1、模具 CAD/CAM思考练习题1 模具 CAD/CAM 系统包括哪些主要技术？分述其内容与特点。2 试述采用模具 CAD/CAM 技术的优越性。1 缩短了设计周期，提高了产品的质量，有利于发挥设计人员创造性 2 可从多方案中进行分析、比较、选出最佳方案，实现设计方案的优化 3 利于实现产品的标准化、通用化和系列化 4 促进先进生产设备的应用， 在较大范围内适应加工对象的变化，提高生产过程自动化水平，有利于企业提高应变能力和市场竞争力 5CAD/CAM 的一体化，可以实现信息集成，使产品的设计、制造过程形成一个有机的整体，在经济上、技术上给企业带来综合效益3 试述 CAD/CAM 技术发展的几个
2、阶段和发展趋势。第一阶段，订单确认即涂布机立项过程 第二阶段，涂布机原型设计过程第三阶段，涂布机详细设计过程 第四阶段，涂布机零部件工艺设计过程 第五阶段，涂布机生产过程 发展趋势：1. 集成化2. 智能化3. 标准化4. 网络化5. 最优化4 简述 CAD/CAM 的主要任务。 几何建模 工程绘图 计算分析 优化设计 有限元分析 计算机辅助工艺规程设计 数控编程 动态仿真 计算机辅助测试技术 工程数据管理 5 CAD/CAM 支撑软件应包含有哪些功能模块？国内外现流行的主要软件有哪些？(1)功能独立型支持软件: 交互绘图软件 几何建模软件 优化方法软件 有限元分析软件 数控编程软件 数据库系
3、统软件 模拟仿真软件 (2)功能集成型支持软件 Pro/Engineer I-DEAS UG 6 在模具 CAD/CAM 作业中如何处理工程手册中的设计资料，有哪些常用的处理方法？7 简述模具 CAD 系统的组成结构与关键技术。组成结构：关键技术： 图形描述及处理技术 模具结构的标准化 设计方法的规范化、设计经验的程序化及专家系统研究 设计准则的处理 模具 CAD 系统应具有充分的柔性 冲压等基础理论的研究8 自行选择模具设计手册中的一个数表，编写出查表程序。9 试述窗口与视区的区别与联系，并说明在模具 CAD/CAM 中为什么要进行窗口视区变换。窗口：用户坐标系（世界坐标系）中定义的确定显示
4、内容的一个矩形区域。 工程设计中，需要突出图形的某一部分而用一个局部视图单独画出来。改变窗口的大小、位置和比例，用户可以方便地观察局部图形，控制图形的大小视区：设备坐标系（通常是图形显示器）中定义的一个用于输出所要显示的图形和文字的矩形区域.若将窗口中的图形显示在屏幕视区范围内，则视区决定了窗口内的图形在屏幕上显示的位置和大小。窗口和视区是在不同的坐标系中定义的，窗口中的图形信息送到视区输出前，需进行坐标变换，即把用户坐标系的坐标值转化为设备(屏幕)坐标系的坐标值，此变换即窗口视区变换。 10 简述冲裁模 CAD/CAM 系统的基本功能和一般工作流程。11 请简述二维图形裁剪的基本原理及可选用
5、的裁剪策略。主要思想：用编码方法来实现裁剪 裁剪处理关键： 点在裁剪区域内外的判断图形与裁剪区域边界交点的计算 常见算法：编码算法、中点分割法、 Liang-Barsky 裁剪算法 12 二维平面上第 1 象限三角形的三个顶点坐标为 A(15，20)、B(20，15)、C(30，18)，求该三角形以点 P（4, 6）为中心逆时针旋转 30的组合变换矩阵 ？13 试述窗口与视区的区别与联系，并说明在 CAD/CAM 中为什么要进行窗口视区变换。14 简述光照处理技术的作用，在光照处理中，如何处理环境光、镜面反射和漫反射。15 什么是几何建模？几何建模的方式有几种？常见几何建模模式： 线框建模、表
