CAD和CAM技术课后作业题

不完整不完全正确自己补充补充

1-1单项CAD、CAPP、CAM技术各具有哪些功能？为什么要进行CAD/CAM技术的集成？集成的CAD/CAM系统会带来哪些优越性？

⑴CAD系统具有几何建模、工程分析、模拟仿真、工程绘图等主要功能；

CAM分广义CAM和狭义CAM，广义CAM是利用计算机完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种生产活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流控制、质量保证等；狭义CAM是数控加工程序编制；

CAPP是根据产品设计结果,进行产品的加工工艺过程的设计，是一项重要的生产准备工作。

⑵CAD /CAM系统是制造业信息化的核心技术，主要支持和实现产品设计、分析、工艺规划、数控加工及质量检验等工程活动的自动化处理。

由于CAD和CAM系统是独立发展起来的，并且各自处理的着重点不同，所以它们的数据模型彼此不相容。CAD系统采用面向拓扑学和几何学的数学模型，主要用于完整地描述零件几何信息，但对于非几何信息，如精度、公差、表面粗糙度和热处理等，则没有在计算机内部逻辑结构中得到充分表达。而CAD/CAM的集成，除了要求几何信息外，更重要的是需要面向加工过程的非几何信息，从而在CAD和CAM之间出现了信息中断。建立CAPP 和CAM子系统时，既需要从CAD子系统中提取几何信息，还需要补充输入上述非几何信息，其中包括大量输入加工特征信息，因此，人为干预量大，数据大量重复。因此，需要将CAD /CAM系统集成应用

1-2分析应用CAD/CAM系统进行产品开发设计的作业及其特征。

特征：①产品开发涉及数字化②设计环境的网络化③设计过程的并行化④新型开发工具和手段的应用

1-4叙述CAD/CAM系统软件组成结构中的系统软件、支撑软件以及应用软件各自的功能作用以及相互间的联系与区别。

①系统软件主要用于计算机的运行、管理、维护和控制，以及对各类计算机语言程序的编译和执行

②支撑软件分为单一功能型支撑软件和综合集成支撑软件

③应用软件是在系统软件和支撑软件基础上，针对某一具体应用开发的软件，如机床设计、夹具设计、汽车车身设计等CAD或CAE软件系统。

1-6试分析CAD/CAM技术的发展趋势。

CAD/CAM技术经历五十多年的历程，现已成为一种应用广泛的高新技术，并产生了巨大的生产力，有力地推动着制造业的技术进步和产业发展。目前，CAD/CAM技术正继续向集成

化、网络化、智能化和虚拟化方向发展

1-7请收集有关资料，分析目前市场上流行的CAD/CAM支撑软件有哪些类型，对各种类型列举1~2个典型的支撑软件系统，并阐述其主要功能？

交互绘图软件：主要完成二维工程图样的绘制，

如AutoCAD、PICAD 高华CAD 开目CAD等。

三维造型软件：如MDT、Solidworks、Solidedge等。

数控编程软件：如MasterCAM、SurfCAM等。

工程分析软件：如SAP、ADINA、NASTRAN、ANSYS等。

综合集成支撑软件：如I-DEAS、UGII、PRO/E、

CATIA等,具有CAD、CAE、CAM等综合功能。

2-1阐述数据结构的概念。何为数据的逻辑结构？何为存储结构？

①数据结构：是按某种逻辑结构组织起来，按一定的存储表示方式把组织好的数据存储到计算机中，并对之定义一系列操作运算的数据的集合

②逻辑结构：相同数据元素组成的有限序列，除表头和表尾之外，每个数据元素仅有一个前驱和后继。如工资表、学生名册

③存储结构：有顺序存储和链式存储两种结构

2-3阐述栈与队列数据结构的概念及其特点。

①栈（Stack）：限定在表尾进行插入或删除操作，且为“后进先出”的线性表。

②队列（Queue）：限定在表一端插入，在另一端删除的“先进先出”线性表

2-5简述数据的文件管理与数据库管理的区别。

文件管理系统：由操作系统提供，定义数据文件结构，规定数据文件的存取方法，管理文件存储地址。

特点：系统简单、实现方便灵活、处理效率高。

不足：数据冗余度大，缺乏数据独立性，数据完整性、安全性难以保证。

数据库管理系统：数据存储独立于应用程序；实现数据的共享；数据完整和安全性得到保证

2-7什么是工程数据库？与一般商用数据库比较，工程数据库有哪些特点？

工程数据库是存储和管理工程设计所需数据的数据库

2-8什么是PDM？它有哪些功能作用？说明PDM的实施对CAD/CAM系统集成的意义和作用。

PDM是管理所有与产品相关的信息和过程的技术。

功能：电子资料室管理与检索、产品配置管理、工作流程管理、工作流程管理、项目管理功能

2-11描述可视化技术的含义及基本流程。

可视化技术是运用计算机图形学和图像处理技术，将各工程学科中的数据处理结果或处理过程中的数据转换为图形或图像的形式在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论、方法和技术。

基本流程：数据生成→数据精炼预处理→可视化映射→生成绘制→变换显示

2-13什么事正向推理？什么是反向推理？各自有何特点？

正向推理：根据用户提供的初始事实，在知识库中搜索能与之匹配的知识，构成一个可用知识集；然后，按某种冲突解决策略从可用知识集中选出一条知识进行推理，将推出的新事实加入到数据库中作为下一步推理的已知事实；伺候，在知识库中再选取可用的知识进行推理，如此反复，直至得出最终结论。

