数字化设计与先进制造系统 考试总结

第一篇：数字化设计与先进制造系统 考试总结

串行开发模式的重大缺陷:忽视了不相邻活动之间的交流和协调，形成以部门利益为重而不考虑全局最优化的“抛过墙式”工作环境；

2、各部门对产品开发整体过程缺乏综合考虑，造成局部最优而非全局最优；上下游矛盾与冲突不能及时得到调解；

3、开发时间加长，成本提高。

并行工程是对产品及相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化工作模式。这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品全生命周期的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。

并行工程应避免的几个误解:

1、CE是设计与制造的并行或同步

2、CE是设计活动的并发或并行

3、CE是一种管理模式

4、CE是对其他几种生产模式的否定

CE的关键技术:

1、多功能集成产品开发团队；

2、产品开发的过程建模；

3、产品生命周期数字化建模；

4、产品数字管理；

5、质量功能配置；

6、面向X的设计；

7、并行工程集成框架

面向X的设计:DFX：X代表了产品生命周期中的所有因素，包括制造、装配、拆卸、检测、维护、测试、回收、可靠性、质量、成本、安全性以及环境保护等。

在单件小批量的生产模式下，传统加工就有下列一些问题：

1、生产计划、组织管理复杂化

2、零件从投料至加工成成品和总生产时间（生产周期）较长

3、生产准备工作量极大（技术准备、机械设备的准备、物资准备、劳动力的配备和调整、工作地准备等）。

4、产量小限制了先进生产技术的采用。在这种情况下，传统意义上的加工部门，生产效率变的非常的低，在各个机械加工部门间产生产品加工路径的浪费。成组技术: 产生背景：由于科学技术的发展和社会需求的多样化、市场竞争的加剧、产品更新换代的加快，使得多品种、中小批生产在机械工业中的比例和地位都明显呈上升趋势。

定义：对相似的零件进行识别和分组，相似的零件归为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，获得所期望的经济效益。原理: 成组技术 是一门工程技术科学，研究如何识别和发掘生产活动中有关事物的相似性，并充分利用它，即把相似的问题归类成组，寻求解决这一组问题相对统一的最优方案，以取得所期望的经济效益

德国的奥匹兹(OPITZ)系统系统:采用十进制9位代码表示。其结构形式由零件类别码、形状及加工码、辅助码三部分组成。第一位是零件类别码第二位至第五位是形状及加工码, 这五位代码又称主码, 用来反映零件形状及加工信息。第六位至第九位是辅助码, 它反映零件尺寸、材料、毛坯原始形状和精度。RMS（可重构技术）

包括：1可重构加工系统

2、可重构物流系统

3、可重构控制系统

定义：是指为能适应市场的需求变化，按系统规划的要求，以重排、重复利用、革新组元或子系统的方式，快速调整制造过程、制造功能和制造生产能力的一类新型可变制造系统。特征：

1、可模块化。根据机器的操作功能把机器切分为能够量化的单元。这些单元可在变化的生产计划之间操作和控制。

2、可集成化。快速集成模块的能力和精确的由一系列机构、信息和控制形成的接口。

3、用户定制化。相对于通常的柔性的概念，系统/机器设计的柔性是产品家族进行的，因此也被称为用户柔性。

4、可扩展能力。利用重新排列现有的制造系统可以很容易的改变生产能力，或者用可重构工作站改变生产能力。

5、可交换能力。很容易变换现有系统、控制和机器的功能。例如:改变主轴的物理位置以适应所产品的要求。

6、可诊断能力。自动读取系统检测和诊断产品缺陷的数据，并具有分析产生这些错误的根本原因以及快速纠正错误操作的能力。大量定制: 核心（产品多样化）基本思想：（从生产角度）

通过产品结构和制造过程重构，运用现代信息技术、新材料技术、柔性制造技术等一系列高新技术，把产品的定制生产问题全部或部分转化为规模生产，以大量生产的成本和速度，为单个顾客或小批量多品种市场定制任意数量产品。（从管理角度）

是一种在系统整体优化的思想指导下，集企业、顾客、供应商和环境于一体，充分利用企业已有的各种资源，根据顾客的个性化需求，以大量生产的低成本、高质量和高效率提供定制产品和服务的生产模式。

MC是一种将相似性原理、重用性原理和全局性原理与应用实践相结合的生产方式，以减少产品内部多样化、增加产品外部多样化为目的，在空间上对整个产品族、在时间上对产品全生命周期进行全方位的优化，低成本、快速地生产定制产品。

MC应用条件：

1、可分离性

2、产品可模块化

3、最终加工过程的易执行性

4、产品的重量、体积和品种

5、适当的交货提前期

6、市场的不确定程度高

精益生产：

定义：通过系统结构、人员组织、运行方式和市场供求等方面的变革，通过持续改进措施，识别和消除所有产品和服务中的浪费、非增值型作业的系统方法。

精益生产的基本目标：最大限度地获取利润

终极目标：(1)“零”转产工时浪费(2)“零”库存(3)“零”浪费(4)“零”不良(5)“零”故障(6).“零”停滞(7).“零”灾害

浪费定义：

1、不为产品增加价值的任何事情

2、不利于生产不符合客户要求的任何事情

3、顾客不愿付钱由你去做的任何事情

4、尽管是增加价值的活动，但所用的资源超过了

5、“绝对最少”的界限，也是浪费 敏捷制造：

基本思想：通过对高素质的员工、动态灵活的组织机构、企业内及企业间的灵活管理以及先进的制造技术进行全面集成，使企业对持续变化、不可预测的市场需求作出快速反应，从而获得长期、持续的经济效益。敏捷制造强调人、组织、管理和技术的高度集成，强调企业面向市场的敏捷性。计算机集成制造： 基本思想

企业的各个生产环节是不可分割的，应该加以统一处理； 整个生产过程实质上也是对信息的采集、传递和加工处理的过程，在企业中主要存在信息流和物流这两种运动过程，而物流又是受信息流控制的。

指出：CIMs是一种组织、管理和运行现代制造类企业的理念。它将传统的制造技术和现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，使企业产品全生命周期各个阶段活动中有关的人/组织、经营管理和技术三要素及其信息流、物流和价值流有机集成并优化运行，以达到产品上市快、高质、低耗、服务好、环境清洁的要求，进而提高企业的柔性、健壮性、敏捷性，使企业赢得市场竞争。核心：信息的“集成” 虚拟制造：

虚拟制造是实际制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿真与虚拟现实技术，在计算机上实现产品开发、制造，以及管理与控制等制造的本质过程，以增强制造过程各级的决策与控制能力。柔性制造系统：

自动化制造系统具有五个典型组成部分：

1、一定范围的被加工对象；

2、具有一定技术水平和决策能力的人；

3、信息流及其控制系统；

4、能量流及其控制系统：

5、物料流及物料处理系统。发展5大台阶：

第一台阶：刚性自动化，包括刚性自动线和自动单机。第二台阶：数控加工，包括数控和计算机数控。

第三台阶：柔性制造。本台阶特征是强调制造过程的柔性和高效率 第四台阶：计算机集成制造和计算机集成制造系统。

第五台阶：新的制造自动化模式，如智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造、绿色制造等。

加工中心又称多工序自动换刀数控机床： 加工中心与数控机床的异同: 相同点都是通过程序控制多轴联动走刀进行加工的数控机床。不同的是加工中心具有刀库和自动换刀功能。

包括：1.镗铣加工中心2.车削加工中心3.钻削加工中心

特点：1.工序集中。加工中心工件一次装夹实现多表面多特征多工位的连续、高效、高精度加工。2.有利于生产管理现代化。可以准确计算加工工时，从而保证生产管理，以及半成品的管理。3.智能化程度高。

