試卷答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

1、11 試卷答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) CAD/CAM技術(shù)課程樣卷一15 分）1 、 PDM ： 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理，是一門管理所有與產(chǎn)品相關(guān)的數(shù)據(jù)和相關(guān)過程的技術(shù)。它能有效地將產(chǎn)品數(shù)據(jù)從概念設(shè)計(jì)、計(jì)算分析、詳細(xì)設(shè)計(jì)、工藝流程設(shè)計(jì)、加工制造、銷售維護(hù)至產(chǎn)品消亡整個(gè)生命周期內(nèi)及其各階段的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照一定的數(shù)學(xué)模式加以定義、組織和管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其整個(gè)生命周期內(nèi)保持一致、最新、共享及安全。2、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)：利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生、操作、處理圖形對(duì)象的學(xué)科，圖形對(duì)象可能是矢量圖形也可能是點(diǎn)陣圖形3、幾何信息：一般是指一個(gè)物體在三維歐氏空間中的形狀、位置和大小。具體地說，幾何信息包括有關(guān)點(diǎn)、線、面、體的信息4、 CAPP

2、： 計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)，是以計(jì)算機(jī)為輔助手段，解決產(chǎn)品制造過程中存在的有關(guān)材料、工裝、過程等工藝問題，它是CAD 和 CAM 之間的過渡環(huán)節(jié)，具體描述了產(chǎn)品在整個(gè)生產(chǎn)過程中（包括零件加工、產(chǎn)品裝配等）相關(guān)的條件和過程，是產(chǎn)品制造必不可少的重要組成部分。5、逆向工程：又稱反求技術(shù)或逆向設(shè)計(jì)，是將已有產(chǎn)品模型（實(shí)物模型）轉(zhuǎn)化為工程設(shè)計(jì)模型和概念模型，并在此基礎(chǔ)上解剖、深化和再創(chuàng)造的一系列分析方法和應(yīng)用技術(shù)的組合，可有效改善技術(shù)水平，提高生產(chǎn)率，增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，是消化、吸收先進(jìn)技術(shù)進(jìn)而創(chuàng) 造和開發(fā)各種新產(chǎn)品的重要手段評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) ：一個(gè)小題的分值為3 分，在每一個(gè)小題中，按照知識(shí)點(diǎn)給分。20 分）1、

3、隨著 CAD 技術(shù)的普及應(yīng)用越來越廣泛，越來越深入，CAD 技術(shù)正向著開放 、 集成 、 智能和 標(biāo)準(zhǔn)化 的方向發(fā)展。2、支撐軟件是CAD/CAM 軟件系統(tǒng)的重要組成，也是各類應(yīng)用軟件的基礎(chǔ)。從功能上可將支撐軟件劃分為自動(dòng)繪圖、幾何造型、工程分析與計(jì)算、仿真與模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等幾種類型。3、目前已經(jīng)發(fā)明了許多不同類型的消隱算法，它們一般依據(jù)以下幾種基本算法原理： 包含性檢驗(yàn)、 深度檢驗(yàn)、可見性檢驗(yàn)、求交運(yùn)算、投影變換等。4、 CAE 軟件的有限元分析程序系統(tǒng)主要由：前置處理程序、主分析程序和后置處理以及用戶界面、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫(kù)、共享的基礎(chǔ)算法等組成。5、 常用曲面構(gòu)

4、造方法有：線性拉伸面、 直紋面 、 旋轉(zhuǎn)面、掃描面 。實(shí)體生成方法有：體素法、 掃描法。6、 CAPP 系統(tǒng)零件信息的描述主要方法有：數(shù)字編碼描述法、語(yǔ)言文字描述法和 幾何特征圖形描述法等。常用的零件信息輸入方式有兩種：一種是采用人機(jī)交互方式輸入零件的各種信息， 一種是通過與 CAD 系統(tǒng)的集成， 從 CAD 系統(tǒng)中直接提取零件的幾何信息和技術(shù)信息。7、一般來說，數(shù)控編程過程主要包括：分析零件圖樣、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫程序單、數(shù)控程序輸入及程序檢驗(yàn)。8、逆向工程的核心包括了以下四個(gè)步驟：零件原型的數(shù)字化、 從測(cè)量數(shù)據(jù)中提取零件原型的幾何特征、 零件原型CAD 模型的構(gòu)建和 CAD 模型的檢

5、驗(yàn)與修正。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：一個(gè)空格的分值為0.5 分，如果學(xué)生的答案與標(biāo)準(zhǔn)答案不一致，但本質(zhì)意思正確也應(yīng)該給分。14 分）求平面圖形對(duì)一般位置直線x+y+2=0的對(duì)稱變換的變換矩陣（寫出變換過程）答： 1. 先將直線沿X軸右移兩T1=1 0 0;0 1 0;2 0 12. 先將直線沿逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°T2=cos45 sin45 0;-sin45 cos45 0;0 0 13. 將圖形上的點(diǎn)沿y 軸對(duì)稱T3=-1 0 0;0 1 0;0 0 14. 將直線沿順時(shí)針選轉(zhuǎn)45T4=cos(-45) sin(-45) 0;-sin(-45) cos(-45) 0;0 0 15. 再將直線沿-X 方

