1、计算机辅助工程 思考题 2011高伟强编写整理此答案仅为参考，有错请大家更正！一、CAD/CAE/CAM基础1 计算机辅助工程的基本内容？ P1答：3D主建模、photo、CAE、drafting、CAPP 、CAM 、 Assembly2 CAD/CAE/CAPP/CAM 的基本概念 p1-23 CAD/CAE/CAM技术在制造技术中的地位和作用? 地位：因为它推动了几乎一切领域的设计革命，CAD技术的发展和应用水平 已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。应用：CAD系统的应用影响工业各个方面，使传统技术、工程技术发生深刻的变革。CAE系统的应用解决产品设计分析问题，使
2、设计人员在早期设计阶段就可以对产品设计和制造中的各种问题进行预测仿真。从而缩短设计周期、提高产品质量，节省大量资金。CAD、CAE、CAM的一体化，使产品的设计、制造过程形成一个有机的整体，通过信息的集成，在经济上、技术上给企业带来综合效益。4 CAD/CAE/CAM技术的发展趋势？ P17-20答：参数化：参数化能够极大地提高机械设计效率。智能化：现有的计算机辅助设计系统智能化程度越来越高，原来烦琐的操作逐渐由计算机智能化地进行处理三维化：随着三维图形技术的发展，在计算机内部相应的三维实体模型能够更直观，更全面地反映设计意图。集成化：集成就是向企业提供一体化的解决方案网络化：工业企业的实际生
3、产管理过程是一个由产品规划，产品设计，性能测试，工艺准备，主体零部件生产，标准件及特种件外购，产品组装及检验，产品销售及服务等方面集体协作，分散集中，不断反馈的信息流网络 标准化：随着CAD/CAE/CAM系统的集成和网络化，只能各种产品设计，评测和数据交换标准势在必行。5 CAD/CAE/CAM系统的组成和要求？ P5-p7硬件系统：主机 外存储器 输入设备 输出设备 NC机床和通讯接口、网络设备及其他生产设备等。软件系统：系统软件 支撑软件 应用软件要求：对硬件应考虑以下方面：系统功能 系统的开放性与可移植性 系统升级扩展能力 系统的可靠性，可维护性与服务质量对软件一般应考虑：软件性能价格
4、比 与硬件匹配 二次开发环境 开放性 软件商的综合能力二、CAD建模技术CAD 系统的世界坐标系、设备坐标系、规则化坐标系和观察坐标系定义和转换。答世界坐标系（World Coordinate System,WC） 由设计者（用户）确定，称用户坐标系 ,用户用它来定义二维或三维世界中的物体，其坐标值可以是实型量，也可以为整型量。坐标系可采用绝对坐标或相对坐标。设备坐标系（Devices Coordinate System,DC） 图形显示器或绘图机自身有一个坐标系，称它为设备坐标系或物理坐标系。设备坐标系中，坐标轴的度量单位是像素或者绘图笔步长。规格化坐标系（Normalized Device
5、s Coordinate System,NDC） 与设备无关的图形系统，其目的是使所编制的软件可以较方便地应用于不同的具体设备上。坐标单位无量纲，取值范围01观察坐标系（Viewing Coordinate System,VC） 又称目坐标系，是一个定义在用户坐标系中任何方向、任何地方的左手三维直角辅助坐标系，其原点和视心重合6 有哪些经典视图？平行(正交) 视图和透视视图的特点是什么？答：正交视图，前视图、斜视图、等角投影、三点透视、单点透视透视投影，一个灭点；平行投影 灭点在无穷远处7 视图中三个基本要素是什么？答：1.一个或多个对象 2.观察者，带有一个投影面。 3.从对象到投影平面的投
