工程機械CAD-CAM課后習(xí)題答案

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1、 第一章 概述 1．簡述產(chǎn)品設(shè)計制造的一般過程。 答：CAD/CAM系統(tǒng)是設(shè)計、制造過程中的信息處理系統(tǒng)，它主要研究對象描述、系統(tǒng)分析、方案優(yōu)化、計算分析、工藝設(shè)計、仿真模擬、NC編程以及圖形處理等理論和工程方法，輸入的是產(chǎn)品設(shè)計要求，輸出的是零件的制造加工信息。 2．簡述CAD/CAM技術(shù)的概念、狹義和廣義CAD/CAM技術(shù)的區(qū)別與聯(lián)系。 答：CAD/CAM技術(shù)是以計算機、外圍設(shè)備及其系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，綜合計算機科學(xué)與工程、計算機幾何、機械設(shè)計、機械加工工藝、人機工程、控制理論、電子技術(shù)等學(xué)科知識，以工程應(yīng)用為對象，實現(xiàn)包括二維繪圖設(shè)計、三維幾何造型設(shè)計、工程計算分析與優(yōu)化設(shè)計、數(shù)控

2、加工編程、仿真模擬、信息存貯與管理等相關(guān)功能。 區(qū)別：廣義的CAD/CAM技術(shù)，是指利用計算機輔助技術(shù)進行產(chǎn)品設(shè)計與制造的整個過程，及與之直接和間接相關(guān)的活動；狹義的CAD/CAM技術(shù)，是指利用CAD/CAM系統(tǒng)進行產(chǎn)品的造型、計算分析和數(shù)控程序的編制 聯(lián)系：廣義的CAD/CAM技術(shù)包容狹義的CAD/CAM技術(shù) 3．傳統(tǒng)的設(shè)計制造過程與應(yīng)用CAD/CAM技術(shù)進行設(shè)計制造的過程有何區(qū)別與聯(lián)系？ 答：區(qū)別：傳統(tǒng)的設(shè)計與制造方式是以技術(shù)人員為中心展開的，，產(chǎn)品及其零件在加工過程中所處的狀態(tài)，設(shè)計、工藝、制造、設(shè)備等環(huán)節(jié)的延續(xù)與保持等，都是由人工進行檢測并反饋，所有的信息均交匯到技術(shù)和管理人員

3、處，由技術(shù)人員進行對象的相關(guān)處理。 以CAD/CAM技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)，將以人員為中心的運作模式改變?yōu)橐杂嬎銠C為中心的運作模式，利用計算機存貯量大、運行速度快、可無限期利用已有信息等優(yōu)勢，將各個設(shè)計制造階段及過程的信息匯集在一起，使整個設(shè)計制造過程在時間上縮短、在空間上拓展，與各個環(huán)節(jié)的聯(lián)系與控制均由計算機直接處理，技術(shù)人員通過計算機這一媒介實現(xiàn)整個過程的有序化和并行化。 聯(lián)系：制造過程的各個環(huán)節(jié)基本相同。 4．簡述我國CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的過程與特點。 答：我國CAD/CAM技術(shù)的研究與開發(fā)大致經(jīng)歷了三個階段。 1）引進、跟蹤、研發(fā)階段 CAD/CAM技術(shù)與產(chǎn)品起源于國

4、外，我國CAD/CAM技術(shù)方面的研究是從20世紀70年代中期開始的，當(dāng)時在一些高等院校中主要圍繞二維圖形軟件進行開發(fā)，并在航空領(lǐng)域和造船工業(yè)首先應(yīng)用。20世紀80年代初，開始成套引進國外CAD/CAM系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上進行開發(fā) 2）自主開發(fā)和快速成長階段。 90年代后，隨著“863/CIMS”計劃的推進，北航、清華、華中理工等一批高校和科研院所相繼推出了研究成果，并在政府的大力扶持下展開了科研成果向產(chǎn)品、商品的積極轉(zhuǎn)化。 3）產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)化發(fā)展階段 以制造業(yè)信息化為龍頭的信息化帶動工業(yè)化工程已經(jīng)全面鋪開，企業(yè)到了必須而且已經(jīng)具備條件在國產(chǎn)CAD/CAM軟件平臺上規(guī)劃和構(gòu)建符合企業(yè)特點的計

5、算機輔助設(shè)計/制造/管理系統(tǒng)的時候，國內(nèi)的軟件業(yè)也瞄準了這一巨大的潛在市場，這將進一步刺激CAD/CAM系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化、系統(tǒng)化、集成化發(fā)展。 5．簡述CAD/CAM的發(fā)展趨勢。 答：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)準化的方向發(fā)展。首先，開放性是決定一個系統(tǒng)能否真正達到實用化并轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，這主要體現(xiàn)在系統(tǒng)的工作平臺、用戶接口、應(yīng)用開發(fā)環(huán)境以及與其他系統(tǒng)的信息交換等方面。所謂集成就是向企業(yè)提供一體化的解決方案。并行工程是一種集成，企業(yè)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）也是一種集成。通過集成能最大限度地實現(xiàn)企業(yè)信息共享，建立新的企業(yè)運行方式，提

6、高生產(chǎn)效率。智能化是將目前基于算法的解決問題方式向基于知識的推理型解決問題方式轉(zhuǎn)變，需要將人工智能技術(shù)、專家系統(tǒng)引入到CAD/CAM領(lǐng)域中，不斷使處理問題、解決問題的水平處于較高的水準，避免過多地依賴人工進行決策。最后，隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，工業(yè)化標(biāo)準的問題越來越顯得重要。目前基于不同應(yīng)用領(lǐng)域的CAD、CAM系統(tǒng)很多，為了便于把CAD系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果傳送給CAM系統(tǒng)使用、或者提供給別的CAD系統(tǒng)使用，以實現(xiàn)資源共享，要求不同系統(tǒng)之間能夠方便地交換有關(guān)數(shù)據(jù)，要求制訂出相應(yīng)的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準。同時，完善的標(biāo)準化體系既是我國CAD/CAM軟件開發(fā)及技術(shù)應(yīng)用與世界接軌的必由之路，也是CAD

7、/CAM技術(shù)發(fā)展的方向和既定的目標(biāo)。 6．CAD/CAM系統(tǒng)的基本組成有哪些？ 答：典型的CAD/CAM系統(tǒng)主要由有關(guān)的硬件系統(tǒng)和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)構(gòu)成。硬件系統(tǒng)主要由計算機及其外圍設(shè)備組成，包括主機、存儲器、輸入輸出設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備以及生產(chǎn)加工設(shè)備等，它是可以觸摸的物理設(shè)備；軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件，通常是指程序及其相關(guān)的文檔。 7．計算機在CAD/CAM系統(tǒng)中的作用是什么？選擇計算機主要考慮哪些性能指標(biāo)？ 答：計算機主機是CAD/CAM硬件系統(tǒng)的核心，用于指揮、控制整個系統(tǒng)完成運算、分析工作。主機的類型及性能很大程度上決定了CAD/CAM系統(tǒng)的使用性能。 在選擇計算

8、機時，主要考慮的技術(shù)指標(biāo)有主頻、字長、內(nèi)存容量、外存容量、存取速度等。 8．CAD/CAM系統(tǒng)中常用的外部存儲器有那些？各有什么特點？ 答：常用的外部存儲器有磁盤、磁帶、光盤等。 軟盤存儲器由軟盤和軟盤驅(qū)動器組成。軟盤由軟盤盤片、保護套、驅(qū)動軸孔、檢索孔、磁頭讀寫槽及防寫保護口等部分組成，盤片是信息的存儲介質(zhì)；軟盤驅(qū)動器由電動機、讀寫磁頭、運動控制器、接口部件等組成。工作時，馬達帶著盤片飛速旋轉(zhuǎn)，磁頭在讀寫槽內(nèi)作徑向運動，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫，由檢索孔標(biāo)識磁道的起始位置。 硬盤通常是做成固定式的硬盤機與硬盤驅(qū)動器，或者裝成可移式的硬盤組或硬盤插卡。硬盤的盤片與軟盤的區(qū)別在于采用的是金屬片，且

