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１、CAD、CAPP、CAE、CAM基本概念。CAD即计算机辅助设计（ComputerAidedDesign），是指工程技术人员以计算机为工具，对产品和工程进行设计建模、计算分析、绘图表达并编写技术文档的过程。CAPP即计算机辅助工艺规划（ComputerAidedProcessPlanning），是指利用计算机来制定零件加工工艺的方法和过程。CAE即计算机辅助工程（ComputerAidedEngineering），对设计做分析和运行仿真，以确定它对设计规则的遵循程度和性能特征。CAM即计算机辅助制造(ComputerAidedManufacturing),是指应用计算机技术监控产品生产制造过程，从而实现生产自动化，降低人力物力和成本。2、CAD/CAM系统主要任务。CAD／CAM系统之主要任务是对产品设计、制造全过程的信息进行处理。这些信息主要包括设计、制造中的数值计算、设计分析、工程绘图、几何建模、机构分析、计算分析、有限元分析、优化分析、系统动态分析、测试分析、CAPP、工程数据库的管理、数控编程、加工仿真等各个方面，主要任务：几何建模、工程绘图、计算分析、优化设计、有限元分析、计算机辅助工艺设计、数控编程、动态仿真、计算机辅助测试技术、工程数据管理。3、CAD/CAM系统的软件类型层次与关系。根据执行任务和处理对象的不同可分为：系统软件.支撑软件及专业性应用软件三个不同的层次。各种支撑软件及应用软件都是在系统软件的基础上开发的，支撑软件是各种应用软件的工具和基础，专业性应用软件则是根据用户的具体要求在支撑软件的基础上经过二次开发的专用软件。4、△P1P2P3的定点坐标为（10,20）、（20，20）及（15,30），要求此三角形绕点（5,25）做二维旋转变换，旋转角度为逆时针30°，求出该矩阵组合变换的矩阵。[T]=[][][]==5、常用的建模方式及其特点。线框建模：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。特点：所需信息最少，数据运算简单，所占存贮空间较小，硬件的要求不高，容易掌握，处理时间短。所构造的实体模型，只有离散的边，而没有边与边的关系，由于信息表达不完整，会对物体形状的判断产生多义性。表面建模：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。特点：表达了零件表面和边界定义的数据信息，有助于对零件进行渲染等处理，有助于系统直接提取有关面的信息生成数控加工指令。在物体性能计算方面，表面建模中面信息的存在有助于对物性方面与面积有关的特征计算，同时对于封闭的零件来说，采用扫描等方法也可实现对零件进行与体积等物理性能有关的特征计算。实体建模：利用实体生成方法产生实体初始模型，通过几何的逻辑运算，来形成复杂实体模型。特点：覆盖一个三维立体的表面与其实体同时生成。特征建模：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。特点：①着眼于更好地表达产品的完整信息，为建立产品的集成信息模型服务；②有助于加强铲平设计、分析、工艺准备、加工、检验跟部门之间的联系，更好地将产品的设计意图贯彻到后续环节，并及时得到后者的反馈信息；③有利于推动一个行业或专业产品设计，有利于从产品设计中提炼出规律性知识及规则，促进产品智能化设计和制造的实现。6、论述特征建模的定义、方法和特点。特征建模（Feature-basedModeling）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。特征建模方法：①交互式特征定义。利用现有的实体建模系统建立产品的几何模型，由用户进入特征定义系统，通过图形交互拾取，在已有实体模型上定义特征特征几何所需要的几何要素，并将特征参数或精度、技术要求、材料热处理等信息，作为属性添加到特征模型中。