AGV：装有自动导引装置，能够沿规定的路径行驶，在车体上具有编程和停车选择装置、安全保护装置以及各种物料移载功能的搬运车辆

AGVS：多台AGV小车和自动导向系统、自动装卸系统、通信系统、安全系统在控制系统的统一指挥下，组成一个柔性化的自动搬运系统，称为自动导引车系统，简称AGVS。柔性制造系统：（中国）“柔性制造系统是数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用于多品种、中小批量生产。”（美国）“使用计算机控制柔性工作站和集成物料运储装置来控制并完成零件族某一系列工序的，或所有工序的一种集成制造系统

第二篇：船舶数字化设计与制造

关于船舶数字化设计与制造

目前在我国乃至全世界。要实现船舶行业的跨越式发展，必须以信息技术为基础。世界造船强国从CAX开始，逐步由实施CIMS、应用敏捷制造技术向组建“虚拟企业”方向发展，形成船舶产品开发、设计、建造、验收、使用、维护于一体的船舶产品全生命周期的数字化支持系统，实现船舶设计全数字化、船舶制造精益化和敏捷化、船舶管理精细化、船舶制造装备自动化和智能化、船舶制造企业虚拟化、从而大幅度提高生产效率和降低成本。所谓数字化设计就是运用虚拟现实、可视化仿真等技术，在计算机里先设计一条“完整的数字的船”。不仅可以点击鼠标进入船体内部参观一番，还可以在虚拟的大海中看它的速度、强度、抗风浪能力。这样一来船舶设计的各个阶段和船、机、舾、涂等多个专业模块在同一数据库中进行设计。

船舶是巨大而复杂的系统，由数以万计的零部件和数以千计的配套设备构成，包括数十个功能各异的子系统，通过船体平台组合成一个有机的整体。造船周期一般在10个月以上，既要加工制造大量的零部件，又要进行繁杂的逐级装配，涉及物资、经营、设计、计划、成本、制造、质量、安全等各个方面。这样的一个复杂的系统需要非常强大的信息处理能力。我国船舶行业今年来虽有很大的发展，但与国际造船强国相比，无论在产量，还是在造船技术上差距甚大，信息化水平落后是直接原因。其中，集成化设计系统与生产进程联系不紧密、船舶零部件标准化程度低、信息采集手段落后、物资/物流管理系统信息部同步、生产日程计划安排手段落后、成本管理工作缺乏系统性、数字化应用未有效的促进体制和管理创新等问题的存在，导致了我国船舶行业参与国际竞争的综合能力不高。

船舶工业是集资金、技术、劳动密集为一体的产业，科技含量较高。尽管我国船舶行业的造船量已连续多年位居世界前三位，造船相关经济指标持续增长，但是与其他造船强国相比，我国船舶企业还存在很大的差距，尤其是在造船信息化数字化方面，由于信息技术和应用的滞后，使得我国船舶企业与世界造船强国的船舶企业差距有扩大的趋势。具体表现在：

1、开发设计滞后。由于缺乏一体化的数字设计工具，我国船舶工业长期以来在船舶设计与开发方面能力很差，已经严重影响我国船舶工业的发展，设计周期长和设计水平落后都制约了我国造船生产效率的提高。

2、信息建设无序。目前我国数字化造船存在的主要问题有船舶设计自顶向下的全过程集成尚未实现；现有系统的集成度差，信息孤岛现象严重；信息架构的整体考虑不足，协同能力和柔性应对能力差，产品设计、制造、管理信息一体化的集成度较低，数字化设计、制造、管理生产线各主线尚未贯通，数字化制造技术效能远未发挥。

3、运营管理薄弱。由于缺乏对造船成本的实时跟踪管理，导致造船专业化水平低、生产流程不尽合理，生产准备周期长、单位产品工时耗费高制约了造船业的发展。特别是随着产业规模的快速扩大来自企业管理方式和成本节约的挑战将会更加突出。

4、配套商全球化。在我国船舶工业规模迅速扩大、造船产量急剧增加和船舶品种结构不断升级的情况下，特别加入WTO后，国家对船用设备进口采取行政性限制措施，进一步降低船用设备进口关税，更多性价比高的国外同类产品进入我国市场，使得船舶企业配套设备的提供商遍布全球，这从侧面也对船舶企业信息一体化建设提出了更高的要求。

5、协同响应速动。船舶制造正在从集成制造向敏捷制造过程转化，真正面向大批量定制技术的船舶敏捷制造系统，并没有实现的基础。但随着造船模式向船舶敏捷制造过程转化的深入，船舶结构设计模块化和标准化技术也将会更加深入地研究并逐步推广应用，这必将带来船舶制造过程和模式的快速演变，可以预测，随着以上关键技术的成熟，船舶制造大批量定制的环境将逐步形成，这将对船舶企业间协同的速动响应能力提出更高的要求，而船舶企业间的实时互通也需要强有力的信息化平台作支持。

总之，我国船舶企业在数字化造船的实施建设方面，首先要确定其总体的发展规划和目标，并建立起企业的Intranet/Internet网，做好基础准备。从生产设计、信息化建设、企业管理三个方面入手，通过推动CAD/CAM、CIMS技术，B2B电子商务技术及ERP技术的广泛应用，缩短船舶总体及配套设备的设计和生产周期，提高船舶质量。通过开展网上报价和网上采购，加速资金和材料的周转速度。最终实现网络化的管理体系，提高管理效率，最终实现数字化船舶。

第三篇：先进制造技术总结

先进制造技术考试答案

1、零件的无损检测

无损检测：是在不破坏或基本不破坏零件、构件和材料，即不破坏零件、构件的形状、尺寸精度，表面质量和不改变材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化学等方法探测零件材料内部和表面的缺陷及其某些物理性能。无损检测技术主要应用在以下三方面： 监督和控制生产过程中的质量问题

产品出厂前的成品检测和用户验收检测

产品的使用过程中的维护检测。

无损检测方法： 渗透探伤

磁粉探伤

涡流探伤

超声波探伤

射线探伤

声发射探伤

综合探伤法。

2、超声波探伤原理

超声波探伤:是利用超声波通过两种介质的界面时发生反射和折射的特性来探测零件内部的缺陷。3）超声波探伤的特点

厚度: 探测5~3000mm厚的金属或非金属材料的构件。

粗糙度: 对零件表面粗糙度有一定要求。一般要求粗糙度等级高于Ra6.3，表面清洁光滑，与探头接触良好。

盲区: 零件表面一段距离内的缺陷波与初始波难于分辨，难以探测缺陷。盲区的大小因超声波探伤仪不同而异，一般为5~7mm。超声波探伤中对缺陷种类和性质的识别较为困难,需借助一定的方法和技术。

3、无损检测：是在不破坏或基本不破坏零件、构件和材料，即不破坏零件、构件的形状、尺寸精度，表面质量和不改变材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化学等方法探测零件材料内部和表面的缺陷及其某些物理性能。

