2016-2017第一学期吉大CADCAM大作业

简答题：（每题10分，总分100分）
1、何谓CAD/CAM？二者有何关系？
答案：CAD/CAM(Computer Aided Design / Computer Aided Manufacturing)技术指的是以计算机为主要技术手段，处理各种数字信息与图形信息，辅助完成产品设计和制造中的各项活动。

最初，CAD和CAM是独立的分支，随着它们的推广应用，二者的关系越来越密切。

CAD 只有配合数控加工，才能充分显示其巨大的优越性，而数控技术只有依靠CAD才能提高其效率。

集成的CAD／CAM系统可以大大缩短产品的制造周期，显著提高产品质量，产生巨大的经济效益。

CAM系统直接利用CAD系统产生的3D模型，形成数控加工机床所需要的各种信息。

2、CAD系统功能模块有哪些？
答案：CAD系统一般由许多功能模块构成，各个功能模块相互独立的工作，又相互传递信息，形成一个相互协同的有序系统。

CAD一般包含以下几个模块：
图形处理模块：进行零件图和装配图的二维绘图和编辑。

三维几何造型模块：为用户提供完整的、准确的三维几何形状的描述和显示的方法和工具，如消隐、着色、灰度处理，实体参数计算、质量特性计算等。

装配模块：完成从零件到部件或产品的三维装配，建立产品结构信息模型和产品明细表，以及进行静态干涉检查等。

计算机辅助分析模块：如有限元分析模块、优化方法模块等。

机构动态仿真模块：求解各个部件的重心、质量、惯性矩等物理特性，设定各个构件的运动规律和参数，并且进行运动仿真和运动干涉检查。

数据库模块：完成对CAD系统的数据库维护和管理。

用户编程模块：包括用户编程语言和图形库，便于用户对CAD系统进行二次开发，提高CAD系统用户化程度，以充分发挥系统的性能和提高使用效率。

3、CAM的产生
答案：1952年，数控（ Numerical control，NC）机床首次研究成功，通过改变数控程序即可完成不同零件的加工，奠定了CAM 的硬件基础。

1955年，美国麻省理工学院研制成功在通用计算机上运行的自动编程工具（Automatically Programmed Tools， APT）语言，实现了NC编程自动化。

1958年，美国研制成功自动换刀镗铣加工中心（Machining Center，MC），在一次装夹中完成多工序的集中加工，提高了NC 机床的加工效率和加工质量。

1962 年，第一台工业机器人诞生，实现了物流搬运柔性自动化；第一台通用计算机集中控制多台数控机床的实现，降低了数控装置的制造成本，提高了工作可靠性。

1967 年，英国莫林公司建造第一条计算机集中控制的自动化制造系统，包括6台加工中
心和一条自动运输线，用计算机编制程序、作业计划和报表。

美国辛辛那提公司研制出类似系统，于70年代初定名为柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS ）。

20世纪70年代后期，几何造型技术、图形显示技术和数控编程后置处理技术的发展和应用，出现了交互式图形编程系统，为CAD/CAM 集成奠定了基础。

4、几何建模技术
答案：根据对几何信息、拓扑信息和特征信息处理方法的不同、几何建模可以分为线框建模、曲线建模、实体建模、特征建模等。

5、特征建模
答案：几何模型只是物体几何数据及拓扑关系的描述，无明显的功能、结构和工程含义，因而促进了特征建模技术的发展。

特征是构造零件的最基本要素，它能以较高的抽象级别和不需要解释的方式来标示物体模型。

它既表示了零件的几何信息，又反映了零件与制造有关的信息。

例如，对孔的设计，实体造型系统常采用圆柱体与某个实体进行逻辑运算来实现，计算机仅仅知道哪些部分没有材料而已，并不能辨别哪是孔。

对于特征造型系统，孔是一个特征，具有直径、长度、公差、表面粗糙度、位置等属性，并包含了基准、装配的信息。

每一个特征基本上对应一组加工制造方法。

特征的概念使设计人员和工艺人员对同一特征都有相同的理解。

因此，基于特征的设计更适合CAD和CAM的集成。

6、TQCS理念
答案：世界市场由过去传统的相对稳定的状态逐步演变成动态多变的状态，由过去的局部竞争演变成全球范围内的竞争；同行业之间、跨行业之间的相互渗透、相互竞争日益激烈。

