CADCAM课后习题答案.pdf

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1、第 一 章 绪 论1、什么是CAD、CAM,CAPP?什么是CAD/CAM集成？答：CAD（Computer Aided DesignSystem）是指以计算机为辅助手段来完成整个产品的设计过程、分析和绘图等工作。CAD的功能包括：概念设计、结构设计、装配设计、曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感和渲染、产品数据接口。CAM（Computer AidedManufacturing Svstem）通过计算机与生产设备直接的或间接的联系，完成从生产准备到成品制造整个过程的活动。狭义的CAM指NC数控程序编制，包括：刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成。CAPP（Compute

2、r Aided ProcessPlanning）借助计算机根据设计阶段的信息，人机交互的或自动完成产品加工方法的选择和工艺过程的设计，称 为CAPP。CAPP的功能包括：毛坯设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹量具设计等。CAD产生的图纸直接被CAPP,CAM以 及 以 后 的CIM S所 利 用，这就是CAD/CAM 集成。2、一般所说的CAD/CAM过程链主要包括哪些内容？答：CAD/CAM过程链是一个串行的过程链，在此过程链中包括从市场需求到产品整个的产品生产过程，具体包括：1）市场需求2）产品设计（任务规划、概念设计、结构设计、施工设计）3）工艺设计（毛坯设计、工艺路线设计

3、、工序设计、刀夹量具设计）4）加工装配（NC编程、加工仿真、NC加工、检测、装配、调试）3、CAD/CAM集成方案有哪几种？答：1）通过专用数据接口实现集成2）利用标准格式接口文件实现集成3）基于统一产品模型和数据库4）基于产品数据管理（PDM）的系统集成4、CAD/CAM的发展趋势如何？答：1）CAD/CAM系统的集成化方向发 展（CIM）2）并行工程3）智能化CAD/CAM系统4）虚拟产品开发5）网络化CAD/CAM第 二 章CAD/CAM系统的支撑环境1、CAD/CAM系统应具备哪些基本功能答：1）交互图形输入及输出功能。2）产品建模功能3）工程分析与仿真功能4）处理数控加工信息的功能5

4、）信息管理功能2、企业在CAD/CAM系统配置选型时应考虑哪些问题？1）根据企业的特点、规模、追求目标及发展趋势等因素，确定应具有的系统功能。2）从整个产品设计、制造周期中各个阶段的工作要求出发，考核拟选用的系统各模块的功能，包括其开放性和集成性等特点。然后，根据性能价格比选择合适的硬件与软件环境。3）考虑如何有效使用、管理系统，并使其发挥应有的作用，为企业创造良好的效益。3、CAD/CAM系统中的存储设备主要有哪几种，各有什么特点？答：1）内存储器：用 于 存 储CPU工作程序、指令和数据。读写存储器（RAM）可以随意不安顺序的存取信息、但如果断电，其存储的信息也会丢失。只读存储器（ROM）

5、用于存储启动引导程序和基本输入输出程序等，CPU只能从中读出信息，断电也不会丢失。高速缓冲存储器（Cache）。解决了 CPU和存储器存取速度不匹配的问题，提高了读写速度。2）外存储器：用于把有用信息永久性保存，并可以扩大逻辑工作内存容量。硬盘存储器存储容量大、读写速度快、传输数据的速度快。闪盘存储器和软盘存储器存储容量较小、读写速度、传输数据的速度较慢。光 盘 存 储 器CD,DVD,Blue-RayDVD容量大、可靠性高、信息存取成本低、随机存取速度快。磁带存储器/软盘存储器容量较大、记录单位信息的价格低，磁 带 格 式 统、互换性好、与各种类型机器连接方便，用于系统备份。4、CAD/CA

6、M系统中的输入输出设备主要有哪几种？答：I）输入设备键 盘、鼠标、数字化仪、扫描仪、数码相机和数码摄像机其 它 输 入 设 备 触 摸 屏 声 音 交互输入数据手套三坐标测量仪2）输出设备显示器和显示卡打印机与绘图机（针式打印机、激光打印机、喷墨绘图机、笔式绘图机、热敏打印机）5、CAD/CAM系统中的软件主要分几类？各有什么作用？答：在CAD系统中，软件可分为系统软件、支撑软件及专业性应用软件三类。系统软件主要负责管理硬件资源及各种软件资源，是计算机的公共性底层管理软件，即系统开发平台；支撑软件运行在系统软件之上，是实现CAD/CAM各种功能的通用性应用基础软件，是CAD/CAM系统专业性应