6、影变换。8 为什么要用齐次坐标描述点的坐标？齐次坐标的维数与几何维数的关系？CAD 图形基本变换包括哪些类型？答。为了能用代数方法来处理射影(或扩大) 空间的几何问题 ； 齐次坐标的维数加1等于几何维数 ； 1、比例变换2、错切变换3、旋转变换4、对称变换5、平移变换6、透视变换7、全比例变换。9 二维图形变换矩阵及其子矩阵的作用？三维图形变换矩阵及其子矩阵的作用？答：二维变换矩阵的一般形式： 从变换功能上可把T分为四个子矩阵其中 缩放、旋转、对称、错切等变换；平移变换；投影变换。当p、q为零时为平行投影；当p 、 q不等于 零时为中心投影；整体图形作伸缩变换；三维变换矩阵的一般形式为 比例、
7、错切、旋转、反射等基本变换 沿 X、Y、Z 三个方向的平移变换 透视变换 全比例变换10 三维视图投影变化矩阵意义(多矩阵符合变换) 。什么是三维图形复合变换，复合变换的过程是否可逆？答：多个基本变换组成的复杂变换；不可逆。11 一条复杂曲线(曲面)往往要由多段曲线连接而成，在曲线 (曲面)段与曲线( 曲面)段的交接处存在连续性问题。曲线(曲面) 的连续性有哪几种形式？ Gn、Cn的数学、几何意义是什么？12 插值、逼近、光顺、拟合的基本概念。插值和逼近常用的数学方法有哪些？答：插值是函数逼近的重要方法。给定函数f(x)在区间a,b中互异的n个点f(xi) i=1,2,n，基于这个列表数据，寻
8、找某一个函数k(x)去逼近f(x)。若要求k(x)在xi处与f(xi)相等，就称这样的函数逼近问题为插值问题，称k(x)为f(x)的插值函数，xi称为插值节点。逼近：当型值点太多时，构造插值函数使其通过所有的型值点是相当困难的；同时也没有必要寻找一个插值函数通过所有的型值点；解决的办法通常是寻找一个次数较低的函数，从某种意义上最佳的逼近这些型值点光顺：通俗的几何含义是曲线的拐点不能太多，曲线拐来拐去，就会不顺眼；对于平面曲线，相对光顺的条件是：曲线具有二阶几何连续性；不存在多余拐点；曲线的曲率变化较小。拟合不象插值、逼近、光顺那样有完整的数学和公式定义，它是指在曲线、曲面的设计过程中，用插值、
9、逼近的办法，使生成的曲线、曲面达到某些设计的要求，如使曲线通过型值点、控制点，使曲线“光滑”， “光顺”等13 B zier 曲线、B-Spline 曲线、NURBS曲线的特点？答：Bzier曲线的优缺点优点：形状控制直观、设计灵活缺点：所生成的曲线与特征多边形的外形相距较远，局部控制能力弱，因为曲线上任意一点都是所有给定顶点值的加权平均 控制顶点数增多时，生成曲线的阶数也增高 控制顶点数较多时，多边形对曲线的控制能力减弱 曲线拼接需要附加条件，不太灵活B-Spline的优缺点:优点：与控制多边形的外形更接近局部修改能力任意形状，包括尖点、直线的曲线 易于拼接阶次低，与型值点数目无关，计算简便
10、缺点：不能精确表示圆 NURBS 能精确表示圆14 B zier 曲线、B-Spline 曲线、NURBS曲线的次数(degree)和控制点数量的关系。15 CAD技术中零件建模的发展经历了哪些建模技术发展过程？答：在CAD技术的发展过程中，其造型技术大致经历了二维造型、线框造型、曲面造型、实体造型、特征造型、基于特征的参数化和变量化造型等几个历史阶段16CAD三维实体建模有哪些方法？它们的特点是什么？答：构造实体几何法(CSG法) 扫描法 (Sweep)边界表示法 (B-Rep法)CSG与B-Rep混合造型法 分割表示法 (D-Rep法 )17 CAD三维线框造型的特点？三维线框造型在计算机
11、内部如何描述和表达三维物体？答：优点：所需信息最少，数据运算简单，容易处理；可以产生任意视图；对计算机硬件的要求不高；缺点：对于曲面体，仅能表示物体的棱边就不准确了；对物体形状的判断产生多义性；线框造型不能进行物体几何特性(体积、面积、重量、惯性矩等)计算，不便于消除隐藏线，不能满足表示特性的组合和存储多坐标数控加工刀具轨迹的生成等方面的要求20 CAD三维曲面造型的基本原理和特点？答：曲面造型是在线框造型的基础上添加面的信息，用空间的曲面来表示物体的外表面，用面的集合来表示物体，而用环来定义面的边界。建模时，先将复杂的外表面分解成若干个组成面，然后定义出一块块的基本面素，通过各面素的连接构成