9、一般由多個盤片組成，除所具有的磁道、扇區(qū)之外，盤片之間的磁性柱面仍能存儲數(shù)據(jù)，因此，硬盤的存儲容量是軟盤的幾千甚至幾十萬倍。 磁帶是典型的順序存儲設(shè)備，在磁帶上以物理記錄為單位寫入或?qū)懗觥Ｍǔ?，在信息必須按順序存入及順序讀出的情況下使用磁帶。磁帶的存儲容量比較大，常用來為大型軟件或超微機工作站系統(tǒng)軟件作備份。 光盤是目前計算機系統(tǒng)廣泛使用的存儲介質(zhì)之一，它由光盤和光盤驅(qū)動器組成，結(jié)構(gòu)上與軟盤存儲器相似。光盤分為一次寫入型光盤、可擦寫型光盤兩類。記錄信息時，使用激光照射到介質(zhì)表面上，用輸入數(shù)據(jù)調(diào)制光點的強弱，在盤面上會形成一系列凹凸不平的條紋，信息就以這種方式記錄下來了。讀出信息時，由于光盤

10、表面的凹凸不平，當(dāng)激光光源照射到盤面上時，光的強弱變化經(jīng)過解調(diào)就可輸出數(shù)據(jù)。光盤的存儲容量可達600MB以上，常用于保存信息量龐大的數(shù)據(jù)、資料、應(yīng)用軟件或常用工具軟件。 9．CAD/CAM系統(tǒng)中常用的輸入設(shè)備有那些？各有什么特點？ 答：1）鍵盤是計算機最基本的配置之一，可以用來輸入文字和基本命令及選取菜單等。 2）鼠標(biāo)有機械式、光電式、感應(yīng)式和空間球四種。是常用的屏幕指示裝置。 3）光筆是一種定位裝置，屬于指點輸入設(shè)備 4）數(shù)字化儀可以看成一個標(biāo)注有X－Y坐標(biāo)的平板，可用于輸入精度較高的各類圖形信息。 10．CAD/CAM系統(tǒng)中常用的輸出設(shè)備有那些？簡要說明其工作原理和特點？ 答

11、：1）顯示器是一種快速反應(yīng)的輸出設(shè)備，是計算機最基本的配置之一，也是CAD/CAM系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備，它不僅能直觀地得到計算過程的反饋信息、隨時顯示所設(shè)計的圖形，還能顯示用戶對圖形進行增、刪、改、移動等交互操作的過程。目前大量使用的是陰極射線管制成的顯示器（CRT），平板式的用液晶顯示材料制成的顯示器（LCD）。 2）打印機是一種十分常見的計算機信息輸出設(shè)備。打印機操作簡單，工作成本低，但受輸出紙張幅面大小的限制，在CAD/CAM系統(tǒng)中主要用來進行設(shè)計或計算分析信息的中間結(jié)果或最終結(jié)果的輸出。 3）繪圖機是CAD/CAM系統(tǒng)中不可缺少的一個重要輸出設(shè)備。其原理與X－Y記錄儀近似，在微處理

12、器控制下，繪圖筆可以在X－Y兩坐標(biāo)軸方向上移動，繪出所要求的圖形。 11．簡述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)對象的不同，可將軟件系統(tǒng)分為三個層次，即系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件 系統(tǒng)軟件主要用于計算機的管理、維護、控制及運行，以及對計算機程序的翻譯和執(zhí)行。 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)。 應(yīng)用軟件是在系統(tǒng)軟件和支撐軟件基礎(chǔ)上，針對某一專門應(yīng)用領(lǐng)域的需要而研制的軟件。 12．簡要說明CAD/CAM系統(tǒng)支撐軟件的類型和功能。 答：從功能上可將支撐軟件劃分為自動繪圖、幾何造型、工程分析與計算、仿真與

13、模擬、專用設(shè)備控制程序生成、集成與管理等幾種類型。 （1）繪圖軟件 主要解決零件圖的詳細設(shè)計問題，輸出符合工程要求的零件圖或裝配圖。 （2）幾何建模軟件 它為用戶提供一個完整、準確地描述和顯示三維幾何形狀的方法和工具。 （3）工程計算與分析軟件 這類軟件的功能包括：基本物理量的計算、基本力學(xué)參數(shù)計算、產(chǎn)品裝配、有限元分析、公差分析、優(yōu)化算法、機構(gòu)運動學(xué)分析、動力學(xué)分析等。有限元分析是其核心工具。 （4）仿真與模擬 仿真與模擬技術(shù)是一種建立真實系統(tǒng)的計算機模型的技術(shù)。利用模型分析系統(tǒng)的行為而不建立實際系統(tǒng)，在產(chǎn)品設(shè)計時，實時、并行地模擬產(chǎn)品生產(chǎn)或各部分運行的全過程，以預(yù)測產(chǎn)品的性

14、能、產(chǎn)品的制造過程和產(chǎn)品的可制造性。 （5）工藝過程設(shè)計 工藝過程設(shè)計軟件（CAPP）將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為各種加工、管理信息，包括完整的工藝路線、工序卡等工藝文件以及供數(shù)控加工用的數(shù)控程序及其工藝信息。 （6）專用設(shè)備控制程序生成 （7）集成與管理 CAD/CAM系統(tǒng)集成是將不同功能的軟件模塊有機地連接到一起，形成一個完整的CAD/CAM系統(tǒng)，并協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)有效地運行，以達到信息數(shù)據(jù)無縫傳輸、數(shù)據(jù)共享、提高工作效率的目的。 第二章 計算機圖形學(xué)基礎(chǔ) 1．試述窗視變換原理及規(guī)律。 答：對于用戶定義的一張整圖，需要把圖中每條線段的端點都用上式進行轉(zhuǎn)換，才能形成屏幕上的相應(yīng)圖形。

15、 （1）視圖區(qū)大小不變，窗口區(qū)縮小或放大時，所顯示的圖形會相反地放大或縮??； （2）窗口區(qū)大小不變，視圖區(qū)縮小或放大時，所顯示的圖形會相應(yīng)地縮小或放大； （3）窗口區(qū)與視圖區(qū)大小相同時，所顯示的圖形大小比例不變； （4）視圖區(qū)縱橫比不等于窗口區(qū)縱橫比時，顯示的圖形會有X、Y方向的伸縮變化。 2．試述二維圖形基本幾何變換的種類并給出其變換矩陣。 答：二維圖形的基本幾何變換包括比例變換、對稱變換、錯切變換、旋轉(zhuǎn)變換和平移變換等。 （1）比例變換 推薦精選 設(shè)圖形在x、y兩個坐標(biāo)方向放大或縮小的比例分別為A和D，則坐標(biāo)點的比例變換為： 令,T就是變換矩陣。 （2）對稱變換

16、①設(shè)圖形上一點(x，y)關(guān)于原點作對稱變換： 令,T就是關(guān)于原點對稱的變換矩陣。 ②同理可知關(guān)于x軸對稱的變換矩陣：。 ③關(guān)于y軸對稱的變換矩陣：。 （3）錯切變換 ①設(shè)圖形上一點(x,y)沿x方向作錯切變換： 令，T就是沿x方向作錯切變換矩陣。 ②同理可知沿y方向作錯切變換的變換矩陣為：。 ③沿x、y兩個方向作錯切變換的變換矩陣為：。 （4）旋轉(zhuǎn)變換 設(shè)圖形上一點(x,y)繞原點逆時針旋轉(zhuǎn)q角： 令，為繞原點逆時針旋轉(zhuǎn)變換矩陣，若順時針旋轉(zhuǎn)時，q 角為負值。 （5）平移變換 設(shè)圖形上一點(x,y)沿x軸平移L距離，沿y軸平移M距離，得到新點(x’,y’) ： 令，

