計算機(jī)輔助設(shè)與制造復(fù)習(xí)題庫

1、計算機(jī)輔助設(shè)計與制造技術(shù)對制造業(yè)發(fā)展和新產(chǎn)品開發(fā)有何意義和作用？A為制造業(yè)的發(fā)展提供了重要的技術(shù)支撐；高新技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的重要領(lǐng)域；是提高企業(yè)競爭力的重要技術(shù)支撐；是滿足人類不斷增長物質(zhì)需求的主要技術(shù)支撐。對汽車制造業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)的重要作用：如實現(xiàn)3D設(shè)計，邁向電子樣車，推行并行工程，縮短開發(fā)周期；發(fā)掘獨特市場，一平臺多型號；追求品牌路線，不斷創(chuàng)新產(chǎn)品。對新產(chǎn)品生產(chǎn)線規(guī)劃設(shè)計的重要作用：如：汽車焊接生產(chǎn)線仿真。對供應(yīng)鏈與第三方物流產(chǎn)業(yè)的重要作用：以互聯(lián)網(wǎng)傳遞銷售、生產(chǎn)、采購信息，信息傳遞快捷、準(zhǔn)確。對大規(guī)模客戶定制與電子商務(wù)的重要作用。 B縮短了新產(chǎn)品開發(fā)的生命周期，提高了新產(chǎn)品的質(zhì)量，減少了新

2、產(chǎn)品開發(fā)的成本，使企業(yè)更具備競爭力；計算機(jī)輔助設(shè)計與制造技術(shù)的主要內(nèi)容有哪些？A、計算機(jī)輔助設(shè)計CAD（包括二維/三維CAD和KBE、并行協(xié)同設(shè)計）；b、計算機(jī)輔助工藝設(shè)計CAPP（裝配工藝、機(jī)加工藝、熱加工工藝、特種加工工藝、數(shù)控加工工藝等）；c、計算機(jī)輔助工程CAE/CAT（整機(jī)和零部件的性能仿真分析和仿真試驗）；d、計算機(jī)輔助制造CAM（有廣義和狹義之分，廣義凡是采用計算機(jī)進(jìn)行輔助制造的都叫CAM；狹義主要指數(shù)控加工）；e、逆向工程技術(shù)RE（又叫反求設(shè)計），屬于CAD技術(shù)的范疇；f、激光快速原型制造RP；g、數(shù)字樣機(jī)DMU（Digital Mockup）；h、計算機(jī)輔助生產(chǎn)工程CAPE（

3、又叫數(shù)字化工廠）；i、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）和產(chǎn)品生命周期管理（PLM）在產(chǎn)品生命周期中所用的CAX技術(shù)：見課本P348在產(chǎn)品生命周期各階段各需要哪些計算機(jī)輔助設(shè)計與制造技術(shù)？產(chǎn)品生命周期各階段各需的技術(shù)： 產(chǎn)品設(shè)計業(yè)務(wù)流程再造與流程管理技術(shù)：CAX/DFX/PDM技術(shù)；產(chǎn)品策劃階段的數(shù)字化技術(shù)：用于市場預(yù)測的虛擬現(xiàn)實技術(shù)（如動畫仿真）、QFD用戶需求轉(zhuǎn)換技術(shù)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析技術(shù)、新產(chǎn)品概念評價技術(shù)等；產(chǎn)品概念設(shè)計階段的數(shù)字化技術(shù)：CAID、CAE、KBE、CAM、DMU可視化協(xié)同設(shè)計工具和PDM技術(shù)等；產(chǎn)品工程化設(shè)計階段的數(shù)字化技術(shù)：CAD/CAE、CAT、DFX、逆向工程技術(shù)、快速原型技術(shù)、

4、KBE、CBD、基于GT的相似設(shè)計、PDM、供應(yīng)商信息管理等；產(chǎn)品設(shè)計階段的工藝驗證數(shù)字化技術(shù)：GT、工藝工程數(shù)字仿真、制造資源數(shù)據(jù)庫、工藝知識庫、工藝決策支持系統(tǒng)、工藝技術(shù)信息管理等；部件及樣機(jī)試制階段的數(shù)字化技術(shù)：數(shù)控加工技術(shù)、數(shù)控加工過程仿真、快速原型制造技術(shù)等；產(chǎn)品銷售中的數(shù)字化技術(shù)：遠(yuǎn)程故障診斷、可視化拆裝顯示技術(shù)、電子維修手冊、客戶關(guān)系管理技術(shù)等。什么叫產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理技術(shù)？它主要由哪些單元技術(shù)組成？對制造業(yè)新產(chǎn)品開發(fā)有何作用？產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理技術(shù)是以現(xiàn)代設(shè)計方法學(xué),各專業(yè)領(lǐng)域知識和信息技術(shù)為核心的一系列技術(shù)學(xué)科的總和。它主要包含的單元技術(shù)有：計算機(jī)輔助設(shè)計，計算機(jī)輔助制造

