1、1第一章1. 什么是 CAD？画出 CAD 的功能模型？P1计算机辅助设计（CAD）是指在工程技术人员和计算机组成的系统里中以计算机为工具，辅助人类完成产品的设计、分析、绘图等工作，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本等目的。CAD 的功能包括:概念设计、结构设计、装配设计、复杂曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感及渲染、数据交换接口等。2. 什么是 CAPP？画出 CAPP 的功能模型？P1计算机辅助工艺过程设计（CAPP）是指在人和计算机组成的系统中，根据产品设计阶段给出的信息，人机交互的或自动的完成产品加工方法的选择及工艺过程的设计。CAPP 的功能：毛坯设计、加工
2、方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。3. 分别叙述广义和狭义 CAM 的概念？并画出狭义 CAM 的功能模型。P1广义 CAM 是指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动。狭义 CAM 通常指 NC 程序编制。包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及 NC 代码的生成。4. 画出并概述产品生产过程及 CAD/CAM 过程链？P35. CAD/CAM 技术的集成方案有几种？概述每种方案的工作过程。P4 通过专用数据接口实现集成：当系统 A 需要系统 B 的数据时，需要设计一个专用的接口文件将系统 B 的数据格式直接转换成系统 A 的数据格式，反之亦然。 利用标准
3、格式接口文件实现集成：这种集成方式的思路是建立一个与各子系统无关的公共接口文件，当某一系统数据结构发生变化时只需修改此系统的前后处理程序即可。 基于统一产品模型和数据库的集成：集成产品模型是实现集成的核心，统一数据库是实现集成的基础。各功能模块通过公共数据库及统一的数据库管理系统实现数据的交换与共享，从而避免了数据文件格式的转化，消除了数据冗余，保证了数据一致性、安全性和可靠性。 基于产品数据管理（PDM）的系统集成：系统集成层即PDM 核心层，向上提供 CAD/CAPP/CAM 的集成平台，把与产品有关的信息集成管理起来，向下提供对异构网络和2异构数据的接口，实现数据跨平台传输与分布处理。第
4、二章1. CAD/CAM 系统的功能是什么？其组成结构是什么？P10功能：交互的产品输入及输出功能、产品建模功能、工程分析及仿真功能、处理数控加工信息的功能、信息管理功能。组成机构：由硬件及软件组成：硬件是指各种档次的计算机及配套设备；软件包括系统软件、支撑软件和应用软件。2. CAD/CAM 系统对硬件的要求是什么？ P11 强大的图形处理能力和人机交互能力需要相当大的外存容量良好的联网通信功能。CAD/CAM 系统中的硬件包括哪几部分？并画出硬件系统的基本配置。P11CAD/CAM 系统中软件系统分为几类？每类软件的功能是什么？画出CAD/CAM 系统软件层次结构图。P21软件分为系统软件
5、、支撑软件和专业性应用软件三类。软件功能：系统软件主要负责管理硬件资源及各种软件资源，是计算机的公共性底层管理软件，即系统开发平台；支撑软件运行在系统软件之上，是实现 CAD/CAM 各种功能的通用性应用基础软件，是 CAD/CAM 系统专业性应用软件的开发平台；专业性应用软件根据用户具体要求，在支撑软件基础上经过二次开发的应用软件。文件存储方式的优点和缺点是什么？P27优点：实现了以文件为单位的数据共享，在一定的条件下，实现起来方便，使用效率高。缺点：数据冗余、缺乏数据独立性、不能统一管理数据，难以保证数据的完整性和安全性工程数据的类型分为哪几类？每类数据包括什么内容？P29通用基础数据：产