7、用软件的开发平台；专业性应用软件则是根据用户具体要求，在支撑软件基础上经过二次开发的应用软件。6、目前流行的操作系统及窗口系统有哪些？各有何特点？答：1）Windows 系统目前在微机上应用最广泛的操作系统，具有易用性、灵活性、可靠性、安全性及良好的网络服务功能。2）UNIX系统C语言开发的多用户、多任务分时操作系统，系统功能强、可移植性好，是工程工作站广泛应用的操作系统。3）微型机中采用的DOS操作系统单用户、单任务操作系统，操作简单、易于掌握、功能有限，内存在1MB之内。4）Linux操作系统具 有UNIX的所有功能，但是它属于白由软件，不仅免费提供了具有强大功能的操作系统功能，还提供了大

8、量的免费应用软件。7、常用的网络拓扑结构有哪几种？如何理解网络协议？答：总线型拓扑结构星型拓扑结构环型拓扑结构网络拓扑结构混合型拓扑结构网络协议：在计算机网络中，不同计算机之间进行信息交换时，必须通过某种共同的约定即协议，其中硬件协议定义了硬件设备如何运作以及如何协同工作，软件协议则完成程序之间的通讯。网络中通讯双方共同遵守的规则和约定的结合称为网络协议。第三章计算机辅助产品设计的方法1、产品的设计过程包含哪些阶段？各阶段的主要任务是什么？答：1）任务规划阶段进行需求分析、市场预测、可行性分析，根据企业内部的发展目标，现有设备的能力及科研成果等，确定设计参数及约束条件,最后明确详细的设计要求作

9、为设计、评价和决策的依据，确定产品设计任务书。2）概念设计阶段进行产品功能原理的设计，将系统总功能分解为若干复杂程度低的功能元，通过各种方法求各个功能元的多个解，组合功能元的解或直接求多个系统原理解，并在此法础上，求得较好的最佳原理方案。3）结构设计阶段将功能原理图具体化为产品结构草图，并对零件布局排列、运动副设计、人-机-环的关系设计、并对零部件进行选材和结构尺寸的设计。4）详细设计阶段在装配草图的基础上，进行部件、零件的分解设计、优化设计等，通过模型试验检查产品的功能和零部件的性能，并加以改进，完成产品生产图样，进行工艺设计，编制工艺文件等技术文件。5）定型生产阶段通过用户试用、设计定型，

10、进行生产规划，投入生产制造。2、列举计算机辅助概念设计的关键技术。答：1）原理方案设计技术2）概念设计建模技术3）设计创新设计4）并行和协同概念设计技术3、分析参数化设计的基本原理答：参数化设计般是指设计图形拓扑关系不变，尺寸形状由一组参数进行约束。参数与图形的控制尺寸有显式的对应，不同的参数值骚动不同大小的儿何图形。可见，参数化设计是规格化、系列化产品设计的一种简单、高效、优质的设计方法。4、什么是变量化设计？它与参数化设计有和区别？变量化设计是指设计图形的修改自由度不仅是尺寸形状参数，而且包括拓扑结构关系，甚至工程计算条件，修改余地大，可变元素多，设计结果受到一组约束方程的控制和骄动。这种

11、方法为设计者提供了更加灵活的修改空间。无论是参数化设计还是变量化设计，其本质是相同的，即在约束的基础上驶动产生新的设计结果，所不同的是约束自由度的范围。参数化技术在设计全过程中，通过尺寸约束来实现对儿何形状的控制；变量化技术将形状约束和尺寸约束分开处理。参数化技术在非全约束时，造型系统不许可执行后续操作；变量化技术由于可适应各种约束状况，操作者可以先决定所感兴趣的形状，然后再给一些必要的尺寸，尺寸是否注全并不影响后续操作。参数化技术的工程关系不直接参与约束管理，而是另由单独的处理器外置处理；在变量化技术中，工程关系可以作为约束直接与几何方程耦合，最后再通过约束解算器统一解算。5、何为模块化设计

12、？举例说明生活中模块化思想的应用。答：所谓模块化设计，即在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列相对通用的功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同功能获相同功能不同性能、不同规格的产品，以满足市场的不同需求。生活中，模块化应用广泛，例如:2 6个英文字母可以表达任何意思,一组儿童积木可以拼搭不同的玩具，相同的建筑材料可以盖成不同式样的楼房等。目前,模块化设计的思想已渗透到许多领域，例如机床、减速器、家电、计算机等。6、产品设计的可视化包含哪些技术？答：图形生成技术与算法图形变换技术真实感图形现实技术科学计算的可视化技术虚拟现实技术7、虚拟现实技术的特征和关键技术是什么？答：特征1）沉

