2021年江苏开放大学机械cadcam形成性作业汇总.doc

江苏开放大学
形成性考核作业

学 号
姓 名

课程代码 110046

课程名称 机械CAD/CAM

评阅教师

第 1 次任务
共 4 次任务

江苏开放大学

第1章 机械CAD/CAM概述
※1. 什么是CAD，什么是CAE，什么是CAPP，什么是CAM，什么是CAD/CAM 集成？
答： CAD（Computer Aided Design 缩写）： 是指设计人员以计算机为工具，运用自身知识和经验，对产品或工程进行涉及方案构思、总体设计、工程分析、图形编辑和技术文档整顿等设计活动总称，是一门多学科综合应用技术。

CAE(Computer Aided Engineering)是指工程设计中分析计算、分析仿真和构造优化。用计算机辅助求解复杂工程和产品构造强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能分析计算以及构造性能优化设计等问题一种近似数值分析办法。
CAPP（Computer Aided Process Planning 缩写）是指工艺人员依照产品设计成果进行产品加工办法设计和制造过程设计。将公司产品设计数据转换为产品制造数据技术，通过这种计算机技术辅助工艺设计人员完毕从毛坯到成品设计。CAPP系统应用将为公司数据信息集成打下坚实基本。

CAM（Computer Aided Manufacturing缩写） 是指计算机在制造领域关于应用统称。有广义和狭义之分。广义CAM，普通是指运用计算机辅助完毕从生产准备工作到产品制造过程中直接和间接各种活动。涉及工艺准备、生产作业筹划、物流过程运营控制、生产控制、质量控制等重要方面。狭义CAM，普通指数控程序编制。涉及刀具路线规划、刀位文献生成、刀具轨迹仿真以及后置解决和NC代码生成等。

CAD/CAM集成制造就是用CAD软件设计出零件模型，然后直接用CAM进行编程输出代码程序到机床中加工成为成品。CAD/CAM 集成系统借助于工程数据库技术、网络通信技术、以及原则格式产品数据接口技术，把分散于机型各异各个CAD/CAM 模块高效、快捷地集成起来，实现软、硬件资源共享，保证整个系统内信息流动畅通无阻。

2. 简述CAD/CAM技术发展和发展趋势。
答：CAD/CAM技术发展过程：1）酝酿、准备阶段；2）形成阶段；3）成熟阶段；4）迅速发展及广泛应用阶段；集成化、原则化、智能化、网络化阶段。
CAD/CAM技术发展趋势：CAD/CAM技术不断向着集成化、原则化、智能化、网络化方向深化。
※3. 当前，CAD/CAM技术发展方向是什么？
答：当前人工智能技术、网络技术、软件工程中面向对象办法以及工程数据库技术发展也为CAD/CAM技术提高注入新活力，CAD/CAM技术向着深度集成化、原则化、智能化、网络化方向发展，逐渐形成以生产自动化为目的集成制造系统（CIMS）。

4. 简述CAD/CAM技术在机械制造工业中应用。
答：机械制造工业是应用CAD/CAM技术重要领域。当前，已广泛应用三维几何造型技术，特别是参数化特性造型技术设计图纸，并生成数控加工信息进行数控加工。CAD/CAM技术在机械制造工业中应用重要有：航空和航天工业、汽车工业、造船工业、制造业、机床制造、工模具等。

5. 简述产品老式生产过程和CAD/CAM生产过程。
答：
老式生产过程是：总体方案论证→总体设计→技术设计→详细设计→试生产、性能实验和修改定型等。
CAD/CAM生产过程是：提出设计任务→进行工程分析→进行设计校核→自动绘图→编制工艺规程，进行数控加工。由于采用CAD/CAM技术，在产品设计过程中就可应用仿真技术对产品性能进行模仿，发现问题在设计过程中就可以修改，而不必等到样机实验时发现问题再修改。这不但节约了大量时间和经费，减轻了设计人员劳动强度，更为重要是，产品可获得最佳性能和设计一次性成功也许。
※6. 简述CAD/CAM技术有哪些贡献。
答：随着CAD/CAM技术应用日益广泛和进一步，它对科学技术和工业发展贡献也就越来越明显、越来越大。CAD/CAM技术发展和应用水平已成为衡量一种国家科学技术当代化和工业当代化水平重要标志之一。CAD/CAM技术从主线上变化了老式手工设计，变化了以往用图纸为介质驱动生产全过程技术管理模式，而是把真实世界物体转变成数字化模型，以统一数字化产品模型驱动产品生命全过程，这是制造业信息革命。因而，CAD/CAM技术贡献详细体当前如下几种方面：

※ 7. 简述CIMS重要技术特性。

答：CIMS是英文Computer Integrated Manufacturing Systems或contemporary缩写，直译就是计算机/当代集成制造系统。 CIMS重要技术特性是：智能化与综合化。智能化体现了自动化深度，即不但涉及物质流控制老式体力劳动自动化，还涉及了信息流控制脑力劳动自动化，而综合化反映了自动化广度，它把系统空间扩展到：市场、设计、制造、检查、销售及顾客服务等所有过程。
依照以上CIMS特性看，CIMS可以这样定义：CIMS是在柔性制造技术、计算机技术、信息技术以及系统科学基本上，将制造工厂生产、经营活动所需各种分布自动系统通过简化、要素化与原则化有机地集成起来，以获得合用于多品种，中小批量生产高效益，高柔性智能生产系统。

