数字化制造技术大作业

数字化制造技术基础

及其应用

大作业

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作业1：论述数字化制造技术的最新国内外现状。

我国第一部大型工业纪录片《大国重器》于2013年11月初在央视首播，其内容记录和传播为振兴中国装备工业做出突出贡献的先进人物和事迹?中国的装备制造在过去的三十年内发生了革命性的变化，现金已经在个别产业领先世界水平，作为装备制造业的根基性行业——机械制造也在飞速发展着?由此可以看出机械设计制造及其自动化作为一个综合性学科在“大国重器”的发展中担任着重要角色?

本科作为机械设计制造及其自动化的学生，研究生作为机械工程的学生，在大学期间我们广泛地学习了工科专业都会涉及的基础课程，也学会了机械专业相关的机械原理及机械设计?电工电子学?计算机辅助设计?数字化制造技术?液压与气动技术等几十门专业课程?如今的机械专业并非许多人想象中那么无趣，机械设计包含的内容非常广泛?一个传统模具从塑性到制造，设计是首要的步骤，而数字化制造技术作为一项专业技术，与传统的制造业有很大的不同，能极大地提升企业的创新能力?本文从数字化制造技术的定义出发，分析了数字化制造技术国内外的研究现状，阐明了数字化制造技术的关键技术和核心技术，最后对数字化制造技术应用进行实例展示?

数字化时代来临的标志是信息技术的越来越普及，现在信息技术应用于我们生活的方方面面，特别是在智能领域的应用越来越多?数字化技术是软件和智能技术的基础，是高科技公司赖以生存的核心技术?先进制造技术的应用，拓展了许多制造的新方法和新工艺?数字化技术和先进制造技术的结合，给中国的制造业带来巨大的冲击，前景无限光明?

一、数字化制造技术的定义

伴随着信息时代的来临，全球进入了数字化时代。数字化时代是数字化技术在生产、生活、经济、社会、科技、文化、教育和国防等各个领域不断扩大应用并取得日益显著的效益时代。一系列数字概念如数字图书馆、数码城等与日俱增，同时促使制造业发生革命性的变革。数字化技术与各种专业技术相融合形成了各种数字化专业技术，如数字化制造技术、数字化设计技术、数字化视听技术。其中数字化制造技术是一项融合数字化技术和制造技术，且以制造工程科学为理论基础的重大制造技术革新，具有广阔的应用前景。

相对于传统的制造业，有人会把它和先进制造业相混淆，认为数字化制造就是NC(数控)或CNC(计算机数控)，更有甚者，有人会说数字化制造就是CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)的集成?FMS(柔性化制造系统)?CIMS(计算机集成制造系统)等等?

数字化制造的术语性定义：数字化制造就是指在虚拟现实?计算机网络?快速原型?数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信

息，对产品信息?工艺信息和资源信息进行分析?规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程?从数字化制造的术语性定义中，可以发现，数字化制造定义的内涵包括以下三方面：

1)设计数字化?在虚拟环境中，可以实现装配过程仿真，数字预装配，CAM，以及结构分析?管路分析?强度分析等等；

2)制造装备数字化?成套装备的集成，包括数字化创新设计?数字化工艺?数字化特种控制和数字化检测，主要应用的领域有：汽车制造装备?船舶制造装备?电子制造装备?军工制造装备?轻工制造装备等等；

3)管理数字化?制造?工程?用户和供应商的集成?

二、国内外数字化制造相关技术的应用现状

纵观国内外先进制造技术的现状和发展，可以看出数字化制造实为先进制造技术的核心技术，是实施其他先进制造技术的平台。数字制造以其响应快、质量高、成本低和柔性好等特点，正成为推动21世纪制造业向前发展的主流。装备的数字化代表装备制造的发展方向，它不仅增强了装备的功能和系统集成能力，而且显著地提高了系统的可操作性、可维护性，降低了装备运行和维护成本。随着数字技术的进步，制造系统、过程和产品的数字描述理论、方法及数字装备的发展，数字制造技术将逐渐成熟，其内涵还将不断地丰富和发展。

最早开始应用数字化制造技术是美国，19世纪50年代，MIT发明了NC机床和CAM处理系统APT系统，K&T公司研制成功了带ATC的加工中心和UT 公司研制成功了带自动换刀方式的世界上第一台加工中心?60?70年代，CAD软件(二维绘图和三维造型)的出现和FMS(柔性化制造系统)系统的出现，以及CAD/CAM系统的发展?进入80年代，出现了CIMS(计算机集成制造系统)，使波音公司的飞机在设计?制造和管理的时间由原先的八年缩短到三年?从80年代末期到现在，出现了在机械?航空航天?汽车?造船等领域广泛应用的CAD/CAM 一体化三维软件(包括现在所熟知的软件：CATIA，I-DEAS，Por/E，MASTERCAM，等等)?90年代发展起来的RP(快速成型技术)，可以对产品进行快速评价?修改及功能试验，有效地缩短了开发产品的时间?数字化制造技术不断发展，造成了现代制造业的繁荣?

伴随着2008年经济危机的余波，我国制造业面临巨大的挑战，数字化将是其中一个重要的突破口?曾经人是作为制造业的主导因素，而在未来信息化将成为制造业的决定因素?进入信息时代后，信息在制造过程中所起的作用非常巨大?

在数字装备的研究方面应该扩大范围，不应局限于某一类装备的研究，要大力发展以电子制造装备、大型医疗装备、精密科学仪器、精密数控装备等数字装备为代表的高技术产业所需装备。目前，作为现代制造装备“灵魂”的数控系统

已由NC、CNC时代进入了PC－NC和NET－NC时代，其主要目标都是开发具有智能化和柔性化的新一代开放式数控系统，将各种新工艺、新技术、新方法集成于控制系统的基础平台，开发先进制造装备的支撑环境。数字制造是先进制造技术的核心，代表智能制造、网络制造、虚拟制造等先进制造技术的主流发展方向。

由于支撑数字化制造技术的软硬件主要来源于美国?欧洲和日本，与国外相比，国内在数字化制造技术的应用非常有限，主要局限于汽车制造和飞机制造等极少数领域?由于虚拟样机技术的主要研究者是高等学校，因此它与工程实际还有很大的差距，而造成今天这种局面的主要原因是国外对其核心技术和关键技术的技术垄断，我国很难通过技术转让直接获取，而能够成为真正数字化工厂的又少之又少?近些年，国内不断涌现出这类技术型的企业，如华为?海尔?美的?中兴等等?只有掌握核心技术的企业，才能在未来的数字化制造领域占领一席之地?

三、数字化制造技术的研究重点

1）中国制造业发展的挑战契机

中国制造业发展的研究重点要以中国制造业所面临的挑战为契机来进行，通过制造业在未来所带来的转型升级，带动数字化制造技术的研究新方向，才能在高附加值的制造领域抢占新机?

