CADCAM技術(shù)和應(yīng)用試卷和答案

1、中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用試題考試說(shuō)明：1首先下載試題及標(biāo)準(zhǔn)答卷模版，完成答題后，答卷從網(wǎng)上提交。2答卷電子稿命名原則：學(xué)號(hào).doc。如：11031020512002.doc。3.網(wǎng)上提交起止時(shí)間：2016年5月16日8：006月16日18：00。試題：（注：一、二、三、四題為必做題，五、六題選做其中一題，請(qǐng)?jiān)诖痤}紙中寫(xiě)清題號(hào)。）一、以一個(gè)你熟悉的實(shí)際機(jī)械產(chǎn)品（或零件、部件）為例，進(jìn)行如下分析說(shuō)明：（1）分析該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造由哪些具體環(huán)節(jié)組成。（10分）（2）指出在該產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的哪些具體環(huán)節(jié)可采用CAD/CAM中的什么單項(xiàng)技術(shù)？同時(shí)分析采用這些CAD/CAM技術(shù)可解

2、決什么問(wèn)題。（20分）二、列舉現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)的一些新發(fā)展，并簡(jiǎn)要分析各自技術(shù)內(nèi)涵和應(yīng)用前景。（10分）三、某零件的三視圖和立體圖如下所示：（1）分析指出該零件由哪些形狀特征組成（繪簡(jiǎn)圖說(shuō)明）。（10分）（2）簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟（分步驟進(jìn)行文字說(shuō)明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說(shuō)明）。（10分）-I四、采用立式數(shù)控銑床在一矩形板上銑削如下圖所示工件的外輪廓和內(nèi)腔，矩形板上已加工好兩個(gè)16mm（圖中標(biāo)注為R8）的孔，可作為裝夾用。使用10mm圓柱平底立銑刀進(jìn)行加工，工件材料為鑄鐵。如采用UG軟件進(jìn)行數(shù)控加工編程，簡(jiǎn)要說(shuō)明在UG軟件環(huán)境下編制該工件外輪廓和內(nèi)腔數(shù)控加工程序的步驟（分步

3、驟進(jìn)行文字表述，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說(shuō)明）。（20分）五、下圖所示齒輪齒條機(jī)構(gòu)由齒輪（零件1）、齒輪軸（零件2）、齒條（零件3）和支架（零件4）四個(gè)零件組成。如在UG中已完成四個(gè)零件的三維建模，如需繼續(xù)在UG中對(duì)其進(jìn)行裝配建模，得到如下圖所示的三維裝配模型，試給出建立該齒輪齒條機(jī)構(gòu)三維裝配模型的主要步驟（分步驟進(jìn)行文字說(shuō)明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說(shuō)明）。（20分）六、某線圖的五個(gè)點(diǎn)如下左圖所示，各點(diǎn)坐標(biāo)如右表所示。（1）如采用拉格朗日插值原理進(jìn)行插值，試?yán)L出實(shí)現(xiàn)插值計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序流程圖。（10分）（2）采用某種計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言（如C、Basic），編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)該線圖的拉格朗日插值計(jì)算。（10分）序號(hào)X坐標(biāo)Y

4、坐標(biāo)111.4221.5331.7442.25§3完美整理中南大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育課程考試CAD/CAM技術(shù)及應(yīng)用答卷一、以一個(gè)你熟悉的實(shí)際機(jī)械產(chǎn)品（或零件、部件）為例，進(jìn)行如下分析說(shuō)明：（1）分析該產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造由哪些具體環(huán)節(jié)組成。10（分）答：齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞功率可達(dá)近十萬(wàn)千瓦，其主要特點(diǎn)：效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠，壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定。設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)包括：齒輪模數(shù)和壓力角的選擇，齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)，齒輪幾何尺寸計(jì)算，強(qiáng)度的計(jì)算和校核，齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，齒輪精度的設(shè)計(jì)。制造的環(huán)節(jié)包括：下料T鍛造T預(yù)先熱處理T粗加工T最終熱處理T精加工。（2）指出在該

