第一篇：數字化設計與先進制造系統 考試總結

串行開發模式的重大缺陷:忽視了不相鄰活動之間的交流和協調，形成以部門利益為重而不考慮全局最優化的“拋過墻式”工作環境；

2、各部門對產品開發整體過程缺乏綜合考慮，造成局部最優而非全局最優；上下游矛盾與沖突不能及時得到調解；

3、開發時間加長，成本提高。

并行工程是對產品及相關過程（包括制造過程和支持過程）進行并行、一體化設計的一種系統化工作模式。這種工作模式力圖使開發者從一開始就考慮到產品全生命周期的所有因素，包括質量、成本、進度和用戶需求。

并行工程應避免的幾個誤解:

1、CE是設計與制造的并行或同步

2、CE是設計活動的并發或并行

3、CE是一種管理模式

4、CE是對其他幾種生產模式的否定

CE的關鍵技術:

1、多功能集成產品開發團隊；

2、產品開發的過程建模；

3、產品生命周期數字化建模；

4、產品數字管理；

5、質量功能配置；

6、面向X的設計；

7、并行工程集成框架

面向X的設計:DFX：X代表了產品生命周期中的所有因素，包括制造、裝配、拆卸、檢測、維護、測試、回收、可靠性、質量、成本、安全性以及環境保護等。

在單件小批量的生產模式下，傳統加工就有下列一些問題：

1、生產計劃、組織管理復雜化

2、零件從投料至加工成成品和總生產時間（生產周期）較長

3、生產準備工作量極大（技術準備、機械設備的準備、物資準備、勞動力的配備和調整、工作地準備等）。

4、產量小限制了先進生產技術的采用。在這種情況下，傳統意義上的加工部門，生產效率變的非常的低，在各個機械加工部門間產生產品加工路徑的浪費。成組技術: 產生背景：由于科學技術的發展和社會需求的多樣化、市場競爭的加劇、產品更新換代的加快，使得多品種、中小批生產在機械工業中的比例和地位都明顯呈上升趨勢。

定義：對相似的零件進行識別和分組，相似的零件歸為一個零件組或零件族，并在設計和制造中充分利用它們的相似點，獲得所期望的經濟效益。原理: 成組技術 是一門工程技術科學，研究如何識別和發掘生產活動中有關事物的相似性，并充分利用它，即把相似的問題歸類成組，尋求解決這一組問題相對統一的最優方案，以取得所期望的經濟效益

德國的奧匹茲(OPITZ)系統系統:采用十進制9位代碼表示。其結構形式由零件類別碼、形狀及加工碼、輔助碼三部分組成。第一位是零件類別碼第二位至第五位是形狀及加工碼, 這五位代碼又稱主碼, 用來反映零件形狀及加工信息。第六位至第九位是輔助碼, 它反映零件尺寸、材料、毛坯原始形狀和精度。RMS（可重構技術）

包括：1可重構加工系統

2、可重構物流系統

3、可重構控制系統

定義：是指為能適應市場的需求變化，按系統規劃的要求，以重排、重復利用、革新組元或子系統的方式，快速調整制造過程、制造功能和制造生產能力的一類新型可變制造系統。特征：

1、可模塊化。根據機器的操作功能把機器切分為能夠量化的單元。這些單元可在變化的生產計劃之間操作和控制。

2、可集成化。快速集成模塊的能力和精確的由一系列機構、信息和控制形成的接口。

3、用戶定制化。相對于通常的柔性的概念，系統/機器設計的柔性是產品家族進行的，因此也被稱為用戶柔性。

4、可擴展能力。利用重新排列現有的制造系統可以很容易的改變生產能力，或者用可重構工作站改變生產能力。

5、可交換能力。很容易變換現有系統、控制和機器的功能。例如:改變主軸的物理位置以適應所產品的要求。

6、可診斷能力。自動讀取系統檢測和診斷產品缺陷的數據，并具有分析產生這些錯誤的根本原因以及快速糾正錯誤操作的能力。大量定制: 核心（產品多樣化）基本思想：（從生產角度）

通過產品結構和制造過程重構，運用現代信息技術、新材料技術、柔性制造技術等一系列高新技術，把產品的定制生產問題全部或部分轉化為規模生產，以大量生產的成本和速度，為單個顧客或小批量多品種市場定制任意數量產品。（從管理角度）

是一種在系統整體優化的思想指導下，集企業、顧客、供應商和環境于一體，充分利用企業已有的各種資源，根據顧客的個性化需求，以大量生產的低成本、高質量和高效率提供定制產品和服務的生產模式。

MC是一種將相似性原理、重用性原理和全局性原理與應用實踐相結合的生產方式，以減少產品內部多樣化、增加產品外部多樣化為目的，在空間上對整個產品族、在時間上對產品全生命周期進行全方位的優化，低成本、快速地生產定制產品。

MC應用條件：

1、可分離性

2、產品可模塊化

3、最終加工過程的易執行性

4、產品的重量、體積和品種

5、適當的交貨提前期

6、市場的不確定程度高

精益生產：

定義：通過系統結構、人員組織、運行方式和市場供求等方面的變革，通過持續改進措施，識別和消除所有產品和服務中的浪費、非增值型作業的系統方法。

精益生產的基本目標：最大限度地獲取利潤

終極目標：(1)“零”轉產工時浪費(2)“零”庫存(3)“零”浪費(4)“零”不良(5)“零”故障(6).“零”停滯(7).“零”災害

浪費定義：

1、不為產品增加價值的任何事情

2、不利于生產不符合客戶要求的任何事情

3、顧客不愿付錢由你去做的任何事情

4、盡管是增加價值的活動，但所用的資源超過了

5、“絕對最少”的界限，也是浪費 敏捷制造：

基本思想：通過對高素質的員工、動態靈活的組織機構、企業內及企業間的靈活管理以及先進的制造技術進行全面集成，使企業對持續變化、不可預測的市場需求作出快速反應，從而獲得長期、持續的經濟效益。敏捷制造強調人、組織、管理和技術的高度集成，強調企業面向市場的敏捷性。計算機集成制造： 基本思想

企業的各個生產環節是不可分割的，應該加以統一處理； 整個生產過程實質上也是對信息的采集、傳遞和加工處理的過程，在企業中主要存在信息流和物流這兩種運動過程，而物流又是受信息流控制的。

指出：CIMs是一種組織、管理和運行現代制造類企業的理念。它將傳統的制造技術和現代信息技術、管理技術、自動化技術、系統工程技術等有機結合，使企業產品全生命周期各個階段活動中有關的人/組織、經營管理和技術三要素及其信息流、物流和價值流有機集成并優化運行，以達到產品上市快、高質、低耗、服務好、環境清潔的要求，進而提高企業的柔性、健壯性、敏捷性，使企業贏得市場競爭。核心：信息的“集成” 虛擬制造：

虛擬制造是實際制造過程在計算機上的本質實現，即采用計算機仿真與虛擬現實技術，在計算機上實現產品開發、制造，以及管理與控制等制造的本質過程，以增強制造過程各級的決策與控制能力。柔性制造系統：

