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

要矛盾。TOC计划系统，首先确定瓶颈工序和瓶颈资源，编制产品关键件生产计划，在确认关键件的生产进度的前提下，再编制非关键件的生产计划。

4、APS高级计划排产系统：高级计划排产系统APS是进行有限能力计划的应用系统，它是基于约束理论，通过事先定义的规则，由计算机自动进行排产的过程。

五、为什么PDM系统适合作为数字化设计和制造的集成框架？(10分)

答：（1）它支持异构计算机环境，包括不同的网络与数据库，能实现产品数据的统一管理与共享，提供单一的产品数据源，以产品结构配置为核心，把与产品有关的所有信息组合在一起，实现产品相关信息的统一有效管理。

（2）PDM能方便地实现对应用工具的封装，便于有效地管理应用工具产生信息，提供应用系统之间的信息传递与交换平台。

（3）它可以提供过程管理与监控，为并行工程中的过程集成提供了必要的支持。

六、数控机床的控制方式有哪些？(10分)

答：（1）点位控制，只控制机床移动部件的终点位置，而不管移动轨迹如何，并且在移动过程中不进行切削。

（2）直线切削控制：除了控制运动的起点与终点的准确位置外，还要求刀具运动轨迹为一条直线，并能控制刀具按照给定的进给速度进行切削加工。

（3）连续切削控制：又称轮廓控制，能够对刀具与工件的相对移动轨迹和速度进行连续控制，并在移动时进行切削加工，可以加工任意斜率的直线、圆弧和曲线。

七、FMS的柔性有哪些具体表现？(10分)

答：（1）机床的柔性：FMS中机床通常为CNC机床或加工中心，可通过配置相应的刀具，夹具，托盘，NC程序等，完成给定零件族中任一零件的加工。

（2）加工柔性：FMS能够以多种流程加工一组类型、材料不同的零件，即使同一类型的零件也可采用不同的加工手段与方法。

（3）零件工艺路线的柔性：FMS在加工零件过程中出现局部故障时，能迅速选择新的加工路线并继续加工，以保证零件按期交付。

（4）扩展柔性：FMS系统在需要时能够方便地、模块化地扩展其规模，并且扩展的部分能与原有部分完全融合，形成一个新的整体。

（5）生产柔性：FMS能够生产各类零件。

八、综述题：为什么说数字化是制造技术创新的基本手段？(30分)

答：从手工作业使用图版到计算机二维绘图和NC加工，从三维设计到数字样机，由数字化工艺过程设计到数字化制造、虚拟制造，从CAD应用到数字化企业（Digital Enterprise）的发展，使传统的制造发生了质的变革。数字化程度已经成为衡量设计制造技术水平的重要标志。实践表明，数字化技术使缩短产品研制周期、降低研制成本、提高产品质量的有效途径，是建立现代产品快速研制系统的基础。在现金制造技术的发展过程中，有四项技术具有里程碑的性质，分别是CAD技术、NC技术、智能技术和集成技术。

1.CAD/CAM技术奠定了数字化技术制造的基础

2.NC技术促进数控设备的发展，实现产品制造的数字化

3.知识库和智能化设计是传统工艺技术创新的关键

4.集成化促进了制造的柔性化和敏捷化，是实现快速反应制造的基础