武汉理工自考本科复习资料加大版教材

1、第一章：序言（CAM概述）CADComputer Aided Desig n System以计算机为辅助手段完成整个产品的 设计过程CAMComputer Aided Manu facturi ng System通过计算机与生产设备直接或 间接的联系，进行规划、 设计、管理 和控制产品的生产制造过程。CAD/CAM系统集成方案通过专用数据接口实现集成利用标准格式接口文件实 现集成基于统一的产品模型和数据库的集成基于产品数据管理（PDM）的 系统集成第一代CAM系统编程的目标 对 象为直接计算刀路的轨迹；第二代 CAM系统以CAD莫型为编 程的目标 对象；新一代CAM系统是面向模型、 面向工艺特

2、征的系统。新一代CAM系统的界面形式将大多采用Windows界面高速加工需采用小切削深度、小 切削量、高进给速度。提高CAM/CAD系统化程度主要取决于其数据库水平狭义CAM:是指从产品设计 到加 工制造之间的一切生产准备 活动，包 括CAPP、NC编程、工 时定额的计 算、生产计划的制订、资源需求计算 的制订等。广义CAM:除了指产品设计 到加 工制造之间的一切生产准备 活动，包 括CAPP、NC编程，工 时定额的计 算，生产计划的制定， 资源需求计划 的制定外，还包括制造活动中与物流 有关的所有过 程（加工，装配，检验， 存储，输送）的监视，控制和管理。CAM系统由硬件平台、网络环境 和软

3、件系统三方面构成。第二章：虚拟现实技术虚拟现实技术进行船舶设计的优势？在舰船设计领域，虚拟 设计 可涵盖建筑、维护、设备使 用、客户 需求等传统设计方法无法实现的领域, 真正做到产品的全寿期服务。舰船虚 拟设计以虚拟现实技术为设计对象的操作媒体，大的方面，可以实现整个 船舶的贯穿设计，虚拟船厂模拟；小的方面，可以完成构件有效性能的有 效性测试，实体间的干涉 检查，船舶 空间的人流路径设 计。此外，由于舰 船虚拟设计始 终以制造为目标，因此 在舰船虚拟设计系统中可以单独讨论 （设 备）的可制造性；而且由于舰船 虚拟设计以船舶生命周期为最后目标,在舰船虚拟设计系统中也可以讨论船 舶构件（设备）的可

4、 维护性。因此， 通过对面向船舶整个生命周期的虚拟 船舶设计系统的开发，可提高船舶设 计的质量，减少船舶建造费用，缩短 建造周期。虚拟现实技术三个主要特 点：实 时性，沉浸性，交互性VVM（Virtual Manufacturing ）虚拟制造是制造过程在计算机上的本质实现，即采用计算机仿 真与 虚拟现实技术，在计算机上群组协同 工作，实现产品的实际、 工艺规划、 加工制造、性能分析、质量检查，以 及企业各级过程的管理与控制等产品 制造的本质过程，以增强制造过程各 级的决策与控制能力。虚拟制造分类：按照与生产各 个 阶段的关系，分为以设计为核心的虚 拟制造以生产为核心的虚拟制造以 控制为核心的

5、虚拟制造虚拟企业的理论基础：分形几 何 和协同学是虚拟企业产生和运作过程 的理论基础。虚拟船厂的特征：快速响应客户需求进行虚拟船厂的构建设计过程中的平行设计开发通过虚拟环境更改设计设计与建造的完美结合船舶虚拟设计应面向船舶的生命周期虚拟设计中的材质设计主要 是确 定材质的 颜色 纹理和明暗 模式等。虚拟船厂应具有系统性、动态性、 非线性和自组织性18?船舶虚拟设计系统的主要构成有 客户端服务系统、电子商务系统、产 品数据管理系统。第三章计算机辅助 工艺规程设计（CAPP19计算机辅助工艺规程设计CAPP （computer aided process planning ）现代制造工业所面临生产

6、环境为 日益集成化，生产周期短，结构复杂， 品种多和批量小CAPP的发展阶段：变异式CAPF系统创成式CAPF系统专家系统专家系统的基本特点：启发性、 透明性、灵活性。CAPP的效益：工艺的合理化 提高了工艺编程人员的工作效率 缩短了工作周期较好的清晰度与 其他应程序的结合CAPP专家系统组成：零件信 息输入模块知识库推理机三部分, 其中知识库和推理机时互相独立的。 而一般的CAPP主要有俩部分：零件 信息输入模块和工艺规程生成模块。工艺规程就是决定生产一种零件 或产品所需要的加工操作的 次序。（这 种加工次序是用工艺卡片的形式表示 的，卡片上列有零件加工或装配过程 及有关的机床。）工艺路线制

