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CADCAM練習(xí)題B答案1是用于對(duì)機(jī)械系統(tǒng)、土建結(jié)構(gòu)、橋梁等結(jié)構(gòu)工程系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析的現(xiàn)代化方法和手段。它最早應(yīng)用在航天、航空領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)工程產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提出了越來越高的要求，因此，模態(tài)分析技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也日益擴(kuò)大。近年來，由于電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，尤其是大容量、高速度微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，使得模態(tài)分析技術(shù)的費(fèi)用大大降低，促進(jìn)了其應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步擴(kuò)大，成為動(dòng)力學(xué)分析領(lǐng)域中不可或缺的手段。模態(tài)分析可定義為將線性定常系統(tǒng)振動(dòng)微分方程組中的物理坐標(biāo)變換為模態(tài)坐標(biāo)，使方程組解藕，成為一組以模態(tài)坐標(biāo)及模態(tài)參數(shù)描述的獨(dú)立方程，以便求出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)。坐標(biāo)變換的變化矩陣為模態(tài)矩陣，其每列為模態(tài)模型。由于采用模態(tài)截?cái)嗟奶幚矸椒?，可使方程?shù)大為減少，從而大大節(jié)省了計(jì)算時(shí)間，降低了計(jì)算成本。這對(duì)于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的振動(dòng)分析帶來了很大好處。模態(tài)分析技術(shù)的主要應(yīng)用可歸結(jié)以下幾個(gè)方面：(1) 評(píng)價(jià)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性(2) 在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中進(jìn)行結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性的優(yōu)化設(shè)計(jì)(3) 進(jìn)行結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的故障診斷(4) 控制結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的噪聲(5) 識(shí)別結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的載荷2 CAD即“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”，廣義的CAD包括設(shè)計(jì)和分析（CAE）兩個(gè)方面。設(shè)計(jì)是指構(gòu)造零件的幾何形狀、選擇零件的材料、以及為保證整個(gè)設(shè)計(jì)的統(tǒng)一性而對(duì)零件提出的功能要求和技術(shù)要求等；分析是指利用數(shù)學(xué)建模技術(shù)，如有限元、優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)等，從理論上對(duì)產(chǎn)品的性能進(jìn)行模擬、分析和測試，以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性。一般地，CAD系統(tǒng)應(yīng)包括資料檢索、方案構(gòu)思、零件造型、工程分析、圖樣繪制等。3（1）工程設(shè)計(jì)自動(dòng)化分系統(tǒng)該系統(tǒng)通常又可以稱為CAD/CAM/CAE分系統(tǒng)，其基本功能為：服務(wù)與產(chǎn)品生命周期的產(chǎn)品建模，生成基于STEP標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型，為結(jié)成工程分析提供分析模型，產(chǎn)生裝配圖，零件圖等各種設(shè)計(jì)文檔，為CAPP，CAIP提供零件幾何拓?fù)湫畔ⅲ庸すに囆畔⒑蜋z測信息，為CIMS提供管理所需要的信息。所謂CAD/CAE/CAPP/CAM集成的實(shí)現(xiàn)是指通過信息交換、共享技術(shù)將個(gè)分系統(tǒng)有機(jī)的集成在一起。（2）制造自動(dòng)化分系統(tǒng)（MAS）MAS是工廠生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)的基礎(chǔ)。制造系統(tǒng)的柔性自動(dòng)化標(biāo)志著工廠自動(dòng)化進(jìn)入一個(gè)新的階段，產(chǎn)品的市場競爭能力與MAS密切相關(guān)。