机械CADCAM王隆太第3版部分课后习题答案

第一章

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？

CAD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；CAPP系统的功能包括毛坯设计、加工方法选择、工序设计、工艺路线制定和工时定额计算等；广义CAM，是指利用计算机辅助完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种活动；狭义CAM，是指数控程序的编制； 这些各自独立的系统相互割裂，不能实现系统之间信息的自动传递和转换，大量的信息资源得不到充分地利用和共享。只有当CAD系统一次性输入的信息能为后续的生产制造环节（如CAD/CAPP/CAM等）直接应用才能取得最大的经济效益。 集成化的CAD/CAM系统借助于工程数据库技术、网络通信技术以及标准格式的产品数据交换接口技术，把分散于机型各异的各个CAD、CAPP和CAM各功能模块高效快捷地集成起来，实现软、硬件资源的共享，保证整个系统内的信息流畅通无阻。

2、分析应用CAD/CAM系统进行产品开发设计的作业过程及其特征。

作业过程----（1）创意与构思；（2）计算机辅助设计与分析；（3）快速原型制造；（4）计算机辅助工艺规划；（5）计算机辅助编程；（6）虚拟制造。 特征----------（1）产品开发设计数字化；（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。

3、简述CAD/CAM系统硬件的组成，并分析各自在系统中所起的作用。

主要由计算机主机、输入设备、输出设备、存储器、生产装备以及计算机网络等几部分组成。

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。

第二章

2、阐述Cohen-Sutherland直线段的剪裁方法与处理步骤。

该算法将窗口及其周围的8个方位均以二进制4位数进行编码，该编码从第1位到第4位码分别代表窗口外左、右、下、上空间的编码值。 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，不需裁剪，显示整条线段，裁剪结束，否则进入步骤3.

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

4）以所得交点作为线段新端点返回1）在进行端点编码，继续剪裁作业。 4、有一任意平面直线段，试求将之变换到与X轴重合的复合变换矩阵。

10、区别什么是几何连续？什么是参数连续？

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阶连续导失，则称曲线在该点n阶几何连续，简记为Gn。 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阶连续导失，则称曲线在该点n阶参数连续，简记为Cn。

曲线的参数连续性与参数的选取有关；而几何连续性不依赖于参数的选取，而是反映出曲线的具体几何特性。 11、

第五章

1、什么是三维形体的几何信息？什么是拓扑信息？试举例说明。

几何信息通常是指形体在欧氏空间中的形状、位置和大小；而拓扑信息则是指形体各组成分量相互间的连接关系。 几何信息：平面：ax+by+cz+d=0 拓扑信息：面-面，面-边

5、在实体模型中，有哪几种常用的系统内表示方法？并简述各自的特点。

常用的有扫描表示法、边界表示法、构造实体几何表示法、空间单元表示法等，并在向着复合表示模式方向发展。

扫描表示法是由一个二维形面或三维形体在空间沿某一方向平移或绕某一轴线旋转进行实体定义的方法。

边界表示法是通过构成实体的面、环、边、顶点的几何盒拓扑参数来表示实体的。 构造实体几何表示法是通过最基本的体素，经过交、并、差正则集合运算，可构造各种不同的复杂实体。

空间单元表示法是用一系列规则的空间体元来表示实体的一种方法。

6、找一个实际零件，试用CSG表示法分析它有哪些基本体素构成，并绘制零件的CSG二叉树

7、什么叫特征？和实体模型相比，特征建模有何优点。

所谓特征是从工程对象中概括和抽象后所得到的具有工程语义的功能要素。

特征建模能够完整地描述零件或产品结构的几何盒拓扑信息，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。

第七章

1、何谓CAPP？CAPP的主要功能是什么？为什么说CAPP是CAD/CAM集成系统的桥梁和纽带

CAPP指的是计算机辅助工艺设计

主要功能：为NC自动编程系统提供了有效的工艺信息，是企业资源计划的重要技术数据来源，是并行制造，敏捷制造，虚拟制造等新型生产模式的技术基础。

因为工艺设计是机械制造过程中生产技术准备的第一步，是连接产品设计与产品制造之间的桥梁

2、CAPP系统主要由哪几部分组成？分析各组成部分的功能。 零件信息获取：主要提供零件信息库

工艺决策：按预先规定的决策逻辑，调用相关的知识和数据，进行必要的比较、推理和决策，生成所需的零件加工工艺规程。

工艺数据与知识库：提供工艺设计要求的工艺数据与规则 人机交互界面：是人与机器交流的平台 工艺文件管理与输出：管理和维护工艺文件

3、分析成组技术的基本原理以及在CAPP系统中的应用

原理：利用相似性原理将工程技术和管理技术集于一体的管理技术一种生产组织。 应用：利用待加工零件的几何相似性与工艺相似性寻求出最为接近的工艺路线，经过修改、编辑形成所需的工艺路线。