机器视觉的技术趋势： 高速化、高分辨率、彩色

低功耗、智能化、模块化、傻瓜化

先进数字网络

特殊应用。4、21世纪制造业面临的六大挑战：

快速响应市场能力的挑战－全部制造环节并行实现 打破组织、地域和时间壁垒的挑战－技术资源的集成

信息时代的挑战－信息向知识的转变（信息的收集、储存、分析、发布和应用）有限的资源和日益增长的环保压力的挑战－可持续发展（减少污染、合理资源利用）制造全球化和贸易自由化的挑战－可重组工程 技术创新的挑战－全新制造工艺和产品的开发

5、先进制造技术的内涵和特点

传统制造技术

先进制造技术

系统性

能驾驭生产过程

物质流、信息流和能量流 广泛性

贯穿从产品设计、加工制造到产品销售的整个过程

集成性

专业和学科不断渗透、交叉融合，其界限逐渐淡化甚至消失 动态性

不同时期、不同国家，其特点、重点、目标和内容不同 实用性

注重实践效果，促进经济增长，提高综合竞争力 先进制造技术的分类： 现代设计技术

先进制造工艺

加工自动化技术

现代生产管理技术

先进制造生产模式

先进制造技术与传统制造技术比较具有系统性、广泛性、集成性、动态性、实用性特征。现代设计方法：优化设计

可靠性设计

价值工程

反求工程

绿色设计。

优化设计步骤： 设计对象的分析

设计变量和设计约束条件的确定

目标函数的建立、合适的优化计算方法的选择

优化结果分析。现代设计技术的时间维：

产品规划--需求分析、市场预测、可行性分析、总体参数、制约条件和设计要求； 方案设计--功能原理设计，确定原理方案；

技术设计--将产品的功能原理具体化为机器产品及其零部件的具体结构； 施工设计--指工程图绘制，工艺文件编写，说明书编写等。

现代设计技术的逻辑维：分析--明确设计任务本质； 综合--综合各种因素，探求解决方案； 评价--对多种方案进行比较和评定，方案调整和改进； 决策--确定最佳的设计方案。从系统工程的观点分析，现代设计技术是一个由 时间维、逻辑维 和 方法维 组成三维系统。

6、CAD产品的造型建模技术

线框模型：以顶点和棱边描述三维形体，为两表结构； 表面模型：以表面描述形体方法，为三表结构；

实体建模：能完整表示三维的几何信息和拓扑信息，有

扫描表示法、边界表示法、构造实体几何法等结构形式； 特征造型：以具有工程语义的各类特征来定义描述形体的方法，便于CAD/CAM技术的集成。

CAD技术经历了萌芽期、成长期、发展期、普及期，现已进入CAD与其它信息技术集成的年代；

7、可靠性设计的主要内容：

故障机理和故障模型研究

研究产品元件材料老化失效机理，掌握老化规律，揭示影响老化因素，建立失效机理模型。

可靠性试验技术研究

试验是取得可靠性数据主要来源，发现产品设计和研制阶段的问题，恰当的试验方法有利于保证和提高产品的可靠性，能够节省人力和费用。

可靠性水平的确定

制定相关产品的可靠性水平等级，为产品的可靠性设计提供依据。可靠性设计的常用指标： 产品的工作能力

失效率

平均寿命。

8、对象选择的基本方法 综合加权评分法：

①分析影响产品价值因素，并确定权重；

②将各因素对所选择对象进行评分；

③将各对象中各因素的得分与权重相乘；

④求取各对象总分值，以此作为选择对象依据。ABC分类法--将零件分为ABC三类，A类零件占产品总数10%-20%，而成本却占总成本60-70%；

B类60－70％，成本占10－20％；其余为C类。将A类零件作为价值分析对象。价值系数分析法--价值系数作为选择对象的依据

vi=fi/ci

9、反求工程： 已有产品→实物测量→重构模型→创新改进→加工制造 反求工程类型：

实物反求

信息源为产品实物模型，应用最广；

软件反求

信息源为产品工程图样、数控程序、技术文件等技术软件；

影像反求

信息源为图片、照片或影像等资料。

10、绿色设计主要内容：

绿色产品描述与建模；准确全面的描述，建立评价模型； 绿色设计材料选择

侧重环境约束和材料对环境影响；

面向拆卸的设计

能够高效、不加破坏地拆卸，有利于材料的重新利用和循环再生； 可回收性设计

包括可回收材料识别及标志、回收处理工艺、可回收性结构设计、可回收经济分析与评价；

绿色产品成本分析包括：污染物处理成本、拆卸成本、重复利用成本、环境成本等。绿色产品设计数据库： 包括材料成分、降解周期、费用、各种评价标准等。绿色设计的原则：

资源最佳利用原则

能量消耗最少原则

“零污染”原则

“零损害”原则。技术先进原则

采用新技术，使产品具有市场竞争力； 生态经济效益最佳原则 同时考虑经济效益和环境效益。

11、材料受迫成形工艺技术： 精密洁净铸造成形

精确高效金属塑性成形工艺

粉末锻造成形工艺

高分子材料注射成形。

12、超精密加工技术发展起因 ：

提高产品性能和质量，提高稳定性和可靠性；

促进产品的小型化；

增强零件的互换性，提高装配生产率。超精密加工所涉及的技术范围：

超精密加工机理

刀具磨损、积屑瘤生成规律、磨削机理、加工参数对表面质量的影响等有其特殊性；

超精密加工的刀具、磨具及其制备

刀具的刃磨、超硬砂轮的修整；

超精密加工机床设备

机床精度、刚度、抗振性、微量进给机构；

精密测量及补偿技术

有相应级别的测量装置，具有在线测量和误差补偿；

严格的工作环境

恒温、净化、防振和隔振等。

13、超硬磨料砂轮的修整方法：车削法

磨削法

喷射法

电解在线修锐法 电火花修整。

14、高速切削特征： 切削力低

热变形小 材料切除率高

高精度

减少工序。

高速切削加工关键技术： 高速主轴

快速进给系统

高性能的CNC控制系统

先进的机床结构

高速切削的刀具系统。

15、微机械（MEMS）按尺寸特征分类及其特征：

微小机械 1-10mm；微机械 1μm-1mm； 纳米机械 1nm-1μm。

微机械加工方法有超微机械加工、光刻加工、电化学加工、复合加工等。

体积小、精度高、重量轻

性能稳定、可靠性高

能耗低、灵敏度、工作效率高

消耗的能量远小于传统机械

多功能和智能化

制造成本低。

16、表面工程技术： 表面改性技术

表面覆层技术

复合表面处理技术。

17、现代特种加工技术：激光加工

超声波加工

水射流切割加工。

18、机械零件常用的成形方法有受迫成形、去除成形、堆积成形；

19、精密洁净铸造成形、精确高效金属塑性成形、粉末锻造成形工艺、高分子材料注射成形均属于先进的材料受迫成形工艺；

20、RPM工艺方法有光敏液相固化法SLA、选区片层粘结法LOM、选区激光烧结法SLS、熔丝沉积成形法FDM。

21、制造自动化技术发展趋势：

制造敏捷化

制造网络化

制造虚拟化

制造智能化

制造全球化

制造绿色化

22、数控装置功能：

控制功能

准备功能

插补功能

辅助功能

补偿功能。数控系统功能方面： 用户界面图形化

科学计算可视化

插补和补偿方式多样化

内置高性能PLC。

体系结构的发展： 集成化

模块化

网络化

开放式闭环控制模式。

23、工业机器人的组成： 执行机构

控制系统

驱动系统

位置检测装置。

24、FMS单元控制器功能： 通信管理与运行控制

系统信息管理

作业计划制定

系统作业调度

系统过程监控。

FMS控制系统由系统管理与控制层（单元控制层）、过程协调与监控层（工作站层）、设备控制层组成。

25、现代生产管理阶段: 时间段：20世纪70年代至今。

主要管理技术： 物料需求计划MRP用于生产计划与控制； 在MRP基础上发展成为集采购、库存、生产、销售、财务等为一体的制造资源计划MRPII管理方法； 为适应全球经济发展，在MRPII的基础上又出现了以供应链为核心的企业资源计划ERP管理模式。