6、向移動(dòng)移兩格T5=1 0 0 ;0 1 0;-2 0 16. 總的變換矩陣為T=T1*T2*T3*T4*T57. T=0 1 0； 1 0 0 ； -2 2 1評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) ：按步驟給分。四、簡(jiǎn)答題(30 分)1、簡(jiǎn)述 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)的基本組成。答： 根據(jù) CAD/CAM 系統(tǒng)中執(zhí)行的任務(wù)及服務(wù)對(duì)象的不同，可將軟件系統(tǒng)分為三個(gè)層次，即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。2、試述圖形裁剪技術(shù)的原理和線段裁剪的種類。答： 圖形都是由點(diǎn)組成的，點(diǎn)的裁剪是基礎(chǔ)?？梢杂靡粚?duì)簡(jiǎn)單的不等式，來判斷圖形上的點(diǎn)(x,y)是否位于窗口內(nèi)。設(shè)矩形窗口的四條邊界線是x=x1 ,x=x2 ,y= y1 ,y=y2 ，

7、不等式組為x1 x x2 y1 y y2凡符合上述不等式組的點(diǎn)，是可見圖形點(diǎn)，不符合的，是不可見圖形點(diǎn)。線段裁剪算法有矢量裁剪法、編碼裁剪法、中點(diǎn)分割裁剪法等3、比較邊界表示法與構(gòu)造立體幾何法在描述同一物體時(shí)的區(qū)別和特點(diǎn)。答： 邊界表示法強(qiáng)調(diào)實(shí)體外表的細(xì)節(jié)，詳細(xì)記錄了構(gòu)成物體的所有幾何元素的幾何信息和相互之間連接關(guān)系的拓?fù)湫畔?，將面、邊界、頂點(diǎn)的信息分層記錄，建立層與層之間的聯(lián)系。邊界表示法的核心是面，因而對(duì)幾何體的整體描述能力相對(duì)較差，無(wú)法提供關(guān)于實(shí)體生成過程的信息構(gòu)造立體幾何法優(yōu)點(diǎn)是：形體結(jié)構(gòu)清楚，表達(dá)形式直觀，便于用戶接受，且數(shù)據(jù)記錄簡(jiǎn)練。缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)記錄過于簡(jiǎn)單，在對(duì)實(shí)體進(jìn)行顯示和分析操

8、作時(shí)，需要實(shí)時(shí)進(jìn)行大量的重復(fù)求交計(jì)算，降低了系統(tǒng)的工作效率；此外，不便表達(dá)具有自由曲面邊界的實(shí)體。4、給出CAE 的定義，用CAE 可解決哪些工程問題？答： 計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE ） ，是以現(xiàn)代計(jì)算力學(xué)為基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)仿真為手段的工程分析技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要技術(shù)。CAE 技術(shù)主要包括有限元法FEM （ Finite Element Method ） 、邊界元法BEM （ Boundary Element Method ） 、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分析、氣動(dòng)或流場(chǎng)分析、電路設(shè)計(jì)和磁場(chǎng)分析等。工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、強(qiáng)度設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)與壽命預(yù)估、動(dòng)力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真等是計(jì)算機(jī)輔助工程分析的主要內(nèi)容。5、總結(jié)

9、歸納逆向工程的基本過程。逆向工程的作用有哪些？答： 逆向工程流程圖逆向工程大致應(yīng)用在以下幾種情況：（ 1 ）在缺少設(shè)計(jì)文檔以及沒有CAD 模型的情況下，對(duì)零件原型進(jìn)行測(cè)量，形成零件的設(shè)計(jì)圖紙或 CAD 模型，并以此為依據(jù)生成數(shù)控加工的NC 代碼，加工復(fù)制零件。（ 2）設(shè)計(jì)需要通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試才能定型的零件模型，通常采用逆向工程的方法。（ 3）在美觀設(shè)計(jì)特別重要的領(lǐng)域。（ 4）由于近年來對(duì)模具制作時(shí)間、造型與精度要求日益嚴(yán)格，采用單一CAD 系統(tǒng)順向進(jìn)行模具設(shè)計(jì)制作，不再是唯一有效的處理手段，利用日漸成熟的逆向工程技術(shù)可加快交貨進(jìn)度并提高制作精度，因此各類模具加工企業(yè)皆積極引入逆向技術(shù)。（ 5）另一

10、個(gè)重要的應(yīng)用，如修復(fù)破損的藝術(shù)品或缺乏供應(yīng)的損壞零件等，此時(shí)不需要對(duì)整個(gè)零件原型進(jìn)行復(fù)制，而是借助逆向工程技術(shù)抽取零件原型的設(shè)計(jì)思想，指導(dǎo)新的設(shè)計(jì)。這是由實(shí)物逆向推理出設(shè)計(jì)思想的一種漸近過程。6、 CAD/CAM 集成系統(tǒng)通常有哪些方法？答：CAD CAM 系統(tǒng)的集成方案主要有以下幾種：1 ) 通過專用數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)集成2 ) 利用數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件實(shí)現(xiàn)集成3 ) 基于統(tǒng)一產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫(kù)的集成4 ) 基于特征面向并行工程的設(shè)計(jì)與制造集成方法評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) ：每小題為5 分，按照知識(shí)要點(diǎn)給分。五、問答題(21 分)1、試分析比較常用的幾種數(shù)控程序檢驗(yàn)方法，簡(jiǎn)要說明其原理和特點(diǎn)。答： 目前數(shù)控程序

