CADCAM技术基础试题
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第 1 页 （共 54 页） 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,xy）、（22,xy）、（33,xy）…（1010,xy）。现要使该五角星的中心沿22(3)(4)36xy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）
y
x B A
图1 图2
第 2 页 （共 54 页）
1. (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)
第 3 页 （共 54 页） （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
0034xy
第 4 页 （共 54 页）
1001000101Txy 2cossin0sincos0001T
3001000101Txy
*123VVTTT
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；
第 5 页 （共 54 页） (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：
0CzByAx，
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）
第 6 页 （共 54 页） 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。
第 7 页 （共 54 页） ( 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。
(3)举例说明 (6’)
逻辑结构 定长结构 不定长结构 A
B C
D E F A
B C
D E F A
B C
D E F