17、為平移變換矩陣。 3．試述圖形裁剪技術(shù)的原理和種類。 答：線段裁剪算法中，需要檢查線段相對于窗口的位置關(guān)系。兩者的位置關(guān)系只有三種：線段完全落在窗口內(nèi)，該線段需全部保留；線段完全位于窗口外，該線段應(yīng)全部舍棄；線段部分位于窗口內(nèi)而其余部分位于窗口外，需要計算出該線段與窗口邊界的交點作為線段的分段點，保留位于窗口內(nèi)的那部分線段，舍棄其余部分線段。 線段裁剪算法有矢量裁剪法、編碼裁剪法、中點分割裁剪法等 4.試推導(dǎo)相對直線x+y-1=0對稱的復(fù)合變換矩陣。 答：直線可化為y=1-x 1. 將坐標(biāo)原點平移到(0,1)處：， 2.將反射軸（已平移后的直線）按順時針方向旋轉(zhuǎn)135角，使之與x

18、軸重合： ， 3.圖形關(guān)于x軸的反射變換：， 4.將反射軸逆時針旋轉(zhuǎn)135角：， 5.恢復(fù)反射軸的原始位置：， ， ， 。 第三章 機械CAD/CAM數(shù)據(jù)處理技術(shù) （1）描述工程數(shù)據(jù)庫的特點，指出在機械CAD/CAM集成中的作用 1.支持多個工程應(yīng)用程序 一個工程數(shù)據(jù)庫必須適應(yīng)多個工程應(yīng)用程序，以支持不斷發(fā)展的新的應(yīng)用環(huán)境。最初的概念設(shè)計、詳細設(shè)計、制造設(shè)計和計劃都需要直接進入到工作數(shù)據(jù)庫中去，從設(shè)計到生產(chǎn)后期所進行的操作，像生產(chǎn)控制、質(zhì)量控制和服務(wù)等，都需要利用在產(chǎn)品設(shè)計和制造階段的信息。 2.支持動態(tài)模式的修改和擴充 數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)確定物體在數(shù)據(jù)庫中建模的關(guān)

19、系。一個工程必須經(jīng)過計劃分析、設(shè)計、施工、調(diào)試、生產(chǎn)等階段，相應(yīng)的工程數(shù)據(jù)也是通過各階段逐步明確，逐步詳細，最后得到滿意的結(jié)果。為此，必須記載整個過程的全部圖形和數(shù)據(jù)，作為文檔保存，以便在工程中修改，以及在工程建成后的擴充和改建。 產(chǎn)品的計算機輔助設(shè)計（CAD）是一個變化頻繁的動態(tài)過程，不僅數(shù)據(jù)變化頻繁，而且數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)也會有所改變，這就要求工程數(shù)據(jù)庫具有動態(tài)修改和易于改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的能力。修改結(jié)構(gòu)的功能應(yīng)當(dāng)“在空中”操作，而不需要結(jié)構(gòu)的再編輯或者數(shù)據(jù)庫的再裝配。為CAD/CAM數(shù)據(jù)庫設(shè)計的數(shù)據(jù)模型必須支持工程數(shù)據(jù)類型和工程應(yīng)用中復(fù)雜的物理模型。 3.支持反復(fù)的試探性設(shè)計 在

20、工程中解決一個問題往往是一個多次重復(fù)、反復(fù)修改的過程，而不同于一般事務(wù)數(shù)據(jù)。CAD/CAM數(shù)據(jù)庫必須適合設(shè)計過程中的試湊、重復(fù)和發(fā)展的特點。即在一般情況下，數(shù)據(jù)庫必須保持數(shù)據(jù)的一致性，在特殊情況下，工程數(shù)據(jù)庫應(yīng)允許暫時的、不一致數(shù)據(jù)存在，并能加以管理。 4.支持在數(shù)據(jù)庫中嵌入語義信息 語義信息是用來描述在數(shù)據(jù)庫中存儲數(shù)據(jù)，它包括物體和關(guān)系的建模，有關(guān)物體和關(guān)系的信息在數(shù)據(jù)庫中是怎樣表示的。怎樣獲得和使用這些信息的。一個集成和數(shù)據(jù)詞典/字典系統(tǒng)是用來記錄指定含義的，并是使用數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)記錄的工具。這個功能一般不僅僅是資料程序員利用，并且也是文件的主要來源。更多的語義信息被機器占用，成

21、為數(shù)據(jù)庫中一個集成部分，可用于人和機器直接相互作用及數(shù)據(jù)庫的修改。 5.支持存儲和管理各種設(shè)計結(jié)果版本 在人工設(shè)計中，存在幾種設(shè)計版本的情況是經(jīng)常發(fā)生的，每一個設(shè)計版本盡管不同，但均滿足設(shè)計所要求的全部功能，它們可供選擇。設(shè)計問題很少只有唯一的方案解，當(dāng)在設(shè)計中對重要條件強調(diào)的重點不同時，一般有幾種可供選擇的方案。理想情況下，一個CAD/CAM數(shù)據(jù)庫應(yīng)當(dāng)具有一個設(shè)計任務(wù)多個版本的能力。 6.支持復(fù)雜的抽象層次表示 設(shè)計單元之間的許多復(fù)雜關(guān)系可以在抽象層次中模型化。設(shè)計過程常被看成自頂向下的工作方式，即將復(fù)雜的問題不斷分解到子問題層中，這些子問題概念簡單，可以組合起來解決

22、原問題。例如，工程所涉及的工程圖很少是僅由一張圖來表示，通常采用分層表示法，即上層工程圖中的一個符號表示下層某一張子工程圖（即上層的一個抽象部件符號代表下層若干個部件的組合），這些子工程圖中的一個符號又能表示更下一層的某一張子工程圖，…，即自頂向下逐層表示，直至最下層為止。 推薦精選 7.支持多CPU/分布式處理環(huán)境 通常支持CAD/CAM一體化系統(tǒng)的硬件是由異種機組成的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因此，要求工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)是一個分布式的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，并為所有基本單元系統(tǒng)存取全局數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一的接口標(biāo)準。 8.支持建立和臨時存取數(shù)據(jù)庫 在設(shè)計和制造過程中，存在許多臨時性數(shù)

23、據(jù)，這些不需長期保存的數(shù)據(jù)可存入臨時數(shù)據(jù)庫中，使用完畢即可刪除。 9.支持交互式和多用戶工作以及并行設(shè)計 工程設(shè)計時，為了及時傳達設(shè)計人員的思想和意圖，需要進行交互式工作。而且現(xiàn)代設(shè)計工作決不是一人能勝任的，為提高工程設(shè)計質(zhì)量，加快進度，必須開展并行作業(yè)，使若干名設(shè)計人員既能同時工作，又可達到資源共享。為此，要求工程數(shù)據(jù)庫能隨時提供數(shù)據(jù)并存儲數(shù)據(jù)，提供多用戶使用和進行并行設(shè)計。 10.支持多種表示處理 在設(shè)計和制造過程中，應(yīng)用程序往往要利用同一物體的不同表示形式來實現(xiàn)不同的目的和要求。例如，在幾何造型中，可以使用CSC樹、邊界表示、八叉樹法等多種表示形式來表示同一形體。

24、因此，工程數(shù)據(jù)庫要有存儲和管理同一形體的多種表示形式的功能，而且要保持這些表示形式之間的一致性。 11.支持數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序的接口 為了支持工程數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用過程，數(shù)據(jù)庫必須與多種程序語言交互。數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序的接口有兩類：子語句方式和CALL方式。子語句方式將數(shù)據(jù)庫的DML語句看成特殊的應(yīng)用程序語句。CALL方式將數(shù)據(jù)庫的DML語句設(shè)計成宿主語言的一個過程或函數(shù)，應(yīng)用程序通過CALL語句調(diào)用它們。 12.支持工程事物處理 在工程應(yīng)用中，解決一個工程問題需要花費很長時間，涉及的數(shù)據(jù)量也很多，這種解決工程問題的過程稱為工程事務(wù)。由于這類問題工作時間很長，中間出現(xiàn)意外錯誤或認為中斷的