7、定的原则：一般都 以 划分加工阶段为依据，如基准 加工， 粗加工，细加工，精加工，表面处理， 超精加工，检验等。 并遵循先基准后 其他，先粗后细 后精的原则。27计算机辅助工艺编制最大的特点 是具有一致性，逻辑性和最优化大多数CAPP专家系统的零件信 息均直接来源于CAD系统CAPP系统的优势在于工艺合理 化工作效率高工作周期短文件清晰度 高便于同其他系 统链接。第四章：成组技术成纟组技术的定义： 成纟组技术 简 称GT,揭示和利用事物间的相 似 性，按照一定的准则分类成组， 同组 十五能够采用同一方法进行 处理，一 边提咼效益的技术，称 为成组技术。成组技术的核心是成组工艺，它 是把结构、材

8、料、工艺相 近似的零件 组成一个零件族（组），按零件族制定工艺进行加 工, 从而扩大了批量、减少了品 种、便于 采用高效方法、提高了 劳动生产率。 零件的相似性是广义的，在几何形状、 尺寸、功能要素、精度、材料等方面 的相似性为基本相似性，以基本相似 性为基础，在制造和装配等生产、经 营方面所导出的相似性称为二次相似性或派生相似性。成组技术分类编码系统的结构形 式:树式结构，链式结构，混 合结构零件分组方法：视检法、生产 流程分组法、特征编码分组法、特征指标综合比较法。成组技术中零件分数编码系 统的结构形式分为树式结构链和混合式结构柔性编码系统面向零件形状 其结构具有多段式，多层次和柔性化第五

9、章：船体数学放样船体数学放样的主要组成部分： 第一步，船体数学三向光顺，第二步， 船体板缝线的生成和外板展开，第三 步船体结构零件的生成与展开。曲线函数表达式的构造方法：插值法曲线拟合会计算数学差值，一次插值，二次插值事后估计（一次）课件光顺判别准则的数学方法数学放样：足函数及其一阶、二阶导数连续的条 件；（2）型线的曲率符号变化应符合设计要求，没有多余拐点；（3）型线的曲率数值变化应该是均匀的；式结构特征，乘法、回弹法、园率序列法、及线性规划法等。（4）调整光顺型线时，应使各型 值点的型值偏离达到最小船体型线光顺的方法有：最小二松弛法区别粗光顺与精光顺：在单根 性 质的光顺计算中，把去掉曲线

10、中的多 余拐点（即曲线中有小波 浪形状）， 也就是在一组有次序的 型值中相邻圆 率没有接连变号的，作为“粗光顺”。圆率一次差符号有（-,+，-, +,-） 的接连变化，实际上反映 出曲线在该 处的弯势变化不均 匀，正常的曲线弯 势由小到大或再由大到小，均匀变化 的，所以圆率一次差不会产生（-，+， -，+,-）的接连变号。因此把消除 圆 率一次差有连续变号的过程称为“精（1）型线的插值或拟合函数应满光顺”外板展开计算目的：是模拟手 工一条光顺的曲线必须没有多进行的，用数学计算方法描述外板接 缝线生成，零件展开计算， 数控绘图 切割等过程。主要任务：生成外板纵接缝计算 展开外板零件实现合理的加工

11、补偿 和修正计算，将工艺融贯于外板展开 计算中提供外板零件加工所需的各 种数据图表、数控切割纸袋为造船 工程管理提供数据和信息。手工展开外板的主要方法：测 地 线法。船体三向光顺计算的主要任 务： 修正不光顺的设计型值，使经过光顺 计算后的各条船型曲线 型值数据，既 符合设计要求又能保证使整个船体外 表光滑美观， 没有臌瘪现象。船体结构数学放样包含主要内容:结构线生成、零件牛成、套料圆率序列法认定，在一组有序排 列点中，每三个点可以决定一个圆一条成组流水线所加工的是一组 零件船体型线数学光顺的常用方 法有 最小二乘法 回弹法数字松 弛法圆率 序列法余据点，而且弯曲变化均匀第六章：数控技术在船舶

12、CAD中的应用传统NC机床的零件加工信息存 储于数控纸带在数控加工程序中，描述工艺 规 程的各种操作和运动特征的指令是GM指令微机Synenrgic控制技术有时 亦称一元化控制或单旋钮控制第七章：柔性自动化制造技术FMS（flexible manufacturing system柔性制造系统是能够加工各种零件 的自动化生产系统。美国国家标准局定义为：由一个传输系统 联系起来的一些设备，传输装置吧工 件放在其他联结装置上送到各加工设 备，使工件加工准 确，迅速和自动化。发展经历的五个阶段：刚性 自动 化、数控加工、柔性制造、 算机集成 制造系统CIMS、智能制造系统IMS。典型的FMS主要有三个

