CADCAM课后习题答案

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第一章 绪论

1、什么是CAD、CAM、CAPP?什么是CAD/CAM集成?

答:CAD (Computer Aided Design

System)是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。

CAD的功能包括:概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。

CAM( Computer Aided

Manufacturing System) 通过计算机与生产设备直接的或间接的联系,完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。狭义的CAM指NC数控程序编制,包括:刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。

CAPP(Computer Aided Process

Planning)借助计算机根据设计阶段的信息,人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计,称为CAPP。CAPP的功能包括:毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。

CAD产生的图纸直接被CAPP,CAM以及以后的CIMS所利用,这就是CAD/CAM集成。

2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容?

答:CAD/CAM过程链是一个串行的过程链,在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程,具体包括:

1)市场需求

2)产品设计(任务规划、概念设计、结构设计、施工设计)

3)工艺设计(毛坯设计、工艺路线设计、工序设计、刀夹量具设计)

4)加工装配(NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试)

3、CAD/CAM集成方案有哪几种?

答:1)通过专用数据接口实现集成

2)利用标准格式接口文件实现集成

3)基于统一产品模型和数据库

4)基于产品数据管理(PDM)的系统集成

4、CAD/CAM的发展趋势如何?

答:1)CAD/CAM系统的集成化方向发展(CIM)

2)并行工程

3)智能化CAD/CAM系统

4)虚拟产品开发

5)网络化CAD/CAM

第二章 CAD/CAM系统的支撑环境

1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能

答:1)交互图形输入及输出功能。

2)产品建模功能

3)工程分析与仿真功能

4)处理数控加工信息的功能

5)信息管理功能

2、企业在CAD/CAM系统配置选型时应考虑哪些问题?

1)根据企业的特点、规模、追求目标及发展趋势等因素,确定应具有的系统功能。

2)从整个产品设计、制造周期中各个阶段的工作要求出发,考核拟选用的系统各模块的功能,包括其开放性和集成性等特点。然后,根据性能价格比选择合适的硬件与软件环境。

3)考虑如何有效使用、管理系统,并使其发挥应有的作用,为企业创造良好的效益。

3、CAD/CAM系统中的存储设备主要有哪几种,各有什么特点?

答:1)内存储器:用于存储CPU工作程序、指令和数据。

读写存储器(RAM)

可以随意不安顺序的存取信息、但如果断电,其存储的信息也会丢失。

只读存储器(ROM)

用于存储启动引导程序和基本输入输出程序等,CPU只能从中读出信息,断电也不会丢失。

高速缓冲存储器(Cache)。

解决了CPU和存储器存取速度不匹配的问题,提高了读写速度。

2)外存储器:用于把有用信息永久性保存,并可以扩大逻辑工作内存容量。

硬盘存储器

存储容量大、读写速度快、传输数据的速度快。

闪盘存储器和软盘存储器

存储容量较小、读写速度、传输数据的速度较慢。

光盘存储器 CD、DVD、Blue-Ray

DVD

容量大、可靠性高、信息存取成本低、随机存取速度快。

磁带存储器/软盘存储器

容量较大、记录单位信息的价格低,磁带格式统一、互换性好、与各种类型机器连接方便,

用于系统备份。

4、CAD/CAM系统中的输入输出设备主要有哪几种?

答:1)输入设备

• 键盘 、鼠标、 数字化仪、扫描仪、 数码相机和数码摄像机

• 其它输入设备 触摸屏 声音交互输入 数据手套 三坐标测量仪

2)输出设备

显示器和显示卡

打印机与绘图机(针式打印机、激光打印机、喷墨绘图机、笔式绘图机、热敏打印机)

5、CAD/CAM系统中的软件主要分几类?各有什么作用?

答:在CAD系统中,软件可分为系统软件、支撑软件及专业性应用软件三类。

系统软件主要负责管理硬件资源及各种软件资源,是计算机的公共性底层管理软件,即系统开发平台;

支撑软件运行在系统软件之上,是实现CAD/CAM各种功能的通用性应用基础软件,是CAD/CAM系统专业性应用软件的开发平台;

专业性应用软件则是根据用户具体要求,在支撑软件基础上经过二次开发的应用软件。

6、目前流行的操作系统及窗口系统有哪些?各有何特点?

答:1)Windows系统

目前在微机上应用最广泛的操作系统,具有易用性、灵活性、可靠性、安全性及良好的网络服务功能。

2)UNIX系统

C语言开发的多用户、多任务分时操作系统,系统功能强、可移植性好,是工程工作站广泛应用的操作系统。

3)微型机中采用的DOS操作系统

单用户、单任务操作系统,操作简单、易于掌握、功能有限,内存在1MB之内。

4)Linux操作系统

具有UNIX的所有功能,但是它属于自由软件,不仅免费提供了具有强大功能的操作系统功能,还提供了大量的免费应用软件。

7、常用的网络拓扑结构有哪几种?如何理解网络协议?

