2025年電大本科機械CADCAM期末考試題庫及答案一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下哪項不屬于機械CAD系統(tǒng)的核心功能？A.二維工程圖繪制B.三維幾何建模C.加工工藝自動提供D.裝配體干涉檢查答案：C（加工工藝自動提供屬于CAM或CAPP范疇）2.幾何建模中，“實體建?！迸c“曲面建?！钡闹饕獏^(qū)別在于：A.實體包含體積信息，曲面僅表示表面B.實體只能用參數(shù)化設(shè)計，曲面只能用自由形式設(shè)計C.實體建模效率更高，曲面建模精度更高D.實體模型無法進行布爾運算，曲面模型可以答案：A（實體建模需滿足歐拉公式，包含內(nèi)部體積；曲面僅描述外部輪廓）3.CAM系統(tǒng)中，“刀具路徑仿真”的主要目的是：A.優(yōu)化切削參數(shù)B.驗證加工過程的安全性和正確性C.提供數(shù)控程序代碼D.計算加工時間答案：B（仿真用于檢查碰撞、過切等問題，確保實際加工可行）4.數(shù)控編程中，G01指令表示：A.快速定位B.直線插補C.圓弧插補D.刀具補償答案：B（G00為快速定位，G01為直線插補，G02/G03為圓弧插補）5.參數(shù)化設(shè)計的核心特征是：A.模型尺寸與約束關(guān)聯(lián)，修改尺寸驅(qū)動模型變化B.僅支持二維圖形的尺寸標注C.模型形狀由固定參數(shù)決定，無法調(diào)整D.僅適用于簡單零件，復雜零件需手動修改答案：A（參數(shù)化設(shè)計通過尺寸參數(shù)與幾何約束關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)模型的智能驅(qū)動）6.以下哪種曲面建模方法更適合描述汽車外覆蓋件的復雜曲面？A.直紋面B.旋轉(zhuǎn)面C.NURBS曲面D.平面答案：C（NURBS（非均勻有理B樣條）能精確表示自由曲面，廣泛用于汽車、航空領(lǐng)域）7.CAPP（計算機輔助工藝規(guī)劃）的主要輸出是：A.零件三維模型B.工藝路線和工序卡C.數(shù)控加工程序D.材料清單（BOM）答案：B（CAPP連接設(shè)計與制造，提供包含加工方法、機床、刀具等信息的工藝文件）8.STL文件格式在3D打印中的作用是：A.存儲高精度曲面模型B.將曲面離散為三角面片，描述模型表面C.直接驅(qū)動數(shù)控銑床加工D.記錄零件的裝配關(guān)系答案：B（STL通過三角面片近似表示曲面，是3D打印的標準輸入格式）9.特征建模與傳統(tǒng)幾何建模的最大區(qū)別是：A.僅包含幾何信息B.集成了幾何信息與工藝、管理信息（如孔、槽等特征）C.僅用于二維繪圖D.無法進行尺寸驅(qū)動答案：B（特征建模將設(shè)計意圖（如螺紋孔、倒角）與幾何數(shù)據(jù)結(jié)合，支持設(shè)計制造一體化）10.DNC（直接數(shù)字控制）系統(tǒng)的主要功能是：A.單臺數(shù)控機床的自動控制B.計算機與多臺數(shù)控機床的通信及程序管理C.實現(xiàn)加工過程的無人化D.僅傳輸數(shù)控程序，不監(jiān)控機床狀態(tài)答案：B（DNC系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)連接多臺機床，實現(xiàn)程序上傳/下載、狀態(tài)監(jiān)控及生產(chǎn)調(diào)度）二、填空題（每空1分，共20分）1.CAD技術(shù)的核心是______與______的數(shù)字化表達和處理。（幾何信息；非幾何信息）2.幾何建模方法主要包括線框建模、______和______。（曲面建模；實體建模）3.CAM系統(tǒng)的核心模塊包括______、工藝規(guī)劃模塊、______和后處理模塊。（零件建模模塊；刀具路徑提供模塊）4.數(shù)控編程分為______和______兩種方式，其中______適用于復雜零件。（手工編程；自動編程；自動編程）5.參數(shù)化設(shè)計中，模型的形狀由______和______共同約束，修改______可驅(qū)動模型變化。（尺寸參數(shù)；幾何約束；尺寸參數(shù)）6.NURBS曲面的數(shù)學基礎(chǔ)是______，其優(yōu)點是______和______。（有理B樣條函數(shù)；精確表示自由曲面；支持局部修改）7.CAPP系統(tǒng)的輸入是______，輸出是______。