26、PDM的体系结构： 支持层

对象层

功能层

用户层。PDM的功能

电子资料室管理和检索 PDM核心功能

产品配置管理

工作流程管理

项目管理功能。

27、物流系统基本活动： 物料加工 包装 装卸搬运

存储 配送 物流信息处理。

物流管理内容： 物流计划管理

调整物流关系

物流经济活动管理

物流作业系统管理。

28、及时生产(JIT)的目标： 库存量最低(零库存)

废品量最低(零废品)

设备保持完好(零故障)

准备时间最短(零准备时间).29、PDM是一种管理所有与产品相关的信息和过程的技术，它 为企业建立了一个并行化产品设计和制造的协调环境。

JIT是以看板为管理工具，以装配为起点的“后拉式”生产方法，追求零库存、零废品、零故障的企业经营目标。

TQM为全员参加、贯穿产品全生命周期、力求全面经济效益的一种质量管理模式。

30、CIMS的组成：经营管理信息分系统（MIS)工程设计信息分系统(EDIS)制造自动化分系统(MAS)质量保证信息分系统（QIS)

数据库管理分系统

计算机网络分系统。CIMS三要素关系： 经营管理与技术

人与技术

人与经营管理。

31、并行工程关键技术： 产品开发过程的重构

集成的产品信息模型

并行设计过程的协调与控制。

32智能制造系统的特征：

自律能力

人机一体化

虚拟现实技术

学习能力与自我维护能力。

33、及时生产、成组技术和全面质量管理是精益生产的三大支柱。

34、系统误差的发现： 理论分析及计算

实验对比法

残余误差观察法

残余误差校核

计算数据比较法。

系统误差的削弱和消除： 从产生误差源上消除系统误差

引入修正值法

零位式测量法

补偿法

对照法。

5虚拟仪器的内部功能划分为信号采集与控制、数据分析与处理、结果表示与输出功能模块。

第四篇：先进制造技术总结

先进制造技术总结

1.引言

制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其创造了国民生产总值1/3，工业生产总值的4/5，提供了国家财政收入的1/3。由此可见，制造技术的水平将对一个国家的经济实力和科技发展的水平产生重要的影响。制造技术尤其是先进制造技术将主宰一个国家的命运，因而，各国政府都非常重视先进制造技术的研究和发展。先进制造技术源于20世纪80年代的美国，是为提高制造业的竞争力和促进国家经济增长而提出。同时，以计算机为中心的新一代信息技术的发展，推动了制造技术的飞跃发展，逐步形成了先进制造技术的概念。近年来，随着科学技术的不断发展和学科间的相互融合，先进制造技术迅速发展，不断涌现出新技术、新概念。例如:成组技术(GT)、精益生产(LP)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、快速成型技术(RPM)、虚拟制造技术(VMT)等。先进制造技术是发展国民经济的重要基础技术之一，对我国的制造业发展有着举足轻重的作用。尤其在经济全球化条件下，随着国际分工的深化，出现国际产业大转移、制造业布局大调整的趋势。其中广泛采用先进制造技术和先进制造模式，是当今国际制造业发展的突出现象。以制造业快速发展为标志的工业化阶段，是经济发展的必经阶段。把握先进制造业的发展趋势，借鉴有益的国际经验对于我国实施“十二五”发展战略，推动制造业转型升级，具有重要的现实意义。先进制造技术的含义和特点 2.1 含义

先进制造技术（AMT）是以人为主体，以计算机技术为支柱，以提高综合效益为目的，是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料、能源、环保等高新技术及现代系统管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。

2.2 先进制造技术的特点 1）是面向工业应用的技术 先进制造技术并不限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，并将它们结合成一个有机的整体。

2）是驾驭生产过程的系统工程 先进制造技术特别强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它要不断吸收各种高新技术成果与传统制造技术相结合，使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。

3）是面向全球竞争的技术 随着全球市场的形成，使得市场竞争变得越来越激烈，先进制造技术正是为适应这种激烈的市场竞争而出现的。因此，一个国家的先进制造技术，它的主体应该具有世界先进水平，应能支持该国制造业在全球市场的竞争力 先进制造技术的组成

先进制造技术是为了适应时代要求提高竞争能力，对制造技术不断优化和推陈出新而形成的。它是一个相对的，动态的概念。在不同发展水平的国家和同一国家的不同发展阶段，有不同的技术内涵和构成。从目前各国掌握的制造技术来看可分为四个领域的研究，它们横跨多个学科，并组成了一个有机整体：

3.1 现代设计技术

1）计算机辅助设计技术

包括：有限元法，优化设计，计算机辅助设计技术，模糊智能CAD等。

2）性能优良设计基础技术 包括：可靠性设计；安全性设计；动态分析与设计；断裂设计；疲劳设计；防腐蚀设计；减小摩擦和耐磨损设计；测试型设计；人机工程设计等

3）竞争优势创建技术 包括：快速响应设计；智能设计；仿真与虚拟设计；工业设计；价值工程设计；模块化设计。

4）全寿命周期设计 包括：并行设计；面向制造的设计；全寿命周期设计。5）可持续性发展产品设计 主要有绿色设计。

6）设计试验技术 包括：产品可靠性试验；产品环保性能实验与控制。

3.2 先进制造工艺 1）精密洁净铸造成形工艺； 2）精确高效塑性成形工艺； 3）优质高效焊接及切割技术； 4）优质低效洁净热处理技术； 5）高效高精度机械加工工艺； 6）新型材料成形与加工工艺； 7）现代特种加工工艺； 8）优质清洁表面工程新技术； 9）快速模具制造技术； 10）拟实制造成形加工技术。

3.3 自动化技术

1）数控技术； 2）工业机器人；

3）柔性制造系统（FMS）； 4）计算机集成制造系统（CIMS）； 5）传感技术； 6）自动检测及信号识别技术； 7）过程设备工况监测与控制。

3.4 系统管理技术

1）先进制造生产模式； 2）集成管理技术；3）生产组织方法。先进机械制造技术的发展现状

近年来，我国的制造业不断采用先进制造技术，但与工业发达国家相比，仍然存在一个阶段的整体上的差距。1)制度落后

工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推动了准时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理。多数小型企业仍处于经验管理阶段。

2)设计方法落后

工业发达国家不断更新设计数据和准则。采用新的设计方法，广泛采用计算机辅助设计技术(CAD／CAM)，大型企业开始无图纸的设计和生产。我国采用CAD／CAM技术的比例较低。3)制造工艺落后