自動化制造系統具有五個典型組成部分：

1、一定范圍的被加工對象；

2、具有一定技術水平和決策能力的人；

3、信息流及其控制系統；

4、能量流及其控制系統：

5、物料流及物料處理系統。發展5大臺階：

第一臺階：剛性自動化，包括剛性自動線和自動單機。第二臺階：數控加工，包括數控和計算機數控。

第三臺階：柔性制造。本臺階特征是強調制造過程的柔性和高效率 第四臺階：計算機集成制造和計算機集成制造系統。

第五臺階：新的制造自動化模式，如智能制造、敏捷制造、虛擬制造、網絡制造、全球制造、綠色制造等。

加工中心又稱多工序自動換刀數控機床： 加工中心與數控機床的異同: 相同點都是通過程序控制多軸聯動走刀進行加工的數控機床。不同的是加工中心具有刀庫和自動換刀功能。

包括：1.鏜銑加工中心2.車削加工中心3.鉆削加工中心

特點：1.工序集中。加工中心工件一次裝夾實現多表面多特征多工位的連續、高效、高精度加工。2.有利于生產管理現代化。可以準確計算加工工時，從而保證生產管理，以及半成品的管理。3.智能化程度高。

AGV：裝有自動導引裝置，能夠沿規定的路徑行駛，在車體上具有編程和停車選擇裝置、安全保護裝置以及各種物料移載功能的搬運車輛

AGVS：多臺AGV小車和自動導向系統、自動裝卸系統、通信系統、安全系統在控制系統的統一指揮下，組成一個柔性化的自動搬運系統，稱為自動導引車系統，簡稱AGVS。柔性制造系統：（中國）“柔性制造系統是數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統等組成的自動化制造系統。它包括多個柔性制造單元，能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整，適用于多品種、中小批量生產。”（美國）“使用計算機控制柔性工作站和集成物料運儲裝置來控制并完成零件族某一系列工序的，或所有工序的一種集成制造系統

第二篇：船舶數字化設計與制造

關于船舶數字化設計與制造

目前在我國乃至全世界。要實現船舶行業的跨越式發展，必須以信息技術為基礎。世界造船強國從CAX開始，逐步由實施CIMS、應用敏捷制造技術向組建“虛擬企業”方向發展，形成船舶產品開發、設計、建造、驗收、使用、維護于一體的船舶產品全生命周期的數字化支持系統，實現船舶設計全數字化、船舶制造精益化和敏捷化、船舶管理精細化、船舶制造裝備自動化和智能化、船舶制造企業虛擬化、從而大幅度提高生產效率和降低成本。所謂數字化設計就是運用虛擬現實、可視化仿真等技術，在計算機里先設計一條“完整的數字的船”。不僅可以點擊鼠標進入船體內部參觀一番，還可以在虛擬的大海中看它的速度、強度、抗風浪能力。這樣一來船舶設計的各個階段和船、機、舾、涂等多個專業模塊在同一數據庫中進行設計。

船舶是巨大而復雜的系統，由數以萬計的零部件和數以千計的配套設備構成，包括數十個功能各異的子系統，通過船體平臺組合成一個有機的整體。造船周期一般在10個月以上，既要加工制造大量的零部件，又要進行繁雜的逐級裝配，涉及物資、經營、設計、計劃、成本、制造、質量、安全等各個方面。這樣的一個復雜的系統需要非常強大的信息處理能力。我國船舶行業今年來雖有很大的發展，但與國際造船強國相比，無論在產量，還是在造船技術上差距甚大，信息化水平落后是直接原因。其中，集成化設計系統與生產進程聯系不緊密、船舶零部件標準化程度低、信息采集手段落后、物資/物流管理系統信息部同步、生產日程計劃安排手段落后、成本管理工作缺乏系統性、數字化應用未有效的促進體制和管理創新等問題的存在，導致了我國船舶行業參與國際競爭的綜合能力不高。

船舶工業是集資金、技術、勞動密集為一體的產業，科技含量較高。盡管我國船舶行業的造船量已連續多年位居世界前三位，造船相關經濟指標持續增長，但是與其他造船強國相比，我國船舶企業還存在很大的差距，尤其是在造船信息化數字化方面，由于信息技術和應用的滯后，使得我國船舶企業與世界造船強國的船舶企業差距有擴大的趨勢。具體表現在：

1、開發設計滯后。由于缺乏一體化的數字設計工具，我國船舶工業長期以來在船舶設計與開發方面能力很差，已經嚴重影響我國船舶工業的發展，設計周期長和設計水平落后都制約了我國造船生產效率的提高。

2、信息建設無序。目前我國數字化造船存在的主要問題有船舶設計自頂向下的全過程集成尚未實現；現有系統的集成度差，信息孤島現象嚴重；信息架構的整體考慮不足，協同能力和柔性應對能力差，產品設計、制造、管理信息一體化的集成度較低，數字化設計、制造、管理生產線各主線尚未貫通，數字化制造技術效能遠未發揮。

3、運營管理薄弱。由于缺乏對造船成本的實時跟蹤管理，導致造船專業化水平低、生產流程不盡合理，生產準備周期長、單位產品工時耗費高制約了造船業的發展。特別是隨著產業規模的快速擴大來自企業管理方式和成本節約的挑戰將會更加突出。

4、配套商全球化。在我國船舶工業規模迅速擴大、造船產量急劇增加和船舶品種結構不斷升級的情況下，特別加入WTO后，國家對船用設備進口采取行政性限制措施，進一步降低船用設備進口關稅，更多性價比高的國外同類產品進入我國市場，使得船舶企業配套設備的提供商遍布全球，這從側面也對船舶企業信息一體化建設提出了更高的要求。

5、協同響應速動。船舶制造正在從集成制造向敏捷制造過程轉化，真正面向大批量定制技術的船舶敏捷制造系統，并沒有實現的基礎。但隨著造船模式向船舶敏捷制造過程轉化的深入，船舶結構設計模塊化和標準化技術也將會更加深入地研究并逐步推廣應用，這必將帶來船舶制造過程和模式的快速演變，可以預測，隨著以上關鍵技術的成熟，船舶制造大批量定制的環境將逐步形成，這將對船舶企業間協同的速動響應能力提出更高的要求，而船舶企業間的實時互通也需要強有力的信息化平臺作支持。

總之，我國船舶企業在數字化造船的實施建設方面，首先要確定其總體的發展規劃和目標，并建立起企業的Intranet/Internet網，做好基礎準備。從生產設計、信息化建設、企業管理三個方面入手，通過推動CAD/CAM、CIMS技術，B2B電子商務技術及ERP技術的廣泛應用，縮短船舶總體及配套設備的設計和生產周期，提高船舶質量。通過開展網上報價和網上采購，加速資金和材料的周轉速度。最終實現網絡化的管理體系，提高管理效率，最終實現數字化船舶。

第三篇：先進制造技術總結

先進制造技術考試答案

1、零件的無損檢測

無損檢測：是在不破壞或基本不破壞零件、構件和材料，即不破壞零件、構件的形狀、尺寸精度，表面質量和不改變材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化學等方法探測零件材料內部和表面的缺陷及其某些物理性能。無損檢測技術主要應用在以下三方面： 監督和控制生產過程中的質量問題

產品出廠前的成品檢測和用戶驗收檢測

產品的使用過程中的維護檢測。

無損檢測方法： 滲透探傷

磁粉探傷

渦流探傷

超聲波探傷

射線探傷

聲發射探傷

綜合探傷法。

2、超聲波探傷原理

超聲波探傷:是利用超聲波通過兩種介質的界面時發生反射和折射的特性來探測零件內部的缺陷。3）超聲波探傷的特點

厚度: 探測5~3000mm厚的金屬或非金屬材料的構件。

粗糙度: 對零件表面粗糙度有一定要求。一般要求粗糙度等級高于Ra6.3，表面清潔光滑，與探頭接觸良好。

盲區: 零件表面一段距離內的缺陷波與初始波難于分辨，難以探測缺陷。盲區的大小因超聲波探傷儀不同而異，一般為5~7mm。超聲波探傷中對缺陷種類和性質的識別較為困難,需借助一定的方法和技術。

