UG试题及答案.doc

一、CAD/CAM系统的组成？答：CAD/CAM系统的组成包括CAD、CAE、CAPP、CAM和工程数据库、产品数据交换标准、计算机网络等单元技术。二、什么是参数化设计？有什么优点？答：参数化设计是通过约束来定义和修改几何模型的设计方法。约束反映了设计时要考虑的因素，包括尺寸约束、拓扑约束及工程约束（如应力、性能）等。它的优点是设计人员在更新或修改产品模型时，无须考虑几何元素之间能否保持原有的约束条件从而可以根据产品需要动态的、创造性的进行产品设计。三、简述PDM系统及其在企业设计部门中的作用？答：其作用主要有以下五方面：1.管理电子资料和文档库2.管理系统结构和配置3.管理项目4.管理工作流与过程5.管理系统安全与权限。四、产品的全生命周期的含义是什么？ 答：产品的全生命周期是指：产品从设计研发、生产、销售、使用直到报废的整个过程。五、MES含义是什么？ MES在企业生产中的作用如何？答：（1）MES系统是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。(2)MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。六、简述数控机床的组成？答：数控机床的组成主要包括输入装置、数控装置、执行装置、检测装置及辅助控制装置几个部分。七、简述数控编程的基本步骤答：分析零件图纸，进行工艺处理，确定工艺过程，计算刀具中心云动轨迹，获得刀位数据，编制零件加工程序，校核程序。八、简述优化设计一般工作流程答：优化设计是以数 学规划理论为基础,以计算机为工具优选设计参数的一种现代设计方法（1）设计课题分析通过对设计课题的分析，提出设计目标它可以是单项设计指标，也可以是多项设计指标的组合。（2）建立数学模型将工程优化设计问题用数学方程式的形式予以全面的、准确的描述，即建立优化数学模型。（3）选择优化设计方法根据所建立的数学方程式的性质、设计精度的要求等选用合适的优化设计方法，并做出相应的程序设计。（4）上机电算求解根据所编程序及相关数据上机运算，自动得出最优值。然后对计算结果做出分析和判断，则得出最优设计方案。九、3D打印是如何影响CADCAM系统的工作流程的？答：3D打印技术最突出的优点是无需机械加工或任何模具，就能直接从计算机图形数据中生成任何形状的物体，从而极大地提高生产率和降低生产成本。而如果这一技术能够在工程机械领域得到广泛的应用，意味着传统的生产加工线将成为历史。而当大型制造商人工密集型或机器密集型的生产方式丧失竞争优势时，就会有更多的中小企业有机会参与到市场竞争中来。当然，依靠3D打印技术进行整机生产，从目前来看可能还是相当遥远的事，但是不可否认的是，3D打印技术的不断发展和推广，会在未来逐步影响工程机械行业的格局。3D打印技术或许将改变工程机械零配件供应的形式，从而削弱地域的垄断。据对装载机用户的调研显示，用户在购买工程机械产品时，除了机器本身的质量以外，配件供应的速度也是其非常关注的因素。故如果在某一地区没有建立大型的配件库，则厂商很难在当地具备竞争力。但是，有了3D打印技术，配件供应不再依靠实物的运送，转而变为信息的传输。3D打印技术所带来的定制化趋势，也将使得中小制造商在竞争中获益。当大型制造商在依靠大规模生产标准化产品累计财富的同时，中小企业可以通过3D打印技术，对某些零部件进行定制化生产，依靠满足客户个性化的需求来赢得客户的青睐。十、虚拟现实是如何影响CADCAM系统的工作流程的？答：在CAD/CAM中应用虚拟与现实技术，可以缩短设计制造周期，提高设计质量，降低设计成本。一般工程机械设备都要经过设计、加工、检测、装配、试运行等阶段，目前计算机技术已经被广泛应用于各个阶段中。在CAD/CAM技术的应用方面，虚拟现实技术具有广阔的发展前景。在CAD/CAM中计算机仿真已经应用于如下几个方面: (l)机构运动轨迹方式的仿真;(2)构件受力的有限元分析;(3)机器装配整体性能模拟;(4)工程构件破坏性实验分析。十一、比较参数化设计与变量化设计优缺点？答：参数化设计也称为尺寸驱动，使设计人员从大量繁重而琐碎的绘图工作中解脱出来，可以大大提高设计速度，并减少信息的存储量。参数化设计在非全约束时，造型不可执行后续操作，而变量化设计可适应任何约束状况，尺寸是否标注完全并不影响后续操作；参数化设计苛求全约束，每一个方程式必须是显函数，几何方程的求只能是顺序求解。变量化设计为适应各种约束条件，采用联立求解的方式，方程求解顺序；参数化设计局限于尺寸驱动几何形状修改，变量化设计解决任意约束下情况下的产品设计问题，不仅可以做到尺寸驱动，亦可实现约束驱动。