【正文】 試 題： 班號： 姓名：CAD/CAM技術基礎 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個頂點坐標為（）、（）、（）…（）?，F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，試推導實現該運動過程的坐標變換矩陣。（20分）5. 簡要說明實體建模的基本原理，欲構造如圖2所示的實體體素，試畫出其數據的邏輯結構圖，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） 計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)技術是一門多學科綜合性技術；（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的CAD/CAM各組成部分以及制造系統(tǒng)與CAD/CAM有關的其它子系統(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、信息共享以及數據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。以標準數據格式作為系統(tǒng)集成的接口，各應用系統(tǒng)只要能夠按照標準格式輸入/輸出，就可集成到一起。 （2分） (2) 基于STEP的CAD/CAM集成。STEP標準提供了一種不依賴于具體系統(tǒng)中型機制，它規(guī)定了產品設計、開發(fā)、制造，甚至于產品全部生命周期中所包含的諸如產品形狀、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據交換的外部描述，其目標是希望完整表達產品生命周期各階段的數據，它具有支持廣泛的應用領域，獨立于任何具體的CAX系統(tǒng)，完整表示產品數 據等優(yōu)點。 （2分）(3) 基于數據庫的CAD/CAM集成。由于工程數據庫在存儲管理大量復雜數據方面具有獨到之處，使得以工程數據庫為核心的CAD/CAM集成系統(tǒng)的到了廣泛應用。工程數據庫一般包括：全局數據和局部數據的管理、相關標準及標準件庫、參數化圖庫、刀具庫、切削用量數據庫、工藝知識庫、數據代碼庫等。（2分） (4) 基于PDM的CAD/CAM集成。應用產品數據管理的主要目的是為了解決大量 工程圖紙及技術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鍵技術。應用PDM即可實現CAD/CAM的內部集成，如CAD、CAM、CAPP系統(tǒng)之間的集成，又可實現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外側。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) 利用幾何拓撲關系中的棱邊與面的相鄰關系,確定邊的左表面和右表面；C) 通過記錄構成物體的點、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) 邏輯結構圖(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，可選擇刀具和設置切削參數，并對所生成的刀具軌跡進行仿真驗證，操作簡單，易學易懂，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；(6) 選擇數控程序按鈕，進入刀具和加工參數界面，選擇參數后，自動進行計算，生成刀具軌跡；(7) 刀具軌跡仿真；(8) 生成數控程序。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技術應用中存在的問題（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常用的數據結構中，通常采用定長和不定長兩種存儲結構存出樹狀邏輯結構的數據，試舉例說明其原理和有缺點（要求畫出所舉例子的邏輯結構和存貯結構圖）（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，畫出數據的邏輯結構圖，列出其幾何信息表、拓撲關系表。（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，現有一空間平面為： ，試推導該立方體對稱變換矩陣。（15分）。17. 簡要分析目前CAD/CAM技術應用中存在的問題（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（7） 支持DFX的CAD/CAM技術（8） 智能CAD/CAM技術（9） 并行工程（10） 虛擬制造技術（11） 計算機集成制造技術（12） 支持異地設計制造的CAD/CAM技術18. 舉例說明近年來用于CAD/CAM三種新的輸入設備，并說明其適用范圍。（8分） 答案要點考生可從位置傳感器、數據手套、觸摸屏、語音輸入設備、掃描輸入設備、三維鼠標和操縱桿等設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，通常用于應用虛擬現實技術的CAD/CAM系統(tǒng)。(2) 數據手套：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，通常用于應用虛擬現實系統(tǒng)。(3) 觸摸屏：用于顯示面板，利用觸摸技術，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) 仿真結果直觀。(說明：此答案僅供參考，可根據實際情況給分) 基本操作步驟 (7’)A) 打開或設計工件模型；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；F) 生成刀具軌跡，進行仿真；G) 如有必要，重復步驟D)~F)。H) 生成數控程序。( 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各種圖形標準或規(guī)范實現的軟件包，大多是供應用程序調用的圖形子程序包或函數庫，支持不同專業(yè)的應用圖形軟件開發(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、基本力學參數計算、有限元分析、產品裝配公差分析、機構運動學仿真、動力學分析等。(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，以預測產品的性能、產品的制造過程和可制造性。(5) 專用設備控制程序