3、無損檢測：是在不破壞或基本不破壞零件、構件和材料，即不破壞零件、構件的形狀、尺寸精度，表面質量和不改變材料的成分、性能及零件使用性能的前提下，采用物理、化學等方法探測零件材料內部和表面的缺陷及其某些物理性能。

機器視覺的技術趨勢： 高速化、高分辨率、彩色

低功耗、智能化、模塊化、傻瓜化

先進數字網絡

特殊應用。4、21世紀制造業面臨的六大挑戰：

快速響應市場能力的挑戰－全部制造環節并行實現 打破組織、地域和時間壁壘的挑戰－技術資源的集成

信息時代的挑戰－信息向知識的轉變（信息的收集、儲存、分析、發布和應用）有限的資源和日益增長的環保壓力的挑戰－可持續發展（減少污染、合理資源利用）制造全球化和貿易自由化的挑戰－可重組工程 技術創新的挑戰－全新制造工藝和產品的開發

5、先進制造技術的內涵和特點

傳統制造技術

先進制造技術

系統性

能駕馭生產過程

物質流、信息流和能量流 廣泛性

貫穿從產品設計、加工制造到產品銷售的整個過程

集成性

專業和學科不斷滲透、交叉融合，其界限逐漸淡化甚至消失 動態性

不同時期、不同國家，其特點、重點、目標和內容不同 實用性

注重實踐效果，促進經濟增長，提高綜合競爭力 先進制造技術的分類： 現代設計技術

先進制造工藝

加工自動化技術

現代生產管理技術

先進制造生產模式

先進制造技術與傳統制造技術比較具有系統性、廣泛性、集成性、動態性、實用性特征。現代設計方法：優化設計

可靠性設計

價值工程

反求工程

綠色設計。

優化設計步驟： 設計對象的分析

設計變量和設計約束條件的確定

目標函數的建立、合適的優化計算方法的選擇

優化結果分析。現代設計技術的時間維：

產品規劃--需求分析、市場預測、可行性分析、總體參數、制約條件和設計要求； 方案設計--功能原理設計，確定原理方案；

技術設計--將產品的功能原理具體化為機器產品及其零部件的具體結構； 施工設計--指工程圖繪制，工藝文件編寫，說明書編寫等。

現代設計技術的邏輯維：分析--明確設計任務本質； 綜合--綜合各種因素，探求解決方案； 評價--對多種方案進行比較和評定，方案調整和改進； 決策--確定最佳的設計方案。從系統工程的觀點分析，現代設計技術是一個由 時間維、邏輯維 和 方法維 組成三維系統。

6、CAD產品的造型建模技術

線框模型：以頂點和棱邊描述三維形體，為兩表結構； 表面模型：以表面描述形體方法，為三表結構；

實體建模：能完整表示三維的幾何信息和拓撲信息，有

掃描表示法、邊界表示法、構造實體幾何法等結構形式； 特征造型：以具有工程語義的各類特征來定義描述形體的方法，便于CAD/CAM技術的集成。

CAD技術經歷了萌芽期、成長期、發展期、普及期，現已進入CAD與其它信息技術集成的年代；

7、可靠性設計的主要內容：

故障機理和故障模型研究

研究產品元件材料老化失效機理，掌握老化規律，揭示影響老化因素，建立失效機理模型。

可靠性試驗技術研究

試驗是取得可靠性數據主要來源，發現產品設計和研制階段的問題，恰當的試驗方法有利于保證和提高產品的可靠性，能夠節省人力和費用。

可靠性水平的確定

制定相關產品的可靠性水平等級，為產品的可靠性設計提供依據。可靠性設計的常用指標： 產品的工作能力

失效率

平均壽命。

8、對象選擇的基本方法 綜合加權評分法：

①分析影響產品價值因素，并確定權重；

②將各因素對所選擇對象進行評分；

③將各對象中各因素的得分與權重相乘；

④求取各對象總分值，以此作為選擇對象依據。ABC分類法--將零件分為ABC三類，A類零件占產品總數10%-20%，而成本卻占總成本60-70%；

B類60－70％，成本占10－20％；其余為C類。將A類零件作為價值分析對象。價值系數分析法--價值系數作為選擇對象的依據

vi=fi/ci

9、反求工程： 已有產品→實物測量→重構模型→創新改進→加工制造 反求工程類型：

實物反求

信息源為產品實物模型，應用最廣；

軟件反求

信息源為產品工程圖樣、數控程序、技術文件等技術軟件；

影像反求

信息源為圖片、照片或影像等資料。

10、綠色設計主要內容：

綠色產品描述與建模；準確全面的描述，建立評價模型； 綠色設計材料選擇

側重環境約束和材料對環境影響；

面向拆卸的設計

能夠高效、不加破壞地拆卸，有利于材料的重新利用和循環再生； 可回收性設計

包括可回收材料識別及標志、回收處理工藝、可回收性結構設計、可回收經濟分析與評價；

綠色產品成本分析包括：污染物處理成本、拆卸成本、重復利用成本、環境成本等。綠色產品設計數據庫： 包括材料成分、降解周期、費用、各種評價標準等。綠色設計的原則：

資源最佳利用原則

能量消耗最少原則

“零污染”原則

“零損害”原則。技術先進原則

采用新技術，使產品具有市場競爭力； 生態經濟效益最佳原則 同時考慮經濟效益和環境效益。

11、材料受迫成形工藝技術： 精密潔凈鑄造成形

精確高效金屬塑性成形工藝

粉末鍛造成形工藝

高分子材料注射成形。

12、超精密加工技術發展起因 ：

提高產品性能和質量，提高穩定性和可靠性；

促進產品的小型化；

增強零件的互換性，提高裝配生產率。超精密加工所涉及的技術范圍：

超精密加工機理

刀具磨損、積屑瘤生成規律、磨削機理、加工參數對表面質量的影響等有其特殊性；

超精密加工的刀具、磨具及其制備

刀具的刃磨、超硬砂輪的修整；

超精密加工機床設備

機床精度、剛度、抗振性、微量進給機構；

精密測量及補償技術

有相應級別的測量裝置，具有在線測量和誤差補償；

嚴格的工作環境

恒溫、凈化、防振和隔振等。

13、超硬磨料砂輪的修整方法：車削法

磨削法

噴射法

電解在線修銳法 電火花修整。

14、高速切削特征： 切削力低

熱變形小 材料切除率高

高精度

減少工序。

高速切削加工關鍵技術： 高速主軸

快速進給系統

高性能的CNC控制系統

先進的機床結構

高速切削的刀具系統。

15、微機械（MEMS）按尺寸特征分類及其特征：

微小機械 1-10mm；微機械 1μm-1mm； 納米機械 1nm-1μm。

微機械加工方法有超微機械加工、光刻加工、電化學加工、復合加工等。

體積小、精度高、重量輕

性能穩定、可靠性高

能耗低、靈敏度、工作效率高

消耗的能量遠小于傳統機械

多功能和智能化

制造成本低。

16、表面工程技術： 表面改性技術

表面覆層技術

復合表面處理技術。

17、現代特種加工技術：激光加工

超聲波加工

水射流切割加工。

18、機械零件常用的成形方法有受迫成形、去除成形、堆積成形；

19、精密潔凈鑄造成形、精確高效金屬塑性成形、粉末鍛造成形工藝、高分子材料注射成形均屬于先進的材料受迫成形工藝；

20、RPM工藝方法有光敏液相固化法SLA、選區片層粘結法LOM、選區激光燒結法SLS、熔絲沉積成形法FDM。

21、制造自動化技術發展趨勢：

制造敏捷化

制造網絡化

制造虛擬化

制造智能化

制造全球化

制造綠色化

22、數控裝置功能：

控制功能

準備功能

插補功能

輔助功能

補償功能。數控系統功能方面： 用戶界面圖形化

科學計算可視化

插補和補償方式多樣化

內置高性能PLC。

體系結構的發展： 集成化

模塊化

網絡化

開放式閉環控制模式。

23、工業機器人的組成： 執行機構

控制系統

驅動系統

位置檢測裝置。

24、FMS單元控制器功能： 通信管理與運行控制

系統信息管理

作業計劃制定

系統作業調度

系統過程監控。

FMS控制系統由系統管理與控制層（單元控制層）、過程協調與監控層（工作站層）、設備控制層組成。

25、現代生產管理階段: 時間段：20世紀70年代至今。

主要管理技術： 物料需求計劃MRP用于生產計劃與控制； 在MRP基礎上發展成為集采購、庫存、生產、銷售、財務等為一體的制造資源計劃MRPII管理方法； 為適應全球經濟發展，在MRPII的基礎上又出現了以供應鏈為核心的企業資源計劃ERP管理模式。