工业发达国家较广泛的采用高精密加工、精细加工、微细加工、微型机械和微米，纳米技术、激光加工技术、电磁加工技术、超塑加工技术以及复合加工技术等新型加工方法。我国普及率不高，尚在开发、掌握之中。

4)自动化程度低

工业发达国家普遍采用数控机床、加工中心及柔性制造单元、柔性制造系统、计算机集成制造系统，实现了柔性自动化、知识智能化、集成化。我国尚处在单机自动化、刚性自动化阶段，柔性制造单元和系统仅在少数企业使用。

5)管理方面

工业发达国家广泛采用计算机管理，重视组织和管理体制、生产模式的更新发展，推出了准时生产、敏捷制造、精益生产、并行工程等新的管理思想和技术。我国只有少数大型企业局部采用了计算机辅助管理，多数小型企业仍处于经验管理阶段。

5、我国先进机械制造技术的发展趋势

1)全球一体化

特别是加入世界贸易组织后，国际和国内市场上的竞争越来越激烈，例如在机械制造业中，国内外已有不少企业，甚至是知名度很高的企业，在这种无情的竞争中纷纷落败，有的倒闭，有的被兼并。不少企业暂时还在国内市场上占有份额的企业，不得不扩展新的市场；另一方面，网络通信技术的快速发展推动了企业向着既竞争又合作的方向发展，这种发展进一步激化了国际间市场的竞争。这两个原因的相互作用，已成为全球一体化制造企业发展的动力。2)信息化

信息通讯技术的迅速发展和普及，给企业的生产和经营活动带来了革命性的变革。产品设计、物料选择、零件制造、市场开拓与产品销售都可以异地或跨越国界进行。3)模拟化

制造过程中的模拟技术是指面向产品生产过程的模拟和检验。检验产品的可加工性、加工方法和工艺的合理性，以优化产品的制造工艺、保证产品质量、生产周期和最低成本为目标，进行生产过程计划、组织管理、车间调度、供应链及物流设计和产品工艺的合理性，保证产品制造的成功和生产周期，发现设计、生产中不可避免的缺陷和错误。4)自动化

自动化是一个动态概念，目前它的研究主要表现在制造系统中的集成技术和适应现代化生产模式的制造环境等方面。制造自动化技术的发展趋势是制造全球化、制造敏捷化、制造网络化、制造虚拟化、制造智能化和制造绿色化。5)绿色化

绿色制造则通过绿色生产过程、绿色设计、绿色材料、绿色设备、绿色工艺、绿色包装、绿色管理等生产出绿色产品，产品使用完以后再通过绿色处理后加以回收利用。采用绿色制造能最大限度地减少制造对环境的负面影响。同时使原材料和能源的利用效率达到最高。

6.结束语

制造业是国家经济和综合国力的基础，被称为“立国之本”。先进制造技术是现代制造业的关键技术，已经成为一个国家综合实力和科技发展的重要标志，为提高一个国家的国际地位起着举足轻重的作用。经过近几年的发展，我国的制造工业己经取得了长足的进步，但和先进国家相比还存在很大差距。主要表现在：技术投入相对不足，原有技术基础和研究开发能力薄弱，制造业产品落后，技术水平低，信息含量少，更新换代慢，以及市场营销、经营管理、人才素质相对落后，缺乏国际竟争能力等方而。因此，我国对先进制造技术已引起高度重视，大力发展先进制造技术，培养专业人才，使我国由世界制造大国逐步转变为世界制造强国。

7.参考文献

[1]杨叔子，吴波.先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报，2003，39(10)：73～78。

[2]阳尧璋.21世纪制造技术发展趋势及重点发展方向[J].机械制造，2003(3)：10～13。

[3]刘晓玲，董平.先进制造技术的发展趋势及其关键技术[J].机械制造与自动化，2008，37。

[4]金杰，张安阳.快速成型技术及其应用[J].浙江工业大学学报，2005，33。[5]盛晓敏，邓朝晖.先进制造技术[M].北京：机械工业出版社，2010。

第五篇：数字化设计与制造苏春版课后答案

《数字化设计与制造》

第一章

数字化设计与制造技术引论

1、数字化开发技术包含哪些核心技术。

以CAD、CAE、CAPP、CAM为基础、为核心 2.产品数字化开发的主要环节。

3.数字化设计、数字化制造、数字化仿真的内涵。数字化设计与制造涵盖： 数字化设计(DD)

CAD：概念化设计、几何造形、工程图生成及相关文档

CAE：有限元分析（FEM）、优化设计

DS：虚拟装配、运动学仿真、外观效果渲染等等 数字化制造(DM)

CAPP：毛坏设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹具设计

CAM： NC图形辅助编程（GNC）、加工仿真检验 数字化制造资源管理(MPR、ERP）

数字化设计与制造数字信息集成管理（PDM、CIMS、PLM）

4.产品的数字化开发技术与传统的产品开发技术相比，有哪些区别，有哪些优点？ 产品的市场竞争：



产品的的复杂性不断增加(功能综合)

产品的生命周期不断缩短,开发周期短 

产品的设计风险增加 

社会环境对产品的影响

现代好产品的标志: TQCSE（T 时间更短 Q 质量更好

C 成本更低

S 服务质量更好 E 更环保）

5、与传统的产品设计与制造方法相比，数字化设计与制造方法有哪些优点？

提高设计效率，改进设计质量，降低产品的开发成本、缩短开发周期，改善信息管理，提高企业的竞争力

第三章

数字化设计与制造系统的组成

1.数字化设计与数字化制造技术大致经历了哪些发展阶段？有哪些发展趋势

准备及酝酿阶段(20世纪50年代)：出现数控机床；为数控机床开发自动编程工具语言APT 2D时代(20世纪60年代)：计算机辅助绘图，提高绘图质量和效率；方便图纸管理；平面分析计算 CAD/CAM一体化(20世纪70-80年代)：3D建模

统一数字模型；CAE广泛应用；CAD、CAM通过；无图纸生产；数字信息交换接口

数字信息集成管理

（90年代开始）：产品信息、数据集成管理 PDM，智能化，分布式网络化，CIMS，PLM 数字化设计与制造技术的发展趋势：

利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术,以实现全数字化设计与制造

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与ERP、SCM、CRM结合，形成企业信息化的总体构架

通过Internet、Intranet及Extranet将企业的各种业务流程集成管理

虚拟工厂、虚拟制造、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化

2、数字化设计与制造系统的支撑软件组成。）支撑软件



图形处理软件二维图形的生成、编辑、修改、尺寸标注和图形的输入输出 

几何造型软件：线框、曲面、实体（特征）模型的造形设计、编辑  数据库管理系统：存储系统指定数据，保证数据的完整、有效、安全、共享性，并便于修改扩充 支撑软件一般有商品软件，有集成型和单功能型二种：