十二、请给出有限元分析法的特点及其一般工作流程答：有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的，较简单的近似解，然后推导求解这个域总的满足条件，从而得到问题的解。此外，它的近似性仅限于相对小的子域中。第一步：问题及求解域定义；第二步：求解域离散化；第三步：确定状态变量及控制方法； 第四步：单元推导；第五步：总装求解；第六步：联立方程组求解和结果解释。十三、试论述PDM与产品设计和开发过程的关系答：PDM是以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术，在逻辑上将各个CAX信息化孤岛集成起来，利用计算机系统控制整个产品的开发设计过程，通过逐步建立虚拟的产品数据模型，PDM系统可以有效、实时、完整地控制从产品规划到产品报废处理的整个产品生命周期中的各种复杂的数字化信息。十四、在产品设计与开发中，并行工程与传统的串行开发模式相比，具有什么优点？ 答：串行的产品开发过程存在着许多弊端。首要的问题是以部门为基础的组织机构严重地妨碍了产品开发的速度和质量。产品设计人员在设计过程难以考虑到顾客的需求、制造工程、质量控制等约束因素，易造成设计和制造的脱节；所设计的产品可制造性、可装配性差，使产品的开发过程变成了没计、加工、试验、修改的多重循环，从而造成设计改动过大大，产品开发周期长，产品成本高。1并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下，将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重叠，充分利用了原有技术，并吸收了当前迅速发展的计算机技术、信息技术的优秀成果，使其成为先进制造技术中的基础；2.在并行工程中为了达到并行的目的，必须建立高度集成的主模型，通过它来实现不同部门人员的协同工作；为了达到产品的一次设计成功，减少反复，它在许多部分应用了仿真技术；主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中，可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件，虚拟制造技术将是以并行工程为基础的，并行工程的进一步发展方向是虚拟制造。所谓虚拟制造又叫拟实制造，它利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真，以发现制造中可能出现的问题，在产品实际生产前就采取预防措施，从而达到产品一次性制造成功，来达到降低成本、缩短产品开发周期，增强产品竞争力的目的,并行工程与面向制造和装配的产品设计十九、什么是工件坐标系？什么是机床坐标系？在数控编程与加工中，如何使用这两个坐标系？答：工件坐标系：固定于工件上的笛卡尔坐标系，是编程人员在编制程序时用来确定刀具和程序起点的，该坐标系的原点可由使用人员根据具体情况确定，但坐标轴的方向应与机床坐标系一致并且与之有确定的尺寸关系；机床坐标系：是以机床原点O为坐标系原点，建立的由Z轴和X轴组成的直角坐标，机床坐标系是用来确定工件坐标系的基本坐标系。是机床上固有的坐标系，并设有固定的坐标原点。二十、CADCAM集成的主要实现形式包括哪些？答：1）通过专用数据接口实现集成 2）利用数据交换标准格式接口文件实现集成 3）基于统一产品模型和数据库的集成 4）基于特征面向并行工程的设计与制造集成方法二十四、CADCAM系统的工作流程？答：零件图纸_cad造型_工艺处理:capp,工艺规划_cam刀位计算_刀位验证_后置处理_数控程序+毛胚_数控机床_零件二十七、什么是制造业信息化？为什么要实施制造业信息化？答：(1)制造业信息化是指充分利用以现代信息技术为代表的高新技术对传统产业的渗透以及信息技术与其它专业技术的融合，在制造企业行业里的产品全生命周期中，通过信息技术的应用、信息资源的开发、利用、集成和共享，达到企业资源的优化配置和高效运转，从而提高制造业的经济效益和整体竞争力，改造和提升传统的制造行业。(2)制造业信息化可以改善制造企业的经营、管理、产品开发和生产等各个环节，提高生产效率、产品质量和企业的创新能力，降低消耗，带动产品设计方法和设计工具的创新、企业管理模式的创新、制造技术的创新以及企业间协作关系的创新，实现设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数控化以及咨询服务的网络化，全面提升我国制造业的竞争力。二十八、尺寸驱动系统与变量驱动系统的主要区别如何？答：“尺寸驱动”是系统提供的一套局部参数化功能。