中南大學(xué)2021年《CAD／CAM技術(shù)及應(yīng)用》期末試題B卷及答案

1、PAGE 1一、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）是以產(chǎn)品數(shù)據(jù)的管理為核心，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程進(jìn)行集成管理的技術(shù)。(1)簡述PDM系統(tǒng)的主要功能及其體系結(jié)構(gòu)（可畫簡圖說明）。（10分）答：主要功能：電子倉庫與文檔管理、新產(chǎn)品配置管理、工作流程管理、分類與檢索及項(xiàng)目管理。體系結(jié)構(gòu)：用戶1用戶2用戶NCAMCAPPCAM工具軟件NIS軟件用戶接口項(xiàng)目管理工作流程管理工作圖檔管理產(chǎn)品配置更改管理用戶和工具管理權(quán)限管理網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫接口異構(gòu)硬件平臺(tái)處理系統(tǒng)分布異構(gòu)數(shù)據(jù)庫處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通訊服務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用工具系統(tǒng)用戶層功能層功能層管理層環(huán)境層 (2)指出幾種基于PDM的CA

2、D/CAM系統(tǒng)集成模式，并分析各自的特點(diǎn)。（10分）答：1、封裝模式。“封裝”意味著操作可見而將數(shù)據(jù)與操作的實(shí)現(xiàn)都是隱藏在對(duì)象中，即把對(duì)象的屬性和操作方法同時(shí)封裝在定義對(duì)象中，用操作集來描述可見的模塊外部接口，用戶“看不到”對(duì)象的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和對(duì)象的操作方法，但可以通過調(diào)用操作即程序部分來使用對(duì)象，充分體現(xiàn)了信息隱蔽原則。封裝系統(tǒng)可以滿足以文件形式生成的所有數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)的需求，但不允許PDM系統(tǒng)管理文件內(nèi)部的數(shù)據(jù)，像特征、參數(shù)和裝配數(shù)據(jù)等。2、接口模式?？梢园裀DM看作是面向多種CAD軟件的通用管理環(huán)境，采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口建立PDM的產(chǎn)品配置與多種CAD軟件的裝配結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系，在同一PDM的管理

3、下，使多種CAD軟件共享同一新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。接口是比封裝更加緊密的集成，自動(dòng)化的程度更高，不需用戶參與，PDM和CAD就能交換文件內(nèi)部的數(shù)據(jù)。在CAD菜單中具有某些PDM功能，在PDM菜單中也具有某些CAD功能，像零部件號(hào)和材料信息等CAD數(shù)據(jù)可以單向傳送到PDM上。3、集成模式。在集成模式中，PDM對(duì)所有類型的信息都提供了全自動(dòng)的雙向相關(guān)交換，這些信息包括產(chǎn)品數(shù)據(jù)、特征數(shù)據(jù)和面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)。在CAD上能使用所有的PDM相關(guān)功能，使用戶在前后一致的環(huán)境里工作。集成模式的實(shí)施要花費(fèi)很長的時(shí)間，要與各分系統(tǒng)的系統(tǒng)經(jīng)銷商緊密配合，要掌握有關(guān)這兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面的詳盡知識(shí)，還要投入大量精力云開發(fā)用戶界面。二

4、、概述虛擬制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成及實(shí)施虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)。并以你所熟悉的某種機(jī)械產(chǎn)品為例，分析該對(duì)產(chǎn)品實(shí)施虛擬制造的可行性。（20分）答：虛擬制造系統(tǒng)的基本構(gòu)成：1、虛擬開發(fā)平臺(tái)。該平臺(tái) 支持產(chǎn)品的并行設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工、裝配及維修等過程，進(jìn)行可加工性分析（包括性能分析、費(fèi)用估計(jì)、工時(shí)估計(jì)等）和可裝配性分析。它是以全信息模型為基礎(chǔ)的眾多仿真分析軟件的集成。2、虛擬生產(chǎn)平臺(tái)。該平臺(tái)支持生產(chǎn)環(huán)境的布局設(shè)計(jì)及設(shè)備集成、產(chǎn)品遠(yuǎn)程虛擬測(cè)試、企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃及調(diào)度的優(yōu)化，進(jìn)行可生產(chǎn)性分析。3、虛擬企業(yè)平臺(tái)。被預(yù)言為21世紀(jì)制造模式的敏捷制造，利用虛擬企業(yè)的形式以實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)力、資源、資本、技術(shù)、管理和信息等等的最優(yōu)

