CAD CAM考试复习题答案(1)

一章CAD/CAM概念（广、狭义）和功能CAD:工程技术人员以计算机为辅助工具来完成产品设计过程中的各项工作，如草图绘制、零件设计、装配设计、工程分析等，并达到提高产品设计质量、缩短产品开发周期、降低产品成本的目的。

CAM：广义：借助计算机来完成从生产准备到产品制造出来的过程中的各项活动，包括工艺过程设计（CAPP）、工装设计、计算机辅助数控加工编程、生产作业计划、制造过程控制、质量捡测与分析等。

狭义：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代码生成等。

CAPP概念从狭义的观点来看，CAPP是完成工艺过程设计，输出工艺规程。

但是在CAD/CAM集成系统中，特别是并行工程工作模式，"PP"不再单纯理解为：Process Planning"，而应增加"Production Planning"的涵义，这时，就产生CAPP的广义概念：即CAPP的一头向生产规划最佳化及作业计划最佳化发展，作为MRPⅡ的一个重要组成部分；CAPP向另一头扩展能够生成NC指令。

画图说明CAD/CAM在产品生产中的应用CAD/CAM集成技术概念利用数据库技术、网络技术、数据交换和接口技术，实现3G各模块之间信息自动传递、转换和共享的相关技术。

1.1.3 什么是CAD/CAM系统是指为完成特定任务而由相关部件或要素组成的有机的整体。

1.2.2 （1）CAD/CAM系统基本功能（2）主要任务基本功能：1.图形显示功能2.输入输出功能3.存储功能4.交互功能主要任务：1.几何建模2.工程分析3.工艺编程4.数控编程5.模拟仿真6.数据管理1.2.4 CAD/CAM集成方案（会写式子），能画图说明信息集成的方式（1、2、3、4）三种方案：信息集成、过程集成、功能集成二章CAD/CAM系统的构成（硬软件各包括哪些）硬件系统：计算机、外围设备、生产设备软件系统：系统软件、支撑软件、应用软件CAD/CAM系统的分类1.按照系统是否具有人机对话功能可分为交互型和自动型。

2.按照CAD/CAM系统中采用的计算机类型、外围设备以及它们之间的联系方式可分为独立式和分布式。

2.2 软件有哪几种系统软件、支撑软件、应用软件软件选择原则软件的性能价格比、与硬件匹配、二次开发环境、开放性、软件商的综合能力2.2.2 系统总体设计原则实用化原则、适度先进性原则、系统性原则、整体设计与分布实施原则2.3 工程数据库特点数据库的特点：数据库技术通过数据管理系统统一管理用户文件，能够解决数据冗余的问题。

另外它把用户观念的数据逻辑结构从整体逻辑结构中独立出来，在用户数据逻辑结构与数据存储结构之间插入一层整体逻辑结构，使数据存储结构的变化不影响数据的逻辑结构和应用程序，从而解决了数据的独立性问题。

工程数据库是指能满足人们在工程活动中对数据处理要求的数据库。

对于CAD/CAM系统，应该是在操作系统支持下，以图形功能为基础，以工程数据库为核心的集成系统，从产品设计，工程分析直到制造过程中所产生的全部数据都应维护在同一个工程数据环境中。

三章参数化设计概念：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变量化设计概念：是指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，设计结构受到一组约束方程的控制和驱动。

模块化设计概念：即在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一些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要。

参数化设计实现方法利用PRO/E进行齿轮参数化过程1.系统总体功能结构设计（1.1系统结构设计1.2系统功能设计）2.二次开发的关键技术（2.1参数化驱动机理2.2二次开发软件包2.3编辑工具和环境设置2.4添加自定义菜单）3.齿轮参数化设计模块化设计的关键1）、市场调查与分析2）、模块的划分（以少数模块组成尽可能多的产品）3）、模块标准化（联接和啮合的接口，相同的安装尺寸等）4）、拟定产品系列谱5）、模块的管理（设计管理和生产管理）设计管理充分利用已有的，生产管理按模块组织生产，不是按产品组织生产。

举例说明什么是模块化设计新产品的开发实质上成为模块的开发。

淘汰一个老产品,组成该产品的模块可用于组合别的产品,这就大大提高了模块的重复利用率,形成了产品寿命短而模块寿命长,产品的多品种小批量和模块多品种大批量的特点。

例如,机床刀架模块有多种不同用途和结构的刀架模块,可以在机床上进行互换;又如,工件夹紧机构模块组可以由多种不同性能和结构的模块进行互换。

更换模块,就可以组合成多种不同用途(或性能)的机床,以满足各类用户的需求。

另一方面,用户自己也可以购买不同备件,自己更换使用. ,3.4.5 什么是数据可视化（概念）运用计算机图形学和图像处理技术，将数据换位图形或图象在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。

它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机辅助设计、计算机视觉及人机交互技术等多个领域。

数据可视化概念首先来自科学计算可视化（Visualization in Scientific Computing），科学家们不仅需要通过图形图像来分析由计算机算出的数据，而且需要了解在计算过程中数据的变化。

3.4.6 虚拟现实技术（概念）是指利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟环境，并在环境中结合不同的输入、输出设备与虚拟物体进行交互操作。