26、PDM的體系結構： 支持層

對象層

功能層

用戶層。PDM的功能

電子資料室管理和檢索 PDM核心功能

產品配置管理

工作流程管理

項目管理功能。

27、物流系統基本活動： 物料加工 包裝 裝卸搬運

存儲 配送 物流信息處理。

物流管理內容： 物流計劃管理

調整物流關系

物流經濟活動管理

物流作業系統管理。

28、及時生產(JIT)的目標： 庫存量最低(零庫存)

廢品量最低(零廢品)

設備保持完好(零故障)

準備時間最短(零準備時間).29、PDM是一種管理所有與產品相關的信息和過程的技術，它 為企業建立了一個并行化產品設計和制造的協調環境。

JIT是以看板為管理工具，以裝配為起點的“后拉式”生產方法，追求零庫存、零廢品、零故障的企業經營目標。

TQM為全員參加、貫穿產品全生命周期、力求全面經濟效益的一種質量管理模式。

30、CIMS的組成：經營管理信息分系統（MIS)工程設計信息分系統(EDIS)制造自動化分系統(MAS)質量保證信息分系統（QIS)

數據庫管理分系統

計算機網絡分系統。CIMS三要素關系： 經營管理與技術

人與技術

人與經營管理。

31、并行工程關鍵技術： 產品開發過程的重構

集成的產品信息模型

并行設計過程的協調與控制。

32智能制造系統的特征：

自律能力

人機一體化

虛擬現實技術

學習能力與自我維護能力。

33、及時生產、成組技術和全面質量管理是精益生產的三大支柱。

34、系統誤差的發現： 理論分析及計算

實驗對比法

殘余誤差觀察法

殘余誤差校核

計算數據比較法。

系統誤差的削弱和消除： 從產生誤差源上消除系統誤差

引入修正值法

零位式測量法

補償法

對照法。

5虛擬儀器的內部功能劃分為信號采集與控制、數據分析與處理、結果表示與輸出功能模塊。

第四篇：先進制造技術總結

先進制造技術總結

1.引言

制造業是現代國民經濟和綜合國力的重要支柱，其創造了國民生產總值1/3，工業生產總值的4/5，提供了國家財政收入的1/3。由此可見，制造技術的水平將對一個國家的經濟實力和科技發展的水平產生重要的影響。制造技術尤其是先進制造技術將主宰一個國家的命運，因而，各國政府都非常重視先進制造技術的研究和發展。先進制造技術源于20世紀80年代的美國，是為提高制造業的競爭力和促進國家經濟增長而提出。同時，以計算機為中心的新一代信息技術的發展，推動了制造技術的飛躍發展，逐步形成了先進制造技術的概念。近年來，隨著科學技術的不斷發展和學科間的相互融合，先進制造技術迅速發展，不斷涌現出新技術、新概念。例如:成組技術(GT)、精益生產(LP)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、快速成型技術(RPM)、虛擬制造技術(VMT)等。先進制造技術是發展國民經濟的重要基礎技術之一，對我國的制造業發展有著舉足輕重的作用。尤其在經濟全球化條件下，隨著國際分工的深化，出現國際產業大轉移、制造業布局大調整的趨勢。其中廣泛采用先進制造技術和先進制造模式，是當今國際制造業發展的突出現象。以制造業快速發展為標志的工業化階段，是經濟發展的必經階段。把握先進制造業的發展趨勢，借鑒有益的國際經驗對于我國實施“十二五”發展戰略，推動制造業轉型升級，具有重要的現實意義。先進制造技術的含義和特點 2.1 含義

先進制造技術（AMT）是以人為主體，以計算機技術為支柱，以提高綜合效益為目的，是傳統制造業不斷地吸收機械、信息、材料、能源、環保等高新技術及現代系統管理技術等方面最新的成果，并將其綜合應用于產品開發與設計、制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程，實現優質、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術經濟效果的前沿制造技術的總稱。

2.2 先進制造技術的特點 1）是面向工業應用的技術 先進制造技術并不限于制造過程本身，它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容，并將它們結合成一個有機的整體。

2）是駕馭生產過程的系統工程 先進制造技術特別強調計算機技術、信息技術、傳感技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、制造和生產組織管理、銷售及售后服務等方面的應用。它要不斷吸收各種高新技術成果與傳統制造技術相結合，使制造技術成為能駕馭生產過程的物質流、能量流和信息流的系統工程。

3）是面向全球競爭的技術 隨著全球市場的形成，使得市場競爭變得越來越激烈，先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。因此，一個國家的先進制造技術，它的主體應該具有世界先進水平，應能支持該國制造業在全球市場的競爭力 先進制造技術的組成

先進制造技術是為了適應時代要求提高競爭能力，對制造技術不斷優化和推陳出新而形成的。它是一個相對的，動態的概念。在不同發展水平的國家和同一國家的不同發展階段，有不同的技術內涵和構成。從目前各國掌握的制造技術來看可分為四個領域的研究，它們橫跨多個學科，并組成了一個有機整體：

3.1 現代設計技術

1）計算機輔助設計技術

包括：有限元法，優化設計，計算機輔助設計技術，模糊智能CAD等。

2）性能優良設計基礎技術 包括：可靠性設計；安全性設計；動態分析與設計；斷裂設計；疲勞設計；防腐蝕設計；減小摩擦和耐磨損設計；測試型設計；人機工程設計等

3）競爭優勢創建技術 包括：快速響應設計；智能設計；仿真與虛擬設計；工業設計；價值工程設計；模塊化設計。

4）全壽命周期設計 包括：并行設計；面向制造的設計；全壽命周期設計。5）可持續性發展產品設計 主要有綠色設計。

6）設計試驗技術 包括：產品可靠性試驗；產品環保性能實驗與控制。

3.2 先進制造工藝 1）精密潔凈鑄造成形工藝； 2）精確高效塑性成形工藝； 3）優質高效焊接及切割技術； 4）優質低效潔凈熱處理技術； 5）高效高精度機械加工工藝； 6）新型材料成形與加工工藝； 7）現代特種加工工藝； 8）優質清潔表面工程新技術； 9）快速模具制造技術； 10）擬實制造成形加工技術。

3.3 自動化技術

1）數控技術； 2）工業機器人；

3）柔性制造系統（FMS）； 4）計算機集成制造系統（CIMS）； 5）傳感技術； 6）自動檢測及信號識別技術； 7）過程設備工況監測與控制。

3.4 系統管理技術

1）先進制造生產模式； 2）集成管理技術；3）生產組織方法。先進機械制造技術的發展現狀

近年來，我國的制造業不斷采用先進制造技術，但與工業發達國家相比，仍然存在一個階段的整體上的差距。1)制度落后

工業發達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發展，推動了準時生產、敏捷制造、精益生產、并行工程等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理。多數小型企業仍處于經驗管理階段。