6、试述派生式CAPP、创成式CAPP、综合式Capp的基本原理和作业过程

派：是利用零件的相似性来检索已有工艺规程的一种软件系统。其建立在成组技术基础上，按照零件几何形状或工艺的相似性将各个零件归类成族。建立该零件族零件的典型工艺规程。 过程：

创：一种能综合零件加工信息，自动为一个新零件创造工艺规程的软件系统。 过程：

综：综合了派生式CAPP与创成式CAPP的方法和原理，采取派生和自动决策相结合的方法生成工艺规程。 过程：

10、CAPP专家系统中有哪些知识表示方法？有哪些常用的工艺推理决策方式。 规则、逻辑、语义、框架、过程、特征、状态空间和单元表示法 常用的有正向工艺、反向工艺盒双向工艺推理。 第8章

2.数控加工常用的铣削刀具有哪些？各有什么特点？用于什么场合？

球头铣刀：具有曲面加工干涉少，表面质量好的特点。但越接近球头的底部，切削条件越差。常用于复杂曲面零件加工。

圆角铣刀：具有价格便宜、切削刃强度高的特点。常用于平面加工。

平底铣刀：具有球头铣刀和平底铣刀共有的特点。广泛用于粗、精铣削加工中。 3.何谓刀触点和刀位点？了解常用CAD/CAM系统，如MasterCAM系统、UG系统等，对于不同的铣刀，其刀位点是如何定义的。

所谓刀触点，即加工过程中刀具和工件实际接触的点。所谓刀位点，即刀具运动过程中相关的坐标点，包括基点和节点。

根据刀具的不同，由5参数定义法，7参数定义法，10参数定义法，由赋值不同，可以导出不同种类的刀具基础

4.在数控加工中，与刀具相关的三个控制面是什么面？各有什么作用

零件面：控制刀具切削深度。导动面：控制着刀具在指定的公差范围内运动。检查面：用来确定刀具每次进给的终止位置

5.有哪些数控编程方法？分析各种编程方法的原理和特点。

手工编程：从工艺分析、数值计算，直到数控程序的试切修改均有人工完成。效率低，出错率高，不能胜任复杂零件的加工编程。

数控语言自动编程：根据零件图样和加工工艺要求，运用专用的数控语言编制零件加工源程序，通过该源程序来描述零件的各项特征参数。效率比手工编程有较大的提高，但数控语言繁多，难以熟练运用，缺少图形支持，编程过程不直观，未能解决编程效率与机床加工速度不匹配的矛盾。

CAD/CAM系统自动编程：采用人机交互方式，在计算机屏幕上交互地指定零件实体模型上被加工表面，选择合适的刀具，输入相应的加工参数，自动生成刀具加工轨迹，经后置处理转换为所需的数控加工指令代码。速度快，使用简便，便于检查，有利于实现系统的集成。

10、选择某一典型零件，使用UG系统或类似系统对该零件进行几何建模，并完成数控加工工艺设计、刀具轨迹生成、后置处理等数控编程作业过程。

第9章

1。试述CAD/CAM信息集成的必要性

有利于系统各应用模块之间的资源共享，提高了系统运行效率，降低系统成本； 避免了应用系统之间信息传递误差，特别是人为的传递误差，从而提高了产品的质量； 2.有那些常用的CAD/CAM信息集成方式？各自的特点是什么？

专用数据交换接口方式：原理简单，接口程序易于实现，运行效率高，但每一接口仅能用于两指定系统间的数据交换，无通用性。

中性文件数据交换接口方式：降低了接口开发和维护难度，可在较大范围内实现数据的共享和交换。系统运行效率较低，有时会发生交换数据的丢失。

基于工程数据库的集成方式：集成化程度和运行速度高，真正使系统做到数据的一致性、准确信、及时性和共享性。

基于PDM系统的集成方式：能实现分布式环境下产品数据的统一管理，为人与计算机系统的集成以及并行工程的实施提供了良好的支撑环境。 3.CAD/CAM信息集成的关键技术是什么？

产品建模技术，产品数据交换接口技术，产品数据管理技术 7.分析虚拟制造与实际制造的区别与联系

实际制造是在能量流的作用下，通过一定的控制机制，对物质系统赋予信息流的过程。而虚拟制造实质上是对实际制造的一种抽象、分析和综合，其最终目的是反作用于实际制造，用来指导生产实践。因此实际制造是虚拟制造的实例，虚拟制造是实际制造的抽象，是实际制造在计算机虚拟环境中的一种映射。

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