计算机辅助设计与制造天津大学网考复习题库及答案.docx
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计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造天津大学网考复习题库及答案天津大学网考复习题库及答案计算机辅助设计与制造复习题一、填空题1、计算机支持的协同工作（CSCW），基础是通信，形式是_合作__，关键是_协调_。
2、数控机床主要由_数控装置_、_伺服系统_、_机床本体_等几部分组成。
3、有限元分析通常可分成前处理、求解和后处理三个阶段。
4、随着CAD技术的普及应用越来越广泛，越来越深入，CAD技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展。
5、常用的专业虚拟样机分析软件有ADAMS等，应用这些软件用户可以非常方便地对虚拟机械系统进行静力学分析、运动学分析和动力学分析。
6、常用的数据交换标准格式的有STEP、DXF、IGES等。
7、目前已经发明了许多不同类型的消隐算法，它们一般依据以下几种基本算法原理：
包含性检验、深度检验、可见性检验、求交运算、投影变换等。
8、CAE软件的有限元分析程序系统主要由：
前置处理程序、主分析程序和后置处理以及用户界面、数据管理系统与数据库、共享的基础算法等组成。
9、对块或对象的保存常用到BLOCK命令和W命令。
10、当商品化CAD/CAM软件系统满足不了生产需要时，有两条路可以选择：
一是在PRO/E或者是SOLIDWORKS等CAD/CAM系统上进行二次开发，二是采用HOOPS、ACIS、Parasolid等图形开发平台进行模型底层代码的创建与开发。
11、按打开效果分，菜单有右边带小三角的菜单项、带省略号的及直接换行三种类型。
12、正投影的基本性质为显实性，积聚性，类似性。
13、CAD/CAM系统是由工作人员、硬件和软件组成的。
14、PDM可以帮助工程师，NC技师，会计，以及销售等人员及时获取最新的动态数据。
15、三维图形的基本几何变换有平移变换、旋转变换、对称变换、比例变换等。
16、一般来说，数控编程过程主要包括：
分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序单、数控程序输入及程序检验。
17、数控程序检验方法主要有试切法、虚拟加工仿真等方法。
其中虚拟加工仿真有几何仿真和物理仿真两种方法。
18、曲线定义的两种方法是拟合法和逼近法。
在曲线设计中，通常是用一组离散的型值点或特征点来定义和构造几何形状，并且所构造的曲线应满足光顺的要求。
19、数控机床的刀具补偿功能一般包括刀具_长度_补偿和刀具_半径补偿功能两种。
20、在曲面设计中，通常是用一组离散的型值点或特征点来定义和构造几何形状，其中特征点构成的网格称为特征网格，所构造的曲面为插值曲面。
21、APT系统中定义了_导动面_、_零件面_、_检查面_三个控制面。
22、测量方法一般有_点位测量法_、_仿型连续扫描法_、_通用连续扫描法_。
23、数据库系统的体系结构为外模式、内模式和概念模式三种。
24、在CAD/CAM系统中，通常包含有四种常用的几何模模型，它们分别是线框模型、曲面模型、实体模型、特征模型。
25、质量信息的采集方法有手工采集、半自动采集和自动采集。
26、有限元分析通常分成三个阶段，即前处理阶段、求解阶段和后处理阶段。
27、CAPP中零件信息的描述方法有成组代码描述法、型面特征描述法、从CAD系统直接输入零件信息。
28、对话框构件“OK”的关键字为Accept。
29、数控机床的组成有主机、CNC装置、驱动装置、辅助装置和编程机及附属设备。
30、数控程序检验可以采用试切、虚拟加工仿真等方法。
二、名词解释1、模块化设计答：
对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列相对通用的功能模块，通过对模块的选择组合，构成不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品，以满足市场的不同需求。
2、特征建模答：
通过产品特征实现建模的方法，赋予产品特征特殊的意义：
一组具有确定约束关系的几何形体，同时包含某种特定的工程语义信息，如材料、尺寸、形状公差信息、热处理、表面粗糙度信息和刀具信息等。
3、消隐答：
消隐是指在三维图形显示中,选用合适的投影方法,消除实际上看不见的线或面给人以对图形的立体感。