特点：简单易于实现，但目的性不强，效率低，需要启发性知识解除冲突。

反向推理：首先选定一个假设目标，然后寻找支持该假设目标的证据，若所需的证据都能找到，则说明原假设目标是成立的；若无论如何都找不到所需要的证据，则说明原假设目标不成立，此时需要另外选定新的假设。

特点：不必使用与目标无关的知识，目的性强，但在选择初始目标时具有很大的盲目性，若假设不正确，有可能需要多次提出假设，这也影响推理的效率。

2-14机械CAD/CAM中涉及的常见数据库类型有哪些？

①管理型数据②设计型数据③加工制造型数据④图形类数据

3-1在CAD/CAM作业中如何对数表和线图进行计算机处理？

3-3分析函数插值与函数拟合的不同点和共同点。

3-4用C语言编写一个线性插值程序，以表3-1为基本节点参数，插值计算90 o~160 o范围内任意角度的V带包角修正系数。

4-1何为窗口？何为视区？如何将窗口内的图形在视区内显示？

窗口：矩形观察框，用以显示感兴趣的图形内容。

视区：在图形设备上定义的矩形区域。

若将窗口内容在相应视区上显示，必须进行坐标变换。其变换归结为坐标点的变换。

4-2阐述Cohen-Sutherland直线段的剪裁方法与处理步骤。

①对线段P1P2两端点按各自所在的区域分别编码为：Cp1={a1,b1,c1,d1}、Cp2={a2,b2,c2,d2}其中ai、bi、ci、di取值范围均为{1,0}，i∈{1,2}。

②若ai=bi=ci=di=0（i∈{1,2}），表示该线段在内域，不需裁减，显示整条线段，裁减结束，否则进入步骤③。

③若|a1-a2|=1，则线段与上边界相交，求交点；若|b1-b2|=1，则线段与下边界相交，求交点；若|c1-c2|=1，则线段与右边界相交，求交点；若|d1-d2|=1，则线段与左边界相交，求交点。

④以所的交点作为线段新端点返回①再进行端点编码，继续裁剪作业。

4-10区别什么是几何连续？什么是参数连续？

所谓几何连续是判断曲线在连接点处相对于弧长参数s的各阶导数的连续性，若曲线在连接点处具有关于弧长参数的n阶连续导矢，则称曲线在该点n阶几何连续，简记Gn

所谓参数连续是判断连接点处曲线方程相对于参数u的各阶导数连续性，如果参数曲线在连接点处具有n阶连续导矢，则称曲线在该点n阶参数连续。

4-11试述Bezier曲线的几何特征和各曲线的拼接条件。

特征：端特性、凸包性、几何不变性、全局控制性

拼接条件：Go连续条件、G1连续条件、G2连续条件

5-1什么是三维形体的几何信息？什么是拓扑信息？试举例进行说明。

几何信息是指构成三维形体各个几何元素在欧式空间中的位置和大小

拓扑信息反映形体中各几何元素的数量及其相互间的连接关系。

5-3在三维建模中，欧拉公式的作用是什么？自行设计一个三维形体，用欧拉公式检验它的合法性。

作用：用来检验形体的合法性和一致性

5-4在CAD/CAM系统中，有哪几种常见的建模方式？它们各有什么特点？

①线框建模技术特点：数据结构简单、信息量少、占用内存空间小、操作速度快，可生成三视图、透视图和轴侧图。

②表面（曲面）建模技术特点：可消隐、剖面图生成、渲染、求交、刀轨生成等作业。

③实体建模技术特点：实现消隐、剖切、有限元分析、数控加工，物性计算等操作

5-5在实体建模中，有哪几种常用的系统内表示方法？并简述各自的特点。

①构造体素表示法特点：无二义性，最终实体与基本体素先后拼合顺序无关，造型简单，易于实现，可方便转换成其它表示方法。

②边界表示法特点：记录了实体所有几何信息和拓扑信息

③扫描表示法特点：

④单元表示法特点：算法简单，易于集合运算和干涉检查，便于消隐和显示。

5-7什么叫特征？和实体建模相比，特征建模有何优点？

特征：从工程对象概括和抽象出来的具有工程语义的功能要素

优点：可直接体现设计者的设计意图，同时产品功能特征包含丰富的产品几何和非几何信息，如材料、尺寸和形位公差、表面粗糙度、热处理等，这些信息不仅能够完整的描述零件或产品结构的几何和拓扑信息，还能够描述产品加工制造的工艺信息，使产品的设计意图能够为后续的分析、评估、加工、检测等环节所理解。

5-10何为产品自底向上的设计与自顶向下的设计，分析这两种设计方法的特点与应用。

①自底向上的设计是传统CAD系统通常使用的一种装配设计方法。气主要思路是：先分别对哥哥零件进行详细的设计，然后再定义零件之间的装配关系，最终形成产品的装配设计模型

特点：思路简单，操作方便，容易被大多数设计人员所理解和接受；并且零部件是独立设计的，他们之间相互装配关系简单，可以让设计人员更专注于单个零部件的设计。

②自顶向下的设计室从产品的功能出发在确定产品的初步方案和结构草图的基础上，确定各组成零部件之间的装配关系和相互约束关系，完成装配层次的概念设计和装配草图的绘

制，并根据装配关系把产品分解成若干零部件，然后在总装配关系约束下，完成零部件的概念设计和详细设计。

特点：是一个逐步求精的过程，更符合人们的思维方式，能更好地发挥设计人员的创造力，减少设计阶段不必要的重复工作，提高了设计效率，减少了新产品的研发周期和成本。