5、，計算機(jī)輔助工程分析與數(shù)字仿真技術(shù)，虛擬測試技術(shù)，新產(chǎn)品開發(fā)業(yè)務(wù)流程再造與協(xié)同控制，質(zhì)量功能配置，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)，逆向工程與快速原型技術(shù)等。新產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與管理技術(shù)的學(xué)科結(jié)構(gòu)由4層組成：底層為現(xiàn)代信息技術(shù)和傳統(tǒng)的設(shè)計/工藝技術(shù)；第二層為利用現(xiàn)代管理技術(shù)和信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計業(yè)務(wù)流程的再造技術(shù)（BPR）和面向網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)（PDM）；第三層為貫穿于產(chǎn)品設(shè)計各階段的全體數(shù)字化技術(shù)；第四層為新產(chǎn)品設(shè)計的各個應(yīng)用領(lǐng)域及專門技術(shù)。作用：有效的縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期和上市時間，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量和效率，使企業(yè)具備競爭力。什么叫產(chǎn)品生命周期？它是怎樣形成的？以一個你所熟悉的產(chǎn)品為

6、例說明產(chǎn)品生命周期管理的構(gòu)成和特點？產(chǎn)品生命周期是任何一種產(chǎn)品從它進(jìn)入市場為用戶所接受，到退出市場被用戶所冷落，一般都要經(jīng)過產(chǎn)品策劃設(shè)計制造產(chǎn)品推出迅速增長飽和衰退退出市場的幾個階段。產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃新產(chǎn)品概念設(shè)計產(chǎn)品工程化設(shè)計工藝工裝設(shè)計樣機(jī)試制樣機(jī)試驗批量生產(chǎn)銷售傳統(tǒng)PDM管理范圍PLM管理范圍市場調(diào)查、需求分析、產(chǎn)品規(guī)劃市場調(diào)查、需求轉(zhuǎn)換、目標(biāo)產(chǎn)品定義、（項目管理、配置管理、文檔管理、變更管理、系統(tǒng)維護(hù)）需求管理（項目管理、配置管理、文檔管理、變更管理、系統(tǒng)維護(hù)）供應(yīng)鏈管理客戶關(guān)系管理顧客定制制造與銷售過程新產(chǎn)品戰(zhàn)略定義過程新產(chǎn)品設(shè)計過程客戶訂單與銷售與ERP系統(tǒng)接口PDM關(guān)注企業(yè)內(nèi)部協(xié)同設(shè)

7、計過程和設(shè)計數(shù)據(jù)管理產(chǎn)品生命周期PLM既關(guān)注企業(yè)內(nèi)部、也關(guān)注企業(yè)間的產(chǎn)品生命周期協(xié)同過程和數(shù)據(jù)管理圖8.10 產(chǎn)品生命周期中PLM和PDM的管理范疇與聯(lián)系PLM是在PDM的基礎(chǔ)上，為滿足全球化、網(wǎng)絡(luò)化產(chǎn)品生命周期管理的要求，向傳統(tǒng)PDM管理的前端顧客需求管理和向生產(chǎn)/制造/銷售/售后服務(wù)等后端延伸而構(gòu)成的一整套管理方法和技術(shù)。PLM的基礎(chǔ)是目前的CAD、CAE、CAM、PDM、數(shù)字樣機(jī)、ERP、供應(yīng)鏈管理（SCM）、客戶關(guān)系管理（CRM）和知識庫等信息平臺。 PLM的管理思想是從新產(chǎn)品的戰(zhàn)略策劃開始，就將與產(chǎn)品有關(guān)的功能、性能、外觀特征、質(zhì)量、成本、顧客群、銷售價格、生產(chǎn)規(guī)模、產(chǎn)品投放時機(jī)、市

8、場占有量維護(hù)、差異化競爭優(yōu)勢的保持等一系列問題進(jìn)行統(tǒng)一的考慮，詳細(xì)計劃、分階段控制實施，使各種有限的資源發(fā)揮出最大的效益。形成：（1）是電子商務(wù)的產(chǎn)生和快速發(fā)展的必然結(jié)果；（2）是制造業(yè)的迫切需求；（3）internet時代協(xié)同產(chǎn)品商務(wù)解決方案。再抄P342頁勾的。產(chǎn)品生命周期管理包括：需求管理、項目管理、產(chǎn)品創(chuàng)新開發(fā)、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)管理、資源管理、變更管理、價值鏈管理、協(xié)同與集成、實施方法、安全保密管理；產(chǎn)品生命周期管理的特點;通過一致的數(shù)據(jù)訪問模型將不同商業(yè)和工程應(yīng)用集成，使PLM用戶得以協(xié)同的工作。PLM的信息體系結(jié)構(gòu)支持產(chǎn)品整個生命周期所有活動的協(xié)同，協(xié)同的數(shù)據(jù)處理使商業(yè)應(yīng)用和資源信息

9、前后貫穿，消除產(chǎn)品活動中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)形成的信息“孤島”。例如：我們利用PLM的思想從產(chǎn)品的應(yīng)用系統(tǒng)中將產(chǎn)品所使用的金屬材料的重量信息提取到需要該信息的其他應(yīng)用系統(tǒng)（如產(chǎn)品成本核算、產(chǎn)品包裝、包裝、原材料采購等）。在CAD三維建模技術(shù)中，正向設(shè)計和和逆向工程有什么異同？它們各應(yīng)用在哪些產(chǎn)品和零部件的設(shè)計中？逆向工程技術(shù)主要應(yīng)用與引進(jìn)技術(shù)的消化吸收和從油泥模型、木模型等獲取三維數(shù)據(jù)；正向設(shè)計是對已有的工程二維圖或待開發(fā)的三維實體進(jìn)行三維設(shè)計。逆向工程主要應(yīng)用在進(jìn)口汽車零部件、進(jìn)口工裝模具等產(chǎn)品中；正向設(shè)計則主要應(yīng)用在自主創(chuàng)新的產(chǎn)品設(shè)計中。何為產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)？它與傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計制造技術(shù)有