25、可能性較高。因此，商業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中處理事務(wù)的方法在此已不適用。工程數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)具備處理工程事務(wù)的能力。 EDB是CAD/CAM/CAE/CAPP/MRP/MRPII等工程設(shè)計及制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，是各應(yīng)用系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換和共享的樞紐，EDB在應(yīng)用系統(tǒng)中的位置如下圖所示。由圖可知，EDB處于核心地位，如果管理不當(dāng)，那么在集成時各系統(tǒng)之間會產(chǎn)生瓶頸問題，而且很難獲取正確的數(shù)據(jù)。 （2）機械CAD/CAM中有那些數(shù)據(jù)處理技術(shù)，并指出其使用場合。 1.數(shù)據(jù)程序化處理 數(shù)表程序化：適用于數(shù)據(jù)少且別的程序不需調(diào)用的情況 數(shù)表公式化處理：適用于對于數(shù)據(jù)間存在

26、聯(lián)系或函數(shù)關(guān)系的數(shù)據(jù) 線圖程序化處理：適用于用線圖來表示參數(shù)間的函數(shù)關(guān)系，包括直線、折線或各種曲線構(gòu)成的線圖。 2.數(shù)據(jù)文件化處理： 適用于如果數(shù)表很大或數(shù)表個數(shù)很多，如還采用該方法進行程序化，這時程序?qū)@得非常的龐大、不易實現(xiàn)，這就需要將數(shù)表進行文件化或數(shù)據(jù)庫進行處理 3.數(shù)據(jù)庫處理： 適用于有大量數(shù)據(jù)文件，需要共享和集中，與應(yīng)用軟件相獨立的數(shù)據(jù)集合 第四章 三維幾何建模技術(shù) 1．形體的拓撲信息和幾何信息的含義是什么？ 答：幾何信息一般是指一個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、線、面、體的信息。 拓撲信息是指一個物體的拓撲元素（頂點、邊和

27、表面）的個數(shù)、類型以及它們之間的關(guān)系，根據(jù)這些信息可以確定物體表面的鄰接關(guān)系。 2．三維幾何建模系統(tǒng)有哪幾種建模方式？各自的特點是什么？ 答：三維幾何建模系統(tǒng)有線框建模、曲面建模、實體建模、特征建模等 線框模型是由一系列的點、直線、圓弧及某些二次曲線組成，描述的是產(chǎn)品的輪廓外形。線框建模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表結(jié)構(gòu)，采用線框建模的描述方法構(gòu)造實體，所需信息量少，數(shù)據(jù)運算簡單，占居的存貯空間比較小，對硬件的要求不高。 曲面模型由于增加了面的信息，在提供三維實體信息的完整性、嚴密性方面，比線框模型進了一步，它克服了線框模型的許多缺點，能夠比較完整地定義三維立體的表面，所能描述的零件范圍廣；曲面建?？?/p>

28、以對物體作剖切面、面面求交、線面消隱、數(shù)控編程以及提供明暗色彩圖顯示所需要的曲面信息等。 與線框建模、曲面建模不同，三維實體建模在計算機內(nèi)部存貯的信息不是簡單的邊線或頂點的信息，而是比較完整地記錄了生成實體的各個方面的數(shù)據(jù)。特點在于覆蓋三維立體的表面與其實體同時生成。利用這種方法，可以完整地、清楚地對物體進行描述，并能實現(xiàn)對可見邊的判斷，具有消隱的功能。 特征建模的特點主要概括為以下幾個方面： （1）特征建模使產(chǎn)品的設(shè)計工作不停留在底層的幾何信息基礎(chǔ)上，而是依據(jù)產(chǎn)品的功能要素，如鍵槽、螺紋孔、均布孔、花鍵等，起點在比較高的功能模型上。特征的引用不僅直接體現(xiàn)設(shè)計意圖，也直接對應(yīng)著加工方法，

29、以便于進行計算機輔助工藝過程設(shè)計并組織生產(chǎn)。 （2）特征建模以計算機能夠理解的和能夠處理的統(tǒng)一產(chǎn)品模型代替?zhèn)鹘y(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、夾具設(shè)計等各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的連接，使得產(chǎn)品設(shè)計與原來后續(xù)的各個環(huán)節(jié)并行展開，系統(tǒng)內(nèi)部信息共享，實現(xiàn)真正的CAD/CAPP/CAM的集成，且支持并行工程。 （3）有利于實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計、制造方法的標(biāo)準化、系列化、規(guī)范化，使得產(chǎn)品在設(shè)計時就考慮加工、制造要求，保證產(chǎn)品有較好的工藝性及可制造性，有利于降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。 3．試述常用的曲面構(gòu)造方法及構(gòu)造特點。 答：1）線性拉伸面 這是將一條剖面線C（u）沿方向D滑動所掃成的曲面 2）直紋面：給定兩條相似的曲線，它們

30、具有相同的次數(shù)和相同的節(jié)點矢量，將兩條曲線上對應(yīng)點用直線相連，便構(gòu)成了直紋面 3）旋轉(zhuǎn)面：在xOz平面內(nèi)定義的曲線C（u），將其繞Z軸旋轉(zhuǎn)360°就得到旋轉(zhuǎn)面。旋轉(zhuǎn)面的特征是與Z軸垂直平面上的曲線是一個整圓 4）掃描面的方法是用一條剖面線沿另一條基準線滑動 4．實體建模的方法有哪些？ 答：實體建模的方法有：體素法、掃描法 體素法是通過基本體素的集合運算構(gòu)造幾何實體的建模方法。每一個基本體素都具有完整的幾何信息，是真實而唯一的三維實體。 有些物體的表面形狀較為復(fù)雜，難以通過定義基本體素加以描述，可采用定義基體，利用基體的變形操作實現(xiàn)實體的建模，這種構(gòu)造實體的方法稱為掃描法。 5．試

31、述實體建模中計算機內(nèi)部表示方法，其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特點。 答：常見的有邊界表示法、構(gòu)造立體幾何法、混合表示法（即邊界表示法與構(gòu)造立體幾何法混合模式）、空間單元表示法等。 邊界表示法簡稱B-Rep法，它的基本思想是，一個形體可以通過包容它的面來表示，而每一個面又可以用構(gòu)成此面的邊描述，邊通過點，點通過三個坐標(biāo)值來定義 CSG法表示實體可用二叉樹的形式加以表達 混合模式中，CSG法作為系統(tǒng)外部模型，B-Rep法作為系統(tǒng)內(nèi)部模型，即CSG法做用戶接口，方便用戶輸入數(shù)據(jù)、定義體素及確定集合運算類型，計算機內(nèi)部則采用B-Rep數(shù)據(jù)

32、模型，以便存貯實體更詳細的信息，類似于在CSG樹結(jié)構(gòu)的節(jié)點上擴充邊界法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以達到快速描述和操作模型的目的。 推薦精選 6．什么是特征？特征是如何分類的？依據(jù)何在？ 答：特征應(yīng)該理解為一個專業(yè)術(shù)語，它兼有形狀和功能兩種屬性，從它的名稱和詞義定義聯(lián)想它的特定幾何形狀、拓撲關(guān)系、典型功能、繪圖表示方法、制造技術(shù)和公差要求。 特征定義的實現(xiàn)有兩種方式： （1）在產(chǎn)品設(shè)計過程中提供一套預(yù)先定義好的形狀特征，稱作特征的前置定義，或叫基于特征的設(shè)計。 （2）首先進行幾何設(shè)計，然后從幾何模型中識別或抽取形狀特征，稱作特征的后置定義，或稱特征識別。 從總體

33、上看，特征可分為通用特征和應(yīng)用特征兩大類。 1）通用特征 通用特征是從機械產(chǎn)品的幾何形狀抽象出來的一般性特征，由基本形狀特征和附加形狀特征組成?；拘螤钐卣魇潜磉_一個零件總體形狀的特征，附加形狀特征是對零件局部形狀進行修改的特征。 2）應(yīng)用特征 應(yīng)用特征是指各種工程專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域里所遇到的各種形狀特征。這些特征中有的仍以前述的通用特征為基礎(chǔ)。但在設(shè)計、分析、制造等不同階段，可有不同的特征定義。按機械零件的幾何形狀分，可大致分為軸類、盤類、支架類、箱體類和自由曲面類等。 7．特征建模技術(shù)的實現(xiàn)方法有哪些？ 答：實現(xiàn)特征的具體方法如下： （1）對于基本形狀特征，可以直接采用根據(jù)參數(shù)建立

