数字化设计与制造苏春版课后答案

第一篇：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

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：过程装备制造与检测课后答案

0-1过程装备主要包括哪些典型的设备和机器。

过程装备主要是指化工、石油、制药、轻工、能源、环保和视频等行业生产工艺过程中所涉及的关键典型备。

0-3压力容器按设计压力分为几个等级，是如何划分的。

按设计压力分为低压中压高压超高压四个等级，划分如下：低压（L）0.1-1.6中压（M）1.6-10高压（H）10-100超高压（U）>100

0-4为有利于安全、监督和管理，压力容器按工作条件分为几类，是怎样划分的。

a.第三类压力容器（下列情况之一）

毒性程度为极度和高度危害介质的中压容器和力P*V≥0．2MPa·m3的低压容器；易燃或毒性程度为中度危害介质且P*V≥0.5MPa·m3的中压反应容器和力P*V≥10MPa·m3的中压储存容器。;高压、中压管壳式余热锅炉;高压容器。

b.第二类压力容器（下列情况之一）

中压容器[第a条规定除外];易燃介质或毒性程度为中度危害介质的低压反应容器和储存容器;毒性程度为极度和高度危害介质的低压容器;低压管壳式余热锅炉;搪玻璃压力容器。

c.第一类压力容器

除第a、b条规定外，为第一类压力容器。

0-7按压力容器的制造方法划分，压力容器的种类。

单层容器：锻造法

卷焊法

电渣重溶法

全焊肉法

多层容器：热套法

层板包扎法

绕代法

绕板法

1-3常规检测包括哪些检测内容。

包括宏观检测、理化检测、无损检测（射线

超声波

表面）

2-1简述射线检测之前应做的准备工作。

在射线检测之前，首先要了解被检工件的检测要求、验收标准，了解其结构特点、材质、制造工艺过程等，结合实际条件选组合式的射线检测设备、附件，为制定必要的检测工艺、方法做好准备工作。

2-2说明射线照相的质量等级要求（象质等级）。

一般情况下选AB级（较高级）的照相方法，重要部位可考虑B级（高级），不重要部位选A级（普通级）。

2-3射线检测焊接接头时，对接接头透照缺陷等级评定的焊缝质量级别是怎样划分的。

Ⅰ级焊缝内内不允许有裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣存在；Ⅱ级焊缝内不允许有裂纹、未熔合、未焊透存在；Ⅲ级焊缝内不允许有裂纹、未熔合以及双面焊或者相当于双面焊的全焊头对接焊缝和家电板的单面焊中的未焊透。不家电板的单面焊中的；焊缝缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级。

3-2在超声波检测过程中，影响超声波能衰减的主要原因有哪些方面，衰减对检测有哪些影响，实际检测时常采取什么措施？

a声束的扩散衰减b超声波的散射衰减c介质吸收引起的衰减会使检测灵敏度降低

必须使用耦合剂（一般为液体）

3-3超声波检测时应做的准备工作.（1）调节扫描速度（2）调节检测灵敏度，包括试块调节和工件调节两种方法

3-6说明超声检测焊接接头时，国家标准对焊接接头检测等级的划分和选择。

焊接接头超声检测分为A、B、C三个等级（GH345一89）。就检验的完善程度而言A级最低（难度系数1）；B级一般（难度系数5-6）1C级最高（难度系数10-12）工程技术人员应在充分了解超声检测可行性的基础上进行结构设计及确定制造工艺，以防止焊接结构限制相应检测等级的实施。

1各等级的检验范围

a．A级检验用一种角度斜探头在被检焊缝的单面单侧仅对可能扫查到的焊缝截面实施检测。一般情况下不要求检测横向缺陷。当母材厚度大于50mm时，不允许采用A级检验。

b.B级检验原则上用一种角度探头在被检焊缝的单面双侧对整个焊面截面实施检当母材厚度大于100mm时，要求在被检焊缝的双面双侧进行检测。在受几何条件限制的情况下，可用两种角度的斜探头在被检焊缝的双面单侧实施检测。条件允许应检测横向缺陷。

c．C级检验至少要用两种角度的斜探头在被检焊缝的单面双侧实施检测，同时要求在两个扫查方向上用两种角度的斜探头检测横向缺陷。当母材厚度大于100mm时，应在被检焊缝的双面双侧进行检测。