10、何不同，產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計制造技術(shù)對產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計有何意義？產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計和制造技術(shù)是建立在計算機(jī)輔助設(shè)計CAD和計算機(jī)輔助制造CAM基礎(chǔ)上對產(chǎn)品用計算機(jī)設(shè)計和制造的技術(shù)。與傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計制造的區(qū)別是，其可在數(shù)字狀態(tài)下進(jìn)行仿真分析，然后再對原設(shè)計重新進(jìn)行組合或改進(jìn)，故只需制作少量的自重實物模型就可能使產(chǎn)品開發(fā)獲得一次成功。對產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的意義：可根據(jù)設(shè)計對象和任務(wù)的不同，以及設(shè)計各階段的特點，采用某些相適應(yīng)的有效的方法和技術(shù)，去解決整個產(chǎn)品設(shè)計中的總體和個體問題。CAD技術(shù)主要解決產(chǎn)品及零部件設(shè)計的什么問題？三維CAD和二維CAD的設(shè)計步驟有何異同？在下列圖A圖F的三維模型中，各采用了哪些三維建模技術(shù)

11、來完成這些零部件的設(shè)計？（20分）CAD能解決的問題計算機(jī)輔助設(shè)計：采用計算機(jī)硬軟件系統(tǒng)進(jìn)行零部件及整機(jī)的設(shè)計（可以是二維設(shè)計，也可以是三維設(shè)計），在計算機(jī)上更有效地幫助人們完成產(chǎn)品的幾何結(jié)構(gòu)、裝配、公差、尺寸檢查、機(jī)構(gòu)分析、造型、包裝等設(shè)計任務(wù)。主要功能：幾何建模、裝配設(shè)計、繪圖、公差設(shè)計、裝配仿真、任意剖切、干涉檢查、鈑金設(shè)計、管路設(shè)計、線束設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、工裝/模具設(shè)計、KBE工具、數(shù)據(jù)管理、權(quán)限管理、BOM接口、數(shù)據(jù)接口（DFX、IGES、STEP等）、二次開發(fā)工具等。三維CAD和二位CAD的設(shè)計步驟的異同點：不同點：在二維CAD設(shè)計中一般將產(chǎn)品和工程設(shè)計圖紙看成是“點、線、圓、弧、文

12、本”等幾何元素的集合，將表達(dá)的任何設(shè)計都變成了幾何圖形，所依賴的數(shù)學(xué)模型是幾何模型；而三維CAD設(shè)計中是將其實際形狀表示成為三維的模型，模型中包括了產(chǎn)品幾何結(jié)構(gòu)的有關(guān)點、線、面、體的各種信息，更多地關(guān)注產(chǎn)品的實際結(jié)構(gòu)；相同點：都是通過計算機(jī)發(fā)揮其分析計算和存儲信息的能力，完成信息管理、繪圖、模擬、優(yōu)化和其他數(shù)值分析任務(wù)，都要建立完備的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)庫，建立完備的應(yīng)用程序庫，建立多功能交互式圖形程序庫。各圖使用的三維建模技術(shù)：A圖：數(shù)字樣機(jī)的三維曲面幾何建模（A級曲面）；B圖：數(shù)字樣機(jī)的三維曲面幾何建模（B級曲面）；C圖：數(shù)字樣機(jī)設(shè)計中的實體建模技術(shù)與應(yīng)用，實體建模由柱、錐、球、臺、環(huán)等基本體素，

13、通過并、交、叉等布爾運(yùn)算而得到所需的零件實體模型；D圖：數(shù)字化主模型建模中的汽車內(nèi)覆蓋件主模型設(shè)計結(jié)果，前壁板主模型的三維線框，某新車型前壁板B級曲面的三維設(shè)計結(jié)果；E圖：凸輪軸座實體結(jié)構(gòu)，實體陣列的建模方法；F圖：裝配模型；（仿真模型？）如圖1所示的是幾個機(jī)械零件的三維幾何模型，它們的幾何建模是由哪些基本三維建模功能完成的，并說明這些三維建模功能的特點，以及它們在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中的主要用途。（20分）箱體類零件車身內(nèi)覆蓋件車身外覆蓋件缸蓋凸輪軸座車身覆蓋件和輪胎缸蓋進(jìn)氣管零件圖1 幾種機(jī)械零件的典型三維建模實例車身外覆蓋件，車身內(nèi)覆蓋件采用的是曲面建模；箱體類零件采用的是實體建模；車身覆蓋件和