2）数字化制造技术的关键技术研究

(1)制造过程的建模与仿真：制造过程的建模与仿真是在一台计算机上用解析或数值的方法表达或建模制造过程，建模通常基于制造工艺本身的物理和化学知识，并为实验所验证。目前，仿真与建模已成为推进制造过程设计、优化和控制的有效手段。仿真和建模最重要的工作是优化工艺参数，以此确保用最高的性价比来制造符合设计要求的零部件。

（2）网络化敏捷设计与制造：利用快速发展的网络技术，改善企业对市场的响应力。在这项技术上美国企业已经开始应用并取得了明显的效益。我国企业向国际接轨就必须在此领域开展研究，尽快掌握并赶上国外先进水平。网络化敏捷设计与制造重点发展领域应包括敏捷信息基础结构、敏捷产品设计技术、敏捷工艺设计技术、基于网络的研究开发和敏捷生产技术。

（3）虚拟产品开发：虚拟产品开发有四个核心要素：数字化产品和过程模型、产品信息管理、高性能计算与通讯和组织、管理的改变。

3）数字化制造技术的核心技术研究

一般来讲，数字化制造技术主要包括产品的计算机辅助工业设计（CAID）、计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）、快速成形（RP）、三坐标测量和计算机辅助检测、数控加工等几大核心。

（1）计算机辅助工业设计（CAID）：计算机辅助工业设计是指以计算机技术为辅助手段进行产品的艺术化工业设计，主要是指对批量生产的工业产品的材料、外型、色彩、结构、表面加工等方面的设计工作。工业设计的魅力所在就是创新、创新、再创新。只有不断地创新设计才会赢得广阔的市场和持续的高额利润。这些年来中国家电行业之所以发展到了世界各地，充分得益于工业设计的作用。CAID的一般过程有市场调查、产品概念草图设计、彩色效果图设计、三维效果图设计、三维造型设计、产品零件图和技术要求说明等。所用到的主要工具包括：Alias、CorelDraw、3DMAX、Pro /CDRS等。

（2）计算机辅助设计与制造：（CAD/CAM）计算机辅助设计（CAD）在我国应用较早，早期主要是采用计算机绘图技术来替代原来的手工制图，至20世纪90年代二维设计逐渐被三维设计代替。计算机辅助制造（CAM）则发展较迟，这与数字化加工技术的发展密切相关。以数控加工中心及相关软件为核心的计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）在我国得到较快的发展。今天，计算机辅助设计与计算机辅助制造已密不可分，在许多领域尤其是模具业，由于其单件或小批量加工的特点，采用CA D/CA M技术进行生产的优势非常明显。CAD/CAM主要是指采用先进的计算机软硬件手段进行产品三维造型、结构设计、装配仿真、加工仿真、数控加工编程等，其中产品的三维造型是基础，从CAD三维模型到数控加工程序的生成通常不需人工干预，可由CAM软件自动产生。产品的三维造型设计通常有正向设计和逆向设计两种。正向设计是指通过工程师对待开发产品概念的理解来进行产品的设计，即由概念到图样或数字模型的过程。与产品的正向设计不同，逆向工程是从已有产品或实物模型出发，反求产品原始设计参数，并在此基础上进行产品的设计开发。逆向工程不仅可大大缩短产品的开发周期，降低产品开发成本，还可实现许多正向设计所无法解决的问题，如某些产品的外形非常特别，其数学模型非常难以界定，用逆向方法则可迎刃而解。正向设计讲究的是创意，通常开发周期较长；逆向设计则较快，可实现一般正向设计无法实现的产品设计，有时只是对成功产品的复制，开发成本一般较低。目前最常用的CAD/CAM设计工具有：UG、Pro/E、CATIA、Power－Shape/PowerMill等。其中UG、Pro/E应用较普遍，而CATIA在航空、汽车工业领域的应用近年来呈上升趋势。对逆向设计而言，如果测量手段为简单的手工测量或通用三坐标测量机（CMM），所得数据较少（一般少于一万点），可使用UG、Pro/E或CATIA进行处理并生成最终三线数模；如果采用的测量工具为激光扫描，因数据量非常大（一般有100万点以上），需要大数据（点云）处理软件如CopyCAD、Geomagic、Surfacer等来对数据进行处理，其输出为可被通用CAD/CAM软件所接受的STL、IGES、DXF等。

（3）快速成形：采用激光等技术将树酯、ABS、PC等材料按产品的三维造型（STL格式）进行快速烧结并成形。这种成形技术可以不必制造模具就做出完整的样机，不仅可大大加速新产品的开发进度，还可节约大量成本。

（4）三坐标测量及计算机辅助：检测（CMM/CAI）产品设计可分正向设计和逆向设计，其中逆向设计最根本的就是对样件的三维测量或三维数字化。计算机辅助检测（CAI或CA V）是最近几年才广泛应用的，尤其是在欧美发达国家，三维扫描测量的一半以上的应用为产品的快速检测，即比较产品与设计间的误差，从而找到改进产品制造工艺或设计方案的方法。除了传统的手工测量外，常见的数字化方法包括三坐标测量机测量、光栅扫描以及最新的三维激光扫描等多种。三坐标测量的主要工具是三坐标测量机（CMM），是目前使用最广泛的高精度测量手段，主要有龙门式、立柱式、机器臂式等几种。

四、数字化制造技术的应用方向

发达国家不断保持其在制造业中的领导地位，其中一个很重要的原因就是他们的技术垄断，即先进工艺技术?而美国在下一代制造技术计划(NGMTI-2004)发展至今，一直把“先进工艺技术”和“基于建模的企业”作为企业研究的重中之重?因此，建议我国的制造企业在数字化制造技术的应用方向要从以下几方面进行展开：

1)加强数字化管理技术的应用?企业在不增加设备和人力资源，不改变工艺生产过程，只是通过数字化管理技术的应用，从而提高效益，保证质量和节约成本?

2)加强数字化设计技术?从概念设计之初就引入数字化设计技术，实现产品的创新，而在设计阶段进行优化设计，就可以保证产品的性能及可制造性，真正达到仿真技术与实验验证的结合?

3)重点解决数字化加工的问题?我国一些企业引进了一些先进制造设备，但是遇到许多瓶颈(如：数字化加工路线规划，数字化加工参数优化，数字化检测规划等)，而使机器不能发挥功效，造成高速当低速用，五轴当三轴用等问题?

五、数字化制造技术应用实例

1）机床制造业中的应用

数字化制造是机床制造业发展方向?小巨人机床有限公司数字化工厂，年产加工中心和数控机床1200多台，而员工却只有395名，人均年产值达到160多万元，是同行业平均水平的40倍?这也正是信息技术(IT)与制造技术(MT)的融合所缔造的一个传奇?

2）模具制造业中的应用(多点数字化成形技术)

多点数字化成形装置作为一种高效?柔性的数字化模具，在三维曲面件中的应用越来越多?以数字化装备代替传统模具进行板料成形是制造业发展的方向?

在中国航天和高铁的快速发展下，三维曲面件的需求也越来越大?因此，多点数字化成形技术前景广阔?

多点数字化成形装置的应用广泛，已应用于飞机蒙皮件的拉形?高速列车的流线型车头制造?建筑工程(如鸟巢建筑)?船舶舰艇的外板成形，以及医学工程中的人脑颅骨修复成形等?