13、子系 统 组成：加工系统运储系 统计算机控制 系统。54. FMS的组成部分：加工设备，统，信息流支持系统。建立两个及以上虚拟物体之间接 触，碰撞关系的设计技术称 为碰撞检 测法无轨输送车是柔性制造系统的基本功能模块在右手直角坐标系中，右手的 拇 指，食指和中指分别代表 分别 代表 X,Y,Z三轴需相互垂直指向各自代表 的坐标轴的正向模拟题我国计算机辅助船舶制造技术处于起步阶段（发展阶段）工艺规程是决定生产某一产品的加工操作次序第二代CAM系统以CAD模型为编程的目标对象现代CNC机床是计算机集成 系统的基础设备工艺规程设计必须优化成组技术的核心是成组工艺设计CAPP专家系统具有启发性，透 明

14、性和灵活性工件流支持系统，道具流支持系8.零件分组的主要依据是零件的相18. CAPP 专家系统的组成部分 包括 零件信息输入模块，知识库 和推理机19. 零件基本相似性是指几何形 状相 似，尺寸相似，材料相似， 功能要素 相似，精度相似造性，20. 数控加工不需要人直接操作 , 但 机床必须执行人的意图21. 计算机模拟中材料的颜色通 常分 为背景色，漫反射色和高光 色48. 模拟：是指根据被研究的真实 系 统的模型，利用计算机进行实 验研究 的一种方法。49. 船体数学放样：是使用电子计 算 机来代替手工放样中的脑力劳 动和体 力劳动，并为船体建造自 动化提供切 实可行的技术基础， 是造船

15、生产及管 理实现现代化的 首要环节。5051. 柔性制造系统：它是由若干 CNC 设备，物料运储装置和计算 机控制系 统组成的并能根据制造 任务和生产品种的变化而迅速进 行调整的自动化制造系统52. 生产流程法：是以零件编码系 统 为基础，通过分析车间中零件 的工艺似性9. 制造企业完整的 CAD/CAM 系统必须包括全面质量保证系 统10. 船舶虚拟设计可以涵盖传统 设计 无法实现的船舶生命周期11. 虚拟制造应包括产品的可制 可生产性和可交叉性12. OPTIZ 码的组成位数是 9多媒体，因特网和虚拟现实三 种 技术的交叉点是虚拟现实建模 语言 VRML在焊接设备中应用微机控制 技术， 是

16、为了实现数控化，自动 化和智能化由单台计算机以数控方式使 两台 或者更多机组进行工作的控 制方式称 为直接控制传统 CAM 防过切处理方式包括 半自 动防御和人工干预计算机模拟技术近年来发展 迅速， 其主要优势为价格便宜， 精度高，通 用性强，重复性好在柔性制造系统中，物流系统的主要功能包括完成物料的存 储，输送，装卸和管理流程（工艺规程）来确定 零件族的一 种零件分类成组的方 法。53. 船舶虚拟环境构建应包括的 主要 过:1. 建立三维模型 2.模型的 材质和纹 理编辑 3.虚拟环境的生 成54. 柔性制造系统的基本组成部 分：1.加工系统 2.物料运送及管 理系统 3.管理与控制 等产品

17、制造的本质过程，以增强 制造过程各级的决策与控制能 力。虚拟制造应包括：产品的可制 造 性、可生产性和可合作性。虚拟船厂应具备的特征： 1.快 速 响应客户的需求进行虚拟船厂 的构建计算机控制系统2.设计过程中的平行设计 开发 3.通过55. 与普通机床相比，数控机床具 有 虚拟环境更改设计 4. 设计与建造的完的突出优势：1.能加工复杂型 面 2.具 美结合有高度柔性 3.加工精度 高、质量稳定4.生产率高 5.机 多用、在制品少56. 工艺知识库的定义及其主要 构成 部分：工艺知识在专家系统 中属于过 程性知识，它包括选择 决策逻辑，排 序决策逻辑及加工 方法知识。主要构 成部分： 1.加

18、 工方法的选择 2.工艺路 线的确定毛坯的选择 4.装夹方式的选择57. 虚拟制造的定义：虚拟制造是 实 际制造过程在计算机的本质表 现，即 采用计算机仿真与虚拟现 实技术，在 计算机群组上协同工 作，实现产品的 设计、工艺规划、 加工制造、性能分 析、质量检验， 以及企业各级过程的 60?虚拟船厂：就是综合了高度发 达 的计算机技术、通讯技术、先 进的模 块技术为一体的，快速响 应船东的需 求，设计、生产出满 足船东个人偏好 和实践功能的船 舶的全过程，以及为 完成这项过 程而将若干具有专门核心 的设 计、制造、供应、监督企业通过 信息高速公路联系在一起的组织 形式。 61. 工艺规程：就是

