交换、共享和处理。CAD/CAM集成关键技术：1）产品定义数据模型的建立2）产品数据交换技术3）CAD/CAM集成产品数据管理技术。23．实现CAD/CAM集成有几种方案？答：根据信息交换方式和共享程度的不同，CAD/CAM系统集成模式主要有以下几种：1）采用数据交换接口的CAD/CAM集成。2）基于统一产品模型和工程数据库的CAD/CAM集成。3）基于产品数据管理（PDM）的CAD/CAM集成。24．常用的产品数据交换标准有哪些？答：1）IGES标准：是美国国家标准，也是国际上产生最早、应用最广泛的图形数据交换标准。由一系列产品的几何、绘图、结构等信息组成，其数据以实体方式组成。2）STEP标准：是一套关于产品整个生命周期中