MAS具備以下基本功能：實(shí)現(xiàn)MAS的遞階結(jié)構(gòu)控制、優(yōu)化生產(chǎn)調(diào)度。工具、夾具、量具集中管理與調(diào)度。滿足多種小批量生產(chǎn)的需求，實(shí)現(xiàn)加工過程的柔性化。信息采集自動(dòng)化，加強(qiáng)工件檢測，刀具監(jiān)控和鼓掌診斷的功能，使工作可靠，保證無鼓掌運(yùn)行。對(duì)零件加工質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并反饋給質(zhì)量保證系統(tǒng)。（3）質(zhì)量保證分系統(tǒng)根據(jù)全面質(zhì)量管理的要求，質(zhì)量系統(tǒng)應(yīng)貫穿與產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程，也就是說不僅要處理生產(chǎn)制造過程中的質(zhì)量問題，還必須對(duì)整個(gè)企業(yè)的運(yùn)行狀況和各個(gè)管理環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控、發(fā)揮信息和資源高度集成的特點(diǎn)，通過人機(jī)結(jié)合，對(duì)質(zhì)量環(huán)節(jié)上的各項(xiàng)質(zhì)量信息進(jìn)行采集、處理和反饋，提高信息管理水平。其基本呢功能如下：協(xié)調(diào)并組織與產(chǎn)品有關(guān)的個(gè)部門實(shí)施全面質(zhì)量管理。根據(jù)用戶和市場變化，以及企業(yè)質(zhì)量技術(shù)狀況和工程設(shè)計(jì)分析的要求，進(jìn)行質(zhì)量規(guī)劃、制定產(chǎn)品和設(shè)備，工具、夾具、量具檢測規(guī)劃和要求。對(duì)采集的質(zhì)量信息進(jìn)行分析，并對(duì)設(shè)計(jì)、工藝提出改進(jìn)建議，對(duì)生產(chǎn)過程提出響應(yīng)的控制。對(duì)質(zhì)量信息通過計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量管理，全面支持質(zhì)量最優(yōu)決策。實(shí)施質(zhì)量成本的有效古那里分析。（4）經(jīng)營管理信息分系統(tǒng)（MIS）經(jīng)營管理信息分系統(tǒng)是企事業(yè)單位的一種現(xiàn)代優(yōu)化工具，在CIMS環(huán)境下，建立的MIS是一個(gè)以縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期、降低成本、減少流動(dòng)資金、提高企業(yè)凈盡效益和應(yīng)變能力為主要目的，并以計(jì)劃管理為中心，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫支撐下，與CIMS中其它分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成，其核心是適用于各個(gè)進(jìn)程的決策支撐系統(tǒng)。4體現(xiàn)在以下幾方面： 在微機(jī)平臺(tái)上發(fā)展模塊化多功能編程系統(tǒng)：輸入方式可以是詞匯輸入、圖形式輸入和圖形交互式輸入方法；處理能力既可以處理幾何圖形，又可以處理工藝信息；功能模塊包括點(diǎn)位、車削、銑削、線切割、復(fù)雜型腔加工等。 發(fā)展CAD/CAM/CAPP一體化集成系統(tǒng)：從CAD開始，建立統(tǒng)一的工程數(shù)據(jù)庫，由此自動(dòng)產(chǎn)生刀具軌跡數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、自動(dòng)產(chǎn)生NC代碼文件。 發(fā)展CNC控制和編程一體化系統(tǒng)：在線編程，即后臺(tái)加工、前臺(tái)編程。編程不產(chǎn)生中間結(jié)果，直接控制機(jī)床加工。 發(fā)展數(shù)字化編程技術(shù)：對(duì)無尺寸的圖形或?qū)嵨锬Ｐ?，用掃描儀或坐標(biāo)測量機(jī)獲得幾何數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，自動(dòng)形成三維CAD模型，由此產(chǎn)生數(shù)控加工指令。目前，機(jī)械CAD、CAM技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)的性能價(jià)格不斷提高，硬件成本下降、軟件成本提高，圖形和數(shù)據(jù)接口等逐漸標(biāo)準(zhǔn)化。總的趨勢是向集成化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展，并與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、并行工程等各種先進(jìn)制造技術(shù)共同發(fā)展。5在CAD/CAM系統(tǒng)選型中應(yīng)把握趨勢、區(qū)分差異、合理配置、兼顧發(fā)展。掌握如下基本原則。（1）實(shí)用化原則 CAD/CAM系統(tǒng)是一項(xiàng)實(shí)用性、針對(duì)性很強(qiáng)的技術(shù)，具有高投入、高產(chǎn)出、高風(fēng)險(xiǎn)的特征。