为了适应变化迅速的市场需求，为了提高竞争力，现代的制造企业必须解决TQCS难题，即以最快的上市速度(T--Time to Market)，最好的质量(Q--Quality)，最低的成本(C--Cost)，最优的服务(S--Service)来满足不同顾客的需求。

7、工程设计与制造领域新的设计方法和技术有哪些？
答案：CAD、CAM系统的成功应用就是很好的证明。

80年代初，先进制造技术以信息集成为核心的计算机集成制造系统(CIMS，Computer Integrated Manufacturing System)开始得到实施；80年代末，以过程集成为核心的并行工程(CE，current Engineering)技术进一步提高了制造水平；进入90年代，先进制造技术进一步向更高水平发展，出现了虚拟制造(VM，Virtual Manufacturing)、精益生产(LP，Lean Production)、敏捷制造(AM，Agile Manufacturing)、虚拟企业(VE，Virtual Enterprise)等新概念。

8、CAPP系统分类
答案：(1) 派生式CAPP系统
根据成组技术相似性原理，如果零件的结构形状相似，则他们的工艺规程也有相似性。

对于每一个相似零件组，可采用一个公用的制造方法来加工。

这种公共的制造方法以标准工艺的形式出现，它可以集中专家、工艺人员的集体智慧和经验以及生产实践的总结制定出来，然后贮存在计算机中。

当为一个新零件设计工艺规程时，从计算机中检索标准工艺文件，然后经过一定的编辑和修改就可以得到该零件的工艺规程。

当一个企业生产的大多数零件相似程度较高，划分成的零件族数较少，而每族中包括的零件种数很多时，该方式有明显的优点。

该方式存在的主要问题是不能摆脱对有经验的工艺编制人员的依赖，不易适应生产技术和生产条件的发展。

(2) 创成式CAPP系统
由计算机软件系统根据加工能力知识库和工艺数据库中加工工艺信息和各种工艺决策逻辑，自动设计出零件的工艺规程。

该系统的原理是让计算机模拟工艺人员的逻辑思维能力，自动进行各种决策，选择零件的加工方法，安排工艺路线，选择机床、刀具、夹具，计算切削参数和加工时间、加工成本，以及对工艺过程进行优化。

人的任务仅在于监督计算机的工作，并在计算机决策过程中作一些简单问题的处理，对中间结果进行判断和评估等。

要实现完全创成式CAPP系统，必须解决几个关键问题。

零件信息的要以计算机能识别的形式完全准确的描述，要收集大量的工艺设计知识和工艺规程决策逻辑等。

目前，要解决这些问题在技术上还有一定的困难。

因此，现在还没有一种真正意义上的创成式CAPP系统。

(3) 混和式CAPP系统
派生式CAPP系统以企业现行工艺和个人经验为基础，难以保证设计结果最优，而且局限性较大；完全的创成式CAPP系统目前还不成熟。

将两种方法结合起来，互相取长补短，是一种可取方案，这就是混和式CAPP系统。

在该系统中，通常对于可以采用创成的部分尽量采用创成，在难以实现的创成的部分，则采用派生式或者混和式。

9、网络化制造的特点
答案：网络化制造涉及到制造技术的各个方面，从硬件到软件，从技术到管理，从企业到全社会的组织和个人，从局部资源到全球资源等，其特点：
⑴基于Internet/Intranet的网络化。

⑵制造设备的社会化、智能化、柔性化。

⑶制造组织的全球化、敏捷化。

⑷产品设计、制造进程中的全程数字化。

⑸制造过程的并行化、协同化。

⑹设计制造各个环节的并行协调和智能化。

⑺设计制造各个要素全球性的分布化和集成化。

10、简单介绍一下PTC公司
1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。

1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。

经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊，主要用于汽车和运输机械，宇航和飞机制造，电子和计算机设备行业以及其他行业。

PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。

Pro/ENGINEER还提供了目前所能达到的最全面、集成最紧密的产品开发环境。

下面就Pro/ENGINEER的特点及主要模块进行简单的介绍。

全相关性：Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。

这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。

全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。

基于特征的参数化造型：Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。

这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。

例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。