※ 8. 简述发展CIMS所带来效益。

答：在制造业中，中档批量、中量品种生产较合用CIMS系统，它具备如下效应：
1）提高机床运用率；
2）减少直接和间接劳力；
3）缩短制造周期；
4）制品库存量低；
5）柔性规划；

第2章 CAD/CAM系统构成及其软硬件
※1. CAD/CAM系统有哪些构成？
答：CAD/CAM系统应由硬件、软件和操作人员三大某些构成。计算机及其外围设备构成了CAD/CAM硬件系统；操作系统和应用软件构成了CAD/CAM软件系统；操作人员在CAD/CAM系统中起主导作用，她们通过人机对话方式或批解决方式控制和操纵CAD/CAM过程，从而完毕计算、绘图、模仿、数控编程等一系列任务。只有把硬件、软件和操作人员融为一体，才干发挥CAD/CAM系统功能。

2. CAD/CAM系统设计应考虑三个重要问题是什么？
答：CAD/CAM系统设计重要是硬件和软件配备，应考虑三个重要问题是：
1）明确设计系统规定;
2）拟定近期与长远目的;
3)拟定系统集成水平。

3. CAD/CAM系统中硬件布局类型如何？
答：CAD/CAM系统中硬件布局类型有3种，分别为：1）单计算机系统；2）中央计算机——卫星机系统；3）计算机网络系统。
单计算机系统，是由一台计算机加上输入/输出设备构成。初期CAD/CAM系统大多属于这种类型。单计算机系统长处是构造简朴，顾客有较大可见性，使用时反映时间短。缺陷是如果CPU失效，将会影响所有顾客。此外，它规定顾客具备一定数据解决能力和系统使用基本知识。中央计算机——卫星机系统，单计算机加上前、后置解决器构成，以便多顾客使用。它提供必要计算能力，并可自由编程。计算机网络系统，是由一组联成网络各种计算机构成。网络内计算机各有分工，一某些用于面向顾客数据解决，一某些用于控制整个网络通讯。各计算机之间信息传递可通过局域网或Internet设备来实现。计算机网络系统对CAD/CAM系统具备重大意义，由于它可不局限于在某一工厂或某一研究所内，而将逻辑上有关组元都连接到同一网络，实现面向大系统设计制造。

※4. CAD/CAM系统中硬件选取原则是什么？
答：CAD/CAM系统中硬件选取原则是：具备良好开放性、合理性能价格比、图形解决功能、网络功能、扩充功能、技术支持与售后服务、整个硬件系统运营可靠，维护简朴。

※5. 惯用图形输入设备重要有哪些？
答：惯用图形输入设备重要有键盘(Keyboard)、鼠标器（mouse），光笔、操纵杆、跟踪球、触摸屏、数字化仪(Digitizer)、图形输入板（Tablet）、图形扫描仪(Scanner)、数码相机(Digital Camera)、数码输入设备等。

※6. 惯用输出设备有哪些？
答：惯用输出设备有：显示屏、打印机、绘图仪、视频输出等。

※7. CAD/CAM系统软件涉及哪些？
答：软件是CAD/CAM系统核心，决定着整个CAD/CAM系统性能，普通以为，CAD/CAM系统应涉及操作系统、各种语言程序、编译程序以及应用程序网络通信等。详细说，CAD/CAM系统软件涉及系统软件、应用软件、产品设计制造软件。

※8. 普通来讲，选取CAD/CAM系统应用软件时应遵循哪些原则？
答：普通来讲，选取CAD/CAM系统应用软件时应遵循原则是，具备良好建模能力、具备必要系统辅助特性、具备一定工程分析能力、具备专业设计工具、具备良好集成性以及具备良好性价比和售后服务。

※9. 你懂得哪些惯用CAD/CAM系统应用软件？
答：惯用CAD/CAM系统应用软件有：AutoCAD、Pro/E、UG、MasterCAM、CAXA、CATIA、SolidWorks、I-DEAS、Cimatron.

第3章 CAD/CAM几何造型办法
1. 什么是几何造型系统？
答：几何造型是一种技术，它能将物体形状和属性（如颜色、纹理、材质等）存储在计算机内，形成该物体三维几何模型。这个模型是对原物体确切数学描述或对原物体某种状态真实模仿。这个模型将为各种不同后续应用提供信息，它可以提供有限元网格、提供编制数控加工刀具轨迹，提供各种碰撞和干涉检查等。显然，用计算机对模型进行分析或模仿比对实物进行制作或解决要容易得多，因而，各种CAD/CAM系统都将几何造型作为系统核心。它与设计和计算机图形学构成了CAD/CAM技术中CAD三个重要某些。可见，几何造型在当代CAD/CAM技术中重要地位。普通把可以定义、描述、生成几何模型，并能交互地进行编辑系统称为几何造型系统。