2)設計方法落后

工業發達國家不斷更新設計數據和準則。采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD／CAM)，大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD／CAM技術的比例較低。3)制造工藝落后

工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米，納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發、掌握之中。

4)自動化程度低

工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元、柔性制造系統、計算機集成制造系統，實現了柔性自動化、知識智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業使用。

5)管理方面

工業發達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發展，推出了準時生產、敏捷制造、精益生產、并行工程等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業局部采用了計算機輔助管理，多數小型企業仍處于經驗管理階段。

5、我國先進機械制造技術的發展趨勢

1)全球一體化

特別是加入世界貿易組織后，國際和國內市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業中，國內外已有不少企業，甚至是知名度很高的企業，在這種無情的競爭中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少企業暫時還在國內市場上占有份額的企業，不得不擴展新的市場；另一方面，網絡通信技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展，這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球一體化制造企業發展的動力。2)信息化

信息通訊技術的迅速發展和普及，給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行。3)模擬化

制造過程中的模擬技術是指面向產品生產過程的模擬和檢驗。檢驗產品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標，進行生產過程計劃、組織管理、車間調度、供應鏈及物流設計和產品工藝的合理性，保證產品制造的成功和生產周期，發現設計、生產中不可避免的缺陷和錯誤。4)自動化

自動化是一個動態概念，目前它的研究主要表現在制造系統中的集成技術和適應現代化生產模式的制造環境等方面。制造自動化技術的發展趨勢是制造全球化、制造敏捷化、制造網絡化、制造虛擬化、制造智能化和制造綠色化。5)綠色化

綠色制造則通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠色設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產出綠色產品，產品使用完以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對環境的負面影響。同時使原材料和能源的利用效率達到最高。

6.結束語

制造業是國家經濟和綜合國力的基礎，被稱為“立國之本”。先進制造技術是現代制造業的關鍵技術，已經成為一個國家綜合實力和科技發展的重要標志，為提高一個國家的國際地位起著舉足輕重的作用。經過近幾年的發展，我國的制造工業己經取得了長足的進步，但和先進國家相比還存在很大差距。主要表現在：技術投入相對不足，原有技術基礎和研究開發能力薄弱，制造業產品落后，技術水平低，信息含量少，更新換代慢，以及市場營銷、經營管理、人才素質相對落后，缺乏國際竟爭能力等方而。因此，我國對先進制造技術已引起高度重視，大力發展先進制造技術，培養專業人才，使我國由世界制造大國逐步轉變為世界制造強國。

7.參考文獻

[1]楊叔子，吳波.先進制造技術及其發展趨勢[J].機械工程學報，2003，39(10)：73～78。

[2]陽堯璋.21世紀制造技術發展趨勢及重點發展方向[J].機械制造，2003(3)：10～13。

[3]劉曉玲，董平.先進制造技術的發展趨勢及其關鍵技術[J].機械制造與自動化，2008，37。

[4]金杰，張安陽.快速成型技術及其應用[J].浙江工業大學學報，2005，33。[5]盛曉敏，鄧朝暉.先進制造技術[M].北京：機械工業出版社，2010。

第五篇：數字化設計與制造蘇春版課后答案

《數字化設計與制造》

第一章

數字化設計與制造技術引論

1、數字化開發技術包含哪些核心技術。

以CAD、CAE、CAPP、CAM為基礎、為核心 2.產品數字化開發的主要環節。

3.數字化設計、數字化制造、數字化仿真的內涵。數字化設計與制造涵蓋： 數字化設計(DD)

CAD：概念化設計、幾何造形、工程圖生成及相關文檔

CAE：有限元分析（FEM）、優化設計

DS：虛擬裝配、運動學仿真、外觀效果渲染等等 數字化制造(DM)

CAPP：毛壞設計、加工方法選擇、工藝路線制定、工序設計、刀夾具設計

CAM： NC圖形輔助編程（GNC）、加工仿真檢驗 數字化制造資源管理(MPR、ERP）

數字化設計與制造數字信息集成管理（PDM、CIMS、PLM）

4.產品的數字化開發技術與傳統的產品開發技術相比，有哪些區別，有哪些優點？ 產品的市場競爭：

?

產品的的復雜性不斷增加(功能綜合)?

產品的生命周期不斷縮短,開發周期短 ?

產品的設計風險增加 ?

社會環境對產品的影響

現代好產品的標志: TQCSE（T 時間更短 Q 質量更好

C 成本更低

S 服務質量更好 E 更環保）

5、與傳統的產品設計與制造方法相比，數字化設計與制造方法有哪些優點？

提高設計效率，改進設計質量，降低產品的開發成本、縮短開發周期，改善信息管理，提高企業的競爭力

第三章

數字化設計與制造系統的組成

1.數字化設計與數字化制造技術大致經歷了哪些發展階段？有哪些發展趨勢

準備及醞釀階段(20世紀50年代)：出現數控機床；為數控機床開發自動編程工具語言APT 2D時代(20世紀60年代)：計算機輔助繪圖，提高繪圖質量和效率；方便圖紙管理；平面分析計算 CAD/CAM一體化(20世紀70-80年代)：3D建模

統一數字模型；CAE廣泛應用；CAD、CAM通過；無圖紙生產；數字信息交換接口

數字信息集成管理

（90年代開始）：產品信息、數據集成管理 PDM，智能化，分布式網絡化，CIMS，PLM 數字化設計與制造技術的發展趨勢：

利用基于網絡的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技術,以實現全數字化設計與制造

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技術與ERP、SCM、CRM結合，形成企業信息化的總體構架

通過Internet、Intranet及Extranet將企業的各種業務流程集成管理

虛擬工廠、虛擬制造、動態企業聯盟、敏捷制造、網絡制造以及制造全球化

2、數字化設計與制造系統的支撐軟件組成。）支撐軟件

?

圖形處理軟件二維圖形的生成、編輯、修改、尺寸標注和圖形的輸入輸出 ?

幾何造型軟件：線框、曲面、實體（特征）模型的造形設計、編輯 ? 數據庫管理系統：存儲系統指定數據，保證數據的完整、有效、安全、共享性，并便于修改擴充 支撐軟件一般有商品軟件，有集成型和單功能型二種：