13、浸感用户感到作为主角存在与模拟环境中的真实程度。2）多感知性具有视觉感知、听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知甚至味觉感知、嗅觉感知等。3）交互性用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度。4）自主性拟环境中物体依据物理定律动作的程度。关键技术1）环境建模技术2）跟踪技术3）虚物实化感知技术4）高性能计算处理技术5）应用系统开发工具技术8、试用某一编程语言编写一参数化设计应用程序。9、已知四边形的各定点坐标为：A（0,0）,B（20,0）,C（20,15）,D（0,15）,对此进行矩阵变换：使整个图形放大原来的2.5倍，放大中心在C点。解：将C点平移到原点T.=1 0 00

14、1 0-20-15 1实施比例变换一2.5 0 0T2=0 2.5 00 0 1将c点移回原来位置 1 0 0L=0 1 020 15 1T =T 1 T 2 RT 3 =1 0 Q2.5 0 00 1 00 2.5 0-20-15 10 0 1 1 0 02.5 0 00 1 0=0 2.5 020 15 1J-30-22.5 1P=PT =001一2.500200102.5020151-30-22.5101511-一-30-22.5 120-22.5 120 15 1-30 15 1第四章 CAD/CAM建模技术及产品数据模型1、举例说明在计算机内部实现建模的过程答：例如要设计一个三维物体

15、，可以先想象成二维的方式进行描述，或以三维的方式进行描述，表示了用户所理解的客观事物及食物之间的关系，然后将这种想象模型以格式转换成符号或算法的形式，即形成产品信息模型，它表示了信息类型和信息间的逻辑关系。最后形成计算机内部模型，即产品数据模型。2、试分析三维几何建模的类型及应用范围。答：线框建模、曲面建模、实体建模1）线框结构的儿何模型是在C A D刚刚起步时惯用的几何模型，它也是一种比较广泛被采用的模型。三维线框模型不适用于对物体需要进行完整性信息描述的场合。但在评价物体外部形状、位置或绘制图纸，线框模型提供信息是足够的，同时它具有较好的时间响应性，对于适时仿真技术或中间结果的显示是适用的

16、。2）曲面建模它不仅可以为设计、绘图提供几何图形信息，还可以为其它应用场合继续提供数据，例如当曲面设计完成以后，可以根据用户要求自动进行有限元网格的划分、三坐标或五坐标NC编程以及计算和确定刀具轨迹等。曲面建模主要适用于其表面不能用简单数学模型进行描述的物体，如飞机、汽车、船舶等的一些外表面。表面建模的重点是曲面建模，用于构造复杂曲面的物体。3）实体建模是目前C A D/C A M技术发展的主流,在计算机内部以实体描述客观事物,这样一方面可以提供实体完整的信息，另一方面可以实现对可见边的判断，具有消隐功能。，造型时覆盖三维立体的表面与其实体同时生成。3、分析三维几何建模中的边界表示法和构造立体

17、几何法的原理及优缺点。答：1）边界表示法边界表示法是用物体封闭的边界表面描述物体的方法，这一封闭的边界表面是由一组面的并集组成的。（1）边界表示法强调的是形体的外表细节，详细记录了形体的所有几何和拓扑信息。（2）数据结构在管理上易于实现，也便于系统直接存取组成实体的各种几何元素的具体参数，当需要进行有关几何体的结构运算时，可以直接使用几何体的面、边、体、点定义的数据，进行交、并、差运算，甚至可以直接通过人机交互的方式对实体进行修改。（3）面的边线存储是按照逆时针存储,因此边在计算机内部存储都是两次，这样边的数据存储有冗余。此外，它没有记录实体是由哪些基本体素构成的，无法记录基本体素。2）构造立

18、体几何法物体都是些基本体素按照定的顺序拼合而成的。通过记录基本体素及它们的集合运算表示物体的生成过程。1）数据结构非常简单，每个基本体素不必再分，而是将体素直接存储在数据结构中。2）对于物体结构的修改非常方便，只需要修改拼合的过程或编辑基本体素。3）能够记录物体结构生成的过程。也便于修改.4）记录的信息不是很详细，无法存储物体最终的详细信息，如边界、顶点的信息等。4、以回转体和板块类零件为例说明特征建模的基本思路和特征的分类。答：目前特征的分类多以形状特征为例进行分类，形状特征的分类依赖于相应的应用领域及零件类型。根据制造方法不同，特征分为：铸、锻、焊、机加工和注塑成型特征,按零件类型不同：轴