34、拓撲、幾何信息的方法，如拉伸類特征、旋轉(zhuǎn)類特征、掃描類特征、混合類特征。這類似于幾何造型系統(tǒng)中的基本體元的幾何、拓撲結(jié)構(gòu)的建立。 （2）對于附加形狀特征，盡可能采用局部修改技術(shù)直接修改原有的拓撲、幾何結(jié)構(gòu)。 （3）對不易采用方法（2）的附加形狀特征，盡可能分別構(gòu)成基本形狀特征和附加形狀特征。 （4）對不易采用方法（1）、（2）、（3）的特征，采用布爾運算實現(xiàn)，但顯式操作仍為特征造型而不是布爾運算。 第五章 計算機輔助工程 1．給出CAE得定義，敘述用CAE可解決哪些工程問題？ 答：計算機輔助工程（CAE），是以現(xiàn)代計算力學(xué)為基礎(chǔ)、計算機仿真為手段的工程分析技術(shù)，是實現(xiàn)產(chǎn)品優(yōu)化設(shè)計

35、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）、運動機構(gòu)分析、氣動或流場分析、電路設(shè)計和磁場分析等。 工程數(shù)值分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、強度設(shè)計評價與壽命預(yù)估、動力學(xué)／運動學(xué)仿真等是計算機輔助工程分析的主要內(nèi)容。 2．有限元法解決工程問題時，單元的劃分有哪些要求？ 答：采用單元來替代連續(xù)體進行分析計算時，需要考慮單元劃分的有效性，保證所分析計算的結(jié)果與原物體的一直性，具體劃分時應(yīng)注意： （1）單元之間不能相互重疊，要與原物體的占有空間相容，即單元既不能落在原區(qū)域外，也不能使區(qū)域邊界

36、出現(xiàn)空洞。 （2）單元應(yīng)精確逼近原物體。所有原域的頂點都應(yīng)取成單元的頂點。所有網(wǎng)格的表面頂點都應(yīng)落在原域表面上。所有原域的邊和面都被單元的邊和面所逼近。 （3）單元的形狀合理。每個單元應(yīng)盡量趨近于正多邊形和正多面體，不能出現(xiàn)面積很小的二維尖角元或體積很小的三維薄元。 （4）網(wǎng)格的密度分布合理。分析值變化梯度大的區(qū)域需要細化網(wǎng)格。 （5）相鄰單元的邊界相容。不能從一個單元的邊和面的內(nèi)部產(chǎn)生另一單元的頂點。 （6）分析對象的幾何結(jié)構(gòu)、載荷及支承情況均為對稱時，可只取其中一個對稱部分的結(jié)構(gòu)進行分析計算。在位移受約束的節(jié)點上，應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)置約束條件。當(dāng)節(jié)點沿某一方向上不能位移時，則設(shè)置相

37、應(yīng)的連桿支座。當(dāng)節(jié)點為某一固定點時，則設(shè)置鉸鏈支座。 （7）單元劃分后，要對全部單元和節(jié)點進行編碼。 3．CAE解決工程問題的基本過程分為幾步？ 答：有限元法求解的具體步驟： 1）單元剖分 根據(jù)連續(xù)彈性體的形狀，選擇單元類型，將該彈性體分割成許多個有限大小的單元，并為單元和節(jié)點編號。 2）單元特征分析 以節(jié)點位移{δ}e為基本未知量，選擇一個單元位移函數(shù)后，進行以下工作： （1）用節(jié)點位移表示單元位移，即{f}=[N] {δ}e ; （2）通過幾何方程用節(jié)點位移表示單元應(yīng)變，即{ε}=[B] {δ}e ; （3）通過物理方程用節(jié)點位移表示單元應(yīng)力，即{σ}=[S] {δ}e

38、 ; （4）通過最小勢能原理用節(jié)點位移表示節(jié)點力，{R} e＝「K」e{δ}e ; 3）總體結(jié)構(gòu)合成 （1）分析整理各單元剛度矩陣，按照總體節(jié)點進行各單元剛度矩陣的迭加，形成總體剛度矩陣，并建立以總體剛度矩陣為系數(shù)的線性方程組{R}＝「K」{δ}； （2）對線性方程組進行邊界條件處理，及線性方程組的 處理，求解處理后的方程組，求得節(jié)點位移，再由{σ}=[S] {δ}e求得單元應(yīng)力。 4．CAE的前置處理主要解決什么問題？ 答：前置處理程序的基本任務(wù)是根據(jù)輸入對象的幾何信息進行有限元幾何造型，按照用戶擬定的計算機模型自動生成網(wǎng)格，以及進行不同密度網(wǎng)格間的轉(zhuǎn)換和修補等。有實體建模

39、與參數(shù)化建模，構(gòu)件的布爾運算，單元自動劃分，節(jié)點自動編號與節(jié)點參數(shù)自動生成，載荷及材料參數(shù)直接輸入與公式參數(shù)化導(dǎo)入，節(jié)點載荷自動生成，有限元模型信息自動生成等功能。 5．CAE的后置處理的主要任務(wù)是什么？ 答：后置處理功能主要包括繪制應(yīng)力、應(yīng)變、位移、速度和加速度等空間和時間變化的曲線圖。同時，還要求能對主分析程序的結(jié)果進行加工，如坐標(biāo)變換、插值、曲線光順、修訂輸出結(jié)果，以及有限元分析結(jié)果的數(shù)據(jù)平滑，各種物理量的加工與顯示，針對工程或產(chǎn)品設(shè)計要求的數(shù)據(jù)檢驗與工程規(guī)范校核，設(shè)計優(yōu)化與模型修改等。 6．優(yōu)化設(shè)計的基本原理是什么？ 答：優(yōu)化設(shè)計是在計算機廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項設(shè)計技

40、術(shù)。優(yōu)化設(shè)計提供了一種邏輯方法，它能在所有可行的設(shè)計方案中進行最優(yōu)的選擇，在規(guī)定條件下得到最佳設(shè)計效果。其原則是尋求最優(yōu)設(shè)計，其手段是計算機和應(yīng)用軟件，其理論是數(shù)學(xué)規(guī)劃法。 第六章 計算機輔助工藝 設(shè)計 1、簡要分析CAPP系統(tǒng)的基本組成和功能。 答：（1）零件信息的輸入（2）系統(tǒng)的管理（3）零件工藝設(shè)計（4）工藝文件輸出（5）系統(tǒng)界面 2、簡述CAPP系統(tǒng)在企業(yè)信息化中的作用。 答：在制造業(yè)信息化工程中，CAPP系統(tǒng)起著非常重要的角色，主要表現(xiàn)在： （1）建立產(chǎn)品、零件制造的工藝過程文件，具體規(guī)定產(chǎn)品在形成過程中有關(guān)的條件、狀態(tài)、過程等參數(shù)，描述零件的加工過程以及應(yīng)達到的質(zhì)量標(biāo)準

41、，使工藝文件規(guī)范化、標(biāo)準化。 （2）替代工藝設(shè)計人員的手工操作，將其從繁雜的手工編寫、查閱資料、繪制簡圖等工作中解脫出來，將精力放在工藝設(shè)計、工藝經(jīng)驗的積累、工藝知識的應(yīng)用上，有效地提高企業(yè)的制造工藝水平。 （3）規(guī)范產(chǎn)品制造工藝，使工藝信息計算機化，為制造業(yè)信息化提供基礎(chǔ)條件；實現(xiàn)工藝參數(shù)等信息的數(shù)字化，提高工藝設(shè)計信息的共享與重用水平。 （4）使各種優(yōu)化決策方法的實現(xiàn)成為可能，為工藝設(shè)計人員提供決策支持，包括工藝路線決策的優(yōu)化，切削參數(shù)的優(yōu)化，工時定額的確定等。 3、描述零件幾何特征分類方法的特點，與特征造型中的特征分類方法有何區(qū)別？ 答：特征信息描述法是采用經(jīng)過定義的特征（包括