4-1磁粉检测原理。影响磁粉检测灵敏度高低（漏磁场强度的强弱）的主要因素有哪些。

当一被磁化的工件表面和内部存在缺陷时，缺陆的导磁率远小于工件材料，阻大，阻碍磁力线利通过，造成力线弯曲。果工件表面、近表面存在缺陷（没有裸露出表面也可以），则磁力线在缺陷处会逸出表面进人空气中，形成漏磁场。此时若在工件表面撒上导磁率很高的磁性铁粉，在漏场处就会有意粉被吸附，聚集形成磁痕，通过对磁痕得分析即可评价缺陷。

1外加磁场影响2缺陷的形状和位置3材料的性质4被检材料的表面状态

4-2磁粉检测的特点。

磁粉检测有如下几个特点。

1适用于能被磁化的材料（如铁、钴、镍及其合金等），不能用于非磁性材料（如锅、铝、铬等）。

2适用于材料和工件的表面和近表面的缺陷，该缺陷可以是裸露于表面，也可以是未裸露于表面。不能检测较深处的缺陷（内部缺陷）。

3能直观地显示出缺陷的形状、尺寸、位置，进而能做出缺陷的定性分析。

4检测灵敏度较高，能发现宽度仅为0.1μm的表面裂纹。

5可以检测形状复杂、大小不同的工件。

6检测工艺简单，效率高、成本低。

4-8渗透检测原理和特点。

当被检工件表面存在有细微的肉眼难以观察到的裸露开口缺陷时，将含有有色染料或者荧光物质的渗透剂，用浸、喷或刷涂方法涂覆在被检工件表面，保持一段时间后，渗透剂在存在缺陷处的毛细作用下渗人表面开口缺陷的内部，然后用清洗剂除去表面上滞留的多余渗透剂，再用浸、喷或刷涂方法在工件表面上涂覆薄薄一层显像剂。经过一段时间后，渗人缺陷内部的渗透剂又将在毛细作用下被吸附到工件表面上来，若渗透剂与显像剂颜色反差明显（如前者多为红色，后者多为白色）或者渗透剂中配制有荧光材料，则在白光下或者在黑光灯下，很容易观察到放大的缺陷显示。当渗透剂和显像剂配以不同颜色的染料来显示缺陷时，通常称为着色渗透检测（着色检测、着色探伤）。当渗透剂中配以荧光材料时，在黑光灯下可以观察到荧光渗透剂对缺陷的显示，通常称为荧光渗透检测（荧光检测、荧光探伤）。因此，渗透检测是着色检测和荧光检测的统称。其基本检测原理是相同的。

特点1适用材料广泛，可以检测黑色金属、有色金属，锻件、铸件、焊接件等；还可以检测非金属材料如橡胶、石墨、塑料、陶瓷、玻璃等的制品。2是检各种工件裸露出表面开口缺陷的有效无损检测方法，灵敏度高，但未裸露的内部深处缺陷不能检测3设备简单，操作方便，尤其其对大曲积的表曲缺陷检测效率高，周期短。4所使用的渗透检测剂（渗透剂、显像剂、清冼剂）有刺激性气味，应注意通风5若被检表面受到严重污染，缺陷开口被阳塞无法彻底清除时，渗透检测灵敏度将显著下降。

4-9渗透检测方法的分类和选用。

1荧光渗透检测，渗透剂种类包括水洗型、后乳化型、溶剂去除型，2着色渗透检测，零件表面上多余的荧光渗透液可直接用水清洗掉。在紫外线灯下有明亮的荧光显示，易于水洗，检查速度快，对于表面粗糙度低且检测灵敏度要求不高的工件可以选用。适用于中、小型零件的批量检测

零件表面上的荧光渗透液要用乳化剂乳化处理后，方能用水洗掉。有极明亮的荧光，对于表面粗糙度较高且要求有较高检测灵敏度的工件宜选用此法

零件表面上的多余荧光渗透液需用溶剂清洗，检验成本比较高，一般情况下不宜采用。对于大型工件的局部检测可以选用

与水洗型荧光渗透剂相似，但不需要紫外线灯

与后乳化型荧光渗透剂相似，但不需要紫外线灯

一般装在喷罐内使用，便于携带，广泛用于焊缝、大型工件局部等处的检测，尤其适用于现场无水源、电源等情况下的检测

5-1举例说明GB150《钢制压力容器》中，根据压力容器主要受压部分的焊接接头位置，对焊接焊接接头的分类及其对他压力容器制造的实际作用。

上述关于焊接接头的分类及分类顺序，对于压力容器的设计、制造、维修、作都有着很重要的指导作用，例如：1壳体在组对时的对口错边量、棱角度等组对参数的技术要求，A类和B类接头是不同的，总的来看A类焊接接头的对口错边量、棱角度等参数的技术要求要比B类的严格；2焊接接头的余高要求，对于A、B、C、D类的接头分别提出了不同的技术要求；3无损检测对A、B、C、D类焊接接头的检测范围、检测工艺内容以及最后的评定标准等都作了较具体的不同要求。

