CADCAM技术及应用

2015年第一学习阶段1中南大学网络教育课程考试《CAD/CAM技术及应用》试题考试说明：1.首先下载试题及《标准答卷模版》，完成答题后，答卷从网上提交。2.答卷电子稿命名原则：学号.doc。如：11031020512002.doc。3.网上提交起止时间：2015年5月15日8：00—6月26日00：00。试题：（注：一、二、三、四题为必做题，五、六题选做其中一题，请在答题纸中写清题号。）一、绘简图表示CAD/CAM系统的工作过程，并对主要环节所要完成的具体任务进行分析说明。（30分）二、简要概述参数化设计的基本原理，并以你熟悉的CAD软件(如UG)为例，分析说明在该软件环境下进行参数化设计的方法。（10分）三、某零件的三视图和立体图如下所示。（1）分析指出该零件由哪些形状特征组成（绘简图说明）。（10分）（2）简述用UG实现下图所示零件三维造型的步骤（分步骤进行文字说明，并配适当的简图说明）。（10分）2015年第一学习阶段2四、采用立式数控铣床在一正方形毛坯工件上铣削如下图所示凸台（尺寸自定），使用Φ12mm球头铣刀进行加工，工件材料为铸铁。如采用UG软件进行数控加工编程，简要说明在UG软件环境下编制凸台曲面数控加工程序的步骤（分步骤进行文字表述，并配适当的简图说明）。（20分）五、下图所示铰链由上铰链（零件1）、下铰链（零件2）和内销（零件3）三个零件组成。如在UG中已完成三个零件的三维建模，如需继续在UG中对其进行装配建模，得到如下图所示的三维装配模型，试给出建立铰链三维装配模型的主要步骤（分步骤进行文字说明，并配适当的简图说明）。（20分）六、下表为弹簧的一组标准参数。如以数据文件方式存储该表，采用计算机编程语言（如C、Basic）编写一段程序，实现如下功能：数据文件的生成，弹簧材料直径的交互输入，该数据文件的读入，弹簧其余相关参数的查找，查找结果的打印输出（要求给出程序流程图和程序源代码）。（20分）弹簧钢丝直径d弹簧中径D2节距t自由高度H0有效圈数n183.44256.51.6103.65255.52166.28324.52.52510.4857.533012.5755.53.5206.58557.54258.15454.51232015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第1页共14页中南大学网络教育课程考试《CAD/CAM技术及应用》答卷第一题答：一个较为完整的CAD／CAM系统的工作过程如错误!未找到引用源。所示，它包括以下几个方面：（1）通过市场需求调查以及用户对产品性能的要求，向CAD系统输入设计要求，利用几何建模功能，构造出产品的几何模型，计算机将此模型转换为内部的数据信息，存贮在系统的数据库中。（2）调用CAD/CAM系统程序库中的各种应用程序对产品模型进行详细设计计算及结构方案优化分析，以确定产品总体设计方案及零部件的结构及主要参数，同时，调用CAD/CAM系统中的图形库，将设计的初步结果以图形的方式输出在显示器上。（3）当把设计对象描述为计算机内部模型后，通过计算机辅助工程分析计算功能对产品技术性能指标进行优化设计、性能预测、结构分析和仿真。即通过计算机数值分析求解速度快、效率高的优势，对设计产品的结构和性能指标进行必要的工程分析和仿真计算。设计参数数据库程序库图形库工艺库刀具切削用量库NC代码库输入设计要求选择设计方案三维几何造型即产品模型输出图样、文件CAPPNC自动编程加工模拟加工制造iMac满足产品要求否Y满足设计工艺要求否YNN最优化设计应力应变等工程分析装配仿真运动访真物性分析修改设计2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第2页共14页（4）根据计算机显示的结果，设计人员对设计的初步结果作出判断，如果不满意，可以通过人机交互的方式进行修改，直至满意为止，修改后的数据仍存储在CAD/CAM系统的数据库中。（5）CAD/CAM系统从数据库中提取产品的设计制造信息，在分析其零件几何形状特点及有关技术要求后，对产品进行工艺规程设计，设计的结果存入系统的数据库，同时在屏幕上显示输出。（6）工艺设计人员可以对工艺规程设计的结果进行分析、判断，并允许以人机交互的方式进行修改。最终的结果可以是生产中需要的工艺卡片或以数据接口文件的形式存入数据库，以供后续模块读取。（7）在打印机上输出工艺卡片，成为车间生产加工的指导性文件。CAM子系统从数据库中读取零件几何信息和加工工艺规程，生成NC加工程序。（8）有些CAD／CAM系统在生成了产品加工的工艺规程之后，对其进行仿真、模拟，验证其是否合理、可行。同时，还可以进行刀具、夹具、工件之间的干涉、碰撞检验。（9）在普通机床、数控机床上按照工艺规程和NC加工程序加工制造出有关产品。由上述过程可以看出，从初始的设计要求、产品设计的中间结果，到最终的加工指令，都是信息不断产生、修改、交换、存取的过程，CAD/CAM系统应能保证用户随时观察、修改阶段数据，实施编辑处理，直到获得最佳结果。根据应用要求的不同，实际的CAD／CAM系统可支持上述全部过程，也可仅支持部分过程。第二题如：UG是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。