6、品设计与制造过程中所用到的各种数据资料3设计产品数据：在生产设计与制造过程中产生的数据工艺加工数据：专门为 CAD/CAM 系统工艺加工加工阶段服务的数据管理信息数据：包括生产活动各个环节的信息数据。计算机网络在 CAD/CAM 系统中的功能和优点是什么？P31能实现信息快速传输处理 能实现计算机系统资源的共享 提高计算机可靠性，均衡负载，并可协同工作及分布处理 计算机网络拓扑结构有哪几种？每种结构的优缺点是什么？P32总线型拓扑结构：优点：构建简单，采用的线缆数量最少，是费用最低的配置；缺点：当网络负载过重时会降低网络传输速度，另外总线中一个线缆连接点的故障可能会导致整个网络活动停止星型拓扑
7、结构 优点：可以很容易的增加或改动计算机节点，并不会给其他节点带来干扰，单台计算机出现故障不会影响到其他计算机 ；缺点：如果中央处理器出现故障整个网络就不能工作，另外线缆的费用比其他拓扑结构相比要高一些环形拓扑结构 优点：信息朝固定方向流动；缺点：只要环内任一点出现故障，都会影响整体网络。网状拓扑结构 优点：容错性能好，通信信道容量能得到有效保障 ；缺点：安装及配置麻烦混合型拓扑结构 分析比较 C/S 工作模式和 B/S 工作模式。 （从工作方式、优缺点分析）P35C/S（客户机/服务器）工作模式中，把应用程序所需要的某种特定系统功能和资源存放到服务器上，用户在客户机上工作，通过网络访问服务器
8、，获得所需的系统服务和资源。 优点： 其性能优势来自整个网络的计算功能，而不是单个计算机系统的功能大小B/S（浏览器/服务器）工作模式：其在 C/S 的基础上，将客户端统一成浏览器，而服务端则变为 WEB 服务器。其具有以下特点：瘦客户端，事物层可在跨平台的客户端上共享，直观、易于使用，不同逻辑组件的分离使图形设计人员，事物逻辑开发人员和数据库分析人员可独立的设计各自的部分统一的、抽象的用户界面可使用户更有效地从同一数据源中存取数据可更有效的在企业内部网和国际互联网上运行，支持电子商务和移动办公利于系统整合第三章1. 什么是设计？P39所谓设计，是设计者根据生产和生活的需要，通过思维、规则、分
9、析和决策过程，最终把设想变为现实的技术方案。2. 计算机辅助设计的实质是什么？3. 设计过程分为哪几个阶段？每个阶段的任务是什么？P40任务规划阶段：需求分析、市场预测、可行性分析，根据企业内部的发展目标，现有设备能力集科研成果等，确定设计参数及约束条件，最后明确详细的设计要求作为设计、评价和决策的依据。概念设计阶段：产品功能原理的设计结构设计阶段：将功能原理方案具体化为产品结构草图，以便进一步进行技术、经济分析、修改薄弱环节。详细设计阶段：进行部件、零件的分解设计、优化计算等工作，通过模型试4验检查产品的功能和零部件的功能，并加以改进，完成全部生产图样，进行工艺设计，编制工艺规程文件等有关技
10、术文件。定型生产阶段：通过用户试用、设计定型，进行生产规划，投入生产制造4. 计算机辅助设计的内容是什么？5. 什么是概念设计？概念设计的内涵是什么？P43概念设计是指在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案。内涵：6. 在概念设计阶段如何进行产品功能结构分析？P46基于功能分解与重组的设计是一种自顶向下，逐步分解功能元的方法，广泛应用于概念设计，分为四个步骤：功能分类功能分析功能综合功能评价7. 什么是参数化设计？参数化设计的特点是什么？P49参数化设计一般是指设计图形拓扑关系不变，尺寸形状由一组参数进行约束。特点：参数与图形的
11、控制尺寸有显式的对应，不同的参数值驱动产生不同大小的几何图形8. 什么是变量化设计？变量化设计的特点是什么？P49变量化设计是指设计图形的修改自由度不仅是尺寸形状参数，而且包括拓扑结构关系，甚至工程计算条件，修改余地大，可变元素多，设计结果受到一组约束方程的控制和驱动。特点：为设计者提供了更加灵活的修改空间。9. 分析比较参数化设计和变量化设计的异同点 P49。其本质相同，均是在约束的基础上驱动产生新的设计结果。不同：约束自由度的范围。参数化设计要严格的逐个连续求解参数；变量设计方法中则是方程式的联立求解。10. 什么是模块设计？模块化设计的优点是什么？P49其是在对产品进行功能分析的基础上，