實(shí)施CAD/CAM技術(shù)必須以實(shí)用性為前提，否則很難帶來經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)必須明確應(yīng)用領(lǐng)域和對(duì)象，要達(dá)到的目標(biāo)以及所需要的關(guān)鍵技術(shù)。（2）適應(yīng)先進(jìn)性原則 CAD/CAM技術(shù)是一項(xiàng)處于不斷發(fā)展和完善中的技術(shù)。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，要有發(fā)展的眼光，對(duì)CAD/CAM技術(shù)的未來有一定的預(yù)測，選用實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)先進(jìn)且成熟的設(shè)備與軟件，降低投資風(fēng)險(xiǎn)。（3）系統(tǒng)性原則 系統(tǒng)性原則有兩方面的含義，一是指在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮功能、軟硬件配置上的完善性，二是指充分考慮各硬件設(shè)備和軟件在功能、性能方面的匹配。由此確定系統(tǒng)集成水平，提出對(duì)系統(tǒng)硬件、軟件、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、接口的具體要求。6線框建模是利用基本線素來定義設(shè)計(jì)目標(biāo)的棱線部分而構(gòu)成的立體框架圖。線框建模生成的幾何模型是由一系列的直線、圓 弧、點(diǎn)及自由曲線組成，描述的是產(chǎn)品的輪廓外形。在計(jì)算機(jī)內(nèi)部生成三維映像，還可實(shí)現(xiàn)視圖變換及空間尺寸的協(xié)調(diào)。7多企業(yè)見虛擬供應(yīng)鏈管理技術(shù)研究。異地設(shè)計(jì)、異地制造分布式并行協(xié)同求解策略的研究。敏捷制造理論和企業(yè)機(jī)制的研究?；诰W(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法的研究。信息標(biāo)準(zhǔn)化研究。多企業(yè)虛擬系統(tǒng)信息資源庫的建立和管理系統(tǒng)?？焖僭吞摂M逼真創(chuàng)新設(shè)計(jì)和虛擬制造系統(tǒng)建模技術(shù)的研究?；贗nternet/Intranet的機(jī)電產(chǎn)品虛擬設(shè)計(jì)、制造、咨詢、教學(xué)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟，開放式Web站點(diǎn)的建設(shè)和管理機(jī)制的建設(shè)。動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的網(wǎng)管中心建立基于動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的驅(qū)動(dòng)機(jī)制、資源重組和合理調(diào)配最佳決策系統(tǒng)的建立。產(chǎn)品開發(fā)過程中的經(jīng)營決策、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設(shè)計(jì)/制造過程中決策和由此產(chǎn)生的效益和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，以及針對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的不同階段，產(chǎn)品性能、可制造性、可裝配性、可維護(hù)性、可回收性等各方面進(jìn)行評(píng)估的產(chǎn)品評(píng)價(jià)體系的建立。8目前眾多的制造系統(tǒng)可按遞階控制層次分為四層：工廠層、車間層、制造單元層、設(shè)備層，其中車間層的設(shè)計(jì)與車間中設(shè)備的利用率、產(chǎn)品的生產(chǎn)效率等密切相關(guān)，如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，就會(huì)造成設(shè)備利用率低、車間產(chǎn)量不能滿足用戶需求、操作人員的空閑時(shí)間多。所以，如何合理地設(shè)計(jì)制造車間，保證它的高效運(yùn)行是一個(gè)非常重要的問題。采用VM技術(shù)能提高設(shè)計(jì)的可行性、有效性。車間設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是把生產(chǎn)設(shè)備、刀具、夾具、工件、生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度單等生產(chǎn)要素有機(jī)地組織起來。在車間設(shè)計(jì)的初步階段，設(shè)計(jì)者根據(jù)用戶需求，確定車間的功能需求、車間的模式、主要加工設(shè)備、刀具和夾具的類型和數(shù)量，提出一組候選設(shè)計(jì)方案。VM的作用就是幫助設(shè)計(jì)者評(píng)測、修改設(shè)計(jì)方案，得到最佳結(jié)果。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)者完成對(duì)各個(gè)組成單元的完整描述，運(yùn)用VM造型技術(shù)生成各個(gè)組成單元的虛擬表示，并進(jìn)而用這些虛擬單元布置整個(gè)車間，其中還可加上自動(dòng)導(dǎo)引小車、機(jī)器人、倉庫等車間常用設(shè)備。