哈尔滨工业大学2005至2006学年第一学期CAD和CAM技术基础期末考试试题
1. 简要分析目前CAD/CAM技术应用中存在的问题（至少列举3个存在的问题），
目前CAD/CAM发展中针对这些问题开展的研究工作有哪些？（7分）
2. 举例说明近年来用于CAD/CAM三种新的输入设备，并说明其适用范围。
（8分）
3. 简要你使用EdgeCAM软件的感受，举例说明其基本操作步骤 (10分)
4. 简要分析CAD/CAM支撑软件的基本组成和功能（10分）。
5. 在CAD/CAM常用的数据结构中，通常采用定长和不定长两种存储结构存
出树状逻辑结构的数据，试举例说明其原理和有缺点（要求画出所举例子的逻辑结构和存贮结构图）（10分）
6. 简述CAD/CAM集成的主要方法（10分）
7. 以图1所示得立方体为例，说明实体造型的基本原理，画出数据的逻辑结
构图，列出其几何信息表、拓扑关系表。（15分）
8. 简述CSG实体建模的基本原理，并用图2所示的零件为例加以具体说明，
画出CSG树，写出运算表达式。（15分）
9. 已知如题图3所示的单位立方体，现有一空间平面为：
，
试推导该立方体对称变换矩阵。（15分）。
哈尔滨工业大学2005-2006学年第一学期CAD/CAM技术基础期末考试试题答案1. 简要分析目前CAD/CAM技术应用中存在的问题（至少列举3个存在的问
题），目前CAD/CAM发展中针对这些问题开展的研究工作有哪些？（7分）答案要点
1.1 存在的主要问题 (3’)
功能的完善和水平的提高、CAD/CAM概念的拓展和工作环境的的改进三个方面。
1.2 针对这些问题展开的研究工作 (4’)
（1）支持TOP-DOWN的CAD/CAM技术
（2）支持DFX的CAD/CAM技术
（3）智能CAD/CAM技术
（4）并行工程
（5）虚拟制造技术
（6）计算机集成制造技术
（7）支持异地设计制造的CAD/CAM技术
2. 举例说明近年来用于CAD/CAM三种新的输入设备，并说明其适用范围。
（8分）
答案要点
考生可从位置传感器、数据手套、触摸屏、语音输入设备、扫描输入设备、三维鼠标和操纵杆等设备中选择三个加以说明。如：
(1) 位置传感器：用于检测和确定浏览者的位置和方向，通常用于应用虚拟
现实技术的CAD/CAM系统。
(2) 数据手套：用于计算人手的位置和方向，从而可以实时生成手与物体接
近或软里的图像，通常用于应用虚拟现实系统。
(3) 触摸屏：用于显示面板，利用触摸技术，手指直接点击，直观方便，不易出错。
( 说明：答出两条，给6分，答出三条，给满分8分)
3. 简要你使用EdgeCAM软件的感受，举例说明其基本操作步骤 (10分)
答案要点
3.1 使用EdgeCAM软件的感受 (3’)
A) 操作容易，掌握快；
B) 功能全；
C) 仿真结果直观。
(说明：此答案仅供参考，可根据实际情况给分)
3.2 基本操作步骤 (7’)
A) 打开或设计工件模型；
B) 工艺分析；
C) 进入加工环境；
D) 选择或生成刀具；
E) 选择刀具路径生成方法，确定工艺参数；
F) 生成刀具轨迹，进行仿真；
G) 如有必要，重复步骤D)~F);
H) 生成数控程序。
( 说明：若有B、D、E、F步骤，可给满分)
4. 简要分析CAD/CAM支撑软件的基本组成和功能（10分）。
答案要点
4.1 基本组成包括：(4’)
基本图形资源与自动绘图、几何造型、工程分析与计算、仿真与模拟、专用设备控制程序生成、集成与管理六大部分。
4.2 基本功能： (6’)
(1) 基本图形资源软件是根据各种图形标准或规范实现的软件包，大多是
供应用程序调用的图形子程序包或函数库，支持不同专业的应用图形软
件开发，具有基本图形元素绘制、图形几何运算等功能。自动绘图软件
主要解决零件图的详细设计问题，输出符合工程要求的零件图或装配
图。
(2) 几何建模软件为用户提供了一个完整、准确的描述和显示三维几何形
状的方法和工具。
(3) 工程计算与分析软件包括基本物理机械量的计算、基本力学参数计算、
有限元分析、产品装配公差分析、机构运动学仿真、动力学分析等。
(4) 仿真与模拟软件是建立真实系统的计算机模型，利用模型来分析系统
的行为，以预测产品的性能、产品的制造过程和可制造性。
(5) 专用设备控制程序生成软件用于生成相应设备控制程序，用来驱动和