5、配置，這就給企業(yè)的運(yùn)行帶來了一系列新的技術(shù)要求。虛擬企業(yè)平臺(tái)為敏捷制造提供這種可合作性分析支持。4、基于PDM的虛擬制造集成平臺(tái)。虛擬制造平臺(tái)就具有統(tǒng)一的框架、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，并具有開放的體系結(jié)構(gòu)。實(shí)施虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)1、計(jì)算機(jī)及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。包括：人機(jī)接口、軟件技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算平臺(tái)。2、虛擬制造應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。包括：建模、仿真、可制造性評(píng)價(jià)。以機(jī)床為例1、虛擬設(shè)計(jì)。產(chǎn)品的外觀裝飾、色彩搭配。2、虛擬裝配。主要包括以下幾個(gè)內(nèi)容：裝配過程仿真，公差分析，裝配工藝規(guī)劃。3、虛擬加工。主要功能模塊有：CAD接口模塊，NC代碼翻譯模塊，毛坯準(zhǔn)備模塊，機(jī)床配置模塊，碰撞干涉檢驗(yàn)?zāi)K，材料切除仿真模塊。

6、三、某零件的三維圖如下所示（從清晰性考慮，給出了兩種三維圖，尺寸自定）。(1)分析指出該零件由哪些形狀特征組成(繪簡圖說明)。（10分）(2)簡述用UG實(shí)現(xiàn)下圖所示零件三維造型的步驟(分步驟進(jìn)行文字說明,并配適當(dāng)?shù)暮唸D說明)。（10分）答：1、該模型由以下特征部件組成：長方體、小長文體、拉伸體、大圓柱體、小圓柱體、大孔、小孔、小圓柱孔、倒角、倒圓角。2、a、對(duì)稱拉伸一圓柱體，如圖： b、拉伸另一圓柱體，如圖： c、拉伸一長文體，如圖： d、拉伸曲面特征，如圖： e、創(chuàng)建加強(qiáng)筋特征，如圖： f、創(chuàng)建孔，如圖： g、創(chuàng)建小孔，如圖： h、倒圓角，如圖： i、孔口倒角，完成三維建模，如圖：四、采用立

7、式數(shù)控銑床在一長方形工件毛坯上銑削如下圖所示凸臺(tái)（尺寸自定），使用16mm球頭銑刀進(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，簡要說明在UG軟件環(huán)境下編制該凸臺(tái)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)暮唸D說明）。（20分）答：1、在建模環(huán)境中建立零件三維模型。2、創(chuàng)建毛坯三維模型，如圖：在創(chuàng)建幾何體中創(chuàng)建銑削幾何體和設(shè)定工作坐標(biāo)系創(chuàng)建刀具，設(shè)置圓頭銑刀直徑16MM，及相關(guān)尺寸5、創(chuàng)建操作，完成在UG中的編程，可進(jìn)行2D仿真，以確認(rèn)刀軌的無誤。確認(rèn)后，可查看銑完成后輸出，進(jìn)行后置處理，可得到三坐標(biāo)數(shù)控車床的G代碼，從而輸入機(jī)床。六、軸徑尺寸范圍、鍵及鍵槽相關(guān)尺寸如下表所示。如以數(shù)組方式存儲(chǔ)該表，采用計(jì)算機(jī)編程語言（如C、Basic）編寫一段程序，實(shí)現(xiàn)如下功能：數(shù)表的定義