集成型：Pro/E

UG

I-DEAS

CATIA

CAX’A 單功能型：AutoCAD

Ansys

MasterCAM

ORACLE

3、數字化設計與制造系統的系統軟件組成 CAD/CAM常用的操作系統：

1）unix+X-windows

(常用于大、中、小型機或圖形工作站）2）MS-windows

(常用于單用戶系統）3）windowsNT Linux

(常用于網絡系統））系統軟件

? 操作系統：存儲器管理、CPU管理、I/O管理、文件系統及數據庫管理

? 編譯系統、語言處理系統：支持用戶開發應用軟件；常用開發工具：匯編語音、VB、VC++、C++、Fortran ? 診斷系統：對系統的軟硬件進行診斷維護

4、數字化設計與制造系統的主要硬件。

硬件：計算機、輸入、輸出設備和數據交換通信接口

5、工程數據庫管理系統的基本功能

6、數字化設計與制造系統的軟件應具備的功能 大型集成支撐軟件的功能：

1）建模功能：2D建模、3D建模、特征建模

2）分析與優化設計：FE分析；機械運動學分析；動力學運動分析；裝配檢驗 3）數控編程功能：模具設計；GNC；后置處理

4）數據管理功能：工程數據管理；模型數據交換接口 5）提供專用功能開發環境

7、企業在數字化設計與制造系統配置中應考慮哪些問題 ？

軟件系統選型需考慮的因素：(1)系統的性能價格比(2)系統的開放性(3)系統的擴展能力(4)可靠性和維護性(5)第三方軟件的支持(6)供應商的經營狀況發展趨勢

數字化設計與制造系統選型：(1)需求分析(2)性能分析(3)編寫需求建議書

8、協同工作環境在數字化設計與制造系統的作用 第四章

產品數字化造型技術

1.什么產品造型技術?經歷哪幾個發展階段? 產品數字化造型技術概述

? 產品造型也稱產品建模，即建立產品的數字模型

? 根據需要，可建立產品的線框、曲面、實體或特征數字模型 ? 產品的數字化建模一般在建模功能軟件的界面上逐步建立完成的

? 不同的建模軟件的建模方法是不盡相同的，提供的用戶界面也不同，數字模型的表達也不相同 ? 產品數字化模型是產品開發的基礎、核心 2.描述幾何形體的幾何元素有哪些種類？ 基本幾何元素:點、邊、面、環、體、殼…

3.線框、曲面、實體和特征造型各有哪些特點? 線框造型——線框模型（Frame Model）

1、線框模型是用邊和點來描述和表達物體的

2、由于線框模型所需的信息少，數據結構簡單，對硬件要求不高，顯示響應速度快，是早期或簡單系統的建模方式。

3、由于線框模型沒有面的概念，故無法進行消隱，使模型出現位置多義性和形狀的多義性；線框模型是含信息最少最簡單的三維幾何模型。

現在研究熱點：線框模型自動轉換為三維實體模型 曲面造型——表面模型（Surface Model）

（1）表面模型是用物體的表面來表達物體的；

（2）曲面建模方法適合于表曲面不能用簡單的數學模型表達的物體的述。

復雜曲面表達方法：通過離散點來構造過這些點或逼近這些點的光滑過渡曲面。

常用方法：貝賽爾（Bezier）曲線、曲面；B樣條曲線、曲面 ；孔斯（Coons）曲線、曲面；非均勻有理B樣條（NURBS）曲線、曲面

（3）表面模型包含物體形狀的較多信息，但不能直接得到物體的物理特性（質量、轉動慣量。。）

（4）由表面模型較容易得到物體的實體體模型

實體建模——實體模型（Solid Model）

實體模型是利用一些基本體素，通過集合運算（布爾運算）表達物體的

（1）基本體素：1）長方體、圓柱體、球體、錐體、圓環體等等2）平面掃描體3）整體掃描體

（2）布爾運算（集合運算

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

三維實體表示方法 1）邊界表示法：

體通過面表達、面通過邊表達、邊通過點表達、點通過三個坐標表達

采用這種方法有：CATIA、EUCLID 等等

優點：表達信信息全面、修改容易。

缺點：信息量大且有冗余。

2）構造立體幾何法：

由基本體素，通過布爾運算來表示實體

優點：表達方便、直觀，數據結構簡單。

缺點：對復雜表面的物體難于表達。

3）混合模式：

這即是1）與 2）的混合表達模式，這種方法是現代造型CAD/CAM軟件常用的方法

還應指出：現休的大型造型軟件都含有這幾種幾何建模方法，在使用時，可視需要選用合適的建模方法。

特征造型的特點：

1)特征造型有利于完整表達產品的技術及生產管理信息

2)特征造型有利于體現產品的設計意圖,產品的數字模型更易理解

3)特征造型有利于后續如分析、工藝設計、加工、檢驗工作

4）特征造型有利于產品設計和工藝方法的規范化、標準化

5）特征造型有利于產品的智能化設計和制造 4.曲面造型與實體造型各有哪些方法？ 幾種曲面生成法（常用CAD/CAM軟件）：1）線性拉伸面2）直紋面3）旋轉面4）掃描面5）蒙皮面 5.產品結構模型及其功能。

6.數字化設計軟件中的關鍵技術與研究熱點分別有哪些？ 數字化設計軟件中的關鍵技術

參數化設計：能有效提高模型生成及修改的速度，對于形狀或功能相似的產品設計更是具有重要意義。對于裝配體的修改也很方便。

智能化設計：智能化是產品數字化設計的目標。但目前智能化水平還不能滿足設計的需要。目前的自動捕捉關鍵點、自動標注尺寸及公差，自動生成材料吸細表，裝配體的相關部件自動修改等都是智能化的體現。

基于特征設計：特征設計能更好應產品設計的加工工藝信息和工程特征信息。

單一數據庫與相關性設計：產品模型的全部信息來自同一個數據庫。這樣可以保證任何改動，都及時反映到設計過程的其它相關的環節上，從面實現相關設計，有利于減少設計中的差錯，縮短開發周期。NURBS幾何造型技術：NURBS—非均勻有理B樣條曲線是一種精確表示形體幾何信息的方法。它采用統一的數學形式表示曲線、曲面以及精確的二次曲線、曲面，從而簡化系統的管理，提高了曲面的構造成能力和編輯能力。

數字化設計軟件與其它開發、管理系統集成：1）數字化設計軟件與數字化仿真、數字化制造、數字化管理軟件模塊集成，為企業提供了一體化解決方案。2）將數字化造成型和設計技術的算法、功能模塊及系統，以專用芯片的形式加以固化，以提高設計效率。3）基于網絡環境，實現異地、異構系統的企業產品集成化設計。

標準化：標準化技術從根本上解決異構系統間的數據信息的交換問題。國際規定了STEP標準。

數字化設計軟件中的研究熱點：計算機輔助概念設計、計算機支持的協同設計、海量信息的存儲、管理和檢索；支持設計創新；與虛擬現實技術集成；計算機安全。

7.什么是產品數據？常用的產品數據交換標準有哪些？ 各有什么優缺點？ 產品數據:是指產品數字模型的全部信息。常用產品數據交換標準： 初始圖形轉換規范（IGES）：IGES的缺點：

1）由于IGES規定描述的實體不夠，無法描述產品數據模型的全部信息，某些數據會丟失。

2）不能轉換屬性信息。

3）層的信息經常丟失。

4）不能將兩個零部件的信息存放到一個文件中。

5）IGES產生的數據量較大，使得許多CAX系統難以處理。

6）IGES產生的過程中發生的錯誤難以確定，常需要人工處理IGES文件。產品模型數據交換標準（STEP）：為克服產品數字模型數據信息交換問題，國際標準化組織（ISO）提出了產品模型數據交換標準，簡稱STEP標準。STEP的概念模型

由于STEP標準著眼于未來，定義十分詳細。

STEP標準中產品模型數據信息分為三層，共7種類別。

三層：應用層、邏輯層、物理層

七類：描述方法、通信集成資源、應用集成資源、應用協議、實現方法、一致性測試、抽象測試集 DXF：DXF是AutoCAD軟件支持的中間文件格式。DXF文件采用ASCⅡ碼格式，第五章

數字化仿真技術

1.什么是仿真？仿真有哪些類型？

計算機仿真是在計算機內建立實際系統的計算機數字模型，通過仿真軟件驅動實際系統的計算機數字模型運行工作，進行觀察和考核實驗。

數字化仿真分類:按仿真的模型不同，分為物理仿真、數學仿真、物理-數學仿真 2.數字化仿真在產品開發中的作用?舉例說明 仿真技術在產品研制中的應用:

概念化設計：對設計方案進行技術、經濟分析及可行性研究，選擇合理設計方案

設計建模：建立系統及零部件模型，判斷產品外形、質地及物理特性是否滿意

設計分析：分析產品及系統的強度、剛度、振動、噪聲、可靠性等性能指標

設計優化：調整系結構及參數，實現系統特定性能或綜全性能的優化

制造：刀具加工軌跡、可裝配性仿真、及早發現加工、裝配中可能存在的問題 樣機試驗: 系統動力學運動學及運行性能仿真，虛擬樣機試驗，以確認設計目標

系統運行: 調整系統結構及參數，實現性能的持續改進及優化 3.數字化仿真的基本步驟是什么? 數字化仿真的基本步驟：建立系統的數字模型；模型變換；編制仿真算法；進行仿真實驗；仿真結果整理分析。

4.有限元分析方法的基本原理和求解步驟、主要模塊。

有限元方法起源于50年代，隨著其理論和實踐上的不斷成熟和計算機性能的不斷提高，有限元方法已成為機械設計分析的最為有效和最常用的方法。

一、有限元方法簡介：

設有彈性體在外界的作用下（外力、溫度變化等等）產生應力和變形描述彈性體上某點的應力和變形有15個未知量：

3個位移分量：u

v

w

6個應變分量：?x

?y

?z(正應變）

?xy

?yz

?zx(剪應變）

6個應力分量：?x

?y

?z（正應力）

?xy ?yz

?zx（剪應力）

為求出這15個未知量，我們可由彈性力學基本原理及假設導出15個基本方程：（偏微分方程）

3個平衡方程：（反映靜力平衡）

6個幾何方程：（反映位移與應變之間的關系）

6個物理方程：（反映應力與應變的關系）

從理論上講，由15個方程就可以解出15個未知量。但在實際應用中，由于復雜的結構、幾何形狀、載荷情況和材料特性，因此，除一些簡單問題外，一般不可能用解析方法求解。

困難：偏微分方程

非線性

解決方法：（數值近似法）

1）將彈性體--->有限個小單元（單元大小按精度要求劃分）

2）在每個小單元上用線性來代替非線性、用差分來代替微分

這些單元就稱為有限元，各單元相連接的點稱為節點。

這樣，就可以建立每個節點的相應15個未知量的15個簡單（線性）的代數方程，求解就方便多了。

即將所有節點的方程組合，加上邊界約束和載荷條件，再統一求解。有限元方法應用領域：分析計算結構與時間無關的應力分布與變形問題

2）結構動力學問題

動態特性：固有頻率、振型等

強迫響應分析：結構在動載荷的作用下的響應，振動和噪聲。

溫度場分析：分析結構內部的溫度分布及熱應力和熱變形。

流場分析：

二、有限元方法的分析計算過程：

1、結構的離散化：1）單元種類的選取2）單元的數目3）劃分方案

2、單元分析

3、建立整體矩陣方程

4、加入外加載荷以及約束條件等邊界條件

5、方程組求解

6、計算其它物理量

7、計算結果分析

三、有限元分析軟件及其應用

有限元分析軟件

常用的FE軟件：

NASTRAN

ANSYS

ADINA

SAP

等等

大型CAD/CAM集成軟件都有FE模塊

這些FE軟件一般有：

1）眾多的功能模塊：靜態分析、模態分析、隨機響應、熱傳導分析等等

2）單元種類多

（20~30種）

3）提供強有力的前、后處理功能

4）與其它軟件的接口

有限元軟件的組成

1）有限元前處理：構造圖形或幾何參數（CAD）；單元劃分；載荷；約束條件；材料特性輸入

2）有限元分析計算：進行單元分析和整體分析、求解（由軟件自動完成）

3）有限元后處理

對計算結果進行分析、整理、變換、處理和輸出（自動完成）

輸出結果分析圖形

輸出結果分析數據

5.在機械產品開發中，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

、數字化制造技術

1.CAPP的基本功能和類型。

CAPP應具有的功能:1)產品的工藝設計2)工藝管理3)資源利用4)工藝匯總5）工藝設計管理6）流程控制與管理7）工藝設計管理8）標準工藝 CAPP的類型：

派生式(變異型)——典型工藝

做法:１）用成組工藝法，將零件按特征分組，形成主樣件和主樣件的典型工藝；

２）將分組特征、主樣零件及典型工藝以文件的形式輸入計算機，形成典型工藝庫；

３）按輸入零件特征檢索，找出該零件所屬的組，提出該組的主樣件和典型工藝；若找不到該零件所屬的組,系統給出提示.４）比較零件與主樣件，在典型工藝中刪除多余部分，即得該零件的工藝過程。

創成型CAPP系統：系統能自動地為一個新零件制定出工藝規程的系統。工藝規程是根據系統的制造工藝數據庫有沒有人工干預的條件下從無到有創造出來的。?

由系統的決策程序，模擬工藝設計人員的決策過程；

系統自動提取制造知識，產生零件所需要的各個工序和工步的加工內容； ?

系統自動完成機床、工具的選擇和加工過程的優化。?

工藝決策邏輯程序是創成型CAPP系統的核心 3.綜合型CAPP系統

綜合型CAPP系統也稱半創成型CAPP系統，是將變異型與創成型結合而成。?

前面的過程如變異型CAPP系統，一直到檢索出所屬零件族的典型工藝； ?

對典型工藝進行修改，工序設計則采用自動的邏輯決策程序 2.變異型CAPP的特點及其工作過程？

變異型CAPP系統的工作流程:1)零件信息檢索2)零件信息輸入3)零件成組編碼4)典型工藝搜索模塊5)工藝編輯模塊6)工藝設計過程管理7)工藝文件輸出8)CAPP相關工具 3.創成型CAPP的特點及其工作過程 4.試述數控自動編程的基本步驟。

分析零件圖樣和工藝處理：1）確定加工方案2）工夾具的設計和選擇3）正確地選擇編程原點及編程坐標系4）選擇合理的走刀路線5）確定合理的刀具的切削用量

數學處理

用相應的編程方法進行編程

檢驗并生成數控機床可用控制介質

5.如何確定數控機床的各軸?？ 坐標軸及其運動方向：

Z軸：平行于機床主軸的坐標軸（垂直于工件裝夾面）正方向為工作臺到刀具夾持方向；

X軸：作為水平的、平行于工件裝夾面的坐標軸，它平行于主要的切削方向，且以此方向為正方向； Y軸：由X軸和Z軸按右手法確定。

6.模態G代碼與非模態G代碼有何區別？F指令的常用單位

進給功能指令：也稱F功能，表示進給速度，屬于模態代碼。在G01、G02、G03和循環指令程序段中，必須要有F指令，或者在這些程序段之前已經寫入了F指令。進給功能用地址符F和其后1至5位數字表示，通常（F×××）表示。單位一般為mm/min，當進給速度與主軸轉速有關時（如車削螺紋），單位為mm/r。

7.M01與M30有何區別？

M01——計劃停止指令：M01指令的功能與M00相似，不同的是，M01只有在預先按下控制面板上“選擇停止開關”按鈕的情況下，程序才會停止。

M30——程序結束指令：M30指令與M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自動返回程序起始位置，為加工下一個工件作好準備。8.后置處理有何作用？

后置處理的作用是將刀具軌跡轉換為指定類型的G代碼程序

機床信息設置：

設置機床的類型。設置機床G和M指令的差別設置程序頭，程序尾設置換刀方式設置G00移動速度后置設置：設置轉換成G代碼的格式設置行號。坐標輸出格式設置圓弧插補命令設置 后置文件設置生成G代碼：生成工藝清單。將刀位文件轉換為G代碼程式 9.加工仿真過程有何作用？