12、划分并设计出一系列相对通用的功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同功能或相同功能不同性能，不同规格的产品，以满足市场的不同需求。优点：模块设计可解决产品品种、规格与设计制造周期和成本之间的矛盾为产品的快速更新换代、提高产品质量、便于维修提供了条件增强生产企业的竞争力。11. 模块化设计包括哪两个层次？每个层次的目标是什么？每个层次设计的过程模型是什么？12. 模块化设计的关键有哪几个？P57市场调查与分析模块的划分模块标准化拟定产品系列型谱模块的管理13. 模块化设计中，模块划分的注意事项是什么？模块的独立性与完整性模块的几何相关性和物理相关性模块的互换性模块的可组合型14. 什么是视图？
13、什么是窗口？为什么要进行窗视变换？窗视变换时窗口和视图变换的关系是什么？P60窗口是要观察的图形区域，视图是为复制窗口内容。5在多数情况下，窗口与视区无论大小还是单位都不相同，为了把选定的窗口内容在希望的视区中表现出来，即将窗口内某一点显示在视区的指定位置，必须进行变换。关系：视区不变，窗口缩小或放大时，显示的图形会相应的放大或缩小窗口不变，视区缩小或放大时，显示的图形会相应的缩小或放大视区纵横比不等于窗口纵横比时，显示的图形会有伸缩变化窗口与视区大小相同，坐标原点也相同时，显示的图形不变。15. 什么是窗视变换中的“裁减”？裁减常用的方法有哪两个？概述这两种方法的裁减原理和工作过程。P61裁
14、剪即对落在窗口边框上的图形进行裁剪，仅保留窗口内的部分。裁剪的方法：16. 试证明图中三角形做两次图形变换结果是否一样？P631）先做经直线对称变换，再做平移变换2）先做平移变换，再经直线做对称变换证明：按第一种方法变换设复合变换矩阵为 T 则 10cossini1010M10cosini按第二种方法变换设复合变换矩阵为 T 则 T= 10M10cossini010cosini6结果不一样17. 概述三视图生成的过程，并写出三个视图的变换矩阵。P66将空间三维实体通过投影等复合变换即可实现三视图的生成。18. 什么是消隐技术？消隐技术的任务是什么？主要进行什么样的分析？消隐技术就是给定一组三维
15、对象及投影方式，判定线面体的可见性的过程。任务：根据投影的类型和有关观察参数，运用适当的算法，确定物体哪些边是可见的，或哪些表面是可见的，最后只显示可见的边、轮廓、面。需要进行的分析：1）重叠性检验 2）包含性检验 3）深度检验 4）可见性检验19. 虚拟现实技术的特征是什么？虚拟现实的组成是什么？P72沉浸感多感知性交互性自主性组成：由虚拟环境、以高性能计算机为核心的虚拟环境处理器。以头盔显示器为核心的视觉系统以语音识别、声音合成与声音定位为核心的听觉系统。以方位跟踪器、数据手套和数据衣为主体 的身体方位姿态跟踪设备。以及味觉、嗅觉、触觉与力觉反馈系统等功能单元构成。第四章1. CAD/CA
16、M 中什么是产品建模？产品模型由哪三部分组成？对建模技术的要求是什么？P76对于现实世界中的物体，从人们的想象出发，到完成它的计算机内部表示的过程称为建模。由数据、结构、算法三部分组成。要求：2. CAD/CAM 中产品建模的过程包括哪几个步骤？画出并概述产品建模过程模型。P77抽象化 格式化 具体化3. 什么是几何信息？什么是拓扑信息？两者的作用是什么？P77几何信息一般是指物体在欧氏空间中的形状，位置，大小。拓扑信息指物体各分量的数目既相互间的连接关系。几何信息给出物体有关点、线、面、体的信息，但是仅用几何信息表示物体并不充分，常会出现物体的二义性，为保证物体描述的完整性和数学的严密7性，
