武汉理工自考本科复习资料(计算机辅助船舶制造)

第一章：序言（CAM概述）CAD——Computer

Aided

Design

System

以计算机为辅助手段完成整个产品的设计过程

CAM——Computer

Aided

Manufacturing

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模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

。VM(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

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（CAPP）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：①变异式CAPP系统②创成式CAPP系统③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：

①工艺的合理化②提高了工艺编程人员的工作效率③缩短了工作周期④较好的清晰度⑤与其他应程序的结合

CAPP专家系统组成：①零件信息输入模块②知识库③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。

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：成组技术成组技术的定义：成组技术简称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，一边提高效益的技术，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

链式结构

和混合式结构

柔性编码系统面向零件形状特征，其结构具有多段式，多层次和柔性化

第五章：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：①插值法②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：

（1）型线的插值或拟合函数应满足函数及其一阶、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；

（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：最小二乘法、回弹法、园率序列法、松弛法及线性规划法等。

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

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

72.CAM/CAD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

73.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

74.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

75.CAPP的主要优点：（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的技能要求（2）显著减少工艺设计的时间，缩短工艺准备周期（3）保证工艺规程的标准化（4）可以编织出更精确地工艺规程

76.柔性制造系统的输入方式的分类有：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的的单元

77.船舶虚拟现实技术存在的问题及发展方向：虚拟现实技术目前存在的一些障碍，为VR制造的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所定义的那种环境。从软件上讲，由于硬件的诸多局限性，使得软件开发费用十分惊人，软件所实现的效果受到时间和空间的很大影响，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的认识还需进一步提高。方向：更快的获得高质量的图型，更便宜的设计出更完善的头盔式显示器和其他输入输出设备，更快的计算机处理能力。

78.CAPP系统在结构上由零件信息输入模块和工艺规程模块组成。其中工艺规程模块是核心，它有工艺设计知识和决策方法。

79.成组技术简称GT，它的核心是成组工艺，它把结构材料工艺相近似的零件组成一个零件组，按零件组制定工艺进行加工，从而扩大了批量，减少了品种，便于采用高效方法，提高劳动生产率。

80.零件的相似性是广义的，在几何形状，尺寸，功能要素，精度，材料等方面的相似相称为基本相似性，以基本相似性为基础在制造和装配等生产，经营管理方面所导出的相似相，称为二次相似性或派生相似性。

81.GT码：按照分类编码系统的规则用字符描述和标识零件特征的过程就是对零件进行编码，这种码叫GT码。82.码的结构形式有树形结构，链式结构和混合式结构。

83.编码所要考虑的因素：零件类型；代码所表示的详细程度，码的结构；代码使用的数控；代码的构成方式；代码必须是非二义的和完整的，即每个零件有它自己唯一的代码；代码应该是简明的

84.光顺方法：最小二乘法；回弹法；圆率序列法；松弛法；线性规划法

85.粗光顺：在单根型值的光顺计算中，把去点曲线中的多余拐点，在一组有序排列的型值中相邻圆率没有连接变号的叫粗光