42、幾何特征、技術(shù)特征等）對零件進行描述，并建立一套主要由圖形迭加規(guī)則組成的特征描述系統(tǒng)的方法。這種方法的基本思想是按照零件加工過程中所形成的零件型面來定義零件的幾何特征，并在這些型面特征中關(guān)聯(lián)相應(yīng)的工藝信息（包括零件的精度、材料、熱處理等技術(shù)要求）作為技術(shù)特征，以幾何特征信息集的形式對零件進行描述。 與特征造型中的特征分類方法區(qū)別：特征造型中特征分類方法是從零件表面形狀定義特征僅有幾何特征 4、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。 答：目前商品化CAPP系統(tǒng)對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CA

43、D系統(tǒng)的零件信息，對一些具有明顯加工特征的幾何圖形進行提取和應(yīng)用；采用零件信息編碼系統(tǒng)對輸入零件進行編碼輸入等方法。這些方法不是缺少完整的零件工藝信息，無法實現(xiàn)工藝的創(chuàng)成，就是信息輸入的過程十分復(fù)雜，輸入方法不實用，工藝人員難以接受。 概念化信息輸入方法具有下列特點： （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，采用信息柄進行信息的激活與傳遞，提高了CAPP系統(tǒng)信息輸入的準確性。 （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)，同時受到PDM資源數(shù)據(jù)庫的支持，便于進行信息輸入的擴

44、充。 （3）工藝特征信息柄繼承了傳統(tǒng)的零件分類方法，它是工藝設(shè)計人員長期工作中形成的概念，比較容易接受，也便于工藝設(shè)計。 （4）僅經(jīng)過有限的幾次信息提取，即可完整輸入零件特征的全部信息，不僅輸入的效率高，還適用于創(chuàng)成式工藝生成，以及基于內(nèi)容的工藝匹配與查詢。 5、簡述派生式CAPP和創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的基本原理、相關(guān)技術(shù)和特點。 答：派生式CAPP系統(tǒng)的主要特征是檢索預(yù)置的零件工藝規(guī)程，實現(xiàn)零件工藝設(shè)計的借鑒與編輯。根據(jù)零件工藝規(guī)程預(yù)置的方式不同，可以分為基于GT技術(shù)的CAPP系統(tǒng)，基于特征技術(shù)的CAPP系統(tǒng)兩種主要形式。 推薦精選 創(chuàng)成式CAPP系

45、統(tǒng)可以定義為一個能綜合加工信息，自動為一個新零件制定出工藝過程的系統(tǒng)。依據(jù)輸入零件的有關(guān)信息，系統(tǒng)可以模仿工藝專家，應(yīng)用各種工藝決策規(guī)則，在沒有人工干預(yù)的條件下，從無到有，自動生成該零件的工藝規(guī)程。創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)的核心是工藝決策的推理機和知識庫。 創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)主要解決兩個方面的問題，即零件工藝路線的確定（或稱工藝決策）與工序設(shè)計。 6、試述知識的數(shù)據(jù)庫存貯形式與提取方式之間的關(guān)系，比較不同存貯形式的利弊。 答：1）采用文件的存貯格式，即用IF—THEN方式進行條件的匹配，當(dāng)系統(tǒng)不能提供滿足的條件時，選擇默認標(biāo)識為FALSE的框架，從中得到結(jié)論

46、以作為推理時讓步的條件。這種結(jié)構(gòu)化的文件方式，能滿足工藝推理的要求，但規(guī)則添加時，需要重新編譯程序，不利于規(guī)則的修改與擴充。 2）采用數(shù)據(jù)庫方式的存貯，對應(yīng)于條件的匹配，系統(tǒng)采取數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的查詢方式即采用關(guān)鍵字進行已知條件的查詢，并提取查詢到的相應(yīng)記錄作為推理結(jié)果。這種方式使系統(tǒng)的查詢、匹配變得更加簡單，還可利用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)本身提供的控制機制，來保證數(shù)據(jù)的完整性和統(tǒng)一性，使各分布子系統(tǒng)均能同時對同一數(shù)據(jù)庫進行操作。此外，規(guī)則的擴充也比較容易，能實現(xiàn)即改即用。 7、何謂面向?qū)ο蟮闹R表達？這種知識表達方法有何特點？ 答：面向?qū)ο蟮闹R表示不是簡單地將事實、規(guī)則以及一些方法用類封裝，它是某領(lǐng)域

47、對象的知識表示，它采用的基本方法是，以對象為中心來組織知識庫的結(jié)構(gòu)，將對象的屬性、知識及知識處理過程統(tǒng)一在對象的結(jié)構(gòu)中。應(yīng)用對象標(biāo)識來區(qū)分不同的對象類，用對象屬性表示對象的靜態(tài)屬性，用知識處理方法來表示對象的動態(tài)行為。這種對象是以整體形式出現(xiàn)的，從它的外形只能看到外部特征，即該對象所能接收的消息，所具備的知識處理能力等。在對象外部不能直接修改對象內(nèi)部狀態(tài)，也不能直接調(diào)用其它內(nèi)部的知識處理，對象內(nèi)部的知識調(diào)度和推理進程由對象內(nèi)的規(guī)則控制。 第七章 計算機輔助數(shù)控加工編程 1．簡要說明數(shù)控加工編程的基本過程及主要內(nèi)容。 答：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、

48、數(shù)控程序輸入及程序檢驗。 主要內(nèi)容： 1）加工工藝分析 根據(jù)零件形狀尺寸及其技術(shù)要求，分析零件的加工工藝，選定合適的機床、刀具與夾具，確定合理的零件加工工藝路線、工步順序以及切削用量等工藝參數(shù)。 2）刀位軌跡計算 根據(jù)零件形狀尺寸、加工工藝路線的要求，在適當(dāng)?shù)墓ぜ鴺?biāo)系上計算零件與刀具相對運動的軌跡的坐標(biāo)值，以獲得刀位數(shù)據(jù)，諸如幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、幾何元素的交點或切點等坐標(biāo)值，有時還需要根據(jù)這些數(shù)據(jù)計算刀具中心軌跡的坐標(biāo)值，并按數(shù)控系統(tǒng)最小設(shè)定單位（如0.001mm）將上述坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量，作為編程的參數(shù)。 3）編制加工程序 根據(jù)制定的加工路線、刀具運動軌跡

49、、切削用量、刀具號碼、刀具補償要求及輔助動作，按照機床數(shù)控系統(tǒng)使用的指令代碼及程序格式要求，編寫或生成零件加工程序清單，并進行初步的人工檢查與修改。 4）程序輸入 當(dāng)程序較簡單時，可以由人工通過鍵盤直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。對于大型的加工程序，可以通過光電讀帶機制作加工程序紙帶，作為控制信息介質(zhì)。近年來，許多數(shù)控機床都采用磁盤、計算機通信技術(shù)等各種與計算機通用的程序輸入方式，實現(xiàn)加工程序的輸入，因此，只需要在普通計算機上輸入編輯好的加工程序，就可以直接傳送到數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)中去。 5）程序校驗和試切 所編制的加工程序一般必須經(jīng)過進一步的校驗和試切削才能用于正式加工。當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯誤時，應(yīng)分析錯

50、誤的性質(zhì)及其產(chǎn)生的原因，或修改程序單、或調(diào)整刀具補償尺寸，直到符合圖紙規(guī)定的精度要求為止。 2．簡要敘述APT語言編程的基本步驟。 答：用APT語言編制零件源程序應(yīng)遵循如下步驟： （1）分析零件圖 （2）選擇坐標(biāo)系 （3）確定幾何元素標(biāo)識符 （4）進行工藝分析（5）確定對刀方法和對刀點 （6）選擇容差、刀具等工藝參數(shù)（7）編寫幾何定義語句（8）編寫刀具運動定義語句（9）插入其它語句 （10）檢驗零件源程序（11）填寫源程序清單。 3．簡要說明圖形交互式自動編程的原理和功能。 答：利用CAD模塊生成幾何圖形，采用人機交互的實時對話方式，在計算機屏幕上指定被加工部位，輸入