17、必须同时给出几何信息和拓扑信息。4. 三维建模方法分为哪几类？并分析比较这几类方法。P79线框建模，曲面建模，实体建模。线框建模在计算机内部以边、点来描述和表达物体，所需信息量最少，数据结构简单、对硬件要求不高、显示响应速度快。曲面建模是由给出的离散点数据构成光滑过度的曲面，使这些曲面通过或逼近这些离散点。实体建模是利用一些基本体素，通过集合运算生成复杂形体。5. 什么是表面建模，表面建模的方法的本质是什么？P79曲面建模是通过对物体的各种表面或曲面进行描述的一种三维描述方法。本质：6. 如何在计算机内存储线框模型和表面模型？两类模型的数据结构有什么异同点？线框建模的数据结构是表结构，在计算机
18、内部存贮的是物体的顶点和棱线信息。表面建模的数据结构是表结构，除给出边线及顶点的信息之外，还提供了构成三维立体各组成面素的信息。包括顶点表、棱边表、面表结构（棱边顺序、面方程系数、表面是否可见）表面建模比线框建模增加了有关面边(环边 )信息及表面特征、棱边的连接方向等内容, 从而可以满足：曲面求交、线面消隐、渲染、明暗色彩图、数控加工等应用, 使在 CAD 阶段建立的模型数据在 CAM 阶段可用。7. 什么是实体建模？实体建模的内容分为哪两部分？P87实体建模是利用一些基本体素通过集合运算生成复杂形体的一种建模技术。主要包括体素的定义及描述和体素间的布尔运算。8. 什么是体素？体素分为哪几类？
19、扫描体素分为哪两类？P87体素是现实生活中真实的三维实体，如长方体，圆柱体，球体等。体素分为基本体素和平面轮廓扫描体。扫描体素分为平面轮廓扫描和整体扫描。9. 概述边界表示法的基本原理，并以立方体为例画出其数据结构P89。边界表示法是把物体定义为封闭的边界表面围成的有限空间，一个物体便可通过它的边界，即面的子集来表示。10. 概述构造立体几何法的基本原理，并画出下图的构造立体几何法的数据结构。P898构造立体几何法通过基本体素及他们的集合运算（如并、交、差）进行表示的，即通过布尔模型生成二叉树结构来表示的。11. 概述空间单元表示法的基本原理，并分别举例说明如何存储三维和二维模型数据 P92。
20、空间单元表示法是通过一系列空间单元构成的图形来表示物体的一种方法。这些单元都是具有一定大小的立方体。在计算机的内部主要通过定义各单元的位置是否被占用来表达物体。二维物体用四叉树描述，三维物体用八叉树描述。12. 什么是特征？特征包含模型的那些信息？产品特征的表达形式是什么？P97特征是具有一定拓扑关系的一组几何元素构成的形状实体，它对应零件的一个或多个功能，并能被一定的加工方式所形成。产品特征=形状特征+工程语义特征其包含三类属性信息：静态信息 规则和方法 特征关系13. 特征的数据结构分为哪两个层次？每个层次包含的内容是什么？14. 什么是集成产品数据模型？画出集成产品数据模型图。P100集
21、成产品模型可定义为与产品有关的所有信息构成的逻辑单元，它不仅包括产品的生命周期内有关的全部信息，而且在结构上还能清楚的表达这些信息的关联。15. IGES 是什么？其作用是什么？P102IGES 是实现 CADCAM 系统之间数据交换的交换标准。9作用：不同的 CAD 系统之间工程图纸信息的交换通过传递的几何数据实现运动模拟和动态试验CAD 与 NC 系统之间的连接CAD 与 FEM 系统的连接。16. STEP 标准由哪几部分组成？这几部分组成可以分为哪三个层次？P105分为 7 类：描述方法通过集成资源应用集成资源应用协议实现方法一致性测试抽象测试级可将上述系统文件分为三层：应用层逻辑层物
22、理层第五章1. 什么是计算机辅助分析？计算机辅助分析的内容包括哪些？P109计算机辅助分析是采用计算机技术进行工程分析，依据科学理论，建立反映这些参数和因素间的相互影响和相互作用的关系式并进行分解。典型的计算机辅助分析工作包括：对受有载荷作用的产品零部件进行强度分析对做复杂运动的机械和机械人机构等进行运动分析对系统的温度场、电磁场、流体场进行分析求解按照给定的条件和准则，寻求产品的最优设计参数，寻求最优的加工准则在复杂表面的数控加工中，当选定加工刀具后，计算刀位轨迹，以生成数控程序对已形成的产品设计方案和加工方案进行仿真分析。2. 有限元分析的原理是什么？有限元分析分为哪两类基本方法？P110