（零件信息（如三維模型、工藝特征）；工藝規(guī)程文件）8.STL文件的精度由______決定，三角面片______（越小/越大），精度越高。（三角面片的數(shù)量和大??；越?。?.特征建模中的“特征”按功能可分為______（如孔、槽）和______（如公差、材料）。（形狀特征；管理特征）10.DNC系統(tǒng)的通信方式包括______（如RS-232）和______（如以太網(wǎng)）。（串行通信；網(wǎng)絡(luò)通信）三、判斷題（每題1分，共10分）1.CAD技術(shù)僅指二維工程圖繪制，不涉及三維建模。（×）2.實體建模中，模型必須滿足歐拉公式（V-E+F=2），確保拓撲完整性。（√）3.CAM系統(tǒng)的主要任務(wù)是提供數(shù)控程序，無需考慮加工工藝合理性。（×）4.G代碼是數(shù)控編程中的準備功能代碼（如G01），M代碼是輔助功能代碼（如M03主軸啟動）。（√）5.參數(shù)化設(shè)計中，模型的約束關(guān)系固定，無法添加新約束。（×）6.NURBS曲面無法局部修改，調(diào)整一個控制點會影響整個曲面。（×）7.CAPP是CAD/CAM集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，負責將設(shè)計信息轉(zhuǎn)化為制造信息。（√）8.STL文件格式僅用于3D打印，無法用于數(shù)控銑削加工。（×）（注：部分數(shù)控系統(tǒng)支持STL文件直接加工）9.特征建模僅包含幾何信息，不涉及工藝或管理信息。（×）10.DNC系統(tǒng)只能同時控制一臺數(shù)控機床，無法實現(xiàn)多機協(xié)同。（×）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述機械CAD中幾何建模的主要方法及其特點。答：主要方法包括線框建模、曲面建模和實體建模。-線框建模：僅用頂點和邊表示物體輪廓，結(jié)構(gòu)簡單但無表面和體積信息，無法判斷內(nèi)外，適用于簡單結(jié)構(gòu)。-曲面建模：通過曲面（如平面、旋轉(zhuǎn)面、NURBS曲面）描述物體表面，能表達復雜外形，但缺少內(nèi)部體積信息，需結(jié)合實體建模使用。-實體建模：基于歐拉公式，包含完整的幾何（點、線、面）和拓撲（鄰接關(guān)系）信息，可進行布爾運算（并、交、差），能準確表示物體的體積和質(zhì)量屬性，是機械設(shè)計的核心建模方法。2.說明CAM系統(tǒng)的主要功能模塊及其作用。答：CAM系統(tǒng)主要包括：-零件建模模塊：接收或創(chuàng)建零件三維模型（如通過CAD導入），提取加工特征（如平面、孔、曲面）。-工藝規(guī)劃模塊：選擇加工方法（車、銑、鉆）、確定機床/刀具/夾具、設(shè)置切削參數(shù)（轉(zhuǎn)速、進給量）。-刀具路徑提供模塊：根據(jù)工藝參數(shù)，計算刀具相對于工件的運動軌跡（如平面銑、型腔銑、輪廓銑），避免碰撞和過切。-仿真模塊：通過圖形模擬驗證刀具路徑的正確性，檢查干涉、欠切或過切。-后處理模塊：將通用刀具路徑轉(zhuǎn)換為特定數(shù)控機床可識別的G代碼（如FANUC、SIEMENS系統(tǒng)）。3.數(shù)控編程中G代碼與M代碼的區(qū)別是什么？各舉2例說明。答：G代碼（準備功能代碼）用于指定機床的運動方式和加工模式，如：-G00：快速定位（刀具以最大速度移動到目標點）；-G01：直線插補（刀具沿直線以設(shè)定進給速度移動）。M代碼（輔助功能代碼）用于控制機床的輔助動作，如：-M03：主軸正轉(zhuǎn)（啟動主軸順時針旋轉(zhuǎn)）；-M08：切削液開（打開冷卻液閥門）。兩者區(qū)別：G代碼主導加工軌跡，M代碼控制機床外圍設(shè)備，共同完成加工過程。4.參數(shù)化設(shè)計與變量化設(shè)計的主要區(qū)別是什么？答：參數(shù)化設(shè)計以尺寸參數(shù)為驅(qū)動核心，通過“尺寸-幾何”的單向關(guān)聯(lián)實現(xiàn)模型修改（如修改孔的直徑，模型自動調(diào)整），但約束關(guān)系固定，難以處理復雜拓撲變化。變量化設(shè)計則支持“尺寸+幾何約束”的雙向關(guān)聯(lián)，允許添加更靈活的約束（如平行、垂直、對稱），甚至修改模型拓撲結(jié)構(gòu)（如增加筋板），適用于需要頻繁調(diào)整設(shè)計意圖的復雜零件（如汽車覆蓋件）。5.