51、相應(yīng)的加工參數(shù)，計算機便可自動進行必要的數(shù)學(xué)處理并編制出數(shù)控加工程序，同時在計算機屏幕上動態(tài)地顯示出刀具的加工軌跡。（圖略） 對于通常的切削加工數(shù)控編程，CAM系統(tǒng)一般均具有刀具工藝參數(shù)的設(shè)定、刀具軌跡自動生成、刀具軌跡編輯、刀位驗證、后置處理、動態(tài)仿真等基本功能。 4．簡要說明圖形交互式自動編程的基本步驟和特點。 答：基本步驟歸納起來可分為 （1）幾何造型（2）加工工藝分析（3）刀具軌跡的計算及生成 （4）刀位驗證及刀具軌跡的編輯（5）后置處理（6）數(shù)控程序的輸出 圖形交互式自動編程的特點 （1）將零件加工的幾何造型、刀位計算、圖形顯示和后置處理等作業(yè)過程結(jié)合在一起，有

52、效地解決了編程的數(shù)據(jù)來源、圖形顯示、走刀模擬和交互修改問題，彌補了數(shù)控語言編程的不足。 （2）編程過程是在計算機上直接面向零件的幾何圖形交互進行的，不需要用戶編制零件加工源程序，用戶界面友好、使用簡便、直觀、準確、便于檢查；同時，不需要專用的編程機，便于普及推廣。 （3）不僅能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計（CAD）與數(shù)控加工編程（NCP）的集成，還便于與工藝過程設(shè)計（CAPP）、刀夾量具設(shè)計等其它生產(chǎn)過程的集成。 5．試分析比較常用的幾種數(shù)控程序檢驗方法，簡要說明其原理和特點。 答：目前數(shù)控程序檢驗的方法主要有：試切、刀具軌跡仿真、三維動態(tài)切削仿真和虛擬加工仿真等。 試切法：是NC程序檢驗的有效方

53、法。傳統(tǒng)的試切是采用塑模、蠟?zāi)?、或木模在專用設(shè)備上進行的，通過塑模、蠟?zāi)；蚰灸Ａ慵叽绲恼_性來判斷數(shù)控加工程序是否正確。通過計算機仿真模擬系統(tǒng)，可以在軟件上實現(xiàn)零件的試切過程，將數(shù)控程序的執(zhí)行過程在計算機屏幕上顯示出來，是數(shù)控加工程序檢驗的有效方法。 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、進退刀方式是否合理，刀位軌跡是否正確，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畫顯示的方法，效果逼真，通常在后置處理之前進行。由于該方法是在后置處理之前進行刀位軌跡仿真，它可以脫離具體的數(shù)控系統(tǒng)環(huán)境進行。刀位軌跡仿真法

54、是目前比較成熟有效的仿真方法，應(yīng)用比較普遍。 三維動態(tài)切削仿真法：在自動編程中，三維動態(tài)切削圖形仿真驗證是采用實體造型技術(shù)建立加工零件毛坯、機床、夾具及刀具在加工過程中的實體幾何模型，然后將加工零件毛坯及刀具的幾何模型進行快速布爾運算（一般為減運算），最后采用真實感圖形顯示技術(shù)，把加工過程中的零件模型、機床模型、夾具模型及刀具模型動態(tài)地顯示出來，模擬零件的實際加工過程。這種方法的特點是仿真過程的真實感較強，基本上具有試切加工的驗證效果。三維動態(tài)切削仿真已成為圖形數(shù)控編程系統(tǒng)中刀具軌跡驗證的重要手段。 虛擬加工仿真方法：是應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)加工過程的仿真技術(shù)。這種加工仿真方法主要解決加工過

55、程中實際加工環(huán)境的工藝系統(tǒng)間發(fā)生的干涉碰撞問題和運動關(guān)系。由于加工過程是一個動態(tài)的過程，刀具與工件、夾具、機床之間的相對位置隨時間改變的，工件從毛坯開始經(jīng)過若干工序的加工，在形狀和尺寸上均在不斷變化，因此，虛擬加工法是在各組成環(huán)境確定的工藝系統(tǒng)上進行動態(tài)仿真。 第八章 逆向工程技術(shù) 1．何謂順向工程？它與逆向工程有什么關(guān)系？ 答：傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)均是按嚴謹?shù)难芯块_發(fā)流程，從確定預(yù)期功能與規(guī)格目標(biāo)開始，構(gòu)思產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，然后進行各個部件的設(shè)計、制造以及檢驗，再經(jīng)過組裝、整機檢驗、性能測試等程序完成整個開發(fā)過程，設(shè)計者擁有產(chǎn)品開發(fā)的完整技術(shù)檔案，每個零部件都有原始設(shè)計圖紙，按確定的工藝文件加工，

56、零件的尺寸精度要求合格與否由產(chǎn)品檢驗報告記錄分析。這種開發(fā)模式稱為預(yù)定模式（prescriptive model），此類開發(fā)工作稱為順向工程（forward engineering）或正向設(shè)計 逆向工程與傳統(tǒng)設(shè)計制造過程是截然不同的設(shè)計流程。逆向工程中，按照現(xiàn)有的零件原型進行設(shè)計生產(chǎn)，零件具有的幾何特征與技術(shù)要求都包含在原型中，而傳統(tǒng)的設(shè)計是根據(jù)零件最終所承擔(dān)的功能以及各方面的影響因素進行從無到有的設(shè)計。 推薦精選 2．總結(jié)歸納逆向工程的基本過程。逆向工程的作用有哪些？ 答：逆向工程的核心包括了以下四個步驟： （1）零件原型的數(shù)字化（2）從測量數(shù)據(jù)中提取零件原型的幾何特征　

57、（3）零件原型CAD模型的構(gòu)建（4）CAD模型的檢驗與修正　 逆向工程大致應(yīng)用在以下幾種情況： （1）在缺少設(shè)計文檔以及沒有CAD模型的情況下，對零件原型進行測量，形成零件的設(shè)計圖紙或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)計需要通過實驗測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)計特別重要的領(lǐng)域。 （4）由于近年來對模具制作時間、造型與精度要求日益嚴格，采用單一CAD系統(tǒng)順向進行模具設(shè)計制作，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）另一個重

58、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，此時不需要對整個零件原型進行復(fù)制，而是借助逆向工程技術(shù)抽取零件原型的設(shè)計思想，指導(dǎo)新的設(shè)計。這是由實物逆向推理出設(shè)計思想的一種漸近過程。 3．逆向工程前處理的主要任務(wù)是什么？ 答：逆向工程的首要任務(wù)就是取得所需的點數(shù)據(jù)，用于后續(xù)的模型建構(gòu)。 4．為什么要進行逆向工程的后處理？后處理有哪些作用？ 答：在逆向工程中，曲面模型重建是最重要、最繁雜的一環(huán)，因為最后完成模型的加工，需要的是平滑的曲面模型或是由良好的點群所產(chǎn)生的三角網(wǎng)格，所以點數(shù)據(jù)的處理、曲面的構(gòu)建方式以及完整的修編和分析等功能，是逆向工程曲面模型重建相當(dāng)重要的部分 5．何謂快

59、速原型？ 答：快速原型制造（RPM-Rapid Prototyping Manufacturing）又稱為快速出樣件技術(shù)或快速成形法，是80年代中后期發(fā)展起來的一種新技術(shù)，與傳統(tǒng)去除材料的加工方法不同，它是采用材料累加的方法逐層制作，對快速響應(yīng)市場，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)費用具有極其重要的意義。 6．逆向工程、快速原型、快速模具之間的關(guān)系。 7．快速原型常見的工藝方法有哪些？ 答：比較常用的有以下幾種： （1）光固化成形（2）薄料疊層（3）選擇性激光燒結(jié)成形（4）熔絲沉積成形 第九章 模具CAD／CAM領(lǐng)域的新技術(shù) 1.虛擬制造的概念？ 虛擬制造