19、类零件、盘类零件、箱体类、自由曲面类等。从设计于制造集成的角度我们可以依据这样的标准对特征进行分类：每一类特征都是零件的基本功能单元，同时其加工方法和制造手段基本致。例如轴盘等回转体类零件，可以分为：内、外圆柱面、端面槽、键槽、螺纹、齿形、倒角等特征。对于板块类可以分为：槽类、孔类、凹腔类、突起类、台阶类、过渡边类等特征。5、说明特征建模技术的产生背景及发展。答：特征概念包含丰富的工程语义，所以利用特征的概念进行设计师实现设计与制造集成的一种行之有效的方法，利用特性的概念进行设计经历了特征识别及基于特征的设计两个阶段，特征识别是首先进行特征设计，然后再建立的特征模型的基础上通过人工交互或自动识

20、别算法进行特征的搜索、匹配，由于特征信息的提取和识别算法困难，所以只适用一些简单的加工特征识别，并且形状特征之间的关系无法表达，为此Wilson等人提出了直接采用特征进行产品建模，而不是事后在识别的想法，这就是基于特征设计的思想，即特征建模。特征建模技术是正在研究发展中的技术，还有很多难题有待进一步解决，例如特征严格的数学定义、特征能胜任的零件复杂度，特征如何体现零件的功能要求以及功能特征与制造特征的映射。6、常用的产品数据交换标准有哪些？各有什么特点？答：1)IGES:IGES是 美 国 1981年发布的，是20年来影响最大的数据交换标准。几何所有商品化的CAD/CAM系统都配有1GES接口

21、，所以成为事实上的国际标准。主要应用是图形信息的交换应用。但 IGES不能完全满足模型之间进行数据交换时，所有数据都能完整、准确的进行传递。主要原因是IGES定义的主要是几何方面的信息，并且选择了固定的数据格式和存储长度。语法具有二义性。2)STEPSTEP技术为CAD/CAM系统提供了一种中性机制，它规定了产品设计、制造以至于产品全生命周期所需要的有关产品形状、解析模型、材料、加工方法、装配顺序、检验测试等方面信息的定义和数据交换的外部描述。因 此 STEP标准能够解决生产过程中的产品信息的共享以及从根本上解决CIMS信息的集成问题。第五章计算机辅助工程分析1、计算机辅助工程分析的主要内容及

22、其分析计算方法有哪些？答：1)主要内容：(1)对受有载荷作用的产品零部件进行强度分析；计算已知零部件尺寸在受载下的应力和变形，或根据已知许用应力和刚度要求计算所需的零件尺寸；如果所受的载荷为变动载荷，还要计算系统的动态响应。(2)对作复杂运动的机械和机械人机构等进行运动分析，计算其运动轨迹、速度和加速度。(3)对系统的温度场、电磁场、流体场进行分析求解。(4)按照给定的条件和准则，寻求产品的最优设计参数，寻求最优的加工规则等。(5)在复杂表面的数控加工中，当选定加工刀具后计算刀位轨迹，以生成数控程序。(6)对已形成的产品设计方案和加工方案进行仿真分析，即按照方案的数学描述，通过分析计算，模拟实

23、际系统的运行，预测和观察产品的工作性能和加工生产过程。2)分析计算方法有限元分析法优化设计计算机仿真2、论述有限元分析的基本原理和分析步骤。答：1)原理：是一种根据变分原理进行求解的离散化数值分析方法。由于其适合于求解任意复杂的结构形状和边界条件以及材料特性不均匀等力学问题而广泛应用，几乎可以应用于所有求解连续介质和场的力学及数学物理方程问题。有限元基本思想是将一个连续的求解离散化，即分割成彼此用节点(离散点)互相联系的有限个单元，一个连续弹性体被看作是有限个单元体的组合，根据一定精度要求，用有限个参数来描述各单元体的力学特性，而整个连续体的力学特性就是构成它的全部单元体的力学特性的综合。2)

24、分析步骤(1)结构离散化把连续弹性体分割成许多个有限个具有某种形状的单元，对连续体要考虑选择单元的形状、数目和剖分方案，计算各个节点的坐标，并为单元和结点编号。(2)单元特征分析由于单元小，形状简单，可以选择简单且与单元类型相适应的函数即位移函数近似地表示每个单元上真实位移的分布。将所有作用在单元上的力(表面力、体积力、集中力)等效地移置为节点载荷。这样就可以采用力学的变分原理、获得单元的平衡方程组。要达到这一目的，关键在于建立单元内节点位移与节点力的关系矩阵一单元刚度矩阵。(3)建立整体矩阵方程将各单元的刚度矩阵集合成整体刚度矩阵；各单元的等效节点载荷向量集合成总的载荷向量，把整体结构的各单