虚拟与模拟区别与传统的模拟技术相比，其主要特征是：操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。

通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。

沉浸/临场感和实时举例说明虚拟现实技术的应用情况军事仿真、控制室、显示系统、生物医学、力反馈器、虚拟设计、装配维修、数字娱乐、城市规划、模拟驾驶、VR产品3.5 三视图的变换矩阵（三维变二维）会画矩阵四章什么是建模：就是以计算机能够理解的方式，对实体进行确切的定义，赋予一定的数学描述，再以一定的数据结构形式对所定义的几何实体加以描述，从而在计算机内部构造一个实体的模型。

什么是几何信息：几何信息是指物体在空间的形状、尺寸及位置的描述。

（几何信息包括有点、线、面、体的信息，但只用几何信息表示物体并不充分，常会出现物体表示的二义性。

）什么是拓补信息：指构成物体的各个分量的数目及相互之间的连接关系。

4.2.1 线框建模基本原理线框建模是利用基本线素来定义设计目标的棱线部分而构成的立体框架图。

线框建模生成的实体模型是由一系列的直线、圆弧、点及自由曲线组成，描述的是产品的轮廓外形。

在计算机内部生成三维映像，还可实现视图变换及空间尺寸的协调。

数据结构（表结构）线框建模的数据结构是表结构，在计算机内部存贮的是物体的顶点和棱线信息。

下图为一立方体的线框模型。

表分别为立方体的顶点表和边表，构成该物体的线框模型的全部信息。

4.2.2什么是表面建模原理（格式、数据结构）表面建模是将物体分解成组成物体的表面、边线和顶点，用顶点、边线和表面的有限集合来表示和建立物体的计算机内部模型。

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。

什么是实体建模：实体建模是定义一些基本体素，通过基本体素的集合运算或变形操作生成复杂形体的一种建模技术，其特点在于三维立体的表面与其实体同时生成。

实体建模方法体素法、扫描法三维实体体素运算式（看图会写）扫描体素法利用基体的变形操作实现表面形状较为复杂的物体的建模方法称为扫描法，扫描法又分为平面轮廓扫描和整体扫描两种方法。

4.2.4 常见的实体建模表示方法（具体含义和数据结构、边界、构造实体、混合、空间单元）1. 边界表示法（Boundary实体模型的表示方法：Representation）定义：边界表示法简称B-Rep法。

它的基本思想是一个实体可以通过它的面的集合来表示，而每一个面又可以用边来描述，边通过点，点通过三个坐标值来定义。

数据结构：网状的数据结构。

如图所示的物体，将其按照实体、面、边、顶点描述，在计算机内部按网状的数据结构进行存贮。

2.构造立体几何法(Constructive Solid Geometry)定义：构造立体几何法简称CSG法，是一种通过布尔运算将简单的基本体素拼合成复杂实体的描述方法。

数据结构：为树状结构。

树叶为基本体素或变换矩阵，结点为运算，最上面的结点对应着被建模的物体。

3. 混合模式（Hybird Model）定义混合模式是建立在边界表示法与构造立体几何法的基础上，在同一系统中，将两者结合起来，共同表示实体的方法原理以CSG法为系统外部模型，以B-Rep法为内部模型，CSG法适于做用户接口，而在计算机内部转化为B-Rep的数据模型。

数据结构相当于在CSG树结构的结点上扩充边界法的数据结构。

4. 空间单元表示法▪定义空间单元表示法也叫分割法，其基本思想是把一个三维实体有规律地分割为有限个单元，这些单元均为具有一定大小的正方体，在计算机内部通过定义各个单元的位置是否填充来建立整个实体的数据结构（四叉树或八叉树）。

它是一种数字化的近似表示法，用来描述比较复杂的，尤其是内部有孔、或具有凹凸等不规则表面的实体。

▪特点要求有大量的存储空间，最大优点是便于做出局部修改及进行几何运算，用来描述比较复杂，尤其是内部有孔，或具有凸凹等不规则表面的实体。

不能表达一个物体两部分之间的关系，也没有关于点、线、面的概念。

它的算法比较简单，在CAD/CAM系统中可以作为物理特性计算和有限元计算的基础。

会画四叉树四叉树用于二维物体描述，它的基本思想是将平面划分为四个子平面，这些子平面仍可以继续划分，通过定义这些子平面的“有图形”和“无图形”来描述不同形状的物体4.3.1 特征、特征建模的定义特征是一种综合概念，它作为“产品开发过程中各种信息的载体”，除了包含零件的几何拓扑信息外，还包含了设计制造等过程所需要的一些非几何信息。

特征建模是一种建立在实体建模的基础上，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，它不仅包含与生产有关的信息，而且还能描述这些信息之间的关系。

建立特征模型方法一种是以人机交互的方式辅助识别特征，输入工艺信息，建立零件或产品描述的数据结构，这种方法易于实现，但效率较低，且几何信息与非几何信息是分离的；另一种是利用实体建模信息，自动识别特征，再交互输入工艺信息，这种方式应用面广，但由于识别能力有限，因而适用的零件范围狭小，有很大的局限性；第三种是利用特征进行零件设计，即预先定义好大量特征，放入特征库，在设计阶段就调入形状特征进行造型，再逐步输入几何信息、工艺信息，建立起零件的特征数据模型，并将其存入数据库。