5-2焊接接头的基本形式有几种，在设计制造时应尽量选用哪种形式，为什么？

对接、十字形、交接头、搭接

5-3为什么焊接接头的“余高”称为“加强高”是错误的？

会增大应力集中系数Kr，即工作压力分布更加不均匀，造成焊接接头的强度下降

5-4以低碳钢为例说明焊接接头在组织、性能上较为薄弱的部位是哪个部位，为什么？

热影响区中的过热区，此区奥氏体晶粒产生严重增大现象，冷却后得到过热组织，冲击韧性明显降低，约下降25-30%，对刚性较大的结构常在此区开裂。

5-5焊接坡口的形式有几种，选择坡口时主要考虑哪些问题？

1设计或选择不同形式坡口的主要目的是保证焊接接头全焊透2设计或选择坡口首先要考虑的问题是被焊接材料的厚度。对于薄钢板的焊接，可以直接利用钢板端部（此时亦称为1形坡口）进行，对于中、厚板的焊接坡口，应同时考虑施焊的方法3要注意坡口的加工方法，如I形、V形、X形等坡口，可以利用气割、等离子切割加工，而U形、双U形坡口，则需用刨边机加工。4在相同条件下，不同形式的坡口，其焊接变形是不同的。例如，单面坡口比双面坡口变形大；V形坡口比U形坡口变形大等。应尽量注意减少残余焊接变形与应力

5-7焊条的组成及其应用。解释E5015和J507的含义。

5-16电渣焊及其焊接特点。

电渣焊是利用电流通过液体熔渣产生的电阻热作热源，将工件和填充金熔合成焊缝的焊接方法。电渣焊的焊接过程可分为三个阶段：引弧造渣阶段、正常焊接阶段和引出阶段。合格的焊缝在正常焊接阶段产生，而两端焊缝部分应割除。根据采用电极的形状及其是否固定，电渣焊方法分为丝极电渣焊、熔嘴电渣焊和板极电渣焊。电渣焊最主要的特点是适合焊接厚件，且一次焊成，但由于焊接接头的焊缝区、热影响区都较大，高温停留时间长，易产生粗大晶粒和过热组织，接头冲击韧性较低，一般焊后必须进行正火和回火处理。

5-18焊接材料选择原则。

应根据母材的化学成分、力学性能、焊接性能结合压力容器的结构特点和使用条件综合考虑选用焊接材料，必要时通过试验确定。焊缝金属的性能应高于或等于相应母材标准规定值的下限或满足图样规定的技术要求：对各类钢的焊缝金属要求如下。（1)相同钢号相焊的焊缝金属。1碳素钢、碳锰低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，且需控制抗拉强度上限。2铬钼低合金钢的焊缝金属应保证化学成分和力学性能，且需控制抗拉强度上限。3低温用低合金钢的焊缝金属应保证力学性能，特别应保证夏比（V形）低温冲击韧性。4高合金钢的焊缝金属应保证力学性能和耐腐蚀性能。5不锈钢复合钢板基层的焊缝金属应保证力学性能，且需控制抗拉强度的上限；复层的焊缝金属应保证耐腐蚀性能，当有力学性能要求时还应保证力学性能。复层焊缝与基层焊缝，以及复层焊缝与基层钢板交界处推荐采用过渡层：

（2）不同钢号相焊的焊缝金属1不同钢号的碳素钢、低合金钢之间的焊缝金属应保证力学性能。推荐采用与强度级别较低的母材相匹配的焊接材料。2碳素钢、低合金钢与奥氏体高合金钢之间的焊缝金属应保证抗裂性能和力学性推荐采用铬镍含量较奥氏体高合金钢母材高的焊接材料。3焊接材料必须有产品质量证明书，并符合相应标准的规定，且满足图样的技术要求，进厂时按有关质量保证体系规定验收或复验，合格后方准使用。