5、產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造中的哪些具體環(huán)節(jié)可采用D/CAM中的什么單項(xiàng)技術(shù)？同時(shí)分析采用這些AD/CAM技術(shù)可解決什么問(wèn)題。（20分）答：設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以采用5AD、CAE單項(xiàng)技術(shù)，制造可以采用JAPP、CAM單項(xiàng)技術(shù)。CAD系統(tǒng)解決幾何建模、工程分析、模擬仿真、工程繪圖等主要功能；（ComputerAidedEngineering是用計(jì)算機(jī)輔助求解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、屈曲穩(wěn)定性、動(dòng)力響應(yīng)、熱傳導(dǎo)、三維多體接觸、彈塑性等力學(xué)性能的分析計(jì)算以及結(jié)構(gòu)性能的優(yōu)化CAPP系統(tǒng)的解決毛坯設(shè)計(jì)、加工方法選擇、工序設(shè)計(jì)、工藝路線制定和工時(shí)定額計(jì)算等AM解決零件造型和加工。二、列舉現(xiàn)代CAD/CAM技術(shù)的一些新發(fā)展，并簡(jiǎn)要分析

6、各自技術(shù)內(nèi)涵和應(yīng)用前景。10分）cad/camp十算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造技術(shù)產(chǎn)生于本世紀(jì)50年代后期發(fā)達(dá)國(guó)家的航空和軍事工業(yè)中，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展而迅速成長(zhǎng)起來(lái)。1989年美國(guó)國(guó)家工程科學(xué)院將CAD/CAM技術(shù)評(píng)為當(dāng)代1964-1989）十項(xiàng)最杰出的工程技術(shù)成就之一。三十幾年CAD技術(shù)和系統(tǒng)有了飛速的發(fā)展,CAD/CAM的應(yīng)用迅速普及。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用已迅速?gòu)能娛鹿I(yè)向民用工業(yè)擴(kuò)展，由大型企業(yè)向中小企業(yè)推廣，由高技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用向日用家電、輕工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造中普及。而且這一技術(shù)正在從發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展中國(guó)家。CAD是一個(gè)包括范圍很廣的概念概括來(lái)說(shuō)，CAD的

7、設(shè)計(jì)對(duì)象有兩大類，一類是機(jī)械、電氣、電子、輕工和紡織產(chǎn)品;另一類是工程設(shè)計(jì)產(chǎn)品，即工程建筑，國(guó)外簡(jiǎn)稱AEC（ArchitectureEngineering和pConstruction）而如今,CAD技術(shù)的應(yīng)用范圍已經(jīng)延伸到藝術(shù)、電影、動(dòng)畫(huà)、廣告和娛樂(lè)等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，有著廣泛的應(yīng)用前景。CAD在機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用最早，也最為廣泛。采（用D技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)不但可以使設(shè)計(jì)人員U掉圖板，更新傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)自動(dòng)化，降低產(chǎn)品的成本，提高企業(yè)及其產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)能力；還可以使企業(yè)由原來(lái)的串行式作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿凶鳂I(yè)，建立一種全新的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)技術(shù)管理體制，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提高勞

8、動(dòng)生產(chǎn)率。如今世界各大航空、航天及汽車等制造業(yè)巨頭不但廣泛采（用M技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)，而且投入大量的人力物力及資金進(jìn)行AD/CAM軟件的開(kāi)發(fā)，以保持自己技術(shù)上的領(lǐng)先地位和國(guó)際市場(chǎng)上的優(yōu)勢(shì)。計(jì)算機(jī)輔助建筑設(shè)計(jì)ComputerAidedArchitectureDesign簡(jiǎn)稱CAAD）是CAD在建筑方面的應(yīng)用，它為建筑設(shè)計(jì)帶來(lái)了一場(chǎng)真正的革命。隨著CAAD軟件從最初的二維通用繪圖軟件發(fā)展到如今的三維建筑模型軟CAAD技術(shù)已開(kāi)始被廣為采用,這不但可以提高設(shè)計(jì)質(zhì)量縮短工程周期，還可以節(jié)約2%至5%的建設(shè)投資，而近幾年來(lái)我國(guó)每年的基本建設(shè)投資都有幾千億元之多，如果全國(guó)大小近萬(wàn)個(gè)工程設(shè)計(jì)單位都采技術(shù)，則可以