25、元矩阵方程合并成个整体矩阵方程。(4)整体矩阵方程求解引入约束条件，对结构的总体矩阵方程求解，得到各节点的位移，进而计算出节点的应变和应力。3、有限元分析软件和C A D 系统其他软件的联接应注意什么问题？答：商品化C A D/C A M 系统，如 Pro/EnSineer,UGIL I-DEAS等，作为集成化商品软件，它们已提供了系统内含的有限元分析软件与内含其它软件的连接。但是，若用户在集成中选用的是由不同公司研制开发的软件时，就需要注意解决其数据接口问题，使之符合公认的标准。1)可以用外部数据文件作为接口，通过外部数据文件在软件之间传递数据。2)如果系统建立了中央数据库，则可在其中增加数

26、据子模式以及同应用软件的数据交换通道。这样，多个应用软件就可以通过中央数据库传递数据。这种连接形式便于同-管理利扩充。3)增加接口程序模块，使之兼容两个或多个软件的数据结构,在它们之间传递数据;还可开设公用数据区，使不同软件共享其中数据。4、优化设计的求解方法有哪些？求解优化设计问题的基本思路和策略是什么？答：1)求解方法维搜索法一维函数黄金分割法(0.618法)二次插值法(近似抛物线法)坐标轮换法鲍威尔法(Powell法)梯度法牛顿法变尺度法(DRP)复合形法惩罚函数法(罚函数法)2)基本思路和策略求解优化设计问题可以采用解析法和数值迭代法，解析法是用数学解析方法(微分法、变分法等)来求解，

27、数值迭代法是利用函数在某一局部区域放入某些性质和函数值，采用某种算法逐步逼近到函数极值点的方法。5、举例说明仿真在C A D/C A M 系统中的应用。答：1)产品形态仿真例如产品的结构形状、外观、色彩等形象化属性。2)装配关系仿真例如零部件之间的装配关系与干涉检验，车间平面布局及管道规划等。3)运动学仿真模拟机构的运动过程,包括自由度约束状况、运动轨迹、速度和加速度等。比如数控机床的运动状态、规律等。4)动力学仿真例如模拟机床工作过程中的振动和稳定性情况，机械产品在受到冲击载荷后的动态性能等。5)零件工艺过程几何仿真根据工艺路线的安排,模拟零件从毛坯到成品的金属去除过程，检验工艺过程的合理性

28、、可行性、正确性。6)加工过程仿真例如数控加工自动编程后的刀具运动轨迹模拟，刀具与夹具、机床的碰撞干涉检验，切削过程中刀具磨损、切屑形成情况等。7)生产过程仿真例 如 FMS仿真，模拟工件在系统中的流动过程，包括从上料到最后下料、成品入库的全部过程。6、建立下列问题的优化设计数学模型。设计一无上盖的圆柱形容器，其容积为 3 立方米，容器的高不小于1 米，以便于装卸车搬运。为使成本最低，要求用料最省。试建立优化模型，确定设计变量、目标函数和约束条件。不必求解。解：设计变量为容器的底面半径r,高度h目标函数 minF(x)=F(r,h)=2n rh+n r2约束条件 h,(x)=h|(r,h)=n

29、rh=3gt(x)=gi(r,h)=h l,g2(x)=g|(rr h)=r 0,g3(x)=g1(r,h)=h 0。第六章计算机辅助工艺过程及工装设计1、简述成组技术的基本思想，在产品设计、工艺设计及加工过程中如何应用？答：1)基本思想：对相似的零件进行识别和分组，相似的零件归入一个零件组或零件族，并在设计和制造中充分利用它们的相似点，以获得所期望的经济效益。2)应用(1)成组工艺：它不强求零件结构类型和功能的同一性，而只要几种零件若有多个工序具有相似性，则可合并为成组工艺。(2)成组生产单元的组织：车间内机床布置形式以及相应的生产组织形式按成组技术的原理组织实施，即不管是单机，还是加工单元

30、、流水线，加工对象是针对于一组或几组工艺相似的零件，而不是只针对于一个零件。(3)成组技术在CAD中的应用：成组技术大大提高了设计的继承性，极大地减少了设计人员的重复劳动。(4)成组技术在CAPP系统中的应 用：成组技术及其分类编码系统对于CAPP系统，特别是派生式CAPP系统的零件信息的描述和输入、标准工艺规程的检索与修改以及工艺文件的管理和输出都有着重要意义。(5)成组技术在FMS中的应用：成组技术与柔性制造技术是相辅相成的，柔性制造技术推动了成组技术的发展，而在柔性制造系统或柔性设备上采用成组技术将提高FMS的利用率，使系统发挥更大的效益。2、简述变异型CAPP系统的特点及工作过程。答：