②特征自动识别。将设计的试题几何模型与系统内部预先定义特征库中的特征进行自动比较，确定特征的具体类型及其他信息。形成实体的特征建模。③基于特征设计。利用系统内已预定义的特征库对产品进行特征造型或特征建模。特征建模的特点：（1）使产品的设计工作不停留在底层的几何信息基础上，而是依据产品的功能要素，产品设计工作在更高的层次上展开，特征的引用直接体现设计意图。（2）特征建模技术可以建立在二维或三维平台上，同时针对某些专业应用领域的需要，建立特征库就可实现特征建模技术，快速生成需要的形体。（3）特征建模技术有利于推动行业内的产品设计和工艺方法的标准化、系列化、规范化，使得产品在设计时就考虑加工、制造要求，有利于降低产品的成本。（4）特征建模技术提供了基于产品、制造环境、开发者意志等诸方面的综合信息，是产品的设计、分析、工艺准备、加工、检验各部门之间具有了共同语言，可更好将产品的设计意图贯彻到各后续环节，促进智能CAD系统和智能制造系统的开发，特征建模技术也是基于统一产品信息模型的CAD/CAM/CAPP集成系统的基础条件。（5）特征建模技术着眼于更好、更完整地表达产品全生命周期的技术和生产组织、计划管理等多阶段的信息，着眼于建立CAD系统与CAX系统、MRP系统与ERP系统的集成化产品信息平台。7、计算机辅助工程的作用。CAE的作用是：在三维实体建模的基础上，从产品的方案设计阶段开始，按照实际使用的条件进行模拟和仿真，对产品性能与安全可靠性要求进行结构分析，对其未来的工作状态和运行状态进行模拟，修改并证实产品性能的可靠性。8、有限元法的基本原理。有限元的基本思想是：把形状复杂的连续体离散化成有限个单元，且它们相互连接在有限个节点上，承受等效的节点载荷，然后根据平衡条件和精度要求用有限个参数来描述单元的力学或其他特性，连续体的特性就是全部单元体特性的叠加：根据单元体之间的协调条件，可以建立方程组，联立求解就可以得到所求的参数特征。9、建立优化设计数学模型的一般过程。（1）分析实际问题，选定设计变量（2）根据特定目标，建立目标函数（3）确定约束条件；（4）选定优化算法（5）优化结果的分析与处理10、虚拟样机的基本概念，举例说明计算机仿真的意义。虚拟样机VP（VirtualPrototype），是一种计算机模型，它能够反映实际产品的特性，包括外观、空间关系以及运动学和动力学特性。借助于这项技术，设计师可以在计算机上建立机械系统模型，伴之以三维可视化处理，模拟在真实环境下系统的运动和动力特性并根据仿真结果精简和优化系统举例：……，应用虚拟样机技术，可以使产品的设计者、使用者和制造者在产品研制的早期，在虚拟环境中直观形象对虚拟的产品原型进行优化设计、性能测试、制造仿真和使用仿真，能启迪设计创新、提高设计质量、减少设计错误、加快产品开发周期。11、CAPP系统按工作原理可分为几种类型，各类型有何特点？（1）交互式CAPP系统采用人机对话的方式，基于标准工步、典型工序进行工艺设计，工艺规程的设计质量对人的依赖性很大，工艺人员是工艺决策的主体。（2）派生式CAPP系统检索预置的零件工艺规程，实现零件工艺设计的借签与编辑，系统结构简单、容易建立、性能可靠、理论成熟且便于维护与使用。（3）创成式CAPP系统能够保证像是两件工艺的高度相似性和相同零件的高度一致性，能设计出新零件的工艺规程，有很大的柔性，还可以与CAD系统以及自动化加工系统相连接，实现CAD/CAM一体化。（4）综合式CAPP系统兼顾了派生式CAPP系统和创成式CAPP系统两者的有点，克服了各自的不足，既具有系统的间接性，又具有系统的快捷和灵活性与很强的实际应用性。（5）智能型CAPP系统将人工智能技术应用在CAPP系统中，以知识库加推理机为特征。12、描绘出CAD/CAM集成系统框架图。13、论述常用产品数据交换标准及其特点。