9、大大提高基本建設(shè)的投資效益。CAD技術(shù)還被用于輕紡及服裝行業(yè)中。以前我國(guó)紡織品及服裝的花樣設(shè)計(jì)、圖案的協(xié)調(diào)、色彩的變化、圖案的分色、描稿及配色等均由人工完成，速度慢、效率低，而目前國(guó)際市場(chǎng)上對(duì)紡織品及服裝的要求是批量小、花色多、質(zhì)量高、交貨要迅速，這使得我國(guó)紡織產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。采用CAD技術(shù)以后，大大加快了我國(guó)紡織及服裝企業(yè)走向國(guó)際市場(chǎng)的步伐。如今，CAD技術(shù)已進(jìn)入到人們的日常生活中，在電影、動(dòng)畫(huà)、廣告和娛樂(lè)等領(lǐng)域大顯身手。電影拍攝中利D技術(shù)已有十余年的歷史，美國(guó)好來(lái)塢電影公司主要利用AD技術(shù)構(gòu)造布景，可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)的手法設(shè)計(jì)出人工不可能做到的布景。這不僅能節(jié)省大量的人力、物力

10、，降低電影的拍攝成本，而且還可以給觀眾造成一種新奇、古怪和難以想像的環(huán)境，獲得極大的票房收入。比如美國(guó)的星球大戰(zhàn)、外星人、侏羅紀(jì)公園等科幻片以及完全用三維計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)制作的影片玩具總動(dòng)員，都取得了極大的成功。轟動(dòng)全球的大片泰坦尼克應(yīng)用了大量的三維動(dòng)畫(huà)制作，用計(jì)算機(jī)真實(shí)地模擬了泰克尼克航行、沉船的全過(guò)程。此外，動(dòng)畫(huà)和廣告制作中也充分利用了計(jì)算機(jī)造型技術(shù)，實(shí)質(zhì)上也是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還被用于各種模擬器及景物的實(shí)時(shí)漫游、娛樂(lè)游戲中。近十年來(lái)，在CIMS工程和CAD應(yīng)用工程的推動(dòng)下，我國(guó)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越普遍越來(lái)越多的設(shè)計(jì)單位和企業(yè)采用這一技術(shù)來(lái)提高設(shè)計(jì)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和改善勞動(dòng)條件

11、。目前，我國(guó)從國(guó)外引進(jìn)AD軟件有好幾十種，國(guó)內(nèi)的一些科研機(jī)構(gòu)、高校和軟件公司也都立足于國(guó)內(nèi)，開(kāi)發(fā)出了自己的CAD軟件，并投放市場(chǎng)，我國(guó)的AD技術(shù)應(yīng)用呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。三、某零件的三視圖和立體圖如下所示：(1) 分析指出該零件由哪些形狀特征組(繪簡(jiǎn)圖說(shuō)明。(10分)(2) 簡(jiǎn)述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟分步驟進(jìn)行文字說(shuō)明并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說(shuō)明。(10分)(1) 該零件由長(zhǎng)方體底座，圓柱，筋板，孔，凸臺(tái)等特征。(2) 首先拉伸長(zhǎng)方體，如下圖然后，拉伸切除兩個(gè)圓孔，如下圖所示：再次，拉伸連接體,如下圖：再次，拉伸圓柱體,如下圖：再次，拉伸連接體，如下圖：然后，拉伸切除兩個(gè)圓孔，如下圖所

12、示：再次，拉伸連接體,如下圖：再次，拉伸圓柱體,如下圖：再次，拉伸連接體，如下圖：再次，拉伸到下一面，如下圖：最后，拉伸加強(qiáng)筋。四、采用立式數(shù)控銑床在一矩形板上銑削如下圖所示工件的外輪廓和內(nèi)腔，矩形板上已加工好兩個(gè)016mm(圖中標(biāo)注為R8)的孔，可作為裝夾用。使用O10mm圓柱平底立銑刀進(jìn)行加工，工件材料為鑄鐵。如采用G軟件進(jìn)行數(shù)控加工編程，簡(jiǎn)要說(shuō)明在UG軟件環(huán)境下編制該工件外輪廓和內(nèi)腔數(shù)控加工程序的步驟(分步驟進(jìn)行文字表述，并配適當(dāng)再次，拉伸到下一面，如下圖最后，拉伸加強(qiáng)筋。四、采用立式數(shù)控銑床在一矩形板上銑削如下圖所示工件的外輪廓和內(nèi)腔矩，形板上已加工好兩個(gè)16mm（圖中標(biāo)注為R8）的孔