31、1)特点根据企业预加工零件的特点，选择一个成组编码系统，对零件进行编码、分类、归族，每一族有一个主样件；根据此样件建立加工工艺文件，即典型工艺规程，存入典型工艺规程库中。当需设计一个新的零件工艺规程时.，根据其成组编码，确定其所属零件族，由计算机检索出相应零件族的典型工艺规程；再根据当前零件的具体要求，对典型工艺进行修改，最后得到所需的工艺规程。2)工作过程(1)按照系统选定的分类编码系统，对待加工的零件进行成组编码。(2)根据该零件的成组编码，确定该新零件是否包括在系统已经定义的零件族内。(3)如果该零件属了某一零件族，则调出该零件族的典型工艺规程，对其进行必要的修改就得到了待加工零件的工艺

32、规程；如果新零件不属任何零件族，则系统会给出提示。(4)工艺设计过程管理。(5)按照特定格式输出工艺文件。3、简述创成型CAPP系统的特点及工作过程。答：1)特点一个能综合加工信息，自动地为新零件制定出工艺规程的系统。根据零件信息，系统能自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序各工步的加工内容；自动的完成机床、工具的选择和加工过程的最优化；通过应用决策逻辑，可以模拟工艺设计人员的决策过程。在创成式CAPP系统中，工艺规程是根据工艺数据库的信息在没有人工干预的条件卜.从无到有创造出来的。2)工作过程1)确定零件的建模方式，并考虑适应于CAD/CAM 系统集成的需要。2)确定CAPP系统获取零件

33、信息的方式。3)进行工艺分析和工艺知识总结。4)确定和建立工艺决策模型。5)建立工艺数据库。6)系统主控模块设计。7)人机接口设计。8)文件管理及输出模块设计。4、简述 CAPP专家系统的组成。答：(1)建立零件信息模型模块(2)框架信息处理模块(3)工 艺 决 策 模 块。(4)知识库用产生式规则表示的工艺决策知识集。(5)数控编程模块(6)解 释 模 块 系 统 与 用 户 的 接口，解释各种决策过程。(7)知识获取模块通过向用户提问或通过系统的不断应用，来不断地扩充和完善知识库。“5、向 开 目 CAPP软件制作简单零件的工艺规程。第七章计算机辅助数控加工1、简述自动编程的方法、原理和特

34、点。答：1)数控语言自动编程(1)原理语言自动编程的可以分为源程序编制和目标程序编制两个阶段。零件加工源程序由编程人员根据所要加工的零件图样及其工艺过程，用专门的数控语言人工编，用以描述零件的几何形状、尺寸大小、工艺路线、工艺参数及刀具相对零件的运动轨迹等内容。零件源程序由各种语句构成，源程序编制比较简单方便。零件源程序并不能被数控系统识别，不能直接控制机床，只是加工程序预处理的计算机输入程序，零件原程序编写后，输入计算机，由计算机完成后续工作直至自动生成机床数控系统所需要的加工程序，称为目标程序。通常说的数控加工程序就是目标程序。(2)特点优点：采用数控语言编程具有程序简练、走刀控制灵活等优

35、点，使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级，I:升到 面 向 元 素 一 点、线、面的高级语言级。缺点：零件的设计与加工之间通过工艺人员对图样解释和工艺规划来传递数据，阻碍了设计与制造的一体化，容易出错，数控编程语言缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀位轨迹的验证手段。2)图形自动编程系统(1)原理图形交互编程技术通过专门的计算机软件来实现，这种软件通常利用CAD的图形编辑功能将零件的几何图形绘制到计算机上，形成零件的图形文件；然后调用数控编程模块，采用人机交互的方式在计算机屏幕上指定被加工的部位，再输入相应的加工工艺参数，计算机便可自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，

36、同时在屏幕上动态显示刀具的加工轨迹(2)特点图形编3 将加工零件的儿何造型、刀位计算、图形显示和后置处理等结合在 起，有效地解决了编程数据来源、儿何显示、走刀模拟、交互修改等问题，迹补了单一利用数控编程语言进行编程的不足。不需要编制零件加工源程序，用户界面友好，使用简便、直观、准确、便于检杳。因为编程过程是在计算机上直接面向零件的儿何图形以光标指点、菜单选择及交互对话的方式进行的，其编程的结果也以图形的方式显示在计算机上。编程方法简单易学，使用方便。整个编程过程是交互进行的，有多级功能“菜单”引导用户进行交互操作。有利于实现与其它功能的结合。可以把产品设计与零件编程结合起来，也可以与工艺过程设

37、计、刀具设计等过程结合起来。3)CAD/CAM集成数控编程系统CAD/C A M 集成技术中的重要内容之一就是数控自动编程系统与C A D 及CAPP的集成，数控编程与CAD的集成，可以直接从产品的数字定义提取零件的设计信息，包括零件的几何信息和拓扑信息；与CAPP的集成，可以直接提取零件的工艺设计结果信息；最后，CAM系统帮助产品制造工程师完成被加工零件的形面定义、刀具的选择、加工参数的设定、刀具轨迹的计算、数控加工程序的自动生成、加工模拟等数控编程2、集成化编程要解决的问题是什么？答：1)零件信息模型2)工艺设计自动化3)数控加工程序的生成4)CAD/CAM集成数控编程系统设计3、加工过程