12、了组成面，通过各组成面的拼接就构造了曲面模型。优点：增加了有关面的信息，曲面造型扩大了线框造型的应用范围；能够比较完整地定义三维立体的表面；曲面造型可以为CAD/CAE/CAM 中的其他场合提供数据；缺点：不能描述零件内部的信息；不能将这个物体作为一个整体去考察它与其他物体相互关联的性质；18 CAD 三维曲面造型的基本原理。在计算机内部曲面模型采用怎样的数据结构描述？(顶点表和边表和面表)曲面构造的方法有那些？(拉伸面、旋转面、直纹面、扫成面等)19 构造实体几何法（CSG）包含两部分内容是什么？CSG数采用怎样的数据结构？答；1基体体素的定义和描述 2体素之间的集合运算： 二叉树结构20
13、CAD扫描法实体造型的两个要素是什么？答：1被移动的形体或截面 2移动该形体的轨迹21 CAD实体造型中的边界表示法(B-Rep 法) 在计算机内部采用怎样的数据存储结构？答：网状数据关系结构22 什么是特征？特征有哪些种类？答：特征是指产品描述的信息的集合，是特征造型的最基本单元，它兼优形状和功能两种属性。；形状特征，精度特征，管理特征，材料特征，分析特征，装配特征。23 特征建模与实体建模有何异同点？24 与实体几何建模比较，在工程设计中特征建模有特点和意义？25 特征建模中的轮廓(Profile) 、约束(Constraint)、草图(Sketch)、尺寸驱动、变量驱动等基本概念答：轮廓
14、：由若干首尾相接的直线或曲线组成，用来表达实体模型的截面形状或扫描路径。约束：约束是指构成图形元素的几何尺寸，位置及其各个图素之间的集合及工程关系要求的集合，并以参数等式或不等式进行扫描。草图：尺寸驱动：是指图素与尺寸见建立关联关系后，通过编辑尺寸参数数值来驱动图素的形状和位置变化来控制设计结果。变量驱动：26 参数化设计和变量化设计有何特点？它们之间有何区别？答：27 装配造型的基本概念：部件 (Componnent)、基零部件、子装配体(Subassmbry)、主模型 (The Master Model )、爆炸图等。答：部件：部件是一个包封的概念，一个部件可以包含一个零件或一个子装配体。
15、甚至可以什么都不包含，也就是空部件。组成装配的单元为部件，一个装配是由一系列部件按照一点的约束关系组合在一起的。基零部件：基零部件是放到装配中的第一个零件。28 装配造型约束技术：约束的内容和方法。装配约束状态有哪四种？其中哪两种装配约束状态必须避免？答：不完全约束，完全约束或定位，过约束或过定位，欠约束或欠定位。29 装配造型的方法：自上向下和自下向上的装配造型方法的特点和区别。30 CAD工程图的图纸设置包括哪些项目内容？答：图幅大小，绘图比例，绘图单位，视角标准。31 工程图的视图种类有哪些？哪些视图需要在父视图基础上生成？答：主，俯，左，右，仰，后，局部，剖视，旋转，轴测： 局部，剖视
16、，旋转，轴测。三、CAE基础32 CAE的内容通常包括哪些内容？答：有限元法技术，优化技术，仿真技术，可靠性设计等方面。33 力学分析方法中的数值求解方法主要包括哪几种？这几种方法的公共点是什么？答：1，有限元法；2，有限差分法；3，边界元法。共同点为机构的离散化。34 有限元分析的基本原理？35 有限元分析的一般分为哪三个过程？(连续体离散化、单元分析、整体分析)36 有限元分析的前处理包括哪些内容? 有限元分析的后处理包括哪些内容?37 您知道有哪些国际上知名的有限元分析系统？答:ansys , proe38 Ansys 系统主要有哪些功能？答：结构分析，热分析，地磁分析，流体分析，耦合场