13、，可作為裝夾用。使用010mm圓柱平底立銑刀進(jìn)行加工，工件材料為鑄鐵。如采用UG軟件進(jìn)行數(shù)控加工編程，簡(jiǎn)要說(shuō)明在UG軟件環(huán)境下編制該工件外輪廓和內(nèi)腔數(shù)控加工程序的步驟（分步驟進(jìn)行文字表述，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說(shuō)明）。2（0分）答：基本步驟如下： UG幾何模型 刀具，加工參數(shù) 導(dǎo)軌源文件 后處理 機(jī)床數(shù)據(jù)文件姓名五、下圖所示齒輪齒條機(jī)構(gòu)由齒輪（零件1）、齒輪軸（零件2）、齒條（零件3）和支架（零件4）四個(gè)零件組成。如在UG中已完成四個(gè)零件的三維建模，如需繼續(xù)在UG中對(duì)其進(jìn)行裝配建模，得到如下圖所示的三維裝配模型，試給出建立該齒輪齒條機(jī)構(gòu)三維裝配模型的主要步（驟分步驟進(jìn)行文字說(shuō)明，并配適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)圖說(shuō)明）。

14、（20分）各零件建模完成之后，新建裝配體，插入支架，如下圖：然后插圖零件3齒條，如圖所示：姓名再次，齒條的底面與支架的底面重合配合，如下圖所示：再次，齒條的側(cè)面與支架的側(cè)面平行配合，如下圖所示：再次，齒條的左側(cè)面與支架的左側(cè)面平行配合，如下圖所示：再次，插圖零件1齒輪，如下圖所示：齒輪的側(cè)面與齒條的側(cè)面重合配合，再次配-合-機(jī)械配合-齒輪齒條配合，如下圖所示：齒條的分度線與齒輪的分度圓相切。六、某線圖的五個(gè)點(diǎn)如下左圖所示，各點(diǎn)坐標(biāo)如右表所示。姓名再次，齒條的底面與支架的底面重合配合，如下圖所示：再次，齒條的側(cè)面與支架的側(cè)面平行配合，如下圖所示：再次，齒條的左側(cè)面與支架的左側(cè)面平行配合，如下圖所

15、示：再次，插圖零件1齒輪，如下圖所示：齒輪的側(cè)面與齒條的側(cè)面重合配合，再次配合-機(jī)械配合-齒輪齒條配合，如下圖所示：齒條的分度線與齒輪的分度圓相切。六、某線圖的五個(gè)點(diǎn)如下左圖所示，各點(diǎn)坐標(biāo)如右表所示。(1)如采用拉格朗日插值原理進(jìn)行插值，試?yán)L出實(shí)現(xiàn)插值計(jì)算的計(jì)算機(jī)程序流程圖(。10分)(2)采用某種計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言(如C、Basic)，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)該線圖的拉格朗日插值計(jì)算。(10分)(2)編程：xOffset=1;if(nargin=2)|.(nargin=3&&ischar(varargin3)|.(nargin=4&&(ischar(varargin4)|st

16、rcmp(varargin4,'extrap');xOffset=0;endppOutput=false;%PP=INTERP1(X,Y,METHOD,'pp')ifnargin>=4&&ischar(varargin3)&&isequal('pp',varargin4)ppOutput=true;if(nargin>4)error('MATLAB:interp1:ppOutput',.'Use4inputsforPP=INTERP1(X,Y,METHOD,''p

17、p'').')endend%ProcessYinINTERP1(Y,.)andINTEppOutput=true;if(nargin>4)error('MATLAB:interp1:ppOutput',.'Use4inputsforPP=INTERP1(X,Y,METHOD,''pp'').')endend%ProcessYinINTERP1(Y,.)andINTERP1(X,Y,.)y=varargin1+xOffset;siz_y=size(y);%ymaybeanNDarray,butcolla

18、pseitdowntoa2DyMat.IfyMatis%avector,itisacolumnvector.ifisvector(y)ifsize(y,1)=1Word格式%PrefercolumnvectorsforyyMat=y.'n=siz_y(2);elseyMat=y;n=siz_y(1);endds=1;prodDs=1;elsen=siz_y(1);ds=siz_y(2:end);prodDs=prod(ds);yMat=reshape(y,nprodDs);end%ProcessXinINTERP1(X,Y,.),orsupplydefaultforINTERP1(Y,

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