集成型：Pro/E

UG

I-DEAS

CATIA

CAX’A 单功能型：AutoCAD

Ansys

MasterCAM

ORACLE

3、数字化设计与制造系统的系统软件组成 CAD/CAM常用的操作系统：

1）unix+X-windows

(常用于大、中、小型机或图形工作站）2）MS-windows

(常用于单用户系统）3）windowsNT Linux

(常用于网络系统））系统软件

 操作系统：存储器管理、CPU管理、I/O管理、文件系统及数据库管理

 编译系统、语言处理系统：支持用户开发应用软件；常用开发工具：汇编语音、VB、VC++、C++、Fortran  诊断系统：对系统的软硬件进行诊断维护

4、数字化设计与制造系统的主要硬件。

硬件：计算机、输入、输出设备和数据交换通信接口

5、工程数据库管理系统的基本功能

6、数字化设计与制造系统的软件应具备的功能 大型集成支撑软件的功能：

1）建模功能：2D建模、3D建模、特征建模

2）分析与优化设计：FE分析；机械运动学分析；动力学运动分析；装配检验 3）数控编程功能：模具设计；GNC；后置处理

4）数据管理功能：工程数据管理；模型数据交换接口 5）提供专用功能开发环境

7、企业在数字化设计与制造系统配置中应考虑哪些问题 ？

软件系统选型需考虑的因素：(1)系统的性能价格比(2)系统的开放性(3)系统的扩展能力(4)可靠性和维护性(5)第三方软件的支持(6)供应商的经营状况发展趋势

数字化设计与制造系统选型：(1)需求分析(2)性能分析(3)编写需求建议书

8、协同工作环境在数字化设计与制造系统的作用 第四章

产品数字化造型技术

1.什么产品造型技术?经历哪几个发展阶段? 产品数字化造型技术概述

 产品造型也称产品建模，即建立产品的数字模型

 根据需要，可建立产品的线框、曲面、实体或特征数字模型  产品的数字化建模一般在建模功能软件的界面上逐步建立完成的

 不同的建模软件的建模方法是不尽相同的，提供的用户界面也不同，数字模型的表达也不相同  产品数字化模型是产品开发的基础、核心 2.描述几何形体的几何元素有哪些种类？ 基本几何元素:点、边、面、环、体、壳…

3.线框、曲面、实体和特征造型各有哪些特点? 线框造型——线框模型（Frame Model）

1、线框模型是用边和点来描述和表达物体的

2、由于线框模型所需的信息少，数据结构简单，对硬件要求不高，显示响应速度快，是早期或简单系统的建模方式。

3、由于线框模型没有面的概念，故无法进行消隐，使模型出现位置多义性和形状的多义性；线框模型是含信息最少最简单的三维几何模型。

现在研究热点：线框模型自动转换为三维实体模型 曲面造型——表面模型（Surface Model）

（1）表面模型是用物体的表面来表达物体的；

（2）曲面建模方法适合于表曲面不能用简单的数学模型表达的物体的述。

复杂曲面表达方法：通过离散点来构造过这些点或逼近这些点的光滑过渡曲面。

常用方法：贝赛尔（Bezier）曲线、曲面；B样条曲线、曲面 ；孔斯（Coons）曲线、曲面；非均匀有理B样条（NURBS）曲线、曲面

（3）表面模型包含物体形状的较多信息，但不能直接得到物体的物理特性（质量、转动惯量。。）

（4）由表面模型较容易得到物体的实体体模型

实体建模——实体模型（Solid Model）

实体模型是利用一些基本体素，通过集合运算（布尔运算）表达物体的

（1）基本体素：1）长方体、圆柱体、球体、锥体、圆环体等等2）平面扫描体3）整体扫描体

（2）布尔运算（集合运算

Boolean）：1）并（join）“U” 2）交（and）“∩”3）差（cut）“”

三维实体表示方法 1）边界表示法：

体通过面表达、面通过边表达、边通过点表达、点通过三个坐标表达

采用这种方法有：CATIA、EUCLID 等等

优点：表达信信息全面、修改容易。

缺点：信息量大且有冗余。

2）构造立体几何法：

由基本体素，通过布尔运算来表示实体

优点：表达方便、直观，数据结构简单。

缺点：对复杂表面的物体难于表达。

3）混合模式：

这即是1）与 2）的混合表达模式，这种方法是现代造型CAD/CAM软件常用的方法

还应指出：现休的大型造型软件都含有这几种几何建模方法，在使用时，可视需要选用合适的建模方法。

特征造型的特点：

1)特征造型有利于完整表达产品的技术及生产管理信息

2)特征造型有利于体现产品的设计意图,产品的数字模型更易理解

3)特征造型有利于后续如分析、工艺设计、加工、检验工作

4）特征造型有利于产品设计和工艺方法的规范化、标准化

5）特征造型有利于产品的智能化设计和制造 4.曲面造型与实体造型各有哪些方法？ 几种曲面生成法（常用CAD/CAM软件）：1）线性拉伸面2）直纹面3）旋转面4）扫描面5）蒙皮面 5.产品结构模型及其功能。

6.数字化设计软件中的关键技术与研究热点分别有哪些？ 数字化设计软件中的关键技术

参数化设计：能有效提高模型生成及修改的速度，对于形状或功能相似的产品设计更是具有重要意义。对于装配体的修改也很方便。

智能化设计：智能化是产品数字化设计的目标。但目前智能化水平还不能满足设计的需要。目前的自动捕捉关键点、自动标注尺寸及公差，自动生成材料吸细表，装配体的相关部件自动修改等都是智能化的体现。

基于特征设计：特征设计能更好应产品设计的加工工艺信息和工程特征信息。

单一数据库与相关性设计：产品模型的全部信息来自同一个数据库。这样可以保证任何改动，都及时反映到设计过程的其它相关的环节上，从面实现相关设计，有利于减少设计中的差错，缩短开发周期。NURBS几何造型技术：NURBS—非均匀有理B样条曲线是一种精确表示形体几何信息的方法。它采用统一的数学形式表示曲线、曲面以及精确的二次曲线、曲面，从而简化系统的管理，提高了曲面的构造成能力和编辑能力。

数字化设计软件与其它开发、管理系统集成：1）数字化设计软件与数字化仿真、数字化制造、数字化管理软件模块集成，为企业提供了一体化解决方案。2）将数字化造成型和设计技术的算法、功能模块及系统，以专用芯片的形式加以固化，以提高设计效率。3）基于网络环境，实现异地、异构系统的企业产品集成化设计。

标准化：标准化技术从根本上解决异构系统间的数据信息的交换问题。国际规定了STEP标准。

数字化设计软件中的研究热点：计算机辅助概念设计、计算机支持的协同设计、海量信息的存储、管理和检索；支持设计创新；与虚拟现实技术集成；计算机安全。

7.什么是产品数据？常用的产品数据交换标准有哪些？ 各有什么优缺点？ 产品数据:是指产品数字模型的全部信息。常用产品数据交换标准： 初始图形转换规范（IGES）：IGES的缺点：

1）由于IGES规定描述的实体不够，无法描述产品数据模型的全部信息，某些数据会丢失。

2）不能转换属性信息。

3）层的信息经常丢失。

4）不能将两个零部件的信息存放到一个文件中。

5）IGES产生的数据量较大，使得许多CAX系统难以处理。

6）IGES产生的过程中发生的错误难以确定，常需要人工处理IGES文件。产品模型数据交换标准（STEP）：为克服产品数字模型数据信息交换问题，国际标准化组织（ISO）提出了产品模型数据交换标准，简称STEP标准。STEP的概念模型

由于STEP标准着眼于未来，定义十分详细。

STEP标准中产品模型数据信息分为三层，共7种类别。

三层：应用层、逻辑层、物理层

七类：描述方法、通信集成资源、应用集成资源、应用协议、实现方法、一致性测试、抽象测试集 DXF：DXF是AutoCAD软件支持的中间文件格式。DXF文件采用ASCⅡ码格式，第五章

