【正文】 試 題： 班號： 姓名：CAD/CAM技術(shù)基礎(chǔ) 試題1. 簡述你對CAD/CAM概念的理解。（10分）2. 機械CAD/CAM系統(tǒng)中支撐軟件的作用是什么？它由哪些部分組成？（10分）3. 簡述CAD/CAM集成的主要方法。（10分）4. 已知圖1所示的五角星的10個頂點坐標(biāo)為（）、（）、（）…（）?，F(xiàn)要使該五角星的中心沿的圓運動，且運動中，五角星的一條對稱軸線AB始終通過該圓的圓心，試推導(dǎo)實現(xiàn)該運動過程的坐標(biāo)變換矩陣。（20分）5. 簡要說明實體建模的基本原理，欲構(gòu)造如圖2所示的實體體素，試畫出其數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)圖，做出其幾何信息表和拓撲信息表。（20分）6. 簡要敘述你使用MasterCAM軟件的感受，以加工圖3所示零件的形腔為例，說明MasterCAM編寫數(shù)控程序的操作步驟。（15分）7. 試用APT語言編寫完成圖4所示零件輪廓加工的源程序。（15分）1. (10分)答案要點（1） 計算機輔助設(shè)計與制造(CAD/CAM)技術(shù)是一門多學(xué)科綜合性技術(shù)；（2） CAD；(2分)（3） CAM；(2分)（4） CAPP；(2分)（5） 從制造過程和CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)具備的功能兩個方面理解。(4分)2. (10分) 答案要點(1)支撐軟件的概念；(4分) (2)作用及代表性軟件。 (6分)3. (10分)答案要點CAD/CAM系統(tǒng)集成是指將基于信息技術(shù)的CAD/CAM各組成部分以及制造系統(tǒng)與CAD/CAM有關(guān)的其它子系統(tǒng)有機地組織和管理起來，形成一個協(xié)同工作的整體，集成包括功能交互、信息共享以及數(shù)據(jù)通信三個方面的管理與控制。（2分）CAD/CAM系統(tǒng)的集成方法主要包括如下幾種： (1) 基于專用接口的CAD/CAM集成。以標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式作為系統(tǒng)集成的接口，各應(yīng)用系統(tǒng)只要能夠按照標(biāo)準(zhǔn)格式輸入/輸出，就可集成到一起。 （2分） (2) 基于STEP的CAD/CAM集成。STEP標(biāo)準(zhǔn)提供了一種不依賴于具體系統(tǒng)中型機制，它規(guī)定了產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)、制造，甚至于產(chǎn)品全部生命周期中所包含的諸如產(chǎn)品形狀、材料、加工方法、組裝分解順序、檢驗測試等必要的信息定義和數(shù)據(jù)交換的外部描述，其目標(biāo)是希望完整表達產(chǎn)品生命周期各階段的數(shù)據(jù)，它具有支持廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，獨立于任何具體的CAX系統(tǒng)，完整表示產(chǎn)品數(shù) 據(jù)等優(yōu)點。 （2分）(3) 基于數(shù)據(jù)庫的CAD/CAM集成。由于工程數(shù)據(jù)庫在存儲管理大量復(fù)雜數(shù)據(jù)方面具有獨到之處，使得以工程數(shù)據(jù)庫為核心的CAD/CAM集成系統(tǒng)的到了廣泛應(yīng)用。工程數(shù)據(jù)庫一般包括：全局數(shù)據(jù)和局部數(shù)據(jù)的管理、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)件庫、參數(shù)化圖庫、刀具庫、切削用量數(shù)據(jù)庫、工藝知識庫、數(shù)據(jù)代碼庫等。（2分） (4) 基于PDM的CAD/CAM集成。應(yīng)用產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的主要目的是為了解決大量 工程圖紙及技術(shù)資料的電子文檔管理、材料明細表、工程文檔的繼承、工程變更請求、指令的跟蹤管理等方面的問題，PDM已成為CAD/CAM集成方面的一項不可缺少的關(guān)鍵技術(shù)。應(yīng)用PDM即可實現(xiàn)CAD/CAM的內(nèi)部集成，如CAD、CAM、CAPP系統(tǒng)之間的集成，又可實現(xiàn)CAD/CAM系統(tǒng)與外部系統(tǒng)之間的集成，如與MRP系統(tǒng)之間的集成。 （2分）4. (20分)答案要點 5. (20分)答案要點1) 實體造型的基本原理 （5分）；A) 采用面的法向矢量確定實體的內(nèi)外側(cè)。為了計算機能夠識別表面的矢量方向，將組成表面的封閉邊定義為有向邊，并確定每條邊的方向；B) 利用幾何拓撲關(guān)系中的棱邊與面的相鄰關(guān)系,確定邊的左表面和右表面；C) 通過記錄構(gòu)成物體的點、線、面、體的幾何信息和拓撲信息來描述物體。2) 有頂點、向邊、面定義圖(3分)；3) 邏輯結(jié)構(gòu)圖(3分)4) 頂點表(3分)；5) 棱邊表(3分)；6) 面表(3分)；6. （15分） 答案要點（1）圖形交互式自動編程軟件，可在已有的實體模型上，交互地進行刀具軌跡的規(guī)劃，可選擇刀具和設(shè)置切削參數(shù)，并對所生成的刀具軌跡進行仿真驗證，操作簡單，易學(xué)易懂，計算速度快，但建模功能較差，不是熟悉的Windows界面。 (6分)(1) 生成幾何模型； (9分)(2) 通過著色檢驗幾何模型是否存在缺陷；(3) 啟動外形銑削模塊；(4) 選擇加工所用的刀具；(5) 選擇加工表面，定義切削參數(shù)；(6) 選擇數(shù)控程序按鈕，進入刀具和加工參數(shù)界面，選擇參數(shù)后，自動進行計算，生成刀具軌跡；(7) 刀具軌跡仿真；(8) 生成數(shù)控程序。7. （15分）答案要點（1）定義工件輪廓的各線段；（2）定義刀具軌跡。8. 簡要分析目前CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用中存在的問題（至少列舉3個存在的問題），目前CAD/CAM發(fā)展中針對這些問題開展的研究工作有哪些？（7分）9. 舉例說明近年來用于CAD/CAM三種新的輸入設(shè)備，并說明其適用范圍。（8分）10. 簡要你使用EdgeCAM軟件的感受，舉例說明其基本操作步驟 (10分)11. 簡要分析CAD/CAM支撐軟件的基本組成和功能（10分）。12. 在CAD/CAM常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，通常采用定長和不定長兩種存儲結(jié)構(gòu)存出樹狀邏輯結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，試舉例說明其原理和有缺點（要求畫出所舉例子的邏輯結(jié)構(gòu)和存貯結(jié)構(gòu)圖）（10分）13. 簡述CAD/CAM集成的主要方法（10分）14. 以圖1所示得立方體為例，說明實體造型的基本原理，畫出數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)圖，列出其幾何信息表、拓撲關(guān)系表。（15分）15. 簡述CSG實體建模的基本原理，并用圖2所示的零件為例加以具體說明，畫出CSG樹，寫出運算表達式。（15分）16. 已知如題圖3所示的單位立方體，現(xiàn)有一空間平面為： ，試推導(dǎo)該立方體對稱變換矩陣。（15分）。17. 簡要分析目前CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用中存在的問題（至少列舉3個存在的問題），目前CAD/CAM發(fā)展中針對這些問題開展的研究工作有哪些？（7分）答案要點 存在的主要問題 (3’)功能的完善和水平的提高、CAD/CAM概念的拓展和工作環(huán)境的的改進三個方面。 針對這些問題展開的研究工作 (4’)（6） 支持TOPDOWN的CAD/CAM技術(shù)（7） 支持DFX的CAD/CAM技術(shù)（8） 智能CAD/CAM技術(shù)（9） 并行工程（10） 虛擬制造技術(shù)（11） 計算機集成制造技術(shù)（12） 支持異地設(shè)計制造的CAD/CAM技術(shù)18. 舉例說明近年來用于CAD/CAM三種新的輸入設(shè)備，并說明其適用范圍。（8分） 答案要點考生可從位置傳感器、數(shù)據(jù)手套、觸摸屏、語音輸入設(shè)備、掃描輸入設(shè)備、三維鼠標(biāo)和操縱桿等設(shè)備中選擇三個加以說明。如：(1) 位置傳感器：用于檢測和確定瀏覽者的位置和方向，通常用于應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的CAD/CAM系統(tǒng)。(2) 數(shù)據(jù)手套：用于計算人手的位置和方向，從而可以實時生成手與物體接近或軟里的圖像，通常用于應(yīng)用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。(3) 觸摸屏：用于顯示面板，利用觸摸技術(shù)，手指直接點擊，直觀方便，不易出錯。( 說明：答出兩條，給6分，答出三條，給滿分8分)19. 簡要你使用EdgeCAM軟件的感受，舉例說明其基本操作步驟 (10分)答案要點 使用EdgeCAM軟件的感受 (3’)A) 操作容易，掌握快；B) 功能全；C) 仿真結(jié)果直觀。(說明：此答案僅供參考，可根據(jù)實際情況給分) 基本操作步驟 (7’)A) 打開或設(shè)計工件模型；B) 工藝分析；C) 進入加工環(huán)境；D) 選擇或生成刀具；E) 選擇刀具路徑生成方法，確定工藝參數(shù)；F) 生成刀具軌跡，進行仿真；G) 如有必要，重復(fù)步驟D)~F)。H) 生成數(shù)控程序。( 說明：若有B、D、E、F步驟，可給滿分)20. 簡要分析CAD/CAM支撐軟件的基本組成和功能（10分）。 答案要點 基本組成包括：(4’)基本圖形資源與自動繪圖、幾何造型、工程分析與計算、仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理六大部分。 基本功能： (6’) (1) 基本圖形資源軟件是根據(jù)各種圖形標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范實現(xiàn)的軟件包，大多是供應(yīng)用程序調(diào)用的圖形子程序包或函數(shù)庫，支持不同專業(yè)的應(yīng)用圖形軟件開發(fā)，具有基本圖形元素繪制、圖形幾何運算等功能。自動繪圖軟件主要解決零件圖的詳細設(shè)計問題，輸出符合工程要求的零件圖或裝配圖。(2) 幾何建模軟件為用戶提供了一個完整、準(zhǔn)確的描述和顯示三維幾何形狀的方法和工具。(3) 工程計算與分析軟件包括基本物理機械量的計算、基本力學(xué)參數(shù)計算、有限元分析、產(chǎn)品裝配公差分析、機構(gòu)運動學(xué)仿真、動力學(xué)分析等。(4) 仿真與模擬軟件是建立真實系統(tǒng)的計算機模型，利用模型來分析系統(tǒng)的行為，以預(yù)測產(chǎn)品的性能、產(chǎn)品的制造過程和可制造性。(5) 專用設(shè)備控制程序