60、(VM)是一種新的制造技術(shù)，它以仿真技術(shù)、信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)為支撐，對產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、加工制造等生產(chǎn)過程進行統(tǒng)一建模，在產(chǎn)品設(shè)計階段，實時、并行地模擬出產(chǎn)品未來制造全過程及其對產(chǎn)品設(shè)計的影響，使得在產(chǎn)品設(shè)計或制造系統(tǒng)的物理實現(xiàn)之前，就能使人體會或感受到未來產(chǎn)品的性能或者制造系統(tǒng)的狀態(tài)，從而更有效、更經(jīng)濟、更柔性靈活地組織生產(chǎn)，使工廠和車間的資源得到合理配置，并使新產(chǎn)品一次性開發(fā)成功，以達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本的最小化，產(chǎn)品設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)化和生產(chǎn)效率的最高化，以此可以作出前瞻性的決策來優(yōu)化實施方案。 2.網(wǎng)絡(luò)化制造的概念？ 網(wǎng)絡(luò)化制造（CSCW－Computer Supported

61、Cooperative Work）技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和制造技術(shù)(重點是先進制造技術(shù))并結(jié)合有關(guān)技術(shù)和研究領(lǐng)域的總稱，是經(jīng)濟全球化和信息革命時代的必然產(chǎn)物。網(wǎng)絡(luò)化制造技術(shù)不是一項具體技術(shù)，也不是一個一成不變的單項技術(shù)，而是一個不斷發(fā)展的動態(tài)技術(shù)群和動態(tài)技術(shù)系統(tǒng)，是計算機網(wǎng)絡(luò)特別是Internet／Intranet／Extranet和數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上的所有先進制造技術(shù)的總稱。 3.快速響應(yīng)制造技術(shù)的概念？ 快速響應(yīng)制造技術(shù)是指對市場現(xiàn)有需求和潛在需求做出快速響應(yīng)的制造技術(shù)集成。它將信息技術(shù)、快速制造技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、管理科學(xué)等集成，充分利用Internet和制造業(yè)的資源，采用新的設(shè)計理論和方法、制造

62、工藝、新的管理思想和企業(yè)組織結(jié)構(gòu)，將市場、產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)有機地結(jié)合起來，以便快速、經(jīng)濟地響應(yīng)市場個性化的需求。 4.虛擬制造有哪些關(guān)鍵技術(shù)？ 1. 軟件方面的關(guān)鍵技術(shù) (1) 可視化技術(shù)。以一種易理解的、有意義的虛擬方式向用戶顯示不同信息。 (2) 信息描述技術(shù)。采用不同的方法、不同的語義或語法表達不同的信息。 (3) 環(huán)境構(gòu)造技術(shù)。開發(fā)一種類似通用操作系統(tǒng)那樣的環(huán)境，以便于促進可視化和其他VM功能。 (4) 集成結(jié)構(gòu)技術(shù)。定義、開發(fā)和建立位于模型交互基礎(chǔ)上的模型。 (5) 仿真技術(shù)。在計算機中，設(shè)計一個實時系統(tǒng)模擬的過程。 (6) 方法論。找出用于開發(fā)和使用VMS的方法。

63、(7) 制造的特征化技術(shù)。獲取、測量和分析影響制造過程中材料去除的變量。 (8) VM環(huán)境下人機工程學(xué)方面的評價和優(yōu)化技術(shù)。 (9) VMS的檢驗和測試技術(shù)。 2. 硬件方面的有關(guān)技術(shù) (1) 輸入 / 輸出設(shè)備，如頭盔式立體顯示器(HMD)，適用的計算機屏幕、可視化眼鏡，數(shù)據(jù)手套、三維鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)衣、游戲棒等。 (2) 與輸人／輸出有關(guān)的存儲信息設(shè)備。 (3) 能支持各種設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲和高速運算的計算機系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)具有按用戶需求、實時提供高質(zhì)量畫面的能力。 (4) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(星形、總線、環(huán)行網(wǎng)絡(luò))設(shè)備、不同站點的硬件設(shè)備(小型機，UNIX／VAX工作站、微機等)和連接硬件(光纖

64、、導(dǎo)線等)。 5.快速響應(yīng)制造技術(shù)包含哪些主要內(nèi)容？ (1)快速設(shè)計技術(shù)(2)快速反求系統(tǒng)(3)快速原型／零件制造技術(shù)(RPM) (4)可重組制造系統(tǒng)(RMS) (5)客戶化生產(chǎn) 6.虛擬制造與其它先進制造技術(shù)的關(guān)系？ 1）精益生產(chǎn)為VM的實現(xiàn)創(chuàng)造了有利條件。VM在計算機仿真（CS）中尋求最優(yōu)的生產(chǎn)方式，所以，它對精益生產(chǎn)又起著指導(dǎo)性作用。 2）綠色制造為綠色制造提供了一種實現(xiàn)手段。 3）并行工程CE的發(fā)展為VM的誕生創(chuàng)造了條件，而VM的發(fā)展又使CE實時化、可視化，促進了實際生產(chǎn)中CE的發(fā)展。 4）敏捷制造的基礎(chǔ)是虛擬制造技術(shù)。 第十章 C

65、AD/CAM系統(tǒng)集成 1．CAD/CAM集成系統(tǒng)通常由哪幾部分組成？ 答：CAD/CAM集成系統(tǒng)通常計算機輔助設(shè)計（CAD）、計算機輔助工藝過程設(shè)計（CAPP）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助工程（CAE）、計算機輔助夾具設(shè)計（CAFD）等組成 2．簡述CAD/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)。 答：CAD/CAM集成的關(guān)鍵技術(shù) （一） 參數(shù)化技術(shù) 參數(shù)化設(shè)計是新一代智能化、集成化CAD系統(tǒng)的核心內(nèi)容，也是當(dāng)前CAD技術(shù)的研究熱點。參數(shù)化設(shè)計技術(shù)以其強有力的草圖設(shè)計、尺寸驅(qū)動修改圖形的功能，成為產(chǎn)品系列化設(shè)計、修改、多種方案比較和動態(tài)設(shè)計的有效手段。利用參數(shù)化設(shè)計可以極大地提高產(chǎn)品的設(shè)

66、計效率。 （二）特征技術(shù) 為了實現(xiàn)CAD／CAPP／CAM的集成，CAD、CAPP、CAM之間的數(shù)據(jù)交換與共享是亟待解決的重要問題。解決的辦法是建立 CAD／CAPP／CAM范圍內(nèi)相對統(tǒng)一的、基于特征的產(chǎn)品定義模型，并以此模型為基礎(chǔ)，運用產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù)，實現(xiàn)CAD、CAPP、CAM間的數(shù)據(jù)交換與共享，該模型不僅能支持設(shè)計與制造各階段所需的產(chǎn)品定義信息（幾何信息、工藝和加工信息），而且還提供符合人們思維方式的高層次工程描述語言——特征，并能表達工程技術(shù)人員的設(shè)計與制造意圖。因而特征技術(shù)已成為CAD／CAPP／CAM集成的關(guān)鍵技術(shù)之一。 （三）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù) 目前已有的CAD／CAM系統(tǒng)集成，主要通過文件來實現(xiàn)CAD與CAM之間的數(shù)據(jù)交換，不同子系統(tǒng)的文件之間要通過數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換，傳輸效率不高。為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率和系統(tǒng)的集成化程度，保證各系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)一致性、可靠性和數(shù)據(jù)共享，采用工程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來管理集成數(shù)據(jù)，使各系統(tǒng)之間直接進行信息交換，真正實現(xiàn)CAD／CAM之間信息交換與共享。因此，集成數(shù)據(jù)管理也是CAD／CAM集成的一項關(guān)鍵技術(shù)。 （四）產(chǎn)品數(shù)據(jù)交換技術(shù) 1．產(chǎn)品數(shù)