2025年高职第二学年（模具设计与制造）模具逆向设计试题及答案.doc

2025年高职第二学年（模具设计与制造）模具逆向设计试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共30分）
答题要求：本大题共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。

1. 模具逆向设计中，获取物体三维数据的常用设备不包括（ ）
A. 三坐标测量仪 B. 激光扫描仪 C. 数码相机 D. 铣床
2. 以下关于模具逆向设计流程的说法，正确的是（ ）
A. 数据采集、数据处理、模型重构、模型验证 B. 数据处理、数据采集、模型重构、模型验证
C. 数据采集、模型重构、数据处理、模型验证 D. 数据处理、模型重构、数据采集、模型验证
3. 在对复杂曲面进行逆向建模时，通常采用的方法是（ ）
A. 多边形网格建模 B. 实体建模 C. 参数化建模 D. 特征建模
4. 模具逆向设计中，数据处理阶段不包括以下哪项操作（ ）
A. 数据滤波 B. 数据对齐 C. 模型渲染 D. 数据精简
5. 用于评估逆向设计模型与原始物体相似度的指标是（ ）
A. 精度 B. 曲率 C. 偏差 D. 复杂度
6. 以下哪种软件常用于模具逆向设计的数据处理（ ）
A. AutoCAD B. SolidWorks C. Geomagic Studio D. Photoshop
7. 在模具逆向设计中，对采集到的点云数据进行处理时，首先要进行的操作是（ ）
A. 点云降噪 B. 点云配准 C. 点云分割 D. 点云拟合
8. 模具逆向设计中，模型重构时创建曲面的方法不包括（ ）
A. 直纹面 B. 旋转面 C. 扫描面 D. 拉伸面
9. 当逆向设计的模具用于注塑成型时，对模型的表面质量要求较高，此时应重点关注（ ）
A. 模型的壁厚 B. 模型的脱模角度 C. 模型的表面粗糙度 D. 模型的尺寸精度
10. 模具逆向设计中，为了提高模型的质量和效率，在数据采集时应尽量（ ）
A. 采集更多的数据点 B. 采集较少的数据点 C. 选择合适的测量位置和角度 D. 随意采集数据

第II卷（非选择题 共70分）
11. （10分）简述模具逆向设计的概念及主要应用场景。
12. （15分）详细说明模具逆向设计中数据采集的方法及各自的优缺点。
13. （15分）在模具逆向设计的数据处理阶段，如何进行数据对齐和数据精简操作？
14. （15分）材料：现有一个复杂的模具型腔，需要进行逆向设计。要求根据逆向设计流程，阐述从数据采集到模型重构的具体步骤及注意事项。
15. （15分）材料：某模具在逆向设计后进行试模，发现产品出现了一些缺陷，如表面有划痕、脱模困难等。请分析可能导致这些问题的逆向设计环节中的原因，并提出改进措施。

答案：
1. D
2. A
3. A
4. C
5. C
6. C
7. B
8. D
9. C
10. C

11. 模具逆向设计是指根据已有的实物模型，利用数字化测量设备获取其三维数据，并通过数据处理、曲面重构等技术手段创建出该实物的三维CAD模型，进而生成模具设计所需的二维工程图纸及NC加工代码的过程。主要应用场景包括：新产品开发中的快速复制与改进；模具损坏后的修复与再制造；对一些难以用正向设计方法建模的复杂物体进行建模等。

12. 数据采集方法及优缺点：
三坐标测量仪：优点是测量精度高，能够获取物体精确的尺寸和形状信息；缺点是测量速度相对较慢，对测量环境要求较高，且对于一些复杂形状的物体测量可能存在盲区。
激光扫描仪：优点是测量速度快，能够快速获取物体的三维数据，适用于复杂形状物体；缺点是测量精度相对三坐标测量仪略低，对物体表面材质有一定要求，如果表面反光等可能影响测量结果。
数码相机：优点是操作简便，成本较低，可获取物体外观图像信息；缺点是只能获取物体表面的二维图像，需要通过特定算法进行三维重建，精度有限。

13. 数据对齐操作：首先将采集到的多组数据进行重叠区域的识别，然后通过特征点匹配等方法，利用软件提供的数据对齐功能，将不同坐标系下的数据统一到一个标准坐标系中，确保数据的一致性。
数据精简操作：根据模型的复杂度和后续处理要求，采用合适的算法，如基于曲率的精简算法等，去除不必要的数据点，但要保证精简后的数据能够准确反映物体的形状特征，同时减少数据量，提高后续处理的效率。

14. 数据采集：使用激光扫描仪对模具型腔进行全面扫描，确保覆盖所有关键部位，采集过程中注意保持扫描仪与型腔表面合适的距离和角度，以获取清晰完整的数据。
数据处理：对采集到的点云数据进行滤波处理，去除噪声点；通过特征匹配进行数据对齐，将不同位置采集的数据整合到同一坐标系。然后进行数据精简，减少数据量同时保留关键特征。
模型重构：根据处理后的数据，利用软件创建曲面，从简单的平面、圆柱面等基本曲面开始，逐步构建复杂曲面，通过曲面拟合、拼接等操作，最终完成整个模具型腔的模型重构，重构过程中要不断检查曲面质量和精度。

15. 可能原因：
数据采集时，测量点分布不均匀，导致部分区域数据缺失影响模型精度，进而出现表面划痕。
数据处理时，曲面拟合误差过大，使得模型表面不光滑，产生划痕。
模型重构时，脱模角度设计不合理，导致产品脱模困难。
改进措施：
重新规划数据采集路径，增加测量点密度，尤其在易出现问题的区域。
优化数据处理算法，提高曲面拟合精度，对处理后的模型进行多次检查和调整。
在模型重构时，仔细分析产品结构，合理设计脱模角度，可参考同类成功模具的脱模角度数据，并进行模拟验证。