6、面建模、实体建模和特征建模 16 线框模型的应用概况及特点是什么？线框建模是计算机图形学和 CAD 领域中最早用来表示形体的建模方法, 它是表面模型和实体模型的基础。线框建模的优点 只有离散的空间线段，处理起来比较容易，构造模型操作简便 所需信息最少，数据结构简单, 硬件的要求不高 系统的使用如同人工绘图的自然延伸，对用户的使用水平要求低，用户容易掌握线框建模的缺点 线框建模构造的实体模型只有离散的边，没有边与边的关系。信息表达不完整，会使物体形状的判断产生多义性 复杂物体的线框模型生成需要输入大量初始数据，数据的统一性和有效性难以保证，加重输入负担 17 表面模型的特点及应用范围是什么？优点
7、： 三维实体信息描述较线框建模严密、完整，能够构造出复杂的曲面，如汽车车身、飞机表面、模具外型 可以对实体表面进行消隐、着色显示 可以计算表面积，利用建模中的基本数据，进行有限元划分 可以利用表面造型生成的实体数据产生数控加工刀具轨迹缺点： 曲面建模理论严谨复杂，所以建模系统使用较复杂，并需一定的曲面建模的数学理论及应用方面的知识 此种建模虽然有了面的信息，但缺乏实体内部信息，所以有时产生对实体二义性的理解。如一个圆柱曲面，就无法区别它是一个实体轴的面或是一个空心孔的面CAD 领域最活跃、应用最广泛的几何建模技术之一计算机图形学中应用最多表面建模方法通常用于构造复杂的曲面物体 18 实体模型的
8、定义、特点及应用范围采用基本体素组合，通过集合运算和基本变形操作建立三维立体的过程称为实体建模 实体模型特点：由具有一定拓扑关系的形体表面定义形体，表面之间通过环、边、点建立联系，表面的方向由围绕表面的环的绕向决定，表面法向矢量指向形体之外；覆盖一个三维立体的表面与实体可同时生成 实体建模是实现三维几何实体完整信息表示的理论、技术和系统的总称19 分述特征建模的定义、方法、特点。特征建模是建立在实体建模基础上，利用特征的概念面向整个产品设计和生产制造过程进行设计的建模方法 特征建模方法大致分为： 交互式特征定义 特征自动识别 基于特征设计特征建模的特点 特征引用直接体现设计意图，产品设计工作在
9、更高的层次上展开,使产品在设计时就考虑加工、制造要求，有利于降低产品的成本 产品设计、分析、工艺准备、加工、检验各部门之间具有了共同语言，产品的设计意图贯彻到各环节 针对专业应用领域的需要建立特征库，快速生成需要的形体 特征建模技术着眼于更好、更完整地表达产品全生命周期的技术和生产组织、计划管理等多阶段的信息，着眼于建立 CAD 系统与 CAX 系统、MRP 系统与 ERP 系统的集成化产品信息平台20 简述特征建模的功能和特点？特征建模的功能 预定义特征，并建立特征库，实现基于特征的零件设计； 支持用户自定义特征，完成特征库的管理操作； 对已有的特征可进行删除和移动操作； 零件设计中能提取和
10、跟踪有关几何属性。21 建立特征库应具有哪些基本功能？1）包含足够的形状特征，以适应众多的零件 2）包含完备的产品信息，既有几何和拓扑信息，又具有各类的特征信息，还包含零件的总体信息 3）特征库的组织方式应便于操作和管理，方便用户对特征库中的特征进行修改、增加和删除 22 计算机辅助工程分析在模具设计中的作用有哪些？1.有限元分析 2.优化设计 3.可靠性分析 4.系统动态分析 5.虚拟样机技术 23 试述有限元法的基本原理并归纳有限元法的求解步骤。有限元法（FEA，Finite Element Analysis）基于固体流动变分原理有限元求解问题的基本步骤： 定义求解域 求解域离散化 单元推
11、导 等效节点载荷计算 总装求解 联立方程组求解和结果解释 24 有限元分析的前置处理包括哪些步骤？后置处理的主要任务是什么？有限元前置处理包括：选择单元类型，划分单元，确定各节点和单元的编号及坐标，确定载荷类型、边界条件、材料性质后置处理器自动处理分析结果，并根据操作者的要求形象化为：变形图、应力等值线图、应力应变彩色浓淡图、矢量图及振型图，直观显示载荷作用下零件的变形，零件各部分的应力、应变或温度场的分布 25 传统的工艺过程设计方法存在哪些问题？实现 CAPP 有何意义？CAPP 彻底改变了手工编制工艺文件的方式和对人的依赖，大大提高了编制工效，缩短了生产周期，保证工艺文件的一致性和工艺规