3）制造物联技术和云制造技术的应用

制造物联技术就是将RFID?传感网为核心物联网技术应用于制造?服务全生命周期，以实现对制造资源和制造能力的感知与控制，催生全新的制造模式?云制造是云计算和物联网等技术催生出的先进制造新模式?北车集团418km/h动车组广泛应用传感网技术和RFID技术，实现制造过程智能化和列车运营的控制?监测与诊断?云制造可以实现制造资源广域互联和按需共享，将支撑我国制造企业走出发展困局，实现升级转型?

六、研究意义

数字化制造应用技术是一项系统工程，通过数字化技术在企业产品研制过程中的广泛应用，就可以不断缩短生产周期，提高加工效率，减低生产成本，提高企业的市场竞争力，成为真正的数字化工厂?随着国家在这一领域的不断投入和发展，我国就一定能在数字化装配制造领域拥有更大的话语权?

作业2：结合自己作品至少选择CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM /ERP中的2种技术，论述其流程?主要内容?关键技术及其应用?

一、CAE技术ABAQUS的实例介绍

ABAQUS是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。ABAQU 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料，作为通用的模拟工具，ABAQUS 除了能解决大量结构（应力/位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/应力耦合分析）及压电介质分析。

ABAQUS的主要功能主要有：静态应力/位移分析（包括线性，材料和几何非线性，以及结构断裂分析等）、动态分析粘弹性/粘塑性响应分析（粘塑性材料结构的响应分析）、热传导分析（传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析）、质量扩散分析（静水压力造成的质量扩散和渗流分析等）、耦合分析（热/力耦合，热/电耦合，压/电耦合，流/力耦合，声/力耦合等）、非线性动态应力/位移分析（可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析等）、瞬态温度/位移耦合分析（解决力学和热响应及其耦合问题）、准静态分析（应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题）、退火成型过程分析（可以对材料退火热处理过程进行模拟）、海洋工程结构分析、水下冲击分析、柔体多体动力学分析（对机构的运动情况进行分析，并和有限元功能结合进行结构和机械的耦合分析，并可以考虑机构运动中的接触和摩擦）、疲劳分析（根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估）、设计灵敏度分析（对结构参数进行灵敏度分析并据此进行结构的优化设计）等。

ABAQUS的关键技术也是CAE技术的关键技术，主要有5个关键技术，分别是：计算机图形技术、三维实体造型、数据交换技术、工程数据管理技术、管理信息系统。

下面通过具体的分析实例来简单介绍一下ABAQUS的设计流程和应用。

基底上的薄膜撕脱过程分析：

1.问题描述

如图1所示的基底上的薄膜撕脱模型，基底底部固定，薄膜的右侧收到竖直向上的拉伸作用。基底上的薄膜是弹性元件，基底的刚性作用远大于薄膜的弹性

参数表示，薄膜和基底之间是粘附层，材料属性为弹性、满足损伤演化规律，下面介绍撕脱过程的模拟分析过程。

图1

2.创建部件

主要过程为：新建模型数据库、创建部件、草绘、分区、生成部件。如图2所示。

3.定义材料属性

主要流程为：定义材料、创建截面特性、分配截面特性。如图3所示。

》》

图2

》》

图3

4.装配部件

将部件装配成整体，使部件实例化。如图4所示。

图4

5.设置分析部

主要有：设置分析步和设置输出变量两个流程，如图5所示。

》

图5

6.定义载荷和边界条件

为实例进行自由度和受力设置，如图6所示。

》》

图6

7.划分网格

主要有：设置网格密度、控制网格划分、选择单元类型、划分网格和检查网格。如图7所示。

》》》

》

图7

8.结果分析

主要有：创建作业、提交作业、结果显示。如图8所示。

》》

图8

9.后处理

后处理可以进行多种分析，变形，应力的云图以及样条曲线显示，动画显示等。如图9是其中一部分功能。

图9

本实例介绍使用ABAQUS进行材料非线性分析的步骤和方法，可以看出ABAQUS在非线性分析方面的巨大优势。ABAQUS材料库中包含强大的材料非线性库，包括延性金属的塑性、界面层材料损伤特性等。

二、CAD技术autocad实例介绍

计算机辅助设计(CAD-Computer Aided Design)指利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。在设计中通常要用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息，不论是数字的、文字的或图形的，都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成；由计算机自动产生的设计结果，可以快速作出图形，使设计人员及时对设计作出判断和修改；利用计算机可以进行与图形的编辑、放大、缩小、平移和旋转等有关的图形数据加工工作。

AutoCAD的关键技术包括交互技术、图形变换技术、曲面造型和实体造型技术等。

在计算机辅助设计中，交互技术是必不可少的。交互式CAD系统，指用户在使用计算机系统进行设计时，人和机器可以及时地交换信息。采用交互式系统，人们可以边构思、边打样、边修改，随时可从图形终端屏幕上看到每一步操作的显示结果，非常直观。

图形变换的主要功能是把用户坐标系和图形输出设备的坐标系联系起来；对图形作平移、旋转、缩放、透视变换；通过矩阵运算来实现图形变换。

计算机设计自动化计算机自身的CAD，旨在实现计算机自身设计和研制过程的自动化或半自动化。研究内容包括功能设计自动化和组装设计自动化，涉及计算机硬件描述语言、系统级模拟、自动逻辑综合、逻辑模拟、微程序设计自动化、自动逻辑划分、自动布局布线，以及相应的交互图形系统和工程数据库系统。集成电路CAD有时也列入计算机设计自动化的范围。

CAD的基本功能:平面绘图、绘图辅助工具、编辑图形、标注尺寸、书写文字、图层管理功能、三维绘图、网络功能、数据交换等。

CAD的主要用途：

1）工程制图：建筑工程、装饰设计、环境艺术设计、水电工程、土木施工等等。

2）工业制图：精密零件、模具、设备等。

3）服装加工：服装制版。

4）电子工业：印刷电路板设计。

CAD广泛应用于土木建筑、装饰装潢、城市规划、园林设计、电子电路、机械设计、服装鞋帽、航空航天、轻工化工等诸多领域。

下面通过具体的分析实例来简单介绍一下AutoCAD的机械设计流程和应用。

绘制如图10所示的齿条

图10

1.单击下拉菜单中的【文件】│【新建】选项，打开“创建新图形”对话框。单击“样板文件”按钮，选择已有的样板文件“国标A3样板图”。选取“轮廓线”层为当前层。

2．画第一对直齿轮廓线。

齿条参数：模数m=6 齿数Z=10 全齿高2.25m

齿顶高m 齿根高1.25m 齿距p=πm 齿形角α=20°

根据上述参数，从基准线开始绘制齿形。选择画直线命令：

命令:_line//画左侧齿形

指定第一点:

指定下一点:@12<70

复制到右边。

命令:_line//画中间齿形图11

指定第一点://选择两条70°斜线之间线的中点

指定下一点或[放弃(U)]:@10<110。

分别完成其他部分直齿轮廓线，如图11所示。

3．阵列第一对直齿单击下拉菜单【修改】│【阵列】选项，打开“阵列”对话框，如图12所示。参数：矩形阵列，1行，10列，行偏移1，列偏移18.85。如图13所示。

图12

图13

4．绘制直齿的内切圆和台肩

命令:_circle指定圆的圆心或[三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)]:_ttr 指定对象与圆的第一个切点://捕捉左侧齿形