14、輪胎采用的是三維線框建模；缸蓋凸輪軸座、缸蓋進(jìn)氣管零件采用的是特征建模；這三種建模方式的特點及主要用途：三維線框建模：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡單，表達(dá)物體輪廓信息清晰，占用內(nèi)存和CPU計算時間少，交互功能強(qiáng)；主要用于：草圖繪制、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計；曲面建模：主要用于：復(fù)雜物體表面的設(shè)計，如汽車機(jī)身、飛機(jī)機(jī)身、流體機(jī)械的片等呈流線型的自由曲面；特點：實體建模：CAE技術(shù)能解決新產(chǎn)品設(shè)計中的哪些問題？（180頁）CAE的解題步驟是什么？（183頁）當(dāng)我們設(shè)計完一個齒輪的三維幾何模型后，如果要分析該齒輪是否具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和剛度，請從齒輪傳動的受力和運(yùn)動特點，解釋CAE方法的應(yīng)用過程。（184，201頁）（20分）C

15、AE的基本原理是什么？機(jī)械產(chǎn)品或零部件設(shè)計中常用的CAE軟件有那些主要的功能？CAE：主要是指用計算機(jī)對工程和產(chǎn)品進(jìn)行性能和安全可靠性分析和優(yōu)化；對產(chǎn)品未來的工作狀態(tài)和運(yùn)行行為進(jìn)行模擬，及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，并證實未來工程、產(chǎn)品功能和性能的可用性與可靠性。能夠解決的問題有：1、結(jié)構(gòu)靜力分析，2、結(jié)構(gòu)動力分析，熱分析及熱應(yīng)力分析，4、電磁場分析，5、流體動力學(xué)分析，6、多剛體/多體動力學(xué)力學(xué)和運(yùn)動分析。CAE可以對零部件的剛度、強(qiáng)度和模態(tài)等進(jìn)行分析，也可對整機(jī)的工作原理仿真和性能評估分析，現(xiàn)在已有專業(yè)化的CAE分析評估系統(tǒng)，例如汽車產(chǎn)品開發(fā)中的發(fā)動機(jī)燃燒分析，NVH分析、懸架分析、整車和動力響應(yīng)分析

16、，冷卻系統(tǒng)的流場、溫度場和應(yīng)力場的耦合作用分析等等。CAE解題步驟：前處理、求解、后處理； 齒輪傳動的受力特點：單個齒輪逐漸進(jìn)入嚙合，然后逐漸退出嚙合區(qū)，齒輪傳動時，受力總體上出現(xiàn)周期性，由于齒輪、軸、支承等的制造誤差、安裝誤差以及在載荷作用下的變形等因素的影響，齒輪沿齒寬方向的作用力非均勻分布，存在著載荷局部集中現(xiàn)象。此外由于原動機(jī)與工作機(jī)的載荷變化，以及齒輪傳動的各種誤差所引起的傳動不平穩(wěn)等，都將引起附加載荷。首先建立齒輪集合模型，然后定義齒輪的有限元網(wǎng)格模型，第三步定義單元屬性，第四步加載，由于齒輪傳動的受力特點載荷比較復(fù)雜需要根據(jù)嚙合的周期性和齒寬方向受力的不均勻性加載。如何分析結(jié)構(gòu)的

17、強(qiáng)度和剛度：計算出零部件在靜載作用下任意一點的位移、應(yīng)力和應(yīng)變，找出零部件最大位移和應(yīng)力位置，評價零部件的剛度和強(qiáng)度，得出零部件肯承受的最大載荷。CAE的基本原理：有限元法的基礎(chǔ)是變分原理和加權(quán)余量法，其基本求解思想是把計算域劃分為有限個互不重疊的單元，在每個單元內(nèi)，選擇一些合適的節(jié)點作為求解函數(shù)的插值點，將微分方程中的變量改寫成由各變量或其導(dǎo)數(shù)的節(jié)點值與所選用的插值函數(shù)組成的線性表達(dá)式，借助于變分原理或加權(quán)余量法，將微分方程離散求解。CAE軟件的能解決的問題：結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析、熱分析及熱應(yīng)力分析、電磁場分析、多剛體/多體動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)分析。常用CAE軟件的功能：ANSYS分析軟

18、件：結(jié)構(gòu)非線性分析、電磁分析、流體動力學(xué)分析、設(shè)計優(yōu)化、接觸分析、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分等；NASTRAN分析軟件：正則模態(tài)分析、復(fù)特征值分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析、頻率響應(yīng)分析、隨機(jī)振動分析、響應(yīng)譜分析、聲學(xué)分析等；Fatigue分析軟件：耐久性疲勞壽命預(yù)測仿真；全壽命及初始裂紋分析；裂紋擴(kuò)展分析；多軸初始裂紋分析；振動疲勞分析；電焊的疲勞壽命分析；虛擬應(yīng)變片測量；高級疲勞和加載功能；疲勞壽命分析前后處理器MARC分析軟件：線性/非線性靜力分析、模態(tài)分析、簡諧響應(yīng)分析、頻譜分析。隨機(jī)振動分析、動力響應(yīng)分析、自動的靜/動力接觸、屈服/失穩(wěn)、失效和破壞分析等。結(jié)構(gòu)靜力學(xué)和動力學(xué)分析能解決新產(chǎn)品或零部件開發(fā)設(shè)計中