UG具有强大的实体建模功能和直观的用户界面，可以用来进行零件设计、装配设计和工程绘图；零件模型、装配模型以及工程图是完全关联的，任何一方的改变回自动地反映在与之相联系的图形和部件上。图1所示为应用UG系统进行基于特征造型的界面。2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第3页共14页图1UG系统基于特征的实体造型界面对于图1所示的轴承座零件，在UG中造型的主要步骤如下：（1）建立“拉伸”基础特征（2）建立方形和圆柱形“拉伸”附加特征；2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第4页共14页（3）建立“直通孔”特征（4）建立“沉头通孔”特征；（5）建立“加强筋”特征；2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第5页共14页（6）建立“倒圆角”特征。1三、某零件的三视图和立体图如下所示。(1)分析指出该零件由哪些形状特征组成(绘简图说明)。(2)简述用UG实现下图所示零件三维造型的步骤（分步骤进行文字说明，并配适当的简图说明）。（2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第6页共14页答：（1）主要由底板、竖板、筋板组成、底板竖板筋板2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第7页共14页（2）此零件建模的具体步骤如下：1.新建模型2.绘制底板的特征。进入草绘模式，绘制底板的草图，然后进行拉伸3.绘制竖板的特征。进入草绘模式，绘制竖板的草图拉伸。分别绘制R9、R5的草图，然后用布尔运算的求差拉伸。4.绘制加强筋。创建个平面，进入草绘模式，绘制加强筋的草图，然后拉伸，另一个加强筋通过镜相来实现。四、采用立式数控铣床在一正方形毛坯工件上铣削如下图所示凸台（尺寸自定），使用Φ12mm球头铣刀进行加工，工件材料为铸铁。如采用UG软件进行数控加工编程，简要说明在UG软件环境下编制凸台曲面数控加工程序的步骤（分步骤进行文字表述，并配适当的简图说明）。2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第8页共14页1.创建加工模型。调整坐标系，调到毛坯的上顶点。2.进入加工模块，进行环境参数的设置1）.加工环境选择can-general要创建的CAM设置选择mill-contour2）点击创建程序图标，来进行设置。3）.创建直径为12的球头铣刀。4）调整机床坐标系点击双击把机床坐标调整到毛坯顶点安全设置选项设置为平面点击指定平面指定毛坯上表面，偏置设置为5确定-确定5）毛坯和模型的指定指定毛坯和带加工模型可见和工作图层可以在图层设置里面设置2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第9页共14页3.创建操作1）型腔铣，设置参数。将全局每刀深度设置为2进给和速度设置如下点击刀轨生成-点击确认-在点击-2D状态-点击播放可以观察刀轨运动。2）凸台粗加工创建操作其他设置子类型选择深度加工指定区域选择凸台上表面全局每刀设置为1mm设置进给和速度点击生成：点击2D状态，进行刀轨播放,确定。3）凸台精加工创建新操作，区域选择同上，每刀深度选择0.22015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第10页共14页结果如下：可知上表面需处理。4）精铣凸台上表面（曲面）新建操作，参数和类型区域选择上表面方法选择区域铣屑设置参数进给速度如下：总的加工仿真：2015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第11页共14页五、下图所示铰链由上铰链(零件1)、下铰链(零件2)和内销(零件3)三个零件组成。如在UG中已完成三个零件的三维建模，如需继续在UG中对其进行装配建模，得到如下图所示的三维装配模型，试给出建立铰链三维装配模型的主要步骤（分步骤进行文字说明，并配适当的简图说明）。1.新建装配2.添加部件铰链1.打开已画好的铰链1，选绝对原点定位3.添加部件铰链2.打开已画好的铰链2，通过移动，约束等方法使铰链2与铰链1232015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第12页共14页1配合，如图4.添加部件内销。打开已画好的内销，通过移动、约速等方法使内销与铰链1、2装配起来，最终效果如图所示六、下表为弹簧的一组标准参数。如以数据文件方式存储该表，采用计算机编程语言（如C、Basic）编写一段程序，实现如下功能：数据文件的生成，弹簧材料直径的交互输入，该数据文件的读入，弹簧其余相关参数的查找，查找结果的打印输出（要求给出程序流程图和程序源代码）。（20分）弹簧钢丝直径d弹簧中径D2节距t自由高度H0有效圈数n183.44256.51.6103.65255.52166.28324.52.52510.4857.533012.5755.52015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第13页共14页3.5206.58557.54258.15454.52015年第一学习阶段CAD/CAM技术及应用第14页共14页