指定对象与圆的第二个切点://捕捉右侧齿形

指定圆的半径:5.015

命令:_line指定第一点://捕捉

圆心

指定下一点或[放弃(U)]:18.2//向左画18.2的

水平线

指定下一点或[放弃(U)]:

绘制长度20的垂直线和长度190的水平线。

如图14所示。

图14

6．画齿条下面圆弧部分

1）画左端115°圆弧

命令:_arc指定圆弧的起点或[圆心(C)]://捕捉40水平线的端点

指定圆弧的第二个点或[圆心(C)/端点(E)]:_c指定圆弧的圆心://捕捉20垂直线的端点

指定圆弧的端点或[角度(A)/弦长(L)]:_a指定包含角: -65//注意输入负角度2）画115°圆弧末端切线

命令:_line指定第一点://回车

直线长度://拖动鼠标画圆弧的切

指定下一点或[放弃(U)]:

3）参照中心线56画水平切线，完成R=30的圆

命令:_circle指定圆的圆心或[三点(3P)/两点(2P)/相切、相切、半径(T)]:_ttr 指定对象与圆的第一个切点://选取切线

指定对象与圆的第二个切点://选取水平线

指定圆的半径:30

4）画右端120°圆弧

命令:_arc指定圆弧的起点或[圆心(C)]://捕捉31水平线的端点

指定圆弧的第二个点或[圆心(C)/端点(E)]:_c

指定圆弧的圆心://捕捉20垂直线的端点指定圆弧的端点或[角度(A)/弦长(L)]:_a指定包含角:60

5）画120°圆弧末端切线

命令:_line指定第一点://回车

直线长度://拖动鼠标画圆弧的切线

指定下一点或[放弃(U)]:

6）画与切线相交的夹角为155°度斜线

命令:_line指定第一点://捕捉30圆的切点

指定下一点或[放弃(U)]://向右上方画线注意：该斜线画法是，首先找到与R=的切点，另一点与切线相交。然后旋转该斜线保证夹角为155°。

7）旋转斜线使之与R=30的圆相切。

8）移动、修剪、延伸进行编辑图形。

绘制圆弧部分结果如图15所示。

本实例通过绘制一个机械齿条零件，来简单简绍AutoCAD软件。通过实例可以看出AutoCAD在二维制图方面的功能很强大，并且可以应用在许多行业。

图15

先进制造技术试卷

先进制造技术试卷 This manuscript was revised on November 28, 2020

2016—2017学年第一学期期末考试 先进制造技术试卷B 姓名_______ 学号____ __ 成绩_________ 一、填空题（40分，每空2分） 1、先进制造技术的四个基本特征是、、 、。 2.虚拟制造技术是以、、为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。 3、CIMS分成五个层次，即、、、和设备级。 4、工业机器人的按系统功能分：1) 2) 3) 4) 。 5、先进制造技术的特点是、、 、、。 二、判断题（20分，每题2分） 1. 激光束、离子束、电子束均可对工件表面进行改性。（） 2. 敏捷制造的基本思想就是企业快速响应市场的需求。（） 3.刚性自动化制造以大批量生产为模式、以降低成本为目的。 （） 4.在快速原型制造技术中，SLA指的是选区激光烧结法。（）

5. 绿色设计技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。（） 6. FMS的自动化仓库一般由货架、堆垛机和计算机控制管理系统组成。（） 7. 柔性制造系统按固定的生产节拍运行。( ) 8. 中小企业不宜采用先进制造技术。( ) 9. 电火花线切割采用细金属丝作电极。( ) 10、车削时，工件的转速很高，切削速度就一定很大。（） 三、问答题（40分） 1、什么是快速原型制造技术它有哪四种典型技术。 2、什么是工业机器人按自动化功能层次可分为几种类型。 3、LOM快速原型制造工艺方法的工作原理 4、什么是柔性制造系统柔性制造系统的组成

数字化设计与制造试题及答案

数字化设计与制造试题及答案 一、填空题 1.在全球化竞争时代，制造企业面临严峻挑战体现在时间产品质量成本服务水平和环保 2.从市场需求到最终产品主要经历两个过程：设计过程和制造过程。 3.设计过程包括分析和综合两个阶段。 4.数字化设计技术群包括：计算机图形学计算机辅助设计计算机辅助分析和逆向工程。 5.有限元方法是运用最广泛的数字化仿真技术。 6.数控加工是数字化制造中技术最成熟最、运用最广泛的技术。 7.实现数据交换的两种方式：点对点交换和星形交换。 8.计算机图形学主要是对矢量图形的处理。 9.笛卡尔坐标系分为：右手坐标系和左手坐标系。 10.常用坐标系的转换关系：建模坐标系-世界坐标系--观察坐标系--规格化坐标系--设备坐标系。 11.参数化造型的软件系统分为：尺寸驱动系统和变量设计系统。 12.仿真的对象是：系统。 13.CAPP的类型：派生型、创成型、智能型、综合型、交互型。 14.高速切削刀具的材料有;金刚石、立方氮化硼、陶瓷刀具、涂层刀具和硬质合金刀具。 15.逆向工程的四种类型：实物逆向、软件逆向、影像逆向和局部逆向。 16.逆向工程基本步骤：分析、再设计、制造。 17.实物逆向工程的关键技术主要有：逆向对象的坐标数据测量、测量数据的处理及模型重构技术。 18.对三坐标测量机数据修正方法：等距偏移法、编程补偿法。 19.典型的快速原型制造工艺及设备：立体光固化（SL）、熔融沉积成形(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、叠层实体制造(LOM)、三维印刷(3DP)。 20.尺寸驱动系统只考虑尺寸及拓扑约束，不考虑工程约束，变量设计系统不仅考虑尺寸及拓扑约束还考虑工程约束。 21.FMS是指柔性制造系统 二、简答题 1.CAD、CAE、CAM之间的关系？ 答：以计算机辅助设计和计算机辅助分析为基础的数字化设计和以计算机辅助制造为基础的数字化制造，是产品数字化开发的核心技术。 数字化设计与制造的特点有哪些？ 答：a.计算机和网络技术是数字化设计与制造的基础； b.计算机只是数字化设计与制造的重要辅助工具； c. 数字化设计与制造能有效地提高了产品质量、缩短产品开发周期、降低产品成本； d.数字化设计与制造技术只涵盖产品生命周期的某些环节。 2.窗口与视口的变换关系是怎样的？ 答：视口不变，窗口缩小或放大，视口显示的图形会相应的放大或缩小；窗口不