5-21奥氏体不锈钢（18-8型钢）焊接的主要问题及预防措施。

主要问题是晶间腐蚀和热裂纹。晶间腐蚀预防措施，控制焊缝的化学成分，包括控制焊缝得含碳量使之低于0.08％（低碳）或0.03％（超低碳）减少形成碳化铬的条件；添加稳定化元素（稳定剂）在被焊母材和焊接材料中，起到稳定奥氏体内铬含量的作用；双相组织法，使焊缝中形成少量δ铁素体组织，与奥氏体一起呈现双相组织，可以提高抗晶间腐蚀的能力。热裂纹预防措施：1严格限制焊缝中的硫、磷等有害元素的含量。2控制焊缝成分，使其形成由奥氏体与铁素体组成的双相组织，并控制铁素体的含量不宜过高了，可参考预防晶间腐蚀的双相组织法。这时的双相组织焊缝具有较高的抗裂性。3选用碱性焊接材料，低线能量，快焊快冷，防止过热。4尽量减少焊接残余应力。注意正确的焊接结构，选择减少焊缝金属充填量的坡口形式。

5-25解释下列概念：①焊接线能量；②焊缝形状系数；③焊接冷却时间t8/5;④可焊性；⑤TIG、MIG；⑥冷裂纹。

1焊接时由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热量，又称为焊接线能量。

2熔焊时，在单道焊缝横截面上焊缝宽度与焊缝厚度的比值。

即焊接钢体在800-500℃范围内的冷却时间，常用来代替此范围内的冷却速度

4焊接性，是指金属材料在采用一定的焊接工艺包括焊接方法、焊接材料、焊接规范及焊接结构形式等条件下，获得优良焊接接头的难易程度。

TIG就是钨极惰性气体焊,一般称作非熔化极气体保护焊，TIG是指非熔化极气体保护焊，是利用外加气体作为保护介质的一种电弧焊方法，其优点是电弧和熔池可见性好，操作方便；没有熔渣或很少熔渣，无需焊后清渣；MIG即熔化极惰性气体保护焊，使用熔化电极，以外加气体作为电弧介质，并保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的电弧焊方法，称为熔化极气体保护电弧焊。用实芯焊丝的惰性气体（Ar或He）保护电弧焊法称为熔化极惰性气体保护焊，简称MIG焊。

6焊接接头冷却到较低温度时（对于钢来说在MS温度，即奥氏体开始转变为马氏体的温度以下）产生的焊接裂纹。

6-1净化作用的作用及其常用净化方法、特点。

1试验证明，除锈质量的好坏直接影响着钢材的腐蚀速度。不同的除锈方法对钢材的保护寿命也不同，如抛丸或喷丸除锈后涂漆的钢板比自然风化后经钢丝刷除锈涂漆的钢板耐腐蚀寿命要长五倍之多.另外，铝、不锈钢制造的零件应先进行酸洗再进行纯化处理，以形成均匀的金属保护膜，提高其耐腐蚀性能。

2对焊接接头处尤其是坡口处进行净化处理，清除锈、氧化物、油污等，可以保证焊接质量：例如，铝及合金、低合金高强钢，特别是目前广泛推广使用的钛及其合金的焊接，必须进行焊前的严格清洗，才能保证焊接质量，保证耐腐蚀性能。3可以提高下道工序的配合质量。例如，下道工序需要进行喷镀、搪瓷、衬里的设备以及多层包扎式和热套式高压容器的制造，净化处理是很重要的一道工序。

a.喷砂法是目前国内常用的一种机械净化方法，要用于型材（如钢板）和设备大表面的净化处理。可除锈、氧化皮等，使之形成均匀的有一定粗糙度的表面。效率较高但粉尘大，对人体有害，应在封闭的喷砂室内进行。

b.抛丸法由于喷砂法严重危害人体健康，污染环境，目前国外已普遍应用抛丸法处理。其主要特点是改善了劳动条件，易实现自动化，被处理材料表面质量控制方便

c.化学净化法金属表面的化学净化处理主要是对材料表面进行除锈、除污物和氧化、磷化及钝理，后者即在除锈、除污物的基础上根据不同材料，将清洁的金属表面经化学作用（氧化、磷化、钝化处理）形成保护膜，以提高防腐能力和增加金属与漆膜的附着力。