12、程的精确性，避免不必要的差错，为实现工艺过程优化、集成制造创造条件。CAPP 应用意义： 将工艺设计人员从繁琐和重复性的劳动中解放出来，可以从事新产品及新工艺开发等创造性的工作 节省工艺过程编制时间和编制费用，缩短工艺设计周期，降低生产成本，提高产品在市场上的竞争力 有助于对工艺设计人员的宝贵经验进行集中、总结和继承，提高工艺过程合理化的程度，从而实现计算机优化设计 较少依赖于个人经验，有利于实现工艺过程的标准化，提高相似或相同零件工艺过程的一致性 降低对工艺过程编制人员知识水平和经验水平的要求 减少所需的工装种类，提高企业的适应能力 CAPP 是 CAD 与 CAM 的桥梁，为实现 CIMS
13、 创造条件26 CAPP 系统按工作原理可分为几种类型，各类系统有何特点？主要分为： 检索式 CAPP 系统 (基于成组技术或基于特征的 CAPP 系统, 设计时根据零件编码或图号，在工艺文件库中检索类似零件的工艺文件，由工艺人员采用人机交互方式修改、编辑) 派生式 CAPP 系统 (可看成检索式 CAPP 系统的发展，设计时根据零件的 GT 代码和其它有关信息，按编码搜索零件族，对典型工艺进行自动化或人机交互式修改，生成符合要求的工艺文件 ) 创成式 CAPP 系统 (基于传统过程性程序结构与决策形式的 CAPP 系统、基于知识的 CAPP 专家系统、基于神经网络的 CAPP 系统、CAPP
14、 工具系统或骨架系统不是直接对相似零件工艺文件进行检索与修改，而是根据零件的信息，通过逻辑推理规则、公式和算法等，做出工艺决策而自动地“创成”一个零件的工艺规程) 综合式 CAPP 系统 (将派生式、创成式与人工智能结合综合而成，目的是综合派生式和创成式两者的优势，避免派生式系统的局限性和创成式系统的高难度)27 基于 GT 的派生式 CAPP 系统的工作原理及设计过程是什么？基本原理：把尺寸、形状、工艺相近似的零件组成一个零件族，对每个零件族设计出一个能覆盖族中零件所有特征的主样件，再对每个族的主样件制订一个最优的工艺规程 设计过程：由于许多零件具有类似的形状，可将它们归并为设计族，新零件设
15、计可以通过修改一个现有同族典型零件(主样件)而形成 主样件是人为地综合而成的。一般可从零件族中选择一个结构复杂的零件为基础，把没有包括同族其它零件的功能要素逐个叠加上去，形成该族的假想零件作为其它相似零件的设计基础28 基于特征的派生式 CAPP 系统的工作原理及设计过程是什么？利用已解决问题的结果求解新问题，是基于实例的推理(Case Based Reasoning，CBR)方法在 CAPP 中的应用和发展。 1 用基于特征的零件信息模型取代 GT 码 2 在样件的基础上增加了实例的概念3 用样件(或实例)分类索引树来取代零件分组4 用基于特征的推理代替基于零件族矩阵的工艺过程筛选策略29
16、一般创成式 CAPP 系统的工艺决策过程是什么？30 综合式 CAPP 系统的工艺设计过程是什么？31 简述 CAPP 有哪些应用意义？32 CAPP 专家系统的构成和特点是什么？CAPP 专家系统特点专家系统具有处理不确定性和多意性知识的特长 专家系统具有对话能力 专家系统具有较大灵活性 CAPP 专家系统可以具有学习功能33 目前 CAPP 系统的设计中存在的主要问题是什么？如何加以解决？34 举例说明模具 CAD/CAM 集成系统数控编程的内容与过程。35 什么是 CAD/CAM 系统集成？CAD/CAM 集成有何作用和意义？36 简述数控自动编程的一般步骤。37 简述有限元求解问题的基本步骤。 定义求解域 求解域离散化 单元推导 等效节点载荷计算 总装求解 联立方程组求解和结果解释