数字化设计及仿真

数字化设计及仿真 祝楷天 （盐城工学院优集学院江苏盐城224051） 摘要：制造业信息化的发展促使许多企业建立起了相应的CAD/CAM软件环境平台，并应用CAD/CAM软件进行产品的设计、分析、加工仿真与制造，取得了显著的效果。利用计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)软件系统来完成机床夹具设计过程是加速夹具设计效率、提高设计质量的一种重要手段。但现有的通用CAD/CAM软件没有针对机床夹具设计的完整技术手册资料和三维标准件图库系统，设计人员仍然需要使用传统的纸质工具手册书籍进行资料查询和标准件三维实体图绘制工作，影响了机床夹具设计的效率和质量。因此，研究机床夹具数字化设计手册软件和三维标准件图库系统对满足数字化时代工程技术人员的需要具有重要的作用。 关键词：机械产品；数字化；设计仿真。 Digital design and simulation ZHU Kai-tian （UGS College，Yancheng Institute of Technology，Yancheng，Jiangsu 224051）Abstract: The development of manufacturing industry has led many enterprises to set up the corresponding CAD/CAM software environment platform, and the application of CAD/CAM software for product design, analysis, processing simulation and manufacturing, has achieved remarkable results. Using computer aided design and manufacturing (CAD/CAM) software system to accomplish machine tool fixture design process is an important means to accelerate fixture design efficiency and improve design quality. But the existing general CAD/CAM software does not have the complete technical manual data and the 3D standard part library system for the machine tool fixture design, the design personnel still need to use the traditional paper tools manual books to inquire and the standard piece three-dimensional entity chart drawing work, has affected the efficiency and the quality of the machine tool jig design. Therefore, it is important to study the software and 3D standard part library system of the digital design of machine tool fixture to meet the needs of engineering and technical personnel in the digital age. Keywords: Mechanical products, Digitization , Design simulation.

答案机械制造技术试卷

机械制造技术 试卷 答案 院别 专业（班级） 学号 姓名 一、单项选择题：把正确的选项代号填入（ ）中 （本大题共10小题，每小题2分，共20分） 1、磨削加工中，大部分切削热传给了（ B ）。 A ．机床 B ．工件 C ．砂轮 D ．切屑 2、零件在加工过程中绝对不允许出现的情况是( B )。 A.．完全定位 B ．欠定位 C ．不完全定位 D ．过定位 3、车削螺纹时，产生螺距误差、影响误差大小的主要因素是（ C ）。 A ．回转精度 B ．导轨误差 C ．传动链误差 D ．测量误差 4、在机械加工工艺过程中安排零件表面加工顺序时，要“基准先行”的目的是（ D ）。 A ．避免孔加工时轴线偏斜 B ．避免加工表面产生加工硬化 C ．消除工件残余应力 D ．使后续工序有精确的定位基面 5、（ A ）使车刀锋利，切削轻快。 A ．增大前角 B ．减小前角 C ．减小后角 D ．增大刃倾角 6、砂轮的硬度指（ A ）。 A .磨料与结合剂的粘接强度 B.结合剂的硬度 C.磨料的硬度 D.砂轮材料的总体硬度 7、主运动是直线运动的机床是（ D ）。 A ．普通车床 B ．钻床 C ． 外圆磨床 D ．牛头刨床 8、不属于超硬刀具材料的是（ B ）。 A ．陶瓷 B ．硬质合金 C ．金刚石 D ．立方氮化硼 9、在单件小批生产中当装配精度要求较高，组成环数较多时，生产中常采用（ C ）来保证装配精度要求。 A. 互换法 B. 选配法 C. 修配法 D.调整法 10、通常把近切削刃处切削层内产生的塑性变形的区域称为（ B ）。 A ．第Ⅰ变形区 B ．第Ⅱ变形区 C ．第Ⅲ变形区 D ．塑性变形区 二、填空题：（本大题共8小题，每空1分，共10分） 1、加工表面的法线方向也被称之为_ 误差敏感方向 __。 2、工件在加工过程后如果其形状误差与毛坯相类似，这种误差被称之为_ 误差复映_ _ 。 3、一个或一组工人在一个 固定的工作地点 对同一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过

专升本机械工程及自动化数字化设计与制造技术ok

江南大学现代远程教育课程考试大作业 请于11月10日前提交 考试科目:《数字化设计与制造技术》 一、大作业题目（内容）： 一、参照一般系统的性能，对数字化设计制造来说，其主要性能及能力要求有哪些？(10分) 答：参照一般系统的性能，对数字化设计制造来说，其主要性能及能力要求包括以下几方面：1）．稳定性。稳定性是指在正常情况下，系统保持其稳定状态的能力。 2）．集成性。集成性指系统内各子系统相互关联，能协同工作。 3）．敏捷性。敏捷性指系统对环境或输入条件变化及不确定性的适应能力，对内外各种变化能快速响应、快速重组的能力。单件、多品种、小批量是市场对现代产品研制的基本生产要求。 4）．制造工程信息的主动共享能力。数字化设计制造中零件设计、工艺设计和工装设计等过程的集成和并行协同要求信息能同步传递，这种信息共享方式称为“信息主动共享”。 5）．数字仿真能力。数字仿真能力指系统对产品制造中涉及的诸多问题进行虚拟仿真的能力。6）．支持异构分布式环境的能力。无论从不同类型设备联网还是从数据管理考虑，或是从面向全生命周期的零件信息模型考虑，均需对系统的结构体系和数据结构进行合理的综合规划与设计，实现系统分布性与统一性的协调。 7）．扩展能力。系统的扩展是通过软件工具集的扩展来实现的。 二、什么是参数化设计？请说明参数化设计在产品设计中的意义。(10分) 答：参数化设计一船是指设计对象的结构形状基本不变，而用一组参数来约定尺寸关系。参数与设计对象的控制尺寸有显式对应关系，设计结果的修改受尺寸驱动，因此参数的求解较简单。 意义：在产品设计中，设计实质上是一个约束满足问题，即由给定的功能、结构、材料及制造等方面的约束描述，经过反复迭代、不断修改从而求得满足设计要求的解的过程。除此之外，设计人员经常碰到这样的情况：①许多零件的形状具有相似性，区别仅是尺寸的不同；⑧在原有罕件的基础上做一些小的改动来产生新零件；③设计经常需要修改。这些需求采用传统的造型方法是难以满足的，一般只朗重新建模。参数化方法提供了设计修改的可能性。 三、CAPP系统由哪些基本部分组成？(10分) 答：传统的CAPP系统通常包括三个基本组成部分，即产品设计信息输入、工艺决策、产品工艺信息输出。 1．产品设计信息输入：工艺规划所需要的最原始信息是产品设计信息。 2．工艺决策：所谓工艺决策，是指根据产品／零件设计信息，利用工艺知识和经验，参考具体的制造资源条件，确定产品的工艺过程。 3．产品工艺信息输出 四、数字化制造体系下的制造计划系统有哪些？(10分) 答：数字化制造体系下的制造计划系统主要有MRP计划系统、JIT(Just ln Time)计划系统、 TOC(Theory of Constraint)计划系统和APS(Advanced P1anning System)计划系统四个主要流派，各自蕴含的原理和方法均有所不同. 1．MRP计划系统：物料需求计划系统是一种将库存管理和生产进度计划结合在一起的计算机辅助生产计划管理系统。

三维建模数字化设计与制造

附件4：山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。

任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选手工艺编制、程序编制、机床操作等方面的能力。 任务5：职业素养。主要考核竞赛队在本阶段竞赛过程中的以下方面： （1）设备操作的规范性； （2）工具、量具的使用； （3）现场的安全、文明生产； （4）完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。 （二）竞赛方式 1、竞赛采用团体赛方式。 2、竞赛队伍组成：每支参赛队由2名正式学生比赛选手组成，其中队长1名。每队设指导教师2名。