23、有限元方法是一种根据变分原理进行求解的离散化数值分析方法。分类：位移法和力法3. 有限元分析软件包括哪三个部分？P118有限元前处理有限元分析有限元后处理4. 有限元计算程序前置处理功能是什么？P118网格自动化分生成有限元属性数据数据自动检查5. 有限元计算程序后置处理功能是什么？P119对有限元分析后产生的大量结果数据，筛选出或进一步转换为设计人员所需要的数据。6. 优化设计的内容包括哪几部分？P121建立优化设计数学模型采用适当的优化方法，求解数学模型7. 仿真分为哪两类？P136物理仿真和数学仿真8. 什么是计算机仿真？概述计算机仿真的过程。P136计算机仿真是基于计算机技术的数学仿真
24、。计算机仿真是在计算机内建立实际系统的计算模型，通过运动仿真软件代替实际系统运行工作，以便进行观察和考核实验。第六章101. CAPP 技术发展经历了哪几个阶段？每个阶段的工作原理是什么？2. 概述 CAPP 系统的工作过程，并画出其工作流程图及其对应的支撑数据信息。3. CAPP 系统的基本组成包括哪五个部分？P142用户层、作用层、应用层、核心层、支撑层4. CAPP 系统的技术基础包括哪些？ 成组技术：(GTGroup Technology)派生式（变异式）CAPP 的核心技术。 零件信息的描述和获取：零件信息（拓扑信息和工艺信息）的生成和输入是所有 CAPP 系统的关键。 工艺设计决策
25、机制：其核心是特征型面加工方法的选择，零件加工工序及工步的安排、组合。主要包括：工艺流程决策、工序决策、工步决策、工艺参数决策(4) 工艺知识的获取及表示：工艺设计是随设计人员、资源条件、技术水平、工艺习惯等因素变化的，由计算机来表示这些因素并将其作为知识存储起来，随时查取。(5) 工序图及其它文挡的自动生成。(6) NC 加工指令的生成及加工过程动态仿真。(7) 工艺数据库的建立。5. CAPP 系统中的零件信息包括哪些内容？几何信息和工艺信息、 生产规模、生产条件6. CAPP 系统中零件信息的描述方法有哪几种？零件分类编码描述法：基于成组技术原理，采用编码系统特点：简单易行，适用于检索式
26、与派生式 CAPP 系统。缺点：对零件信息的描述过粗，对零件的具体形状、尺寸、精度描述不是十分清楚。形状特征描述法：将组成零件的各个特征按一定顺序逐个地输入到计算机中去。特点：特征与加工方法对应，方便加工方法确定；包含了尺寸、公差、粗糙度以及热处理。缺点：这种方法比较繁琐、费时语言描述法：用计算机能够识别的语言对零件信息进行描述。缺点：描述过程繁琐。知识表示描述法：用人工智能中的知识表示方法来描述零件信息甚至整个产品的信息。目前正处于研究中。直接将 CAD 的作业结果作为 CAPP 的输入.如基于特征的造型系统, 目前仍在进行研究和探索之中。 7. 概述变异式 CAPP 系统的工作过程，并画出
27、其系统组成结构。P145按照系统选定的分类编码系统，对待加工的零件进行成组编码根据该零件的成组编码，确定新该零件是否包括在系统已经定义的零件族内如果该零件属于某一零件族，则调出该零件族的典型工艺规程，对其进行必要的修改就得到了待加工零件的工艺规程；如果新零件不属于任何零件族，则11系统会给出提示。工艺设计过程管理按照特定格式输出工艺文件。8. 什么是成组技术？CAPP 系统中成组技术的作用是什么？P145成组技术是利用事物相似性，把相似问题归类成组。作用：寻求解决一类问题相对统一的最优方案，从而节约时间和精力以取得所期望的经济效益。9. 柔性编码的模型是什么样的？模型中每一部分的内容是什么？P