19、决定生产一种 零 件或产品所需要的加工操作的 次序， 这种加工次序最常见的是 用工艺卡片 的形式表示的，卡片 上列有零件加工 或装配的过程及 有关的机床。62. CAPP 系统工艺规程编制具有 人 工不可比的优势： 1.工艺的合 理化 2? 提高了工艺编制人员的工 作效率 3? 缩短了工作周期 4?较好 的清晰度 5? 与其他应用程序的结 合 63?船体结构数学放样是用电子 计算 机生成船体结构零件，给也 零件图、 零件套料图、数控切割 机用的纸带， 以及有关的加工用 和生产管理用的数 据。船体结构 数学放样至少包括：结 构线生成， 零件生成，套料。64. 手工编程的一般步骤： 1?确定工艺规

20、程及工艺路线 2.计算刀具轨迹的坐标值3?编写加工程序4?程序输入数控系统5?程序检验 在数控加工过程 中， 用各种 G,M 指令来描述工 艺规程（G）的各种操作和运 动特征（M）65 柔性制造系统（ FMS ）是能够 加 工各种零件的自动化生产系 统，采用 的自动化技术称为柔性 制造自动化技 术。四个自动化系 统是 1?自动化的加 工设备 2?自动 化的刀具系统 3?自动化 的物流系 统 4?自动化控制与管理系统。 66?典型的柔性制造系统由以下 4 部 分组成： 1 加工设备 2?工件流 支持系 统 3?刀具流支持系统 4?信 息流支持系统67 广义 CAM: 除了指产品设计 到加工 制造

21、之间的一切生产准备 活动，包括 CAPP 、NC 编程，工 时定额的计算， 生产计划的制定， 资源需求计划的制 定外，还包括 制造活动中与物流有关 的所有过 程（加工，装配，检验，存 储， 输送）的监视，控制和管理 68?推理机：是专家系统的控制机 构， 它规定了如何从知识库中选 用适当的 规则来进行工艺规程设 计，只有在一 定的控制策略下， 规程才能被启用 69?零件分类编码系统： 是用字符 （数 字或者符号，字母）对零件 各有关特 征进行描述和标识的一 套特定的规程 和依据 70?信息载体：为使数控加工的自 动 循环符合人的意图，必须在人 机之间 建立联系，这种联系的媒 介称为信息 载体

22、71?自动化仓库：是一种集中存储 方 式，它存储生产过程中流动的 各种物 科，根据计算机管理系统 的信息，通 过输送系统适时供给 或存取各工位所 需的物科CAM/CA软件技术涉及到的计算机 软件技术领域： 涉及到 系统框架设计， 数据模式定义及 其交换规范，各种算 法设计工程 数据库设计，动态仿真等 很多领 域，还涉及到许多科学领域， 如 计算机科学与工程，计算机图形 学， 机械设计，人机工程，电子 技术及其 他很多工程技术虚拟现实技术进行船舶设计 的主 要优势：船舶虚拟设计始终 以制造为 目标，在船舶虚拟设计 系统中可以单 独讨论构件（设备） 的可制造性，而 且由于舰船设计 以船舶生命周期为

23、最 终目标，在 舰船虚拟设计系统中也可 以讨论 船舶构件（设备）的可维护性船体放样数学的主要工作内 容： 船体外板展开计算是在船体 三项光顺， 差值生成肋骨型值， 排定船体结构后 进行的，主要任 务是（ 1）生成外板 纵接缝（ 2） 计算展开外板零件（ 3） 实现合理 的加工补偿和修正计算，将 工艺 融贯于外板展开计算中（ 4）提 供 外板零件按加工所需要的各种数 据图表，数控切割纸带（ 5）为造 船 工程管理提供数据和信息CAPP勺主要优点：（1）可以 广 泛的应用专家的知识和经验， 从而降 低对工艺设计人员勺技能 要求（ 2） 显著减少工艺设计勺时 间，缩短工艺 准备周期（ 3）保证 工艺

24、规程勺标准 化（ 4）可以编织 出更精确地工艺规 程柔性制造系统勺输入方式勺 分类 有：直线型输入方式， 环型 输入方式， 网型输入方式和以机 器人为中心勺勺 单元 77?船舶虚拟现实技术存在勺问 题及 发展方向：虚拟现实技术目 前存在勺 一些障碍，为 VR 制造 勺大部分专业 设备不但造价高， 使用起来很不方便， 效果有限， 而且局限性很大，还不能 达到人 们要求，更不能达到 VR 所定 义 勺那种环境。从软件上讲，由于 硬 件勺诸多局限性，使得软件开 发费用 十分惊人，软件所实现勺 效果受到时 间和空间勺很大影 响，算法和许多相 关理论也很不 完善，另外，人们对大 脑和人类 行为勺认识还需进一步提高。 方 向：更快勺获得高质量勺图型， 更 便宜勺设计出更完善勺头盔式 显示器 和其他输入输出设备