4、几何造型答：
几何造型是一种技术，它能将物体的形状和属性存储在计算机内，形成该物体的三维几何模型。
5、搬运机器人答：
具有一定运输功能的机器人，常用于生产中的转工序环节。
6、CAPP答：
计算机辅助工艺设计简称CAPP,是应用计算机快速处理信息功能和具有各种决策功能的软件来自动生产工艺文件的过程。
7、CAM答：
计算机辅助制造。
8、NURBS答：
NURBS曲面提供了规则曲面与自由曲面精确的统一的数学表示。
NURBS方法已成为众多CAD/CAM系统的基本几何表达式和数据交换标准。
9、PDM答：
产品数据管理，对产品相关的数据、过程、资源进行管理。
10、视区答案：
显示屏幕的一部分，用来显示图形，实现人-机交互。
11、特征模型答案：
带有工艺信息的一种几何模型，用于建立几何和工艺相统一的设计模型。
12、CAGD答案：
计算机辅助几何设计，用于开发CAD/CAM软件中的几何模型，描述复杂型面。
13、CAE答案：
计算机辅助工程分析，分析复杂产品的性能，为优化设计提供支持，并能部分替代物理试验。
14、VR答案：
虚拟现实，具有沉浸感的仿真，用于教学和培训等场合。
15、ACIS答案：
一种小型的图形核开平台，用来开发各种有图形功能需求的软件系统。
16、安全高度答案：
计算机辅助编程中设定的一个高度，用以避免换刀，或者刀具平移过程中的干涉。
17、产品物理模型答：
产品物理模型是描述机械产品各装配体及零、部件的动力、载荷、使用工况、强度、刚度分析方法及其他物理信息的计算机内部模型即描述和记录机械装配体中零、部件所传递的动力、各受载荷点的位置、载荷的性质、大小和分析方法等信息的数据结构。
18、STEP答：
STEP标准是一个关于产品信息表达与交换的国际标准，它提供了一种不依赖于具体软硬件系统的中性机制，目的是要建立一个包括产品整个生命周期的、完整的、语义一致的产品数据模型，从而满足产品生命周期内各个阶段对产品信息的不同需求，并保证对产品信息理解的一致性。
三、简答题1、B-rep模型的优缺点。
答：
B-rep模型：
边界表示法是用物体封闭的边界表面描述物体的方法，这一封闭的边界表面是由一组面的并集组成的。
（1）优点：
详细记录三维形体所有几何元素的几何信息和拓扑信息，在图像生成和模型表面积计算等应用中表现出明显的优点；所表示的实体不存在二义性；
（2）缺点：
存储量大，不能反映形体的构造过程。
2、比较边界表示法与构造立体几何法在描述同一物体时的区别和特点。
答：
边界表示法强调实体外表的细节，详细记录了构成物体的所有几何元素的几何信息和相互之间连接关系的拓扑信息，将面、边界、顶点的信息分层记录，建立层与层之间的联系。
边界表示法的核心是面，因而对几何体的整体描述能力相对较差，无法提供关于实体生成过程的信息构造立体几何法优点是：
形体结构清楚，表达形式直观，便于用户接受，且数据记录简练。
缺点是数据记录过于简单，在对实体进行显示和分析操作时，需要实时进行大量的重复求交计算，降低了系统的工作效率；此外，不便表达具有自由曲面边界的实体。
3、给出CAE的定义，用CAE可解决哪些工程问题？
答：
计算机辅助工程（CAE），是以现代计算力学为基础、计算机仿真为手段的工程分析技术，是实现产品优化设计的重要技术。
CAE技术主要包括有限元法FEM（FiniteElementMethod）、边界元法BEM（BoundaryElementMethod）、运动机构分析、气动或流场分析、电路设计和磁场分析等。
工程数值分析、结构优化设计、强度设计评价与寿命预估、动力学运动学仿真等是计算机辅助工程分析的主要内容。
4、数据的物理结构与逻辑结构特征，它们之间的关系？
答：
数据的物理结构也称存储结构数据的逻辑结构仅考虑数据之间的逻辑关系数据的物理结构是数据的逻辑结构在计算机中的映像数据的逻辑结构独立于数据的存储介质5、与Bezier曲面相比，B样条曲面有何特点。
答：
B样条曲面构造方法是Bezier曲面方法的推广，它用B样条基函数代替Bezier方法中的Bernstein基函数来反映控制顶点对曲面形状的影响。
它在保留了Bezier曲面设计方法几乎所有优点的同时，解决了Bezier曲面设计中存在的局部性修改问题。
6、切削用量包括哪几部分，如何选择加工用量？
答：
切切削用量包括切削深度和宽度、主轴转速、进给速度等。
切削深度主要根据机床、工件和刀具的刚度决定。
切削宽度：
加工时每相邻两刀之间的距离L，又称为行距。
粗加工切削宽度由刀具、机床、零件的刚性决定。