19、的哪些問題？結(jié)構(gòu)靜力分析用來分析由于穩(wěn)態(tài)外部載荷引起的系統(tǒng)或部件的位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力。靜力分析很適合于求解慣性及阻力的時間相關(guān)作用對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響并不顯著的問題。這種分析類型有很廣泛的應(yīng)用，如確定結(jié)構(gòu)的應(yīng)力集中程度，或預(yù)測結(jié)構(gòu)中由溫度引起的應(yīng)力等。結(jié)構(gòu)動力分析一般包括結(jié)構(gòu)模態(tài)分析、諧響應(yīng)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析。結(jié)構(gòu)模態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)或部件的振動特性（固有頻率和振型）。它也是其它瞬態(tài)動力學(xué)分析的起點，如諧響應(yīng)分析、譜分析等。結(jié)構(gòu)模態(tài)分析中常用的模態(tài)提取方法有：子空間(Subspace)法、分塊的蘭索斯(Block Lanczos)法、PowerDynamics法、豪斯霍爾德(Reduced H

20、ouseholder)法、Damped法以及Unsysmmetric法等。諧響應(yīng)分析用于分析持速的周期載荷在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中產(chǎn)生的持速的周期響應(yīng)（諧響應(yīng)），以及確定線性結(jié)構(gòu)承受隨時間按正弦（簡諧）規(guī)律變化的載荷時穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的一種分析方法，這種分析只計算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)態(tài)受迫振動，不考慮發(fā)生在激勵開始時的瞬態(tài)振動，諧響應(yīng)分析是一種線性分析，但也可以分析有預(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。瞬態(tài)動力學(xué)分析（亦稱時間歷程分析）是用于確定承受任意隨時間變化載荷的結(jié)構(gòu)的動力學(xué)響應(yīng)的一種方法?？捎盟矐B(tài)動力學(xué)分析方法確定結(jié)構(gòu)在靜載荷、瞬態(tài)載荷和簡諧載荷的隨意組合作用下的隨時間變化的位移、應(yīng)變、應(yīng)力及力。在如圖2所示的數(shù)控機(jī)床中，數(shù)控機(jī)床的加工控

21、制原理是什么？他們最多可實現(xiàn)多少坐標(biāo)軸的聯(lián)動控制？如果要在圖中所示的加工中心上采用數(shù)控銑削加工一個阿基米德螺旋面，為保證被加工面的表面質(zhì)量，則應(yīng)采用多少軸的聯(lián)動進(jìn)行加工？為什么？（20分）（218頁）數(shù)控機(jī)床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。程序控制系統(tǒng)即通常所說的數(shù)控系統(tǒng)，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)一般稱為CNC（計算機(jī)數(shù)字控制）系統(tǒng)。CNC系統(tǒng)可自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字值，并將其譯碼，驅(qū)動機(jī)床運(yùn)動和切削加工。臥式鏜床可實現(xiàn)的聯(lián)動：XYZ三軸移動，Y軸轉(zhuǎn)動立式加工中心可實現(xiàn)的聯(lián)動：XYZ移動，YZ轉(zhuǎn)動數(shù)控銑削加工一個阿基米德螺旋面，為保證

22、被加工面的表面質(zhì)量，則應(yīng)采用四軸的聯(lián)動進(jìn)行加工；當(dāng)曲導(dǎo)線為圓柱螺旋線AB，直導(dǎo)線為該圓柱的軸線OO，并與導(dǎo)平面H垂直時，直母線AC與這兩導(dǎo)線相交，當(dāng)直母線移動到素線位置時，仍與導(dǎo)平面保持一個夾角，這樣連續(xù)運(yùn)動形成的曲面為阿基米德螺旋面。由于阿基米德螺旋面為一個斜螺旋面，可以看成由無數(shù)條螺旋線組成，加工一條曲線可以由B和y和刀具轉(zhuǎn)動聯(lián)動完成，為了行成曲面需要一個垂直于導(dǎo)線方向的進(jìn)給，這就需要z軸方向的位移，所以數(shù)控銑削加工一個阿基米德螺旋面，為了保證加工面的質(zhì)量，應(yīng)采用四軸聯(lián)動加工。如圖3所示的是汽車新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程，根據(jù)你所學(xué)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和產(chǎn)品生命周期管理的有關(guān)知識，論述在新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的全過程

23、中，采用PDM技術(shù)可以管理哪些過程和數(shù)據(jù)？如何進(jìn)行管理才能保證整個新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)活動的順利完成？（20分）PDM軟件功能在新產(chǎn)品開發(fā)過程中的分布項目管理：貫穿在整個新產(chǎn)品全過程的各個階段，管理新產(chǎn)品開發(fā)流程和過程狀態(tài)；任務(wù)管理：在新產(chǎn)品開發(fā)流程和階段、活動確定后，逐層分解、指派、執(zhí)行、提交工作任務(wù)（設(shè)計結(jié)果）實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)各階段以任務(wù)為驅(qū)動的過程與數(shù)據(jù)管理）；配置管理：分布在新產(chǎn)品戰(zhàn)略定義、概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工藝設(shè)計和售后服務(wù)各階段，是實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心功能；文檔管理：分布在整個新產(chǎn)品開發(fā)的各個階段，管理產(chǎn)品開發(fā)活動的輸入/輸出、存儲、檢索、重用和知識管理，與項目任務(wù)、BOM、設(shè)計變更有密