数字化仿真技术

1.什么是仿真？仿真有哪些类型？

计算机仿真是在计算机内建立实际系统的计算机数字模型，通过仿真软件驱动实际系统的计算机数字模型运行工作，进行观察和考核实验。

数字化仿真分类:按仿真的模型不同，分为物理仿真、数学仿真、物理-数学仿真 2.数字化仿真在产品开发中的作用?举例说明 仿真技术在产品研制中的应用:

概念化设计：对设计方案进行技术、经济分析及可行性研究，选择合理设计方案

设计建模：建立系统及零部件模型，判断产品外形、质地及物理特性是否满意

设计分析：分析产品及系统的强度、刚度、振动、噪声、可靠性等性能指标

设计优化：调整系结构及参数，实现系统特定性能或综全性能的优化

制造：刀具加工轨迹、可装配性仿真、及早发现加工、装配中可能存在的问题 样机试验: 系统动力学运动学及运行性能仿真，虚拟样机试验，以确认设计目标

系统运行: 调整系统结构及参数，实现性能的持续改进及优化 3.数字化仿真的基本步骤是什么? 数字化仿真的基本步骤：建立系统的数字模型；模型变换；编制仿真算法；进行仿真实验；仿真结果整理分析。

4.有限元分析方法的基本原理和求解步骤、主要模块。

有限元方法起源于50年代，随着其理论和实践上的不断成熟和计算机性能的不断提高，有限元方法已成为机械设计分析的最为有效和最常用的方法。

一、有限元方法简介：

设有弹性体在外界的作用下（外力、温度变化等等）产生应力和变形描述弹性体上某点的应力和变形有15个未知量：

3个位移分量：u

v

w

6个应变分量：x

y

z(正应变）

xy

yz

zx(剪应变）

6个应力分量：x

y

z（正应力）

xy yz

zx（剪应力）

为求出这15个未知量，我们可由弹性力学基本原理及假设导出15个基本方程：（偏微分方程）

3个平衡方程：（反映静力平衡）

6个几何方程：（反映位移与应变之间的关系）

6个物理方程：（反映应力与应变的关系）

从理论上讲，由15个方程就可以解出15个未知量。但在实际应用中，由于复杂的结构、几何形状、载荷情况和材料特性，因此，除一些简单问题外，一般不可能用解析方法求解。

困难：偏微分方程

非线性

解决方法：（数值近似法）

1）将弹性体--->有限个小单元（单元大小按精度要求划分）

2）在每个小单元上用线性来代替非线性、用差分来代替微分

这些单元就称为有限元，各单元相连接的点称为节点。

这样，就可以建立每个节点的相应15个未知量的15个简单（线性）的代数方程，求解就方便多了。

即将所有节点的方程组合，加上边界约束和载荷条件，再统一求解。有限元方法应用领域：分析计算结构与时间无关的应力分布与变形问题

2）结构动力学问题

动态特性：固有频率、振型等

强迫响应分析：结构在动载荷的作用下的响应，振动和噪声。

温度场分析：分析结构内部的温度分布及热应力和热变形。

流场分析：

二、有限元方法的分析计算过程：

1、结构的离散化：1）单元种类的选取2）单元的数目3）划分方案

2、单元分析

3、建立整体矩阵方程

4、加入外加载荷以及约束条件等边界条件

5、方程组求解

6、计算其它物理量

7、计算结果分析

三、有限元分析软件及其应用

有限元分析软件

常用的FE软件：

NASTRAN

ANSYS

ADINA

SAP

等等

大型CAD/CAM集成软件都有FE模块

这些FE软件一般有：

1）众多的功能模块：静态分析、模态分析、随机响应、热传导分析等等

2）单元种类多

（20~30种）

3）提供强有力的前、后处理功能

4）与其它软件的接口

有限元软件的组成

1）有限元前处理：构造图形或几何参数（CAD）；单元划分；载荷；约束条件；材料特性输入

2）有限元分析计算：进行单元分析和整体分析、求解（由软件自动完成）

3）有限元后处理

对计算结果进行分析、整理、变换、处理和输出（自动完成）

输出结果分析图形

输出结果分析数据

5.在机械产品开发中，常用的仿真有哪些？

6.注塑成型仿真分析的主要作用有哪些？

第六章

、数字化制造技术

1.CAPP的基本功能和类型。

CAPP应具有的功能:1)产品的工艺设计2)工艺管理3)资源利用4)工艺汇总5）工艺设计管理6）流程控制与管理7）工艺设计管理8）标准工艺 CAPP的类型：

派生式(变异型)——典型工艺

做法:１）用成组工艺法，将零件按特征分组，形成主样件和主样件的典型工艺；

２）将分组特征、主样零件及典型工艺以文件的形式输入计算机，形成典型工艺库；

３）按输入零件特征检索，找出该零件所属的组，提出该组的主样件和典型工艺；若找不到该零件所属的组,系统给出提示.４）比较零件与主样件，在典型工艺中删除多余部分，即得该零件的工艺过程。

创成型CAPP系统：系统能自动地为一个新零件制定出工艺规程的系统。工艺规程是根据系统的制造工艺数据库有没有人工干预的条件下从无到有创造出来的。•

由系统的决策程序，模拟工艺设计人员的决策过程；

系统自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容； •

系统自动完成机床、工具的选择和加工过程的优化。•

工艺决策逻辑程序是创成型CAPP系统的核心 3.综合型CAPP系统

综合型CAPP系统也称半创成型CAPP系统，是将变异型与创成型结合而成。•

前面的过程如变异型CAPP系统，一直到检索出所属零件族的典型工艺； •

对典型工艺进行修改，工序设计则采用自动的逻辑决策程序 2.变异型CAPP的特点及其工作过程？

变异型CAPP系统的工作流程:1)零件信息检索2)零件信息输入3)零件成组编码4)典型工艺搜索模块5)工艺编辑模块6)工艺设计过程管理7)工艺文件输出8)CAPP相关工具 3.创成型CAPP的特点及其工作过程 4.试述数控自动编程的基本步骤。

分析零件图样和工艺处理：1）确定加工方案2）工夹具的设计和选择3）正确地选择编程原点及编程坐标系4）选择合理的走刀路线5）确定合理的刀具的切削用量

数学处理

用相应的编程方法进行编程

检验并生成数控机床可用控制介质

5.如何确定数控机床的各轴?？ 坐标轴及其运动方向：

Z轴：平行于机床主轴的坐标轴（垂直于工件装夹面）正方向为工作台到刀具夹持方向；

X轴：作为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴，它平行于主要的切削方向，且以此方向为正方向； Y轴：由X轴和Z轴按右手法确定。

6.模态G代码与非模态G代码有何区别？F指令的常用单位

进给功能指令：也称F功能，表示进给速度，属于模态代码。在G01、G02、G03和循环指令程序段中，必须要有F指令，或者在这些程序段之前已经写入了F指令。进给功能用地址符F和其后1至5位数字表示，通常（F×××）表示。单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关时（如车削螺纹），单位为mm/r。

7.M01与M30有何区别？

M01——计划停止指令：M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。

M30——程序结束指令：M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。8.后置处理有何作用？

后置处理的作用是将刀具轨迹转换为指定类型的G代码程序

机床信息设置：

设置机床的类型。设置机床G和M指令的差别设置程序头，程序尾设置换刀方式设置G00移动速度后置设置：设置转换成G代码的格式设置行号。坐标输出格式设置圆弧插补命令设置 后置文件设置生成G代码：生成工艺清单。将刀位文件转换为G代码程式 9.加工仿真过程有何作用？