精加工可根据零件的粗糙度计算确定。
要降低表面粗糙度，可缩小行距，但加工效率降低；因此在保证行距不变的前提下，应选择较大半径的刀具,可明显降低残留高度。
转速的确定：
根据实际经验,并配合刀具厂家提供的刀具切削线速度v（m/min）查表计算来确定。
进给量F：
根据零件的加工精度、表面光洁度、切削深度、宽度以及刀具和工件材料而选择。
7、实体建模系统的特点是什么？
答：
实体建模系统对结构体的几何拓扑信息表达克服了线框建模的二义性以及曲面建模容易丢面的缺点，从而可以自动生成既有真实感图形的生成和物体间的干涉检验。
产品设计、分析和制造工序中的所需要的关于物体的几何描述方面的数据可从实体模型中获得。
8、利用三维模型投影绘制工程图纸时，投影图通常不符合国家制图标准，这时应采取什么措施？
答：
首先应尽量保持三维模型与二维工程图的关联，在此基础上做必要的编辑，例如增减线条，增加局部剖视等。
9、高速切削加工技术有何特点，请列举三个高速铣削技术的应用。
答：
高速铣床的特点：
高切削速度、高进给速度、高加工精度和优良的加工表面质量。
高速切削加工技术的应用：
模具的高速铣削，难加工材料的高速切削，薄壁结构件的高速铣削。
10、数控加工的误差由哪几部分构成？
答：
a、编程误差；b、数控机床带来的误差；c、环境带来的误差；d、装夹找正带来上的误差；e、刀具带来的误差。
11、什么是绝对坐标？
什么是相对坐标？
答：
绝对坐标：
相对于绝对坐标系的坐标，即相对于绝对坐标系原点的坐标。
相对坐标：
相对于相对坐标系的坐标，即相对于相对坐标系原点的坐标。
12、用数控机床加工同一个零件工步编排方案是否唯一，为什么？
答：
不唯一，工序编排涉及多方面因素，出于不同因素考虑，会出现不同的结果。
例如出于换刀时间最短，或者转位时间最短等方面的考虑。
13、试分析CSG法和B-rep法的异同和优缺点。
答：
B-rep法：
边界表示法是用物体封闭的边界表面描述物体的方法，这一封闭的边界表面是由一组面的并集组成的。
（1）优点：
详细记录了三维形体所有几何元素的几何信息和拓扑信息，这在图像生成和模型表面积计算等应用中表现出明显的优点；所表示的实体不存在二义性。
（2）缺点：
存储量大，不能反映形体的构造过程。
CSG法：
用简单实体（称为体素）通过集合运算交、并、差构造复杂实体的方法。
（1）优点：
用CSG法表示复杂实体非常简明，可惟一地定义物体；CSG法所表示的实体的有效性是由体素的有效性和集合运算的正则性自动得到保证；CSG树描述物体非常紧凑，体素种类越多，CSG法所能定义的实体的覆盖域越宽；在大多数实体造型系统中作为用户输入手段。
（2）缺点：
CSG树只定义了物体的构成体素及构造方式，没有反映物体的面、边、顶点等有关信息，因此这种数据结构称为“不可计算的”。
14、说明Bezier曲面和B样条曲面的表达原理及其优缺点。
答：
Bezier曲面：
用控制多边形网格（特征网格）替代点矢、切矢与扭矢构造Bezier曲面。
特点：
以逼近为基础的曲面设计方法。
它先通过控制顶点网格勾画出曲面的大体形状，然后通过修改控制顶点的位置修改曲面的形状。
这种构造方法比较直观，易于为工程设计人员所接受，因而获得了广泛的应用。
这种方法不具有局部性，即修改任意一个控制顶点都会影响整张曲面的形状。
B样条曲面：
用控制多边形网格（特征网格）替代点矢、切矢与扭矢构造曲面。
特点：
B样条曲面构造方法是Bezier曲面方法的推广，它用B样条基函数代替Bezier方法中的Bernstein基函数来反映控制顶点对曲面形状的影响。
它在保留了Bezier曲面设计方法几乎所有优点的同时，解决了Bezier曲面设计中存在的局部性修改问题。
15、计算机辅助编程与手工编程的不同之处及其适用场合。
答：
两者不同之处在于，前者信息在计算机中，通过人机交互完成编程工作，不容易出错，编程效率高；而后者则是人参照图纸硬拷贝给出的几何、工艺信息编写程序，易出错，效率低。
计算机辅助编程适合于人工难以完成，甚至无法完成的复杂程序的编制。
四、计算题1、已知Oxyz坐标系中点的坐标A=1，3，1，将其延向量Tr=1，1，1平移，绕x轴旋转90度，再绕y轴旋转45度。
求变换后该点在坐标系Oxyz中的点的坐标。
（写出完整的步骤和中间过程，并画图出变换过程的示意图）解：
（1）写出正确的各步变换矩阵按向量Tr=1，1，1平移绕x轴旋转90度绕y轴旋转45度组合=xyz1T=4.242-21.4141其中，T=T*T*T=
（2）画示意图。
（3）算出数据。