控制某些生产和专用设备。
(6) 管理与集成软件用来有效管理CAD/CAM系统中大量的产品及其零部
件、设计数据资料和文档，以提高资源的利用率和工作效率。
5. 在CAD/CAM常用的数据结构中，通常采用定长和不定长两种存储结构存
出树状逻辑结构的数据，试举例说明其原理和有缺点（画出逻辑结构和存贮结构图）（10分）
答题要点
(1) 定长方式优缺点 (2’)
每个结点位数相同，即长度相同，每个地址指针指向下级子树，这种方式造成存储量大，空间浪费，但由于连续存储，查找速度快。
(2) 不定长方式优缺点 (2’)
这种方式每个结点占用的位数由下级子树的结构决定，子树的度数大，则占用位数多，度数小，则占用位数少。该方式空间定义灵活，可节省存储空间。
(3)举例说明 (6’)
逻辑结构定长结构不定长结构6. 简述CAD/CAM集成的主要方法（10分）
答案要点
CAD/CAM系统的集成方法主要包括如下几种：
(1) 基于专用接口的CAD/CAM集成。以标准数据格式作为系统集成的接口，
各应用系统只要能够按照标准格式输入/输出，就可集成到一
起。（2’）
(2) 基于STEP的CAD/CAM集成。STEP标准提供了一种不依赖于具体系统
中型机制，它规定了产品设计、开发、制造，甚至于产品全部生命周期
中所包含的诸如产品形状、材料、加工方法、组装分解顺序、检验测试
等必要的信息定义和数据交换的外部描述，其目标是希望完整表达产品
生命周期各阶段的数据，它具有支持广泛的应用领域，独立于任何具体
的CAX系统，完整表示产品数据等优
点。（2’）
(3) 基于数据库的CAD/CAM集成。由于工程数据库在存储管理大量复杂数
据方面具有独到之处，使得以工程数据库为核心的CAD/CAM集成系统的
到了广泛应用。工程数据库一般包括：全局数据和局部数据的管理、相
关标准及标准件库、参数化图库、刀具库、切削用量数据库、工艺知识
库、数据代码库等。
（3’）
(4) 基于PDM的CAD/CAM集成。应用产品数据管理的主要目的是为了解
决大量
工程图纸及技术资料的电子文档管理、材料明细表、工程文档的继承、
工程变更请求、指令的跟踪管理等方面的问题，PDM已成为CAD/CAM集
成方面的一项不可缺少的关键技术。应用PDM即可实现CAD/CAM的内部
集成，如CAD、CAM、CAPP系统之间的集成，又可实现CAD/CAM系统与
外部系统之间的集成，如与MRP系统之间的集
成。（3’）
7. 以图1所示得立方体为例，说明实体造型的基本原理，画出数据的逻辑结
构图，列出其几何信息表、拓扑关系表。（15分）
答案要点
1) 实体造型的基本原理（3’）：
A) 采用面的法向矢量确定实体的内外侧。为了计算机能够识别表面的矢
量方向，将组成表面的封闭边定义为有向边，并确定每条边的方向；
B) 利用几何拓扑关系中的棱边与面的相邻关系,确定边的左表面和右表
面；
C) 通过记录构成物体的点、线、面、体的几何信息和拓扑信息来描述物
体。
2) 有顶点、向边、面定义图(3’);
3) 逻辑结构图(3’)；
4) 顶点表(3’)；
5) 棱边表(3’)；
6) 面表(3’)；
（说明：顶点表、棱边表、面表只取其中两个。）
8. 简述CSG实体建模的基本原理，并用图2所示的零件为例加以具体说明，
画出CSG树，写出运算表达式。（15分）
图2
答案要点
8.1 CSG基本原理
CSG建模的基本原理是将复杂的集合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来生成实体模型。
8.2 CSG树和表达式
G—上边
圆柱
CSG 树对应的表达时：
((((((A -B)-E)-F)-C)-D)-G)
(说明：CSG 树和表达式不唯一)
9. 已知如题图3所示的单位立方体，现有一空间平面为：
，
试推导该立方体对称变换矩阵。（15分）。
答案要点
A) 旋转平面，使平面与ZOY 平面垂直 (3’)
B) 旋转平面，使平面与XOY 平面重合 (3’)
C) 关于XOY平面对称变换 (3’)
D) 对T2做逆变换 (3’)
E) 对T1做逆变换 (3’)
F) 综合变换矩阵
( 说明：步骤A)与B)、D)与E)可合并，无步骤F)不扣分。此答案只为可行答案之一，其它方法可参考此过程。)