检验加工程序所选择的刀具、走刀路线、进退刀是否合理；检验加工程序在加工过程中是否有过切、啃切和欠切；检验刀具与限制面或约束面是不发生干涉；检验加工程序在加工过程中是否会发生碰撞 10.什么是DNC技术？

DNC—Direct

Numerical Control

直接式数字控制

（也称群控）优点：中央处理器直接控制各机床，减少机床NC控制器的配置

减少机床的准备时间

缺点：各机床全部依赖中央处理器，中央处理器有问题，全部机床都不能工作 第七章

逆向工程与快速原型制造技术

1.什么是逆向工程？逆向工程分类、特点。

逆向工程（Reverse Engineering，RE）是指已有产品为蓝本，在消化、吸收的基础上，进行外形或 功能的改进、创新，进而推出新产品。

逆向工程的类型：实物逆向、软件逆向、影象逆向、局部逆向 2.逆向工程的基本步骤。分析阶段：逆向对象的功能、原理分析逆向对象的材料分析逆向对象的制造和装配工艺分析逆向对象的精度分析逆向对象的造型分析逆向对象的系列化、模块化分析逆向对象的包装技术分析逆向对象的使用和维护技术分析 再设计阶段：

A.分析实物的几何柘朴关系，确定测量方法、测量工具，确定测量顺序、精度，测量实物。B.检查、分析测量数据，对测量数据作必要修正。C.重构逆向对象的数字化模型。

D.在分析阶段的结果和重构的数字化模型基础上，对逆向开发的产品的外形、功能上的改进、创新。逆向产品的制造阶段：

逆向产品的制造过程与通常（正向）一样。

对逆向产品的外观、功能的检验。如不满足设计要求，则要返回分析阶段、再设计阶段、制造阶段重新进行修改。

3.什么是实物逆向工程？实物逆向工程的关键技术 4.实物逆向工程技术应用实例。

5.什么是原型？什么是快速原型制造技术？ 6.快速原型制造技术的特点。

7.快速原型制造技术的主要用途。



支持产品的外形设计

用于检查设计质量

功能检测

装配于涉检验

产品宣传

快速制模 8.举例说明三坐标测量机在机械新产品开发中的作用

三坐标测量机是把光学、机械、电子和计算机控制技术融为一体的高精度、高效率、功能性强的检测设备。对于数控机床加工的首件零件的检测和制造过程中对形状复杂、精度要求严格的零件的检测都特别有效，从而给数控机床的工装夹具和刀具位置的调整及加工程序补偿提供最有效、精确的数据。三坐标测量机的这种高精度、高效率以及在CAD/CAM和反求工程中的应用是普通检测技术所不可比拟的，因此更加推动了数控加工设备在制造业的广泛应用。9.举例说明快速原型技术在模具制造中的作用 第八章、产品数字化开发的集成技术

1.什么是CIMS？ CIMS包含哪些子系统？

CIMS定义:是一种组织、管理与运行企业生产的哲理，它借助计算机硬件及软件，综合运用现代管理技术、制造技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全过程中有关人/组织、技术、经营管理三要素与其信息流、物流有机地集成并优化运行，实现企业整体优化，以达到产品高质、低耗、上市快、服务好，从而使企业赢得市场竞争。

CIMS旨在提高企业的T、Q、C、S CIMS的基本组成：  企业管理软件系统：以管理信息系统、制造资源计划或企业资源计划为核心，包括市场及技术预测、企业经营决策、企业及车间生产计划、原材料采购、供应链管理、财务管理、成本管理、人力资源管理、销售管理等模块



产品数字化设计系统: CAD/CAE/CAPP/CAM 

制造过程自动化系统: 数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统、机器人等



质量保证系统：采集、存储、评价与处理存在于设计、制造、装配、运输等过程中与质量有关数据，以实现保证和提高产品质量 

物流系统 

数据库系统 

网络系统

2.CIMS 的分类，CIMS的实施过程中应注意的问题。

CIMS的分类：离散型企业CIMS、流程型企业CIMS、混合型企业CIMS 3.什么是并行工程？企业为什么要实行并行工程？

并行工程: 对产品及其相关过程进行集成地并行的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开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求

实现产品开发的并行工程是为了缩短产品的开发周期、降低成本、提高产品质量、提高产品设计一次成功率和提升企业效益。

4.并行工程具有哪些特点？ 并行工程具有如下特点： 强调产品开发过程、尤其是设计过程的并行化和集成化处理强调在产品的设计阶段就要考虑到产品全生命周期的所有因素强调各部门的协同工作，尽早地发现和解决后续环节中可能出现的问题通过改进设计质量以减少产品或工程开发中的变更次数；通过产品设计及其相关过程的并行以缩短产品的开发周期； 通过产品设计及其制造过程一体化降低产品的制造成本。强调在产品开发过程在时间和空间上的交叉和重叠，实现了先进制造技术与计算机技术、信息技术新成果的集成融合。5.并行工程的关键技术在哪些？ 并行工程的组织管理技术

 开发团队管理、网络组织管理 并行工程的过程重构技术



产品开发流程重构、员工素质重构、工作环境重构(协同工作)、企业资源管理重构 并行工程的协调管理和协同工作环境 

协调管理、协同工作环境 DFX技术

 DFA、DFM 质量功能配置技术



质量屋---质量配置关系矩阵 产品数据管理技术 

PDM 产品性能综合评价和决策系统 并行工程的集成框架系统

6.什么是并行工程？与传统的产品串行开发相比有哪些优点？ 并行工程会对传统产品开发模式产生强烈冲击:

产品开发技术方面、生产组织方式方面、企业管理模工方面

7.协同设计技术的定义，协同设计技术的工作方式。

协同设计技术的定义：以计算机、通信和多媒体等为协同工作提供友好的用户界面及信息交流工具 CSCW支持四种工作模式：



同地同步

同地异步

异地同步

异地异步 8.协同设计技术的基本操作，协同设计工具。CSCW支持五种基本操作：



协同会话功能

协同浏览功能

协同文本编辑功能

协同造型

协同查询 协同设计工具： 电子白板 BBS视频会议 FTP聊天室

9.什么是网络化制造？网络化制造主要应用模式有哪些？

网络化制造——以网络和数据库技术为基础，由基于网络的产品设计、制造、管理和营销技术有机集成的一种全新制造模式。它有利于企业快速获取市场需求信息，提高企业管理预见性和主动性，增强企业生产计划的针对性，整合制造资源，提高企业市场响应速度。网络化制造的体系结构

1.基于ASP的网络化制造

2.以龙头企业为核心的网络化制造

3.基于企业动态联盟的网络化制造 10.什么是PLM？PLM的功能有哪些？

产品全生命周期管理的定义： 通过网络实现从产品需求预测、概念设计、结构设计、原材料采购、制造、销售、使用、客户服务、报废以及回收等环节的集成管理系统。

PLM还扩展到协作企业，以便在更深层次上支持产品开发和企业管理。

PLM的主要管理功能：

1）需求管理

2）产品数字化开发过程管理

3）质量管理

4）产品回收管理

5）顶目管理

6）产品数据管理

7）价值链管理

8）配置管理

9）工作流管理