机械制造技术基础考试试题及答案

机械制造技术基础（试题1） 班级姓名学号成绩 一、填空选择题（30分） 1．刀具后角是指。 2．衡量切削变形的方法有两种，当切削速度提高时，切削变形（增加、减少）。 3．精车铸铁时应选用（YG3、YT10、YG8）；粗车钢时，应选用（YT5、YG6、YT30）。 4．当进给量增加时，切削力（增加、减少），切削温度（增加、减少）。 5．粗磨时，应选择（软、硬）砂轮，精磨时应选择（紧密、疏松）组织砂轮。 6．合理的刀具耐用度包括与两种。 7．转位车刀的切削性能比焊接车刀（好，差），粗加工孔时，应选择（拉刀、麻花钻）刀具。 8．机床型号由与按一定规律排列组成，其中符号C代表（车床、钻床）。 9．滚斜齿与滚直齿的区别在于多了一条（范成运动、附加运动）传动链。滚齿时，刀具与工件之间的相对运动称（成形运动、辅助运动）。 10．进行精加工时，应选择（水溶液，切削油），为改善切削加工性，对高碳钢材料应进行（退火，淬火）处理。 11．定位基准与工序基准不一致引起的定位误差称（基准不重合、基准位置）误差，工件以平面定位时，可以不考虑（基准不重合、基准位置）误差。 12．机床制造误差是属于（系统、随机）误差，一般工艺能力系数C p应不低于（二级、三级）。 13．在常用三种夹紧机构中，增力特性最好的是机构，动作最快的是 机构。 14．一个浮动支承可以消除（0、1、2）个自由度，一个长的v型块可消除（3，4，5）个自由度。 15．工艺过程是指 。

二、外圆车刀切削部分结构由哪些部分组成？绘图表示外圆车刀的六个基本角度。（8分） 三、简述切削变形的变化规律，积屑瘤对变形有什么影响？（8分） 四、CA6140车床主传动系统如下所示，试列出正向转动时主传动路线及计算出最高转速与 最低转速。（8分） 五、什么叫刚度？机床刚度曲线有什么特点？（8分） 六、加工下述零件，以B面定位，加工表面A，保证尺寸10＋0.2mm，试画出尺寸链并求出工序尺寸L及公差。（8分）

先进制造技术试卷及答案

《先进制造技术》试题 考试说明： 1.首先下载试题及《标准答卷模版》，完成答题后，答卷从网上提交。 2.答卷电子稿命名原则：学号.doc。如：11031020512002.doc。 3.网上提交起止时间：2016年5月16日8：00—6月16日18：00。 试题： 一、简述先进制造技术的特点有哪些？（15分） 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？（15分） 三、什么是智能制造系统？为什么说智能制造是影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。（15分） 四、试阐述立体光刻技术的具体实现方法。（20分） 五、钢铁行业环保问题已经越来越成为被注重和研究的热点，查阅相关文献，撰写一篇主题为“绿色制造 在钢铁工业中如何应用”的短文，要求字数不少于500字。（35分）

《先进制造技术》答卷 一、简述先进制造技术的特点有哪些？ 1.先进制造技术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，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。 2.先进制造技术强调计算机技术、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。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。 3.80年代以来，随着全球市场竞争越来越激烈，先进制造技术要求具有世界先进水平，它的竞争已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争，因此它是面向全球竞争的技术。 4.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。 总之，成形技术和加工技术日趋精密化，制造工艺、设备和工厂的柔性与可重性将成为制造业的显著特点，虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用，智能化、数字化是先进制造的发展方向，提高对市场快速反应能力的制造技术将超速发展和应用，信息技术在先进制造领域发挥越来越重要的作用。 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？ 车削中心是在数控车床的基础上，配置刀库和机械手，使之可选择使用的刀具数量大大增加。车削中心比较全能,可以车,铣,钻等多种功能,刀库容量大,轴也多,速度也比数控车床快得多,车削中心分立式,卧式还有立卧式加工中心,加工大批量而且复杂零件时一般采用加工中心。车削中心也是一种多工序加工机床，它是数控车床在扩大工艺范围方面的发展。不少回转体零件上常常还需要进行钻孔、铣削等工序，例如钻油孔、钻横向孔、铣键槽、铣偏方及铣油槽等。在这种情况下，所有工序最好能在一次装夹下完成。这对降低成本、缩短加工周期、保证加工精度等都具有重要意义，特别是对重型机床，更能显示其优点，因为其加工的重型零件吊装不易。 车削中心主要以车削为主，还可以进行铣、钻、扩、铰、攻螺纹等加工。其加工对象主要有：复杂零件的锥面、复杂曲线为母线的回转体。在车削中心上还能进行钻径向孔、铣键槽、铣凸轮槽和螺旋槽、锥螺纹和变螺距螺纹等加工。回转体表面及端面、沟槽、螺纹、成形面和切断等。具体如下：车端面、车锥体、钻中心孔、车特型面、车外园、用成型刀车特性面、 钻孔、车螺纹、镗孔、滚花、绞孔、切断。车削中心一般还具有以下两种先进功能。 1)动力刀具功能即刀架上某些刀位或所有的刀位可以使用回转刀具(如铣刀、钻头)通过刀架内的动力使这些刀具回转。

数字化设计与制造

数字化设计与制造 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

数字化设计与制造 一、背景 在计算机技术出现之前，机械产品的设计与加工的方式一直都是图纸设计和手工加工的方式，这种传统的产品设计与制造方式，这使得产品在质量上完全依赖于产品设计人员与加工人员的专业技术水平，而数量上则完全依赖于产品加工人员的熟练程度，而随着工业社会的不断发展，人们对机械产品的质量提出了更高要求，同时数量上的需求也不断增长。为了适应社会对机械产品在质量与数量上的需求，同时也为了能进一步降低机械产品的生产成本，人们在努力寻求一种全新的机械产品设计与加工方式，而二十世纪四五十年代以来计算机技术的出现及其发展，特别是计算机图形学的出现，让人们看到了变革传统机械产品设计与生产方式的曙光。于是，数字化设计与制作方式应运而生，人们逐步将机械产品的设计与加工任务交给计算机来做，这一方面使得机械产品的设计周期大大缩短，另一方面也使得产品的质量与数量基本摆脱了对于设计与加工人员的依赖，从而大大提升了产品的质量，降低了产品的生产成本，同时也使得产品更加适合批量化生产。 二、概念 数字化设计：就是通过数字化的手段来改造传统的产品设计方法，旨在建立一套基于计算机技术和网络信息技术，支持产品开发与生产全过程的设计方法。 数字化设计的内涵：支持产品开发全过程、支持产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持产品开发流程的控制与优化等。 其基础是产品建模，主体是优化设计，核心是数据管理。 数字化制造：是指对制造过程进行数字化描述而在数字空间中完成产品的制造过程。 数字化制造是计算机数字技术、网络信息技术与制造技术不断融合、发展和应用的结果，也是制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。