11、檢驗(yàn)的方法主要有：試切、刀具軌跡仿真、三維動(dòng)態(tài)切削仿真和虛擬加工仿真。試切法是NC 程序檢驗(yàn)的有效方法。通過計(jì)算機(jī)仿真模擬系統(tǒng)，可以在軟件上實(shí)現(xiàn)零件的試切過程，將數(shù)控程序的執(zhí)行過程在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示出來，是數(shù)控加工程序檢驗(yàn)的有效方法。動(dòng)態(tài)模擬過程中，刀具可以實(shí)時(shí)在屏幕上移動(dòng)，刀具與工件接觸之處，工件的形狀就會(huì)按刀具移動(dòng)的軌跡發(fā)生相應(yīng)的變化。觀察者在屏幕上看到的是連續(xù)的、逼真的加工過程。利用這種視覺檢驗(yàn)效果，就可以很容易發(fā)現(xiàn)刀具和工件之間的碰撞及其它錯(cuò)誤的程序指令。刀位軌跡仿真法：通過讀取刀位數(shù)據(jù)文件檢查刀具位置計(jì)算是否正確，加工過程中是否發(fā)生過切，所選刀具、走刀路線、進(jìn)退刀方式是否合理，刀位軌

12、跡是否正確，刀具與約束面是否發(fā)生干涉與碰撞等情況發(fā)生。這種仿真一般采用動(dòng)畫顯示的方法，效果逼真刀具軌跡數(shù)值驗(yàn)證也稱為距離驗(yàn)證，是一種刀具軌跡的定量驗(yàn)證方法。它通過計(jì)算各刀位點(diǎn)上刀具表面與加工表面之間的距離進(jìn)行判斷，若此距離為正，表示刀具離開加工表面一定距離；若距離為負(fù)，表示刀具與加工表面發(fā)生過切。三維動(dòng)態(tài)切削圖形仿真驗(yàn)證是采用實(shí)體造型技術(shù)建立加工零件毛坯、機(jī)床、夾具及刀具在加工過程中的實(shí)體幾何模型，然后將加工零件毛坯及刀具的幾何模型進(jìn)行快速布爾運(yùn)算(一般為減運(yùn)算)最后采用真實(shí)感圖形顯示技術(shù)，把加工過程中的零件模型、機(jī)床模型、夾具模型及刀具模型動(dòng)態(tài)地顯示出來，模擬零件的實(shí)際加工過程。這種方法的特

13、點(diǎn)是仿真過程的真實(shí)感較強(qiáng)，基本上具有試切加工的驗(yàn)證效果。三維動(dòng)態(tài)切削仿真已成為圖形數(shù)控編程系統(tǒng)中刀具軌跡驗(yàn)證的重要手段。2、目前CAPP 系統(tǒng)信息輸入的瓶頸何在？試分析采用概念化信息輸入方法的優(yōu)缺點(diǎn)。答： 輸入瓶頸：目前商品化CAPP 系統(tǒng)對(duì) CAD 系統(tǒng)零件的信息處理方式有：不保留 CAD 系統(tǒng)的零件信息，只是一次性利用該信息；部分保留CAD 系統(tǒng)的零件信息，對(duì)一些具有明顯加工特征的幾何圖形進(jìn)行提取和應(yīng)用；采用零件信息編碼系統(tǒng)對(duì)輸入零件進(jìn)行編碼輸入等方法。這些方法不是缺少完整的零件工藝信息，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工藝的創(chuàng)成，就是信息輸入的過程十分復(fù)雜，輸入方法不實(shí)用，工藝人員難以接受。從人的記憶規(guī)律分析，將工藝設(shè)計(jì)人員熟悉的幾何特征制成相關(guān)工藝信息集的信息柄，進(jìn)行概念化零件圖工藝信息的識(shí)別與提取，使得CAPP 系統(tǒng)的信息輸入具有下列特點(diǎn)：（ 1 ）從特征的概念入手，將圍繞幾何特征展開的工藝信息打包處理，并制作成信息柄，采用信息柄進(jìn)行信息的激活與傳遞，提高了CAPP 系統(tǒng)信息輸入的準(zhǔn)確性。（ 2 ） CAD/CAPP 系統(tǒng)之間信息傳遞的主要手段是信息柄的遷移，這種遷移是以人為的概念約定以及 CAPP 系統(tǒng)的信息預(yù)制為基礎(chǔ)，同時(shí)受到PDM 資源數(shù)據(jù)庫(kù)的支持，便于進(jìn)行信息輸