（1）初试图形交换规范IGES(InitialGraphicsExchangeSpecification)，它由一系列产品的几何、绘图、结构和其它信息组成，可以处理CAD/CAM系统中大部分信息，是用来定义产品几何形状的现代交互图形系统。IGES标准是在CAD领域应用最广泛，也是最成熟的标准。几乎在市场上所有CAD软件都提供IGES接口。它的特点是数据格式相对简单，如果使用IGES接口进行数据交换所得到结果发现有问题时，用户对结果进行修补较为容易。（2）产品模型数据交换标准STEP（StandardfortheExchangeofProductmodeldata），它建立于EXPRESS语言之上，能拓展到任何工业。EXPRESS语言除数据结构外还描述约束。一致性准则将防止二义性；可用于产品数据的长期存档；STEP为以CAD／CAM信息集成提供了一整套方法和理论，其中包括模型描述方法和语言、集成信息资源、应用协议的开发、一致性测试方法论以及实现数据交换三种模式。（3）STL（SurfaceTriangleList）格式文件是一种实体表面的三角形进行CAD数据交换的文件。在STL文件中，实体表面的所有三角面片被无序的列出，不存在任何拓扑信息可以利用STL格式文件开发用户的基于实体的应用系统，从STL文件生成数控加工代码，生成有限元网格、进行图形仿真等。（4）数据交换规范标准SET（StandardExchangeTransfer）是法国宇航公司于1984年制定的目标与IGES相当的数据交换标准，并成为法国国家标准，与IGES明显不同的是SET采用更紧凑的存储形式，运行效率高，灵活并易于扩展。14、构建一个基于PDM的CAD/CAM集成系统。基于PDM平台CAD/CAM系统集成模式：（1）应用封装包括应用工具以及由其产生文件的封装，例如：在PDM系统中可启动封装后二维CAD系统，进行图形修改。特点：集成简单方便，易于实现，只能满足文件整体的应用集成。（2）接口交换是将共享的数据模型抽取出来，将其定义到PDM整体模型中去，例如：三维CAD系统与PDM建立交换后，其产品结构树将保持一致。特点：难度大大高于应用封装，要了解两者组织结构。（3）紧密集成允许两者互相调用有关服务，执行相关的操作，实现真正的一体化，要求建立互动的共享信息模型，一方创建或修改时，另一方面能跟之随动。特点：难度最大，取决于双方的开放性，如EDS公司的UGII和IMAN集成。基于PDM的CAD/CAM集成CAD与PDM的集成：CAD与PDM的应用封装：解决CAD产生的文档管理问题。CAD与PDM之间的紧密集成：建立共享产品数据模型，实现互操作，保证CAD中与PDM中的修改的互动性和一致性。CAM与PDM系统间信息交换：刀位文件、NC代码、产品模型等文档。CAM与PDM之间采用封装瞒住信息集成要求。基于PDM平台的CAD/CAM集成系统体系结构PDM与CAD/CAPP/CAM集成信息流15、论述CIMS系统主要功能及其相互关系。CIMS系统主要功能包括四个功能分系统与两个支撑系统：①经营管理功能，通过对经营信息及管理控制层的业务性信息进行管理，来控制和协调企业的生产活动。②工程设计自动化，用以支持产品的设计和工艺准备。③生产制造自动化，用以支持企业的制造功能。④质量保证自动化，用以控制产品质量。此外，计算机网络系统，用以实现CIMS的数据传递和系统通信功能，满足各功能分系统对网络支持服务的不同要求。数据库系统，用以实现CIMS的数据实现数据共享和信息集成。制造型企业CIMS的组成是上述功能结构企业中的具体化，四方面功能中包括一些功能模块。①管理信息分系统（ManagementInformationSystem,MIS）包括经营管理、生产计划与控制、采购管理、财务管理等功能，与MRPⅡ系统相似。②技术信息分系统包括计算机辅助设计（ComputerAidedDesign,CAD）、计算机辅助工艺规程编制（ComputerAide