24、切聯(lián)系；變更管理：主要分布在新產(chǎn)品的設(shè)計階段，但對生產(chǎn)、采購、銷售、售后服務(wù)等業(yè)務(wù)活動有密切聯(lián)系；編碼管理：是基礎(chǔ)性工作，部署在新產(chǎn)品的概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工藝設(shè)計階段，對文檔的編碼管理部署在整個產(chǎn)品生命周期中；接口與集成：部署在新產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計輸入和輸出階段，如顧客訂單、市場預(yù)測訂單、二維/三維CAD/CAPP數(shù)據(jù)輸入/輸出，對ERP的制造BOM數(shù)據(jù)輸出、對SCM/CRM的采購、銷售BOM數(shù)據(jù)和技術(shù)文檔輸出等；系統(tǒng)工具：部署在PDM系統(tǒng)應(yīng)用的全過程，管理系統(tǒng)備份、權(quán)限、用戶、安全設(shè)置廣義的計算機(jī)輔助制造（或數(shù)字化制造）主要包含哪些技術(shù)？在CAM技術(shù)中數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸是如何由CNC系統(tǒng)控制的？

25、數(shù)控加工與一般機(jī)床加工有何異同？數(shù)控加工主要用在機(jī)械制造的什么地方？（20分）廣義CAM是指利用計算機(jī)輔助完成從原材料到成品的全部制造過程其中包括直接制造過程和間接制造過程。主要包括CNC、逆向工程技術(shù)RE、激光快速原型制造RP、數(shù)字樣機(jī)DMU、計算機(jī)輔助生產(chǎn)工程CAPE（又叫數(shù)字化工廠）狹義CAM是指制造過程中某個環(huán)節(jié)應(yīng)用計算機(jī)，在計算機(jī)輔助設(shè)計和制造（CAD/CAM）中，通常是指計算機(jī)輔助加工，更確切地說是指數(shù)控加工。各個坐標(biāo)軸都由相應(yīng)的伺服電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的脈沖信號運(yùn)轉(zhuǎn)。CNC系統(tǒng)可自動閱讀輸入載體上事先給定的數(shù)字值，并將其譯碼，驅(qū)動各伺服電機(jī)，從而帶動機(jī)床運(yùn)動和進(jìn)行切削加工。

26、數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)采用右手法則、直角笛卡兒坐標(biāo)系統(tǒng)。基本坐標(biāo)軸為XYZ直角坐標(biāo)，相對于每個坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動坐標(biāo)為A、B、C。不論機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)對工件靜止、刀具運(yùn)動，還是工件運(yùn)動、刀具靜止，為便于數(shù)控編程，規(guī)定數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動是刀具相對于靜止的工件坐標(biāo)系的運(yùn)動。Z軸作為平行于機(jī)床主軸的坐標(biāo)軸，如果機(jī)床有一系列主軸，則選盡可能垂直于工件裝夾面的主要軸為Z軸，其正方向定義為從工件到刀具夾持的方向。如圖6.3所示。X軸作為水平的、平行于工件裝夾平面的軸，它平行于主要的切削方向，且以此方向為正向。Y軸的運(yùn)動方向則根據(jù)X軸和Z軸按右手法則確定。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸A、B和C相應(yīng)地在X、Y、Z坐標(biāo)軸正方向上，按右旋螺紋

27、前進(jìn)的方向來確定。CNC機(jī)床與普通機(jī)床的區(qū)別主要有如下幾點：CNC機(jī)床一般具有手動加工（用電手輪）、機(jī)動加工和控制程序自動加工功能，加工過程中一般不需要人工干預(yù)。普通機(jī)床只有手動加工和機(jī)動加工功能，加工過程全部由人工控制。 CNC機(jī)床一般具有CRT屏幕顯示功能。顯示加工程序、多種工藝參數(shù)、加工時間、刀具運(yùn)動軌跡以及工件圖形等。數(shù)控機(jī)床一般還具有自動報警顯示功能，根據(jù)報警信號或報警提示，可以迅速查找機(jī)器故障。而普通機(jī)床不具備上述功能。 CNC機(jī)床主傳動和進(jìn)給傳動采用直流或交流無級調(diào)速伺服電動機(jī)。一般沒有主軸變速箱和進(jìn)給變速箱，傳動鏈短。而普通機(jī)床主傳動和進(jìn)給傳動一般采用三相交流異步電動機(jī)，由變速

28、箱實現(xiàn)多級變速以滿足工藝要求，機(jī)床傳動鏈長。 CNC機(jī)床一般具有工件測量系統(tǒng)。加工過程中一般不需要進(jìn)行工件尺寸的人工測量。而普通機(jī)床在加工過程中必須由人工不斷地進(jìn)行測量，以保證工件的加工精度。 CNC機(jī)床與普通機(jī)床最顯著的區(qū)別是當(dāng)對象（工件）改變時，數(shù)控機(jī)床只需改變加工程序（應(yīng)用軟件），不需要對機(jī)床作較大的調(diào)整，即能加工出各種不同的工件。（數(shù)控加工與一般機(jī)床加工的差別：可實現(xiàn)高速切削，提高加工速度；可實現(xiàn)復(fù)合加工，減少工裝夾具，減少加工成本和周期；可進(jìn)行高精度控制，提高產(chǎn)品精度和質(zhì)量）數(shù)控加工與一般加工的異同：不同：數(shù)控機(jī)床帶有數(shù)控系統(tǒng)（程序控制系統(tǒng)），可以通過編制程序來實現(xiàn)自動化加工。而普通