38、仿真的意义。答：主要对数控代码进行仿真，用来解决加工过程中，实际加工环境内，工艺系统间的干涉、碰撞问题和运动关系。工艺系统是一个复杂的系统，由刀具、机床、工件和夹具组成，在加工中心上加工，还有转刀和转位等运动。由于加工过程是一个动态的过程，刀具与工件、夹具、机床之间的相对位置是变化的，工件从毛环开始经过若干道工序的加工，在形状和尺、J 不断变化，因此加工过程仿真实在工艺系统各组成部分均已确定的情况下的一种动态仿真。加工过程动态仿真是在后置处理以后，己有工艺系统实体几何模型和数控加工程序的情况下进行，专用性强。4、简述图形交互式自动编程的特点。答：图形编程将加工零件的几何造型、刀位计算、图形显示

39、和后置处理等结合在一起，有效地解决了编程数据来源、几何显示、走刀模拟、交互修改等问题，迹补了单一利用数控编程语言进行编程的不足。不需要编制零件加工源程序，用户界面友好，使用简便、直观、准确、便于检杳。因为编程过程是在计算机上直接面向零件的儿何图形以光标指点、菜单选择及交互对话的方式进行的，其编程的结果也以图形的方式显示在计算机上。编程方法简单易学，使用方便。整个编程过程是交互进行的，有多级功能“菜单”引导用户进行交互操作。有利于实现与其它功能的结合。可以把产品设计与零件编程结合起来，也可以与工艺过程设计、刀具设计等过程结合起来。第十章 基 于PDM的 CAD/CAM集成技术1、简 述 PDM的

40、含义答：PDM是管理产品生命周期中产品定义信息的电子仓库；它 是C A D /C A M等应用工具的集成框架；它为产品开发提供一个并行的协作环境。P D M是以软件、计算机网络、数据库、分布式计算等技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术，提供产品全生命周期内的信息管理，为企业建立一个并行的协同工作环境2、简述P D M 的主要功能。答：1)电子仓库管理2)文档管理3)产品结构管理4)产品配置管理5)项目管理6)用户与组织团队管理7)工作流与过程管理8)系统集成9)系统安全与权限管理1 0)系统管理3、总结P D M 实施的具体方法。答：P DM的实施是一

41、项系统工程，它不仅涉及到技术因素，而且涉及到企业的组织管理等众多因素，并非简单的将原有的手工操作和管理模式计算机化，因此需要结合企业的长期目标以及企业信息化建设的总体规划，通过核心业务过程和产品信息的详细分析，从战略的高度投入相当多的人力、物力来进行P DM的实施工作。具体方法和步骤如下：1)需求分析：确 定P DM的应用范围和目标，分析整理管理的产品信息的种类和规范，明确系统实施的周期。2)项目计划：成 立P DM实施项目组，制定具体的实施计划。3)系统设计：收集整理企业现有的组织机构、产品信息、管理规定、设计流程等信息，建 立P DM系统人员、产品、工作流程的基本模型，制 定P DM的集成

42、方案，设计P DM系统运行的软硬件环境。4)系统定制与集成开发：在PD M厂商或集成服务厂商的支持下，根据系统设计中制定的信息模型和集成方案对P DM系统进行定制与集成开发。5)系统安装与配置：安 装P DM系统，根据企业实际的运行环境和要求进行系统配置。6)人员培训：对P DM的使用者、管理人员、企业行政管理人员等进行系统的培训。7)系统集成与测试：在P DM投入正式使用前，应当采用企业实际的运行数据进行严格的测试，测试运行与手工管理体系平行工作，对存在的问题进行修改和完善。8)系统上线正式运行：经过系统的运行测试，可以正式切换到P DM的管理，P DM系统正式上线。投入使用。第H 一章C

43、A D/C A M 集成技术及其发展1、叙 述 2 1 世纪先进制造技术对C A D/C A M 集成系统的要求。答：为 实 现21世 纪 制 造 模 式，C A D/C A M技术应在下列几个方面的做较深入的发展：1)集成化技术2)智能化技术3)网络技术4)分布式并行处理智能协同求解技术5)多学科多功能综合产品设计技术6)虚拟现实技术7)人一机一环境系统技术2、叙 述 C I M S 的基本概念及C I M S 中主要功能模块。答：1)C I M基本概念C I M S是 按CIM的哲理建成的复杂的人机系统，它从企业的经营战略目标出发，综合考虑企业中人、技术、资源和管理的作用，综合应用多种先进