簡述CAPP在CAD/CAM集成中的作用及關(guān)鍵技術(shù)。答：作用：CAPP（計算機輔助工藝規(guī)劃）是連接CAD（設(shè)計）與CAM（制造）的橋梁，將CAD輸出的零件幾何信息（如三維模型、材料、精度）轉(zhuǎn)化為制造所需的工藝信息（如加工順序、機床選擇、刀具參數(shù)），提供工藝規(guī)程文件，為CAM的刀具路徑提供提供依據(jù)。關(guān)鍵技術(shù)：-零件信息提?。簭腃AD模型中自動識別加工特征（如孔、槽、曲面）；-工藝決策：基于知識庫（如典型零件工藝庫）選擇加工方法和參數(shù)；-工藝文件提供：輸出符合企業(yè)標準的工序卡、刀具清單等。五、計算題（每題8分，共16分）1.某零件需在數(shù)控銑床上進行平面銑削加工，工件材料為45鋼（硬度200HB），刀具為φ20mm硬質(zhì)合金立銑刀（齒數(shù)Z=4）。已知切削速度v=120m/min，每齒進給量f_z=0.1mm/z，計算主軸轉(zhuǎn)速n和進給速度F。解：（1）主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/(πD)=1000×120/(3.14×20)≈1911r/min（取整1900r/min）。（2）進給速度F=f_z×Z×n=0.1×4×1900=760mm/min。2.編寫一個簡單的數(shù)控車削程序（FANUC系統(tǒng)），加工如圖所示的軸類零件（毛坯φ50mm×100mm，成品尺寸：φ40mm×80mm，右端倒角C1，左端面需車平）。要求包含程序頭、快速定位、直線插補、倒角、退刀和程序結(jié)束。答：O0001；（程序號）G99；（每轉(zhuǎn)進給模式）T0101；（選擇1號外圓車刀，刀補1號）M03S800；（主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800r/min）G00X52Z2；（快速定位至起刀點，X向超差2mm，Z向接近工件）G01Z0F0.15；（車左端面至Z=0）G00X52Z2；（退刀）G00X52Z5；（快速定位至循環(huán)起點）G71U2R1；（外圓粗車循環(huán)，背吃刀量2mm，退刀量1mm）G71P10Q20U0.5W0.1F0.2；（粗車路徑：N10到N20，X向精車余量0.5mm，Z向0.1mm）N10G01X40Z0F0.1；（精車起點：X40，Z0）G01Z-80；（車削外圓至Z-80）G01X42Z-81；（右端倒角C1：X增加2mm，Z減少1mm）G01X50；（退刀至X50）N20G01Z-85；（粗車終點）G70P10Q20；（精車循環(huán)）G00X100Z100；（快速退至安全位置）M05；（主軸停）M30；（程序結(jié)束并復位）六、綜合題（14分）以某減速箱端蓋（包含安裝孔、定位銷孔、密封槽等特征）為例，闡述其CAD/CAM集成設(shè)計制造流程，并說明關(guān)鍵環(huán)節(jié)的注意事項。答：流程如下：1.CAD建模：使用SolidWorks或UG等軟件創(chuàng)建端蓋三維模型，包含安裝孔（φ12mm×4個）、定位銷孔（φ8mm×2個）、密封槽（寬5mm×深3mm）等特征，確保尺寸公差（如孔公差H7）和形位公差（如平面度0.05mm）標注完整。注意事項：特征命名規(guī)范（如“安裝孔_φ12”），便于后續(xù)CAPP識別；模型需進行裝配干涉檢查（與箱體、軸承配合）。2.CAPP工藝規(guī)劃：通過CAPP系統(tǒng)提取端蓋特征信息，制定工藝路線：-毛坯：鑄造鋁合金（ZL104），尺寸φ200mm×30mm；-粗加工：車削左端面（留0.5mm余量），粗鏜安裝孔（φ10mm）；-精加工：精車左端面（保證厚度25mm），精鏜安裝孔至φ12H7，銑削密封槽（保證深度3mm）；-檢驗：測量孔徑、平面度、槽深。注意事項：工藝參數(shù)需匹配設(shè)備能力（如車床最大轉(zhuǎn)速、銑床刀具直徑）；考慮熱處理（如時效處理）對變形的影響。3.CAM編程與仿真：-導入三維模型至CAM軟件（如Mastercam），定義加工坐標系（以端蓋中心為原點）；-選擇加工操作：平面銑（左端面）、鉆孔（安裝孔）、型腔銑（密封槽）；-設(shè)置刀具：端銑刀（φ50mm）用于平面銑，鉆頭（φ12mm）用于鉆孔，立銑刀（φ5mm）用于密封槽；-提供刀具路徑并仿真，檢查是否存在過切（如槽底圓角是否符合要求）或碰撞（刀具與夾具干涉）。注意事項：刀具路徑需優(yōu)化（如采用順銑減少毛刺）；仿真時需加載實際夾具模型（如三爪卡盤）。4