檢驗加工程序所選擇的刀具、走刀路線、進退刀是否合理；檢驗加工程序在加工過程中是否有過切、啃切和欠切；檢驗刀具與限制面或約束面是不發生干涉；檢驗加工程序在加工過程中是否會發生碰撞 10.什么是DNC技術？

DNC—Direct

Numerical Control

直接式數字控制

（也稱群控）優點：中央處理器直接控制各機床，減少機床NC控制器的配置

減少機床的準備時間

缺點：各機床全部依賴中央處理器，中央處理器有問題，全部機床都不能工作 第七章

逆向工程與快速原型制造技術

1.什么是逆向工程？逆向工程分類、特點。

逆向工程（Reverse Engineering，RE）是指已有產品為藍本，在消化、吸收的基礎上，進行外形或 功能的改進、創新，進而推出新產品。

逆向工程的類型：實物逆向、軟件逆向、影象逆向、局部逆向 2.逆向工程的基本步驟。分析階段：逆向對象的功能、原理分析逆向對象的材料分析逆向對象的制造和裝配工藝分析逆向對象的精度分析逆向對象的造型分析逆向對象的系列化、模塊化分析逆向對象的包裝技術分析逆向對象的使用和維護技術分析 再設計階段：

A.分析實物的幾何柘樸關系，確定測量方法、測量工具，確定測量順序、精度，測量實物。B.檢查、分析測量數據，對測量數據作必要修正。C.重構逆向對象的數字化模型。

D.在分析階段的結果和重構的數字化模型基礎上，對逆向開發的產品的外形、功能上的改進、創新。逆向產品的制造階段：

逆向產品的制造過程與通常（正向）一樣。

對逆向產品的外觀、功能的檢驗。如不滿足設計要求，則要返回分析階段、再設計階段、制造階段重新進行修改。

3.什么是實物逆向工程？實物逆向工程的關鍵技術 4.實物逆向工程技術應用實例。

5.什么是原型？什么是快速原型制造技術？ 6.快速原型制造技術的特點。

7.快速原型制造技術的主要用途。

?

支持產品的外形設計

用于檢查設計質量

功能檢測

裝配于涉檢驗

產品宣傳

快速制模 8.舉例說明三坐標測量機在機械新產品開發中的作用

三坐標測量機是把光學、機械、電子和計算機控制技術融為一體的高精度、高效率、功能性強的檢測設備。對于數控機床加工的首件零件的檢測和制造過程中對形狀復雜、精度要求嚴格的零件的檢測都特別有效，從而給數控機床的工裝夾具和刀具位置的調整及加工程序補償提供最有效、精確的數據。三坐標測量機的這種高精度、高效率以及在CAD/CAM和反求工程中的應用是普通檢測技術所不可比擬的，因此更加推動了數控加工設備在制造業的廣泛應用。9.舉例說明快速原型技術在模具制造中的作用 第八章、產品數字化開發的集成技術

1.什么是CIMS？ CIMS包含哪些子系統？

CIMS定義:是一種組織、管理與運行企業生產的哲理，它借助計算機硬件及軟件，綜合運用現代管理技術、制造技術、自動化技術、系統工程技術，將企業生產全過程中有關人/組織、技術、經營管理三要素與其信息流、物流有機地集成并優化運行，實現企業整體優化，以達到產品高質、低耗、上市快、服務好，從而使企業贏得市場競爭。

CIMS旨在提高企業的T、Q、C、S CIMS的基本組成： ? 企業管理軟件系統：以管理信息系統、制造資源計劃或企業資源計劃為核心，包括市場及技術預測、企業經營決策、企業及車間生產計劃、原材料采購、供應鏈管理、財務管理、成本管理、人力資源管理、銷售管理等模塊

?

產品數字化設計系統: CAD/CAE/CAPP/CAM ?

制造過程自動化系統: 數控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統、機器人等

?

質量保證系統：采集、存儲、評價與處理存在于設計、制造、裝配、運輸等過程中與質量有關數據，以實現保證和提高產品質量 ?

物流系統 ?

數據庫系統 ?

網絡系統

2.CIMS 的分類，CIMS的實施過程中應注意的問題。

CIMS的分類：離散型企業CIMS、流程型企業CIMS、混合型企業CIMS 3.什么是并行工程？企業為什么要實行并行工程？

并行工程: 對產品及其相關過程進行集成地并行的設計的系統化工作模式。這種模式力圖使產品開發人員從設計開始就考慮到產品全生命周期中的各種因素，包括質量、成本、進度及用戶需求

實現產品開發的并行工程是為了縮短產品的開發周期、降低成本、提高產品質量、提高產品設計一次成功率和提升企業效益。

4.并行工程具有哪些特點？ 并行工程具有如下特點： 強調產品開發過程、尤其是設計過程的并行化和集成化處理強調在產品的設計階段就要考慮到產品全生命周期的所有因素強調各部門的協同工作，盡早地發現和解決后續環節中可能出現的問題通過改進設計質量以減少產品或工程開發中的變更次數；通過產品設計及其相關過程的并行以縮短產品的開發周期； 通過產品設計及其制造過程一體化降低產品的制造成本。強調在產品開發過程在時間和空間上的交叉和重疊，實現了先進制造技術與計算機技術、信息技術新成果的集成融合。5.并行工程的關鍵技術在哪些？ 并行工程的組織管理技術

? 開發團隊管理、網絡組織管理 并行工程的過程重構技術

?

產品開發流程重構、員工素質重構、工作環境重構(協同工作)、企業資源管理重構 并行工程的協調管理和協同工作環境 ?

協調管理、協同工作環境 DFX技術

? DFA、DFM 質量功能配置技術

?

質量屋---質量配置關系矩陣 產品數據管理技術 ?

PDM 產品性能綜合評價和決策系統 并行工程的集成框架系統

6.什么是并行工程？與傳統的產品串行開發相比有哪些優點？ 并行工程會對傳統產品開發模式產生強烈沖擊:

產品開發技術方面、生產組織方式方面、企業管理模工方面

7.協同設計技術的定義，協同設計技術的工作方式。

協同設計技術的定義：以計算機、通信和多媒體等為協同工作提供友好的用戶界面及信息交流工具 CSCW支持四種工作模式：

?

同地同步

同地異步

異地同步

異地異步 8.協同設計技術的基本操作，協同設計工具。CSCW支持五種基本操作：

?

協同會話功能

協同瀏覽功能

協同文本編輯功能

協同造型

協同查詢 協同設計工具： 電子白板 BBS視頻會議 FTP聊天室

9.什么是網絡化制造？網絡化制造主要應用模式有哪些？

網絡化制造——以網絡和數據庫技術為基礎，由基于網絡的產品設計、制造、管理和營銷技術有機集成的一種全新制造模式。它有利于企業快速獲取市場需求信息，提高企業管理預見性和主動性，增強企業生產計劃的針對性，整合制造資源，提高企業市場響應速度。網絡化制造的體系結構

1.基于ASP的網絡化制造

2.以龍頭企業為核心的網絡化制造

3.基于企業動態聯盟的網絡化制造 10.什么是PLM？PLM的功能有哪些？

產品全生命周期管理的定義： 通過網絡實現從產品需求預測、概念設計、結構設計、原材料采購、制造、銷售、使用、客戶服務、報廢以及回收等環節的集成管理系統。

PLM還擴展到協作企業，以便在更深層次上支持產品開發和企業管理。

PLM的主要管理功能：

1）需求管理

2）產品數字化開發過程管理

3）質量管理

4）產品回收管理

5）頂目管理

6）產品數據管理

7）價值鏈管理

8）配置管理

9）工作流管理