29、機(jī)床沒有該特性，需要人工去操作；數(shù)控系統(tǒng)用來控制機(jī)床運(yùn)動部件作運(yùn)動的是電脈沖數(shù)。每個電脈沖伺服系統(tǒng)驅(qū)動機(jī)床部件所產(chǎn)生的運(yùn)動量稱為脈沖當(dāng)量；數(shù)控機(jī)床具有高柔性，加工對象改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，體現(xiàn)出很好的適應(yīng)性，可大大節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。在數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，可以組成具有更高柔性的自動化制造系統(tǒng)FMS；換刀方式:普通機(jī)床是手動換刀 而數(shù)控機(jī)床是自動換刀；相同點：數(shù)控機(jī)床的床體與普通機(jī)床相比，在結(jié)構(gòu)與外觀上無多大差別，都包括床身、導(dǎo)軌、各運(yùn)動部件和各種工作臺等。數(shù)控加工主要用在：精度要求較高的場合，批量小而又多次重復(fù)生產(chǎn)的零件；幾何形狀復(fù)雜的零件；貴重零件加工；需要全部檢驗的零件；試制件在新產(chǎn)

30、品設(shè)計開發(fā)的全過程中，哪些部門需要參與協(xié)同設(shè)計？在設(shè)計中有哪些信息或數(shù)據(jù)需要系統(tǒng)處理或管理？參與協(xié)同設(shè)計和其相關(guān)的數(shù)據(jù)信息如下：A、 銷售部門：用戶對產(chǎn)品的具體技術(shù)要求和規(guī)格（由設(shè)計部門處理）；用戶對產(chǎn)品的需求量（由計劃、設(shè)計和生產(chǎn)部門處理）B、 設(shè)計部門：產(chǎn)品設(shè)計方案（由銷售部門轉(zhuǎn)用戶處理、試制和生產(chǎn)部門處理）；產(chǎn)品具體施工圖紙（由計劃部、試制部、生產(chǎn)部處理）C、 試制試驗部門：試制過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)（由設(shè)計部門處理以改進(jìn)設(shè)計）；生產(chǎn)過程中的實驗數(shù)據(jù)（由設(shè)計部門梳理供參考，由銷售部門轉(zhuǎn)用戶以備案）D、 計劃部門：商品計劃（由銷售部門結(jié)合市場情況處理）；生產(chǎn)計劃（由設(shè)計、生產(chǎn)和銷售部處理）E、

31、生產(chǎn)部門：生產(chǎn)過程中的設(shè)計質(zhì)量問題（由設(shè)計部門處理以完善設(shè)計）；執(zhí)行生產(chǎn)訂單的完成情況（由計劃部門、銷售部門處理，以便安排下一步生產(chǎn)或訂購計劃）PDM相關(guān)自底向上需要協(xié)同的有零部件功能、性能、尺寸、裝配關(guān)系、質(zhì)量等設(shè)計活動；自頂向下需要協(xié)同的有項目任務(wù)、設(shè)計資源、顧客需求資源和商務(wù)活動。PDM系統(tǒng)的主要管理功能：項目管理、協(xié)同設(shè)計、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理、變更管理、設(shè)計知識管理、可視化瀏覽與圈閱、任務(wù)管理、工作流管理、物料和零部件分類管理、文檔管理、編碼管理、數(shù)據(jù)集成管理、系統(tǒng)工具。集成接口：CAD系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、CAPP系統(tǒng)、BOM系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)：設(shè)計數(shù)據(jù)、ERP數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、BOM數(shù)據(jù)為什么說新產(chǎn)

32、品概念設(shè)計是新產(chǎn)品開發(fā)中最重要的環(huán)節(jié)？新產(chǎn)品概念設(shè)計主要包括哪些主要內(nèi)容？p24整個產(chǎn)品開發(fā)工作的80%全部集中在產(chǎn)品的策劃階段，即新產(chǎn)品的戰(zhàn)略策劃與概念設(shè)計階段，此階段需要將新產(chǎn)品開發(fā)中要處理和協(xié)調(diào)的所有問題全部列出，并制定出詳細(xì)的開發(fā)計劃和資源安排；而剩下的20%的工作就是按開發(fā)計劃的規(guī)定執(zhí)行具體的設(shè)計試制任務(wù)。主要內(nèi)容有：新產(chǎn)品概念設(shè)計的市場學(xué)；新產(chǎn)品概念設(shè)計的方法學(xué)；新產(chǎn)品概念設(shè)計過程的管理。為什么說新產(chǎn)品開發(fā)策劃是產(chǎn)品設(shè)計中最早的環(huán)節(jié)？新產(chǎn)品開發(fā)策劃包含哪些主要的內(nèi)容？對產(chǎn)品后續(xù)的概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、質(zhì)量和成本控制有何指導(dǎo)意義？主要內(nèi)容有：市場需求分析、顧客需求與目標(biāo)產(chǎn)品的功能轉(zhuǎn)化、