答:总线型拓扑结构

星型拓扑结构

环型拓扑结构

网络拓扑结构

混合型拓扑结构

网络协议:在计算机网络中,不同计算机之间进行信息交换时,必须通过某种共同的约定即协议,其中硬件协议定义了硬件设备如何运作以及如何协同工作,软件协议则完成程序之间的通讯。网络中通讯双方共同遵守的规则和约定的结合称为网络协议。

第三章 计算机辅助产品设计的方法

1、产品的设计过程包含哪些阶段?各阶段的主要任务是什么?

答:1)任务规划阶段

进行需求分析、市场预测、可行性分析,根据企业内部的发展目标,现有设备的能力及科研成果等,确定设计参数及约束条件,最后明确详细的设计要求作为设计、评价和决策的依据,确定产品设计任务书。

2)概念设计阶段

进行产品功能原理的设计,将系统总功能分解为若干复杂程度低的功能元,通过各种方法求各个功能元的多个解,组合功能元的解或直接求多个系统原理解,并在此基础上,求得较好的最佳原理方案。

3)结构设计阶段

将功能原理图具体化为产品结构草图,并对零件布局排列、运动副设计、人-机-环的关系设计、并对零部件进行选材和结构尺寸的设计。

4)详细设计阶段

在装配草图的基础上,进行部件、零件的分解设计、优化设计等,通过模型试验检查产品的功能和零部件的性能,并加以改进,完成产品生产图样,进行工艺设计,编制工艺文件等技术文件。

5)定型生产阶段

通过用户试用、设计定型,进行生产规划,投入生产制造。

2、列举计算机辅助概念设计的关键技术。

答:1)原理方案设计技术

2)概念设计建模技术

3)设计创新设计

4)并行和协同概念设计技术

3、分析参数化设计的基本原理

答: 参数化设计一般是指设计图形拓扑关系不变,尺寸形状由一组参数进行约束。参数与图形的控制尺寸有显式的对应,不同的参数值驱动不同大小的几何图形。可见,参数化设计是规格化、系列化产品设计的一种简单、高效、优质的设计方法。

4、什么是变量化设计?它与参数化设计有和区别?

变量化设计是指设计图形的修改自由度不仅是尺寸形状参数,而且包括拓扑结构关系,甚至工程计算条件,修改余地大,可变元素多,设计结果受到一组约束方程的控制和驱动。这种方法为设计者提供了更加灵活的修改空间。

无论是参数化设计还是变量化设计,其本质是相同的,即在约束的基础上驱动产生新的设计结果,所不同的是约束自由度的范围。

参数化技术在设计全过程中,通过尺寸约束来实现对几何形状的控制;变量化技术将形状约束和尺寸约束分开处理。

参数化技术在非全约束时,造型系统不许可执行后续操作;变量化技术由于可适应各种约束状况,操作者可以先决定所感兴趣的形状,然后再给一些必要的尺寸,尺寸是否注全并不影响后续操作。

参数化技术的工程关系不直接参与约束管理,而是另由单独的处理器外置处理;在变量化技术中,工程关系可以作为约束直接与几何方程耦合,最后再通过约束解算器统一解算。

5、何为模块化设计?举例说明生活中模块化思想的应用。

答: 所谓模块化设计,即在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,通过模块的选择和组合可以构成不同功能获相同功能不同性能、不同规格的产品,以满足市场的不同需求。

生活中,模块化应用广泛,例如:26个英文字母可以表达任何意思,一组儿童积木可以拼搭不同的玩具,相同的建筑材料可以盖成不同式样的楼房等。目前,模块化设计的思想已渗透到许多领域,例如机床、减速器、家电、计算机等。

6、产品设计的可视化包含哪些技术?

答:图形生成技术与算法

图形变换技术

真实感图形现实技术

科学计算的可视化技术

虚拟现实技术

7、虚拟现实技术的特征和关键技术是什么?

答:特征

• 1)沉浸感

用户感到作为主角存在与模拟环境中的真实程度。

• 2)多感知性

具有视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知甚至味觉感知、嗅觉感知等。

• 3)交互性

用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。

• 4)自主性

拟环境中物体依据物理定律动作的程度。

关键技术

• 1)环境建模技术

• 2)跟踪技术

• 3)虚物实化感知技术

• 4)高性能计算处理技术

• 5)应用系统开发工具技术

8、试用某一编程语言编写一参数化设计应用程序。

9、已知四边形的各定点坐标为:A(0,0),B(20,0),C(20,15),D(0,15),对此进行矩阵变换:使整个图形放大原来的2.5倍,放大中心在C点。

解:①将C点平移到原点

T1=11520010001

②实施比例变换

T2=10005.20005.2

③将C点移回原来位置

T3=11520010001

T=T1T2RT3=1152001000110005.20005.211520010001=15.223005.20005.2