2、已知OXY平面内的4个点控制顶点的坐标为：
P0（0,0）、P1（1,1）、P2（2.5,1.5）、P3（3,0）,试写出贝塞尔曲线的参数化表达式，并计算曲线上的若干个点的坐标，描出曲线形状。
（提示：
伯恩斯坦基函数，）解：
（1）推导并写出曲线的参数化表达式
（2）计算出若干个点并画出正确的曲线形状图计算特征点：
t=0,0,0t=0.25,0.82,0.63t=0.5,1.69,0.94t=0.75,2.46,0.77t=1,3,0五、综合分析题1、已知图示零件，毛坯为100mm的棒料，厚度为50mm，零件材料为铝材。
需要加工有公差要求的部分。
应用CAD/CAM技术完成该零件的工艺设计和数控编程。
零件图加工采用的刀具参数如表所示。
刀具参数表刀具号码刀具名称刀具材料刀具直径零件材料为铝材转速径向进给量轴向进给量T1端铣刀高速钢16S500F80F50T2端铣刀高速钢10S1000F120F50T3中心钻高速钢3S1500F80T4钻头高速钢11.8S500F70T5铰刀高速钢12S180F40答：
（1）说明所采用的CAD/CAM软件的名称及版本。
Creo1.0M010
（2）说明所选用的数控机床；设计毛坯形状和尺寸；画图说明编程的原点位置。
选用立式加工中心。
由于毛坯为棒料，采用V型铁和虎钳装夹，并将零件上表面用大直径的端铣刀铣平后，将零件中心和铣平的零件上表面设为工作坐标系（G54）的原点。
（3）说明如何安排工步顺序。
加工路线是钻中心孔钻11.8孔铰孔粗铣四方台面精铣四方台面。
（4）画图说明采用什么样的刀具轨迹，并说明原因。
画图说明的刀具轨迹。
以提高切除效率、减少空程时间为判断原则。
（5）怎样利用后置处理模块完成数控编程？
首选选择数控系统（如Fanuc系统），通过后置处理程序，把刀具轨迹数据文件转换成以机床G代码形式的NC程序，再传输到数控机床装置中进行实际加工。
2、已知某窗口的左下角为（15，10），右上角为（30，50）不用画图，判断以下四条线段的可见性。
答：
编码规则：
CtCbCrClCl=1,XXl；Cl=0，XXlCr=1XXlCr=1XXlCl=1,XXl；Cl=0，XXlCl=1,XXl；Cl=0，XXlAB：
A（20，25）B（60，70）A编码：
0000B编码：
1010与运算：
0000AB：
部分可见CD：
C（18，28）D（28，15）C编码：
0000D编码：
0000CD：
可见顶点表（3分）EF：
E（18，0）F（50，15）E编码：
0100F编码：
0000与运算：
0000EF：
部分可见或不可见GH：
G（12，60）H（30，60）G编码：
1001H编码：
0000与运算：
0000不可见GH：
不可见。
3、已知Bezier曲线P（u）上的四个点分别为Q0（120,0）,Q1（45,0）,Q2（0,45）,Q3（0,120），它们对应得参数u分别为0，1/3，2/3，1，反求三次Bezier曲线的四个控制点P0、P1、P2、P3。
答：
Bezier参数方程如下：
（4分）对于Bezier曲线具有型值点与控制点在端点处重合的性质，即：
Q（0）=Q0=P0Q
（1）=Q3=P3另外：
Q（1/3）=Q1Q（2/3）=Q2（2分）设：
P1，P2的坐标分别为（x1,y1）（x2,y2）则：
计算得（x1,y1）=（95/3,-155/6）,（x1,y1）=（-155/6,95/3）控制点坐标分别为（120,0）,（95/3,-155/6）,（-155/6,95/3）,（0,120）。
4、随着计算机技术的飞速发展，我们已将各种计算机辅助技术广泛地应用到塑料注射模中。
请论述目前我们用专业CAD/CAM软件对注塑模进行充模流动分析和冷却分析有什么意义？
答：
采用注射模CAD/CAM进行充模流动分析，可利用计算机中存贮的树脂材料库、注射设备数据库及人机交互式的塑件结构设计和流道设计，在计算机屏幕上进行注射成型流动模拟。
通过模拟得到正确的设计参数，从而优化模具设计，优化工艺参数的设置，提高制品的成型质量；冷却系统的目的，一是使注射模冷却时间最短，以提高注射制品的生产效率；二是使注射制品表面温度均匀，以减少制品的变形，提高制品的质量。
用计算机辅助设计塑料模冷却系统，不但可以模拟昂贵、费时的试模过程，且在模具制造出来以前能预测模具冷却功能。
冷却软件能缩短塑料模的冷却周期，大大提高了模具生产效率和增加经济效益，并减少废品。
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