CADCAM技术基础试题
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CAD/CAM 技术基础 试题1. 简述你对CAD/CAM 概念的理解。
（10分）2. 机械CAD/CAM 系统中支撑软件的作用是什么？它由哪些部分组成？（10分）3. 简述CAD/CAM 集成的主要方法。
（10分）4. 已知图1所示的五角星的10个顶点坐标为（11,x y ）、（22,x y ）、（33,x y ）…（1010,x y ）。
现要使该五角星的中心沿22(3)(4)36x y -+-=的圆运动，且运动中，五角星的一条对称轴线AB 始终通过该圆的圆心，试推导实现该运动过程的坐标变换矩阵。
（20分）5. 简要说明实体建模的基本原理，欲构造如图2所示的实体体素，试画出其数据的逻辑结构图，做出其几何信息表和拓扑信息表。
（20分）6. 简要叙述你使用MasterCAM 软件的感受，以加工图3所示零件的形腔为例，说明MasterCAM 编写数控程序的操作步骤。
（15分）7. 试用APT 语言编写完成图4所示零件轮廓加工的源程序。
（15分）图1图21.(10分)答案要点（1）计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)技术是一门多学科综合性技术；（2）CAD；(2分)（3）CAM；(2分)（4）CAPP；(2分)（5） 从制造过程和CAD/CAM 系统应具备的功能两个方面理解。
(4分)2. (10分)答案要点(1)支撑软件的概念；(4分) (2)作用及代表性软件。
(6分)3. (10分)答案要点CAD/CAM 系统集成是指将基于信息技术的CAD/CAM 各组成部分以及制造系统与CAD/CAM 有关的其它子系统有机地组织和管理起来，形成一个协同工作的整体，集成包括功能交互、信息共享以及数据通信三个方面的管理与控制。
（2分）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分）(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分）(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。
（2分） (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。
（2分）4. (20分)答案要点 0034x y ==1001000101T x y ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥--⎣⎦ 2cos sin 0sin cos 001T θθθθ⎡⎤⎢⎥=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦301000101T x y ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦*123V V T T T =5. (20分)答案要点1) 实体造型的基本原理 （5分）；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分)； 3) 逻辑结构图(3分) 4) 顶点表(3分)； 5) 棱边表(3分)； 6) 面表(3分)；6. （15分）答案要点（1）图形交互式自动编程软件，可在已有的实体模型上，交互地进行刀具轨迹的规划，可选择刀具和设置切削参数，并对所生成的刀具轨迹进行仿真验证，操作简单，易学易懂，计算速度快，但建模功能较差，不是熟悉的Windows 界面。
(6分)(1) 生成几何模型； (9分)(2) 通过着色检验几何模型是否存在缺陷； (3) 启动外形铣削模块； (4) 选择加工所用的刀具；(5) 选择加工表面，定义切削参数；(6) 选择数控程序按钮，进入刀具和加工参数界面，选择参数后，自动进行计算，生成刀具轨迹； (7) 刀具轨迹仿真；(8)生成数控程序。
7.（15分）答案要点（1）定义工件轮廓的各线段；（2）定义刀具轨迹。
8.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）9.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）10.简要你使用EdgeCAM软件的感受，举例说明其基本操作步骤 (10分)11.简要分析CAD/CAM支撑软件的基本组成和功能（10分）。
12.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）13.简述CAD/CAM集成的主要方法（10分）14.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）15.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）16.已知如题图3所示的单位立方体，现有一空间平面为：ByAx，+Cz=+试推导该立方体对称变换矩阵。
（15分）。
17.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’)（6）支持TOP-DOWN的CAD/CAM技术（7）支持DFX的CAD/CAM技术（8）智能CAD/CAM技术（9）并行工程（10）虚拟制造技术（11）计算机集成制造技术（12）支持异地设计制造的CAD/CAM技术18.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)19.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)20.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。
21.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。
逻辑结构定长结构不定长结构22.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’）(5)基于数据库的CAD/CAM集成。