钢铁酸洗除锈钢铁材料酸洗是常用的净化方法，它可以除去金属表面的氧化皮、锈蚀物，焊缝上残留的熔渣等污物

钢铁材料表面除锈多用盐酸，其速度快、效率高，不产生氢脆，表面状态好，配制洗液时比硫酸安全、经济。

金属表面除油主要是利用油脂能溶于有机溶剂，能发生皂化反应等特性，将金属表面上的油污除掉。

全属表面的氧化、磷化和钝化将清洁后的金属表面经化学作用，形成保护性薄膜，以提高防腐能力和增加金属与漆膜的附着力的方法，即氧化、磷化、钝化处理。

i.氧化处理。金属表面与氧或氧化剂作用，形成保护性的氧化膜，防止金属被进一步腐蚀。黑色金属氧化处理主要有酸性氧化法和碱性氧化法，前者经济、应用较广，耐腐蚀性和机械强度均超过碱性氧化膜。有色金属可以进行化学氧化和阳极氧化处理。

ii磷化处理。用锰、锌、镉的正磷酸盐溶液处理金属，使表面生成一层不溶性磷酸盐保护膜的过程称金属的磷化处理。此薄膜可提高金属的耐腐蚀性和绝缘性．并能作为油漆的良好底层。

jii.钝化处理。金属与铬酸盐作用，生成三价或六价铬化层，该铬化层具有一定的耐腐蚀性，多用于不锈钢、铝等金属。

7-2热卷筒节成形的特点。

1热卷可以防止冷加工硬化的产生、塑性和韧性大为提高，不产生内应力，减轻卷板机工作负担；2应控制合适的加热温度；3应控制合适的加热速度；4热卷需要加热设备，费用较大，在高温下加工，操作麻烦，钢板减薄严重；5对于厚板或小直径筒节通常采用热卷，当卷板时变形率超过要求、卷板机功率不能满足要求时，都需采用热卷。

7-3利用对称式三辊卷板机卷制筒节时，直边产生的原因及其处理方法。

被卷钢板两端各有一段无法弯卷而产生直边，直边长度大约为两个下辊中心距的一半。直边的产生使筒节不能完成整圆，也不利于校圆、组对、焊接等工序的进行。因此在卷板之前通常将钢板两端进行预弯曲。特殊情况下，如厚板卷制后，纵缝采用电渣焊时，也可保留直边以利于电渣焊，焊后校圆。

7-7管子弯曲时易产生的缺陷及控制方法。

管子在弯矩M作用下发生纯弯曲变形时，中性轴外侧管壁受拉应力的作用，随着变形率的增大，力逐渐增大，管壁可能减薄，严重时可产生微裂纹；内侧管壁受压应力的作用，管壁可能增厚，严重时可使管壁失稳产生折皱；同时在合力作用下，使管子横截面变形，若管子是自由弯曲，变形将近似为椭圆形，若管子是利用具有半圆槽的弯管模进行弯曲，则内侧基本上保持半圆形，而外侧变扁。管子外径和壁厚通常由结构与强度设计的决定，而管子弯曲半径R应根据结构要求和弯管工艺条件来选择。为尽量预防弯管缺陷的产生，管子弯曲半径不宜过小，以减小变形度，若弯曲半径较小时，可适当采取相应的工艺措施，如管内充砂、加芯棒、管子外用檜轮压紧等工艺。

8-3管子与管板连接方式及其特点。

a.胀接将胀管器插人到装配在管板孔里的管口内，加向前轴向力并顺时针旋转，将管子端部胀大变形直至管子端部产生塑性变形，管板孔产生弹性变形，退出胀管器则管子在管板孔弹性变形恢复的作用下，使管子与管板孔接触表面上产生很大的挤压力并紧密结合，既达到了密封又能抗拉脱力。胀接适用于直径不大，管壁不厚的管子；胀接的管板材料的力学性能应比管子材料的高，使管子产生塑性变形时，管板仍处于弹性变形阶段，以保证胀接的强度，相同材料不宜胀接；胀接后管子与管板孔的间隙比焊接的小，有利于管端的耐腐蚀性提高；胀接的强度和密封性不如焊接；胀接不适于管程和壳程温差较大的场合，否则影响胀接质量；胀接时要求环境温度不低于一10℃，以保证胀接质量；胀接表面要求清洁，管板孔表面粗糙度Ra值不大于12.5μm。

b.焊接管子与管板连接采用焊接法应用比较广泛，其主要特点是对不能胀接的管子与管板。如管子与管板材料相同、小直径厚壁管、大直径管及管程和壳程介质温差较大的场合等，可以采用焊接连接，烀接连接的管了与管板孔的间隙较大，且介质在此流动困难。耐腐蚀性差多焊接的强度较高、密封性好；管子与管板连接采用的自动脉冲钨极氩弧焊、效率高、质量好。