33、新產(chǎn)品概念定義、新產(chǎn)品開發(fā)計劃制定及新產(chǎn)品的目標(biāo)成本管理等。如圖3所示的是汽車新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程，根據(jù)你所學(xué)產(chǎn)品數(shù)據(jù)和產(chǎn)品生命周期管理的有關(guān)知識，論述在新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的全過程中，采用PDM技術(shù)可以管理哪些過程和數(shù)據(jù)？如何進(jìn)行管理才能保證整個新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)活動的順利完成？（20分）答：（1）在新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的全過程中，采用PDM技術(shù)可以管理的過程和數(shù)據(jù):項目管理：貫穿在整個新產(chǎn)品全過程的各個階段，管理新產(chǎn)品開發(fā)流程和過程狀態(tài)；任務(wù)管理：在新產(chǎn)品開發(fā)流程和階段、活動確定后，逐層分解、指派、執(zhí)行、提交工作任務(wù)（設(shè)計結(jié)果）實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)各階段以任務(wù)為驅(qū)動的過程與數(shù)據(jù)管理）；配置管理：分布在新產(chǎn)品戰(zhàn)略定義

34、、概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工藝設(shè)計和售后服務(wù)各階段，是實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心功能；文檔管理：分布在整個新產(chǎn)品開發(fā)的各個階段，管理產(chǎn)品開發(fā)活動的輸入/輸出、存儲、檢索、重用和知識管理，與項目任務(wù)、BOM、設(shè)計變更有密切聯(lián)系；變更管理：主要分布在新產(chǎn)品的設(shè)計階段，但對生產(chǎn)、采購、銷售、售后服務(wù)等業(yè)務(wù)活動有密切聯(lián)系；編碼管理：是基礎(chǔ)性工作，部署在新產(chǎn)品的概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工藝設(shè)計階段，對文檔的編碼管理部署在整個產(chǎn)品生命周期中；（2）在整個產(chǎn)品開發(fā)中，PDM科學(xué)性的實施方法，保證了整個新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)活動的順利完成。A.選擇實施PDM的戰(zhàn)略伙伴；B.正確的實施步驟；C.關(guān)注實施PDM的專業(yè)性，企業(yè)的決策者

35、一定要明確企業(yè)實施PDM系統(tǒng)的目的，要避免出現(xiàn)只關(guān)注技術(shù)問題的情況；D.團(tuán)隊合作：將那些了解公司情況以及知道最大的瓶頸存在于什么地方的人組織在一起，在明確企業(yè)需求目標(biāo)的前提下，對產(chǎn)品開發(fā)過程和數(shù)據(jù)管理中出現(xiàn)的問題能提出改進(jìn)性的建議；E.長遠(yuǎn)規(guī)劃，分步實施：實施雙方應(yīng)合理計劃，實事求是。按照進(jìn)度計劃完成工作，一旦發(fā)現(xiàn)問題，馬上采取相應(yīng)的措施解決，不斷總結(jié)歸納好的經(jīng)驗，供后續(xù)實施參考。如圖3所示的是以市場預(yù)測為主的汽車新產(chǎn)品開發(fā)全過程業(yè)務(wù)流程模型，根據(jù)你所學(xué)產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同設(shè)計與PDM的有關(guān)知識，針對圖3中的汽車新產(chǎn)品開發(fā)業(yè)務(wù)流程，采用什么方法和技術(shù)？才能實現(xiàn)自頂向下和自底向上相結(jié)合的協(xié)同設(shè)計與新產(chǎn)

36、品開發(fā)過程和數(shù)據(jù)管理？（20分）PAST產(chǎn)品戰(zhàn)略確認(rèn)項目細(xì)化項目執(zhí)行批準(zhǔn)表面提交動力系統(tǒng)設(shè)計完成KOSISCPHPTCPCCLSJ1FS1PP產(chǎn)品戰(zhàn)略策劃立項樣車制作設(shè)計凍結(jié)通關(guān)車試生產(chǎn)投產(chǎn)認(rèn)可最終狀態(tài)系統(tǒng)整車零部件市場預(yù)測產(chǎn)品定位供應(yīng)商選擇產(chǎn)品概念設(shè)計車身設(shè)計動力匹配整車設(shè)計完成設(shè)計定型工藝性修改完善（整車廠和供應(yīng)商共同完成產(chǎn)品開發(fā)）1PP整車設(shè)計完成圖3 汽車新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程答：（1）在新產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的全過程中，采用PDM技術(shù)可以管理的過程和數(shù)據(jù):項目管理：貫穿在整個新產(chǎn)品全過程的各個階段，管理新產(chǎn)品開發(fā)流程和過程狀態(tài)；任務(wù)管理：在新產(chǎn)品開發(fā)流程和階段、活動確定后，逐層分解、指派、執(zhí)行、提交工作任務(wù)（設(shè)計結(jié)果）實現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)各階段以任務(wù)為驅(qū)動的過程與數(shù)據(jù)管理）；配置管理：分布在新產(chǎn)品戰(zhàn)略定義、概念設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、工藝設(shè)計和售后服務(wù)各階段，是實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心功能；