28、147柔性编码=固定码+柔性码固定码用于描述零件的综合信息；柔性码主要描述零件各部分详细信息。10. 变异式 CAPP 系统由哪几个部分组成？每个组成部分的作用是什么？P148零件信息检索零件信息输入零件成组编码典型工艺搜索模块工艺编辑模块各部分作用 零件信息检索：根据用户输入的零件图号检索数据库，将检索出来的零件的工艺路线号和成组编码显示出来；如果该零件不存在，则系统会给出提示要求输入零件信息。零件信息输入：工艺人员根据零件的具体情况，输入各种基本信息零件成组编码：根据选定的零件分类编码系统，对零件进行成组编码典型工艺搜索模块：根据零件的成组编码，搜索典型工艺库，调出与当前零件相匹配的典型工
29、艺。工艺编辑模块：提供用户一个集成的工艺编辑环境，用户可以对调出的典型工艺进行编辑。11. 概述创成式 CAPP 系统的工作过程，并画出其系统组成结构。12. CAPP 专家系统由哪三部分组成？主要由零件信息输入模块、知识库和推理机组成。其中知识库和推理机是互相独立的。第七章1. 什么是数控编程？数控编程分为哪两种方法？12数控编程-就是根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求等切削加工的必要信息，按数控系统所规定的指令和格式编制成加工程序文件，这个过程称为零件数控加工程序编制，简称数控编程。 分为手工编程和计算机辅助编程。2. 计算机辅助数控编程方法分为哪三种？P178数控语言自动编程图形自
30、动编程系统CAD/CAM 集成数控编程系统3. 概述数控语言自动编程的过程，并画出其流程图。P179分为源程序编制和目标程序编制两部分4. APT 数控语言自动编程的前置处理和后置处理的作用和组成是什么？P180前置处理包括输入翻译阶段和轨迹计算阶段，其中输入翻译阶段为计算刀具的运动轨迹阶段做准备，并按源程序的顺序依次阅读并对源程序进行处理；轨迹计算阶段的作用是处理连续运动语句，产生刀具运动的一系列有序的坐标数据。后置处理的作用是产生具体数控机床的数控程序。5. 写出下图的 APT 语言程序，其中起刀点位置为（0，0，30） ，刀具直径为15mm，内外容差分别为：0.05 和 0.01mm。S
31、TPT = POINT/0,0,30L1=LINE/-25,0,0,-25,72.5,0L2=LINE/-25,72.5,0,10,72.5,0P1=POINT/10,72.5,0P2=POINT/-40,0,30P3=POINT/-40,0,0C1=CIRCLE/10,60,0,12.5C2=CIRCLE/40,-20,0,14.5C4=CIRCLE/0,0,0,25L3=LINE/LEFT,TANTO,C1,LEFT,TANTO,C2C3=CIRCLE/XSMALL,TANTO,OUT,C2,OUT,C4INTOL/0.05OUTTOL/0.01CUTTER/15SPINDLE/2000,
32、CLWCOOLNT/ONFEDRAT/500FROM/STPTGOTO/P213GOTO/P3GO/TO,L1TLLFT,GOLFT/L1,PAST,L2GORGT/L2,TANTO,C1GOFWD/C1,TANTO,L3GOFWD/L3,TANTO,C2GOFWD/C2,TANTO,C3G0FWD/C3,TANTO,C4GOFWD/C4,TANTO,L1GOTO/STPTCOOLNT/OFFSPINDLE/OFFFINI6. 分析对比图形交互式自动编程和 CAD/CAM 自动编程的组成有什么异同。P183“图形交互式自动编程”是一种计算机辅助编程技术，它是通过专用计算机软件来实现的。CAD/CAM 集成技术中的重要内容之一是数控自动编程系统与 CAD 及 CAPP 的集成，其基本任务是实现CAD、CAPP 和数控编程之间的顺畅传递，交换和共享。7. 概述图形交互式自动编程的过程并画出其流程图。P1848. 以实验内容为例，叙述 CAD/CAM 自动编程的过程。P1879. 加工过程仿真包括哪几个内容？每种仿真的目的是什么？P200NC 指令的翻译和检查：将 NC 代码翻译成刀具的运动数据，并对代码中的语法错误进行检查毛坯及零件图形的输入和显示机床、刀具、夹具的定义和图形显示刀具运动及毛坯切除的动态图形显示刀具碰撞即干涉检查仿真结果报告，包括具体干涉检查和干涉量