现代制造技术试题含答案

现代制造技术与装备A卷 一、填空题20 1.现代制造技术，其内涵就是“_________+_________+管理科学”而形成的制造技术。 2.CIMS的含义是___________，___________含义是柔性制造系统。 3.切削液主要有___________作用、___________作用、排屑作用。 4.数控机床按伺服系统的类型分为__________，__________，__________。 5.数控机床主要有__________、__________、__________、测量反馈装置、控制介质五部 分组成。 6.机械手按驱动方式可分为__________、__________、气动式和机械式机械手。 7.三维几何建模的方式有线框模型、__________、__________。 8.柔性制造系统主要有__________、__________、计算机控制与管理系统。 9.广义的产品质量概念，除了包括狭义的产品本身质量概念外，还涵盖了__________，服 务质量，工作质量。 10.MRP基本原理是将企业产品中的各种物料分为独立物料和__________。 二：概念解释15 柔性（2`）： 高速加工（3`）： 加工中心（3`）： 三坐标测量仪(3`)： 并行设计(4`)： 三．简答题30 1.列举快速原型制造技术的主要五种方法。5 2.简述FMS的组成及其功能。6 3.激光加工的装置由哪些部分组成？激光有哪些作用？5 4.机床夹具按其使用范围主要可分为哪几种？5 5.APT语言的源程序有哪几种类型的语句组成？4 6.请简单阐述一下PDM的含义。5 四．分析理解35 1、超声波加工18 （1）将下超声加工原理图中的各部分（1～7）写出答案。14

数字化设计技术总结

. . 1、广义的数字化设计技术涵盖以下内容: 1) 产品的概念化设计、几何造型、虚拟装配、工程图生成及相关文档编写。 2) 进行产品外形、结构、材质、颜色的优选及匹配，满足顾客的个性化需求，实现最佳的产品设计效果。 3) 分析产品公差、计算质量、计算体积和表面积、分析干涉现象等。 4) 对产品进行有限元分析、优化设计、可靠性设计、运动学及动力学仿真验证等，以实现产品拓扑结构和性能特征的优化。 2、曲线二阶参数连续性，二阶几何连续性含义及其之间的关系？ 二阶参数连续性，记作C 2连续，是指两个曲线段在交点处有一阶和二阶导数的方向相同，大小相等。 二阶几何连续性，记为G 2连续，指两个曲线段在交点处其一阶、二阶导数方向相同，但大小不等。 关系： 1）曲线面造型中，一般只用到一阶和二阶连续性； 2）同级参数连续必能保证同级几何连续，同级几何连续不能保证同级参数连续； 3）二者形成的曲线面形状有差别。 3、实体造型优缺点： 优点：完整定义三维形体，确定物体的物性参数，方便的生成三维物体的多视图和剖视图，可以消除隐藏线和面，直接进行数控加工编程。 缺点：不能适应形体的动态修改，缺乏产品在产品设计开发整个生产周期中所需的所有信息，难以实现CAD/CAM/CAPP 集成。 4、参数化造型的含义和特点 参数化造型使用约束来定义和修改几何模型。约束反映了设计时要考虑的因素，包括尺寸约束、拓扑约束及工程约束(如应力、性能)等。 参数化设计中的参数与约束之间具有一定关系。当输入一组新的参数数值，而保持各参数之间原有的约束关系时，就可以获得一个新的几何模型。 5、逆向工程有哪些关键技术及其主要内容 实物逆向工程的关键技术:逆向对象的坐标数据测量、测量数据处理 模型重构 数据处理及模型重构技术等 主要内容：1）根据实物模型的结构特点，做出可行的测量规划，选择合适的数据采集，设备，将实物模型数据化。 2）初步处理：剔除误差明显偏大的数据点，补测某些关键点，测量数据分块处理，产品功能结构分析以及数据曲率分布，定义曲面边界，提取边界线，对测量数据进行分块，对边界进行规则化处理，提高边界拟合曲线由于疏密不均的数据精度。 3）根据所采集的样本几何数据在计算机内重构样本模型的过程，根据点数据特征分析，确定构建特征曲线所需的数据点，构造曲线网格，控制曲线的准确性和平滑度，编辑曲面间的连续性和光滑性，形成逆向对象的曲面和实体造型。 6、数字化仿真的基本步骤: 系统建模，仿真实验，仿真结果分析 1）在计算机上将描述实际系统几何、数学模型转化为能被计算机求解的仿真模型 2）运行仿真过程，进行仿真研究过程，对所建立的仿真模型进行试验求解的过程 3）仿真结果分析：从试验中提取有价值的信息以指导实际系统的开发 7、有限元分析方法的基本原理 将形状复杂的连续体离散化为有限个单元组成的等效组合体，单元之间通过有限个节点相互连接;根据精度要求，用有限个参数来描述单元的力学或其他特性，连续体的特性就是全部单元体特性的叠加;根据单元之间的协调条件，可以建立方程组，联立求解就可以得到所求的参数特征。 5/数字化开发技术： 以计算机辅助设计CAD 、计算机辅助工程分析CAE 为基础的数字化设计DD 和计算机辅助制造CAM 为基础的数字化制造DM 技术，是产品数字化开发技术的核心内容。 4/数字化开发技术的意义： 产品的数字化开发技术深刻地改变了产品设计、制造和生产组织模式，成为加快产品更新换代、提高企业竞争力、推进企业技术进步的关键技术和有效工具。 3/数字化制造技术包括： 用于编制零件的制造工艺的成组技术GT 及计算机辅助工艺规划CAPP 技术； 控制刀具和机床的相对运动，进而实现零件加工的数控NC 编程及数控加工技术； 实现产品快速开发的快速原型制造RPM 技术； 实现快速复制的逆向工程RE 技术 1. 什么是数字化设计，涵盖哪些环节和内容? 数字化设计(DD)是以实现新产品设计为目标，以计算机软硬件技术为基础，以数字化信息为辅助手段，支持产品建模、分析、修改、优化以及生成设计文档的相关技术的有机集合. 2. 论述数字化设计、制造与产品开发之间的关系。 从产品开发的角度，数字化设计和数字化制造之间具有密切的双向联系：只有与数字化制造技术结合，产品数字化设计模型的信息才能被充分利用；只有基于产品的数字化设计模型，才能充分体现数字化制造的高效性。

数字化设计与制造的现状和关键技术讲解学习

数字化设计与制造的现状和关键技术 一、数字化设计与制造的发展现状 数字化设计与制造主要包括用于企业的计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）、工艺设计（CAPP）、工程分析（CAE）、产品数据管理（PDM）等内容。其数字化设计的内涵是支持企业的产品开发全过程、支持企业的产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持企业产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数控技术是工具，数据管理是核心。 由于通过CAM及其与CAD等集成技术与工具的研究，在产品加工方面逐渐得到解决，具体是制造状态与过程的数字化描述、非符号化制造知识的表述、制造信息的可靠获取与传递、制造信息的定量化、质量、分类与评价的确定以及生产过程的全面数字化控制等关键技术得到了解决，促使数字制造技术得以迅速发展。 作为制造业的一个分支，船舶行业要实现跨越式发展，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