17、分析。39 优化设计要解决的关键问题主要有哪些？(优化数学模型和优化方法)40 优化设计的数学模型是否指确定优化设计问题的目标函数、约束条件和设计变量？答：是41 你知道有哪些常用的优化方法？答：一维搜索法，坐标轮换法，单纯形法，鲍威尔法，梯度法，牛顿法，变尺度法，复合形法，罚函数法。42 什么是系统？系统的组成？系统结构和系统功能针对的是系统哪方面的描述？系统模型和系统仿真。43 物理模型和物理模型仿真；数学模型和数学模型仿真。四、CAPP基础44 为什么说工艺是连接设计和制造的桥梁？45 为什么说CAPP是CAD和 CAM的桥梁？答：从设计到加工成成品,在整个过程中都贯穿着工艺过程 .根据
18、工厂现有的加工设备编制合理的工艺流程,设计方案,和加工方法.46 常见的机械加工工艺文件卡有哪些？它们的特点是什么？答：加工工艺过程卡，工序卡。过程卡只要说明零件加工过程。工序有工序图47 派生式CAPP的基本原理？答：基本原理是利用零件GT（成组技术）代码，将零件根据结构和工艺相似性进行分组，然后针对每个零件组编制典型工艺。48 派生式CAPP的工作流程？答；1，选择或制定零件分类编码系统；2，零件分组；3，样件设计；4，标准工艺规程的制定；5，建立工步代码文件；6，建立工艺数据库；7，派生式CAPP软件设计。49 成组技术的基本原理是什么？答：利用客观存在的有关事物的相似性，按一定的相似性
19、标准，将有关事物归类成组。50 成组技术零件分类成组的方法有哪些？答：1，视检法；2，生产流程分析法；3，编码分类法。51 创成式CAPP的特点？52 创成式CAPP的工作原理和过程？53 CAPP专家系统的特征是什么？五、CAM基础54 CAM的核心是什么？答：数控技术。55 数控机床的坐标系统和工件的加工坐标系统是如何定义的？答：Z 轴从工件指向主轴，x 轴为工作台56 编程原点、数控加工的对刀点及编程坐标系的关系？编程原点的选择原则？答：57 选择合理的走刀路线的基本原则。答：58 数控编程的步骤？59 切触点、切触线、刀位数据、刀轴矢量的基本概念。60 确定数控刀路常见的有哪些导动方法
20、？答：参数法，截面线法，投影法。61 数控加工自动编程有哪些方法？答：1.APT语言自动编程，2，计算机辅助图形自动编程，62 数控铣削加工常用的刀具有能力些？球刀、平低端刀、环形端到的特点和应用。答：常用的有球形刀，端铣刀，环形刀，鼓形刀。63 常用的刀具轨迹计算方法有哪些？答：1，参数线法；2，截面线法；3，交线加工算法；4.曲面腔槽加工算法；5，曲面通道加工算法。64 数控的前置处理的内容是什么？数控的前置处理有哪些阶段？答：前置处理是对用数控语言所编制的源程序进行的翻译，运算，刀具中心轨迹计算，输出刀位数据。 分为输入翻译阶段，轨迹计算阶段65 为什么要进行数控后置处理？答：机床的运动
21、模型不同，数控系统不同，采用的数控后处理器文件就不同。66 数控后置处理器与什么有关？答：运动模型，数控系统。七、UG NX4.0 操作使用70 UG NX4.0 操作介面组成（菜单区、图形区、提示行Cue Line、资源条Resource Bar）。71 UG NX4.0文件操作：New、Open、Save、Save as、 Import/Export等。PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建372 UG NX4.0 图层的定义和操作。73 UG NX4.0 工作坐标系WCS的定义和操作。74 UG NX4.0的试图操作：Pan、Rotate、Zoom In/Out