44、技术，实现企业生产经营全过程中的信息流和物质流的集成，在控制系统的协调及管理下，使产品质量、生产成本、生产周期等诸方面达到全局最优。为企 也带来更大的经济效益。2)C I M S中主要功能模块工程设计自动化分系统制造自动化分系统质量保证系统经营管理信息分系统(M I S)3、叙述并行工程的工含义、在进行并行产品设计时，应解决哪些问题？答：I)并行工程是对产品及其相关过程(包括制造和支持过程)进行集成、并行地设计的系统化工作模式。这种模式力图使产品开发人员从设计一开始就考虑到产品生命周期(从概念形成到报废)中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求。基于并行工程哲理的面向产品生命周期的并行产品

45、设计，不能简单地理解为时间I：的并发，并行工程的核心是基于分布式并行处理的协同求解，及服务产品整个生命周期诸进程活动的产品设计结果的评价体系及方法，在两者支持下，面向产品整个生命周期寻求全局最优决策。2)4、叙述什么是V M S 及 V M S 的基本构成？实现V M S 关键技术是什么？答：1)概念：VMT&VMS被 誉 为2 1世纪的新型生产模式，是制造业迎接2 1世纪挑战的有效技术。VMT是由多学科先进知识形成的综合系统技术，其本质是以计算机支持的仿真技术为前提，对设计、制造生产过程进行统一建模。在产品设计阶段，实时、并行地模拟出产品2)基本构成：VMS是基于虚拟制造技术实现的制造系统，

46、是现实制造系统(R e a lM a n u f a c t u r i n g S y s t e m,R M S)在虚拟环境下的映射，而现实制造系统是物质流、信息流、能量流在控制机的协调与控制下，在各个层次上进行相应的决策，实现从投入到产出的有效的转变。而其中物质流及信息流协调工作是其主体，它们相 应 于RMS中的两个主要子系统是：现实信息系统(R e a l I n f o r ma t i o nS y s t e m,R I S)和现实物理系统(R e a l P h y s i c a lS y s t e m,R P S)。3)关键技术(1)虚拟制造系统的理论体系。(2)基于分布

47、式并行处理环境下的虚拟制造系统的开放式体系结构(V M S-O S A)的研究。(3)虚拟环境下的产品主模型技术。(4)虚拟环境下分布式并行处理的分布式智能协同求解技术与系统。(5)虚拟环境下系统全局最优决策理论与技术。(6)现实制造系统与虚拟制造系统之间的映射，虚拟设备、虚拟传感器、虚拟单元、虚拟生产线、虚拟车间及虚拟工厂(公司)的建立，以及各种虚拟设备的重用性和重组性技术。(7)基于虚拟现实、科学可视化技术、多媒体及计算机仿真等技术的综合可视化技术的研究，以实现真实动画感的虚拟产品的装配仿真、生产制造过程及生产调度仿真、数控加工过程仿真等技术与系统。(8)虚拟环境及虚拟制造过程中的人机协同

48、求解模型。(9)VMS集成开发平台的体系结构、构件库及用户开发环境。(10)虚拟公司的组织、调度及控制策略与技术。5、叙述网络化制造的特点及关键技术答：D特点(1)基于 I nt e r ne t /I nt r a ne t 的网络化。(2)产品设计、制造进程中的全程数字化。(3)制造设备的社会化、智能化、柔性化。(4)制造组织的全球化、敏捷化。(5)制造资源的分布性、共享性。(6)制造过程的并行化、协同化。(7)设计制造各要素全球性的分布化和集成化。(8)设计制造各个环节的并行协作与智能化。2)关键技术(1)敏捷制造理论和企 业 机制的研究。(2)多企业间虚拟供应链管理技术研究。(3)基于

49、网络的现代设计理论及方法的研究。(4)异地设计、异地制造分布式并行处理协同求解策略的研究。(5)多企业虚拟信息资源库的建立及其管理系统。(6)信息标准化研究。(7 )动态网络联盟的网管中心建立基于动态联盟的驱动机制、资源重组及合理调配最佳决策系统的建立。(8)基于网络的机电产品虚拟设计、制造、咨询、教学网络联盟，开放式W e b站点的建设及其管理机制的建设。(9)快速原型虚拟逼真创新设计及虚拟制造系统建模技术的研究。(10)产品研制开发过程中的经营决策、生产决策、产品设计/制造过程决策以及由此产生的效益和风险评价，以及针对产品开发的不同阶段，对产品性能、可制造性、可装配性、可维护性、可回收性等各方面进行评估的产品评价体系的建立.。