C胀焊连接胀焊连接即是对同一管口进行胀接再加焊接，因此胀焊连接同时具备了胀接和焊接的优点。对于在高温、高压下工作的换热器，由于单一的焊接或胀接的缺点，而不能满足工作条件的需要，张焊连接则既可以解决高温下胀接应力松弛、胀口失效，又可以解决焊接接口在高温循环应力作用下，焊口易发生疲劳裂纹和焊接间隙内的易腐蚀损坏等问题。胀焊连接在生产中又有先胀后焊和先焊后胀的两种工艺，各有特长，但大多采用先焊后胀工艺，只是要注意避免后胀可能产生裂纹的问题。另外，管子与管板连接还有采用爆炸胀接的方法。

8-4比较单层与多层容器制造的特点。

1单层容器相对多层容器，其制造艺程简单、生产效率较高。多层容器工艺过较复杂，工序较多，生产周期长、2单层容器使用钢板相对较厚，而厚钢板（尤其是超厚钢板）的轧制比较困难，抗脆裂性能比薄板差，质量不易保证，价格昂贵。多层容器所用钢板相对较薄，质量均匀易保抗脆裂性好，3多层容器的安全性比单层容器高，多墚层容器的每层钢板相对抗脆裂性好，而且不会产生瞬时的脆性破坏，即使个别层板存在缺陷，也不至延展至其他层板。另外，多层容器的每个筒节的层板上都钻有透气孔，可以排出层间气体，若内筒发生腐蚀破坏，介质由透气孔泄出也易于发现。

4多层容器山于层间间隙的存在，所以导热性比单层容器小得多，高温工作时热应力大。

5由于山多层容器层板间隙的存在，环焊缝处必然存在缺口的应力集中

6多层容器没有深的纵焊缝，但它的深环焊缝难于进行热处理。

7单层厚壁容器在内压作用下，筒体沿壁厚方向的应力分布很不均匀，筒体内壁面应力大、外壁面应力小，随着简体外直径和内直径之比的增大，这种不均匀性更为突出。为提高厚壁筒的承载能力，在内壁面产生预压缩应力，达到均化应力沿壁厚分布的目的，出现了各种形式的多墚简体结构。热套式筒体是典型的多层筒体结构。

8-5多层容器的结构形式有哪些种类及其结构特点。

热套式

扁平钢带错绕式

层板包扎式

绕板式

绕丝式

第四篇：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

第五篇：“数字化设计与制造技术”读书报告题目和要求

“数字化设计与制造技术”报告题目和要求 课程名称：数字化设计与制造技术

考核方式：读书报告（论文）的形式

1．报告论文参考题目：

主要针对课程《数字化设计与制造技术》中涉及的各类先进制造技术在模具中的应用进行说明，可以针对课程所教授的关键技术进行选题和展开。包括：

1.快速成型方法RPM在模具设计制造中的应用与发展

2.快速成型方法RPM在逆向工程中的应用与发展

3.先进制造技术的进展及其与模具加工的关联

4.计算机辅助几何造型在模具CAD中的作用和发展

5.并行工程在模具制造中的应用

6.先进模具设计制造技术的发展

7.模具CAD/CAE/CAM一体化中的数据交换技术

8.模具CAD/CAE/CAM一体化中的集成技术

要求：

1.所有的论文均需要围绕“数字化设计与制造技术”在模具中的应用，或者结合冲模、塑模、体积成形模具等某种类型模具的先进设计开发技术进行阐述，例如《RPM在模具设计制造中的应用》，《模具CAD/CAE/CAM一体化中数据交换的发展》，《电铸法在微型高精度模具中的应用和开发》，等等。

2.字数在3000字以上（4页），打印稿。

3.符合期刊论文的要求，具有以下部分：标题、作者单位、中文摘要、关键词、英文摘要、关键词、正文（包括一般的引言、具体实质内容、结论）、参考文献等。

4.能够就数字化设计与制造技术的某个关键技术在所学专业中的应用、研究、发展进行论述，内容要有衔接，条理清晰。

5.能够反映模具数字化设计与制造技术目前技术发展的趋势和技术特点。

6.希望结合自身专业知识进行论述，体现自己的见解。