22、、Fit等操作。75 UG NX4.0的鼠标操作：MS1、MS3 、MS2、+MS2、+MS2等。76 在 UG NX4.0 中，Edit Blank 的作用和操作。77 在 UG NX4.0 中，Edit Transformation操作有哪些功能？78 在 UG NX4.0 中，Edit Object Display操作有哪些功能？79 在 UG NX4.0 中，可以通过哪些操作隐藏几何图素？80 UG NX4.0 的三维建模有哪几种法式？81 在 UG NX4.0 中，用Base Curve 能否建立三维图形？82 在 UG NX4.0，用Base Curve 中的用Fillet 命令的
23、使用？83 在 UG NX4.0，如何用Base Curve 画平行线？84 UG NX4.0的Base Curve和Associative Curve 有区别。85 在 UG NX4.0如何利用Expression 与Associative Curve 的关联关系？86 在 UG NX4.0 中有哪些基本体素？87 在 UG NX4.0 中有哪些体素的集合(Boolean)运算？88 在 UG NX4.0 的Extruded、Revolve、Swept操作中所选择的截面线串(Section String)有何要求？89 在 UG NX4.0 中非封闭的Section String 是否可以作
24、出实体特征？90 UG NX4.0 利用Hole 特征在实体上打孔时，选取的操作面(Placement face)有什么要求？91 在 UG NX4.0 中Hole 特征的定位(Positioning)方法。92 在 UG NX4.0 中有哪些特征必须定义水平参考(Horizontal Reference) ？为什么？93 在 UG NX4.0 中有哪些Datum特征？Datum特征有何作用？94 在 UG NX4.0 的草图（Sketch）设计中有哪几种约束？UG NX4.0 的草图（Sketch）是否允许欠约束？95 在 UG NX4.0 的草图（Sketch）设计中如何定义、显示、修改几
25、何约束？96 在 UG建模时为什么常常要通过关联、变量、函数表达式、草图等建立约束关系？97 在 UG NX4.0 中样条(Spline)曲线的次数(Degree)最大不能超过多少？98 在 UG NX4.0 的样条曲线(Spline)中，曲线类型(Curve Type)有哪些？曲线类型(CurveType)与曲线的次数(Degree)有何关系？99 在 UG NX4.0 装配中的配对(Mate)定位方法有哪几种？配对(Mate) 和对齐(Align)有何区别？100UG NX4.0 装配中的WAVE链接有何作用？如何实现装配部件 (Components)之间几何参数的传递？101UG NX4
26、.0 绘制工程图(Drafting)时首先要定义Sheet，Sheet的定义有哪些内容？102在 UG NX4.0 的工程图绘制(Drafting)中，如何添加基本试图？103在 UG NX4.0 的工程图绘制(Drafting)中，如何添加全剖和半剖视图？104在 UG NX4的Manufacturing模块中如何定义加工坐标系MCS？105在 UG NX4的Manufacturing模块中如何定义刀具？106UG NX4的平面铣(Planar Mill)主要用于哪方面的加工？107UG NX4的平面铣(Planar Mill)各有哪些走刀方式？分别有何特点？108UG NX4的型腔铣(Cavity Mill)主要用于哪方面的加工？109UG NX4的固定轴曲面铣(Fix Counter Milling)主要用于哪方面的加工？110UG NX4的固定轴曲面铣(Fix Counter Milling)驱动方法有哪些？111掌握 UG NX4的固定轴曲面铣(Fix Counter Milling)的边界驱动 (Boundary Drive)。112在零件建模、装配建模、工程制图和数控加工编程等操作中你如何理解UG 的主模型的概念。