先进制造技术试题与答案25

先进制造技术试题 一、填空题（每空2分，共30分） 1、典型FMS的三个子系统是：加工系统、运储系统、计算机控制系统。 2、先进制造技术的特点：先进性、规范性、实用性、集成性、系统性、动态性。 3、 CIMS系统的三要素：丄、经营、技术。 4、FMS中央管理计算机肩负的任务：控制、监控、监视。 二、名词解释（共15分，每题3分） 1、DFC Design For Cost 的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X ）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维 修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。 2、AM敏捷制造（Agile Manufacturing ）敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。 3、CE并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一切资源，在设计新产品时，就前瞻性地考虑和设计与产品的全生命周期有关的过程。在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等各种因素。 4、 CIM Computer Integrated Manu-facturing,简称CIM。20年来，CIM概念不断得以丰富和发展。CIM在世界各工业国的推动下，历经了 百家争鸣的概念演变而进入蓬勃发展时期。80年代初，美国和日本关于 CIM的定交基本上都是紧密围绕制造和产品开发这一范围。德国自 80年代初期开始注意探讨 CIM这一主题，出现了各种不同的概念定义，直到1985年（联邦）德车经济和平委员会（AWFA）提出了 CIM的推荐 性定义，取得了一定程度上的统一。 5、FMS柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系 统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物 料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产（即具有柔性”）并能及时地改变产品以满 足市场需求。 三、简答题（共15分，每题5分） 1、先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2、数据库系统在 CIMS中的作用和地位 数据库分系统是支持 CIMS各个分系统、覆盖企业全部信息的数据存储和管理系统。它是逻辑上统一、物理上分布的全局数据库管理系统，可以实现企业数据和信息集成。数据库系统提供了定义数据结构和方便地对数据进行操纵的功能；具有安全控制功能，保证了 数据安全性；提供完整性控制，保证数据正确性和一致性；提供并发控制，保证多个用户操作数据库数据的正确性。所以数据库技术是管理数据、实现共享的最通用的方法。 在CIMS中还有一个专用的工程数据库系统，用来处理大量的工程数据，如图形、工艺规程、NC代码等。工程数据库系统中的数据与生产管理、经营管理数据按一定的规范进行交换，从而达到全CIMS的信息集成和共享。 3、快速原型技术的基本过程 快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为：产品三维CAD模型-分层离散-按离散后的平面几何信息逐层 加工堆积原材料—生成实体模型。 该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作岀产品实体模型。 1.FMS由哪几部分组成 2简单说明扫描隧道显微镜工作原理。 3简要说明快速原型制造技术实现零件的成型过程。 4 ISO全面质量管理的内涵是什么？全面质量管理的内容由哪四个方面？问题补充：

数字化设计与制造技术

江南大学现代远程教育课程考试大作业 考试科目:《数字化设计与制造技术》 一、大作业题目（内容）： 一、参照一般系统的性能，对数字化设计制造来说，其主要性能及能力要求有哪些？(10分) 答：1）、稳定性。是指在正常情况下，系统保持其很定状态的能力。 2）、集成性。是指系统内各子系统相互关联，能协同工作。 3）、敏捷性。是指系统对环境或输入条件变化及不确定性的适应能力，对内外各种变化能快速响应、快速重组的能力。单件、多品种、小批量是市场对现代产品研制的基本生产要求。 4）、制造工程信息的主动共享能力。数字化设计制造中零件设计、工艺设计和工装设计等过程的集成和并行协同要求能同步传递，这种信息共享方式称为“信息主动共享”。 5）、数字仿真能力。是指系统对产品制造中涉及的诸多问题进行虚拟仿真的能力。 6）、支持异构分布式环境的能力。无论从不同类型设备联网还是从数据管理考虑，或是从面向全生命周期的零件信息模型考虑，均需对系统的结构体系和数据结构进行合理的综合规划与设计，实现系统分布性与统一性的协调。 7）、扩展能力。系统的扩展是通过软件工具集的扩展来实现的。 二、什么是参数化设计？请说明参数化设计在产品设计中的意义。(10分) 答：参数化设计一般是指设计对象的结构形状基本不变，而用一组参数来约定尺寸关系。参数与设计对象在控制尺寸有显式对应关系，设计结果的修改受尺寸驱动，因此参数的求较简单。 意义：在产品设计中，设计实质上是一个约束满足问题，即由给定的功能、结构、材料及制造等方面的约束描述，经过反复迭代、不断修改从而求得满足设计要求的解的过程。除此之外，设计人员经常碰到这样的情况：1、许多零件的形状具有相似性，区别仅是尺寸的不同；2、在原有罕件的基础上做一些小的改动来产生新零件；3、设计经常需要修改。这些需求采用传统的造型方法是难以满足的，一般只重新建模。参数化方法是提供了设计修改的可能性。 三、CAPP系统由哪些基本部分组成？(10分) 答：传统的CAPP系统通常包括三个基本组成部分，即产品设计信息输入、工艺决策、产品工艺信息输出。 1、产品设计信息输入：工艺规划所需要的最原始信息是产品设计信息。 2、工艺决策：指根据产品、零件设计信息，利用工艺知识和经验，参考具体的制造资源条件，确定产品的工艺过程。 3、产品工艺信息输出 四、数字化制造体系下的制造计划系统有哪些？(10分) 答：主要有MRP计划系统、JIT（Just In Time）计划系统、TOC（Theory of Constraint）计划系统和APS （Advanced Planning System）计划系统四个主要流派，各处蕴含的原理和方法均有所不同。 1、MRP计划系统：物料需求计划系统是一种将库存管理和生产进度计划结合在一起的计算机辅助生产计划管理系统。 2、JIT计划系统：顾名思义，JIT计划系统的核心思想是在需要的时候才去生产所需要的品种和数量，不要多生产，也不要提前生产。 3、TOC计划系统：约束理论（TOC）的指导思想实质是寻求系统的关键约束点，集中精力优先解决主

三维建模数字化设计与制造

附件4： 山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行

局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。 任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选

先进制造技术试题库(带答案)

先进制造技术复习题 一、填空题 1．先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。 5．先进制造基础技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括无污染。 6．微细加工中的三束加工是指电子束，离子束，激光束。 8. 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响 和资源效率的现代制造模式。 11.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构，这种主轴通常被称 为空气轴承主轴。 12.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形，叠层实体制造，选择性激光烧结，熔融沉积制造。 15.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。

17.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长，氧化，光刻，选择扩散，真空镀膜。 18.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础，以计算机为基础。 20.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。 27.优化设计的三要素是：目标函数，设计变量，约束条件。 31.绿色设计的主要内容包括：绿色产品设计的材料选择与管理，产品的可拆卸性设计，可维修设计，产品的可回收性设计，绿色产品的成本分析，和绿色产品设计数据库。 绿色产品设计的材料选择与管理；产品的可拆卸性设计；产品的可回收性设计。 35.LIGA技术的工艺过程分为：(1)深层同步辐射X射线光刻；(2) 电铸成型；(3)模铸成型。 36.微细加工工艺方法主要有：三束加工技术，光刻加工，体刻蚀加工技术，面刻蚀加工技术，LIGA技术，牺