設(shè)計(jì)者戴上頭盔顯示器就可穿行于虛擬車間之中，他可以開啟其中的任何設(shè)備，觀測運(yùn)行情況，凡是他能想到的檢測條件都立即能看到檢測結(jié)果。他還可以在視察時(shí)交互式地修改設(shè)計(jì)方案，比如移動(dòng)設(shè)備的位置，增加刪除設(shè)備的個(gè)數(shù)，這種“所想即所見”的設(shè)計(jì)方式極大地提高了設(shè)計(jì)的成功率。9在產(chǎn)品并行設(shè)計(jì)過程中，按四個(gè)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)。(1) 產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求進(jìn)行分組描述和表述，如設(shè)計(jì)實(shí)體的模式，以性質(zhì)、屬性等之間的關(guān)系描述，并對(duì)方案優(yōu)選、產(chǎn)品批量、類型、可制造性和可裝配性評(píng)價(jià)，選出最佳方案，指導(dǎo)產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)。(2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià)。將產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)獲得的最佳方案結(jié)構(gòu)化，確定產(chǎn)品的總體結(jié)構(gòu)形式以及零件部件的主要形狀、數(shù)量和相互間的位置關(guān)系；選擇材料，確定產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)尺寸，以獲得產(chǎn)品的多種結(jié)構(gòu)方案，并對(duì)各種制造約束條件、加工條件、裝夾方案、工裝設(shè)計(jì)和零件標(biāo)準(zhǔn)化等，對(duì)各種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和決策。選擇最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案或提供反饋信息，指導(dǎo)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。(3) 詳細(xì)設(shè)計(jì)及其評(píng)價(jià)。根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案對(duì)零部件進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。零件由許多個(gè)特征組合而成，進(jìn)行特征設(shè)計(jì)的同時(shí)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)(生成其加工方法、切削參數(shù)、刀具選用和裝夾方式等)，并對(duì)其可制造性進(jìn)行評(píng)價(jià)，即時(shí)反饋修改信息，指導(dǎo)特征設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了特征/工藝并行設(shè)計(jì)。 (4) 產(chǎn)品總體性能評(píng)價(jià)。該階段由于產(chǎn)品信息較完善，對(duì)產(chǎn)品的功能、性能、可制造性和成本等采用價(jià)值工程方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，并提出反饋信息，指導(dǎo)產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。在完成上述四個(gè)階段的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)后，還必須進(jìn)行工藝過程優(yōu)化，在完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)和工裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)零件的實(shí)際加工過程進(jìn)行仿真。并行設(shè)計(jì)是在各種資源約束下進(jìn)行反復(fù)迭代(設(shè)計(jì)與修改)，獲得產(chǎn)品最優(yōu)解和滿意解的過程。10I-DEAS是SDRC（Structural Dynamics Research Corporation）公司開發(fā)的產(chǎn)品，其I-DEAS Master Series為I-DEAS的所有應(yīng)用模塊提供精確的、并行的數(shù)據(jù)資源。它具有非常直觀的用戶界面，同時(shí)保持與舊版本的兼容性。它是一個(gè)用與工程部門的具有設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析、塑料模、數(shù)控編程和測試集成功能的綜合機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)。它主要用于汽車、摩托車制造業(yè)，機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析和制造，儀表儀器、塑料產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析和制造。11通過計(jì)算機(jī)和CAD軟