用户在选择一部分实体及相关尺寸后，系统将根据尺寸建立实体间的拓扑关系，当用户选择想要改动的尺寸并改变其数值时，相关实体及尺寸也将受到影响发生变化，但元素间的拓扑关系保持不变，如相切、相连等。另外，系统还可自动处理过约束及欠约束的图形。 此功能在很大程度上使用户可以在画完图以后再对尺寸进行规整，修改，提高作图速度，对已有的图纸进行修改也变得更加简单、容易。变量驱动方法将设计对象视为一个几何约束系统,这个几何约束系统由各种几何元素以及作用于这些几何元素之间的各种约束关系构成。而约束关系主要是由尺寸约束和结构约束来表示， 用户进行的尺寸标注实质上就是图形约束关系的数值体现，对图形进行尺寸驱动是变量化设计技术的基本功能。二十九、简述自上而下和自下而上的设计过程。（84页）答：前者先设计零件，然后搭积木式地进行装配设计；后者首先进行总体的原则设计，然后将总体原则设计贯穿到所有的子装配或者部件中。三十、产品数据交换的意义是什么？目前有那些常用的交换接口？（92页，95页）答：由于市场上有非常多的软件共存，为了在这些软件之间取长补短，也为了保护用户的劳动成果，数据交换非常重要。通用接口有1)Autodesk DXF 2)ACIS SAT 3)Parasolid X_T。三十一、简述多领域混合建模仿真的基本原理。答：多领域建模是将机械、控制、电子、液压、气动、软件等不同学科领域的模型“组装”成为一个更大的仿真模型，以用于仿真运行。根据需要，实际建模的时候，可以将不同领域的仿真型“零件”组装成仿真型“部件”，也可以将不同领域的仿真模型“部件”组装成仿真模型的“子系统”，还可以将不同领域的仿真模型“子系统”组装成仿真模型“系统”。三十二、简述多学科优化的基本原理和常用优化方法。答：通过探索和利用系统中相互作用的协同机制，利用多目标策略和计算机辅助技术来设计复杂系统及子系统，可以有效缩短设计周期，获取系统整体最优性能。MDO方法有：多学科可行方法、单学科可行方法、同时分析优化方法、并行子空间优化方法、协同优化方法、BLISS方法等三十四、简述CNC系统的组成和主要功能。答：cnc系统有计算机 ，存储器，接口电路和外部设备四个部分组成。cnc的功能是利用存储在计算机存储器里的系统程序对机床设备进行数字逻辑控制。三十五、分析反求工程中产生误差的来源，并总结原始设计精度还原的方法。答：反求工程中产生误差的来源有1，原型误差。2，测量误差。3，数据处理误差。4，CAD重构误差。原始设计参数还原的方法：在反求设计过程中可以使反求参数接近于最初设计参数，并将误差控制在一定精度内，而且从反求设计过程所依赖的知识及其参数选择的各种规则中可以窥见最初设计思想及某些设计参数的决策方法。三十六、快速原型制造中的切片处理方法有哪些？简述它们的基本原理。答：快速原型制造中的切片处理方法有1，基于STL文件的切片。2，直接切片。3，基于反求工程的切片。1，基于STL文件切片的基本原理：将三维曲面CAD模型近似成小三角形平面的组合。2，直接切片的基本原理：直接将CAD模型数据用于快速原型制造，而不需要生成STL文件。3，基于反求工程切片的基本原理：在反求工程中取得测量数据后，经过数据处理，但不进行三维重构生成CAD模型，而直接应用测量数据转换成二维切片数据进行加工的方法。三十七、简述网络化产品协同开发的原理与流程？答：1.原理：以开发信息合理流动关系、组织、资源和逻辑制约关系等为框架，针对客户需求的个性化产品开发（包括协同设计与协同制造）所需的实际资源和约束条件，考虑产品全寿命周期的信息，综合控制与维护开发工作的状态及其历史过程，使产品数据与其相关的过程有机地结合起来；同时基于并行工程哲理，要求采用集成的、并行的、协同的方式开发定制化的产品，在整个开发流程中，各个产品协同开发组织通过统一的产品数字化信息模型实现开发信息的共享与交互，协同完成产品开发任务；并在产品开发流程的每个活动中都要考虑到后续各步骤的约束要求，通过与后续步骤进行信息发布与反馈的充分交流，使产品功能结构等的修改工作尽量被控制在每个相对独立的开发层次内部，形成内部信息流反馈活动的“小周期”。2.流程：网络化产品协同开发流程是跨区域、跨时空的产品开发组织在计算机和网络环境的支持下，面向产品族进行的一系列开发活动的集合。三十八、CIMS由哪几部分组成？各部分的功能是什么？1.CIMS有管理信息分系统(MIS)，技术信息分系统(TIS)，制造自动化分系统(MAS)，质量信息分系统(QIS)和网络/数据库分系统(NET&DB)等若干个分系统组成。2.各部分功能（1）质量信息分系统：是把质量要求和质量监控信息时刻传送到系统中（2）技术信息分系统：对技术信息进行检测和控制（3）制造自动化分系统：把原材料进行加工，生产出的产品进行从自动监控（4）管理信息分系统：对市场需求和客户