※2. 惯用几何造型办法有哪些？
答：几何造型是CAD/CAM系统中核心技术。几何造型是研究建立描述设计对象几何模型普通办法。在既有成熟CAD/CAM系统中，惯用几何造型办法有线框造型、曲面造型、实体造型和特性造型。

3. 线框造型有哪些特点？
答：线框造型长处：1）由于有了物体三维数据，便可以产生任意视图，视图之间能保持对的投影关系，这为生成各种视图工程图带来了很大以便。此外，还能生成任意视点透视图以及任意视向轴测图，这在二维系统中是办不到。
2）构造模型时操作简便，在CPU时间及存储方面开销低。
3）顾客几乎不用培训，使用系统就好像是人工绘图自然延伸。
线框造型缺陷：1）由于物体所有棱线将所有显示出来，其真实形状须由人脑解释才干理解，因而会产生多义性理解。此外，当形状复杂时，棱线过多，也会引起模糊理解。
2）线框造型中没有曲面信息，不能绘制曲面轮廓线。
3）此前，由于数据构造中缺少拓扑信息，因此不能构成实体，无法辨认面与体，更谈不上区别体内和体外了。因而，线框造型不能对图形进行剖切、消隐、明暗解决、上色、物性分析、干涉检测等。而当前，有些系统从内部建立了边与面拓扑关系，具备消隐功能了。
4. 曲面造型有哪些特点？
答：1）曲面造型重要长处：曲面造型能实现线和面消隐、明暗解决、着色、表面积计算、面面求交、数控刀具轨迹生成、有限元网格划分等功能。重要用于构造复杂曲面物体，如模具、飞机、汽车等表面。
2）曲面造型重要缺陷：曲面造型有时会产生对物体二义性理解；操作比较复杂，规定操作人员具备曲面建模数学知识，因而要对操作人员进行一定培训。

※5. 常用曲面造型办法有哪些？
答：常用曲面造型办法有线面拉伸面、旋转面、直纹面、扫描面、放样面、等距曲面、网格曲面等。

※6. 实体造型基本办法涉及哪些？
答：实体造型基本办法涉及基本体系引用法、扫描表达法、单元分解法、构造实体几何表达法（CSG）、边界表达法（B—Rep）。

7. 如何进行特性分类？
答：不同应用特点，形成了不同特性定义，由此产生了不同特性分类。
从产品整个生命周期发展过程看，特性可分为设计特性、加工特性、分析特性、公差及检测特性、装配特性等。
从功能上看，特性可分为形状特性、精度特性、技术特性、材料特性、装配体特性等。
从设计办法看，特性可分为通道特性、挤压特性、提拉特性、过渡特性、表面特性、变形特性等。此外，依照形体复杂限度，特性还可分为基本特性、组合特性、符号特性等。

8. 简述特性造型系统实现模式。
答：特性造型系统实现重要采用特性交互定义、特性自动辨认、特性自动重构、基于特性造型等四种途径。这四种方式也基本上反映了特性造型系统发展过程。
1） 特性交互定义实现模式
顾客→老式实体造型系→零件几何模→特性附加系→零件特性模
2）特性自动辨认实现模式
顾客→老式实体造型系→零件几何模→特性自动辨认系→零件特性模
3） 特性自动重构实现模式
顾客→老式实体造型系→零件几何模→特性自动重构系→零件特性模
4） 基于特性造型实现模式
顾客→基于特性造型系→零件特性模

9. 比较参数化几何造型技术和变量化几何造型技术。
答：1）两种造型技术相似点
参数化几何造型技术和变量化几何造型技术都属于基于约束实体造型技术，强调基于特性设计和全数据有关性，同步可实现尺寸驱动设计修改，这两种办法都提供了几何约束和工程关系等问题解决办法。
2）两种造型技术区别
①对约束解决办法不同是两种造型技术最主线区别；
②两种造型技术应用场合不同；
③两种造型技术在特性管理方面也有所不同；

10.简述几何造型在CAD/CAM中应用。
答：几何造型在CAD/CAM中应用：几何造型贯穿于产品设计、绘图、制造和装配等过程。1. 辅助设计 能运用几何造型随时显示零件形状，并能运用剖切来检查各种孔相交状况、壁厚薄等问题；能进行物体物性计算（如，体积、面积、重心、惯性矩等）；能检查装配中与否干涉；还能进行运动机构模仿。这样，使设计者能及时发现问题，修改设计，提高设计质量。2. 自动绘图能运用几何造型对设计对象进行自动绘图，涉及各种零件图、装配图。还能绘制效果图、光照模型和动画等。3. 辅助制造能运用几何造型进行数控自动编程及刀具轨迹仿真；能进行工艺规程设计；还能协助检测，保证制造质量等。4. 协助装配在机器人及柔性制造中运用几何造型进行装配规划、机器人视觉辨认、机器人运动学及动力学分析等。

※为必做题。
完毕日期：

得分：

评阅时间：
课程名称： 机械CAD/CAM 第 1 次任务 评阅教师：