武漢理工自考本科復(fù)習(xí)資料(計(jì)算機(jī)輔助船舶制造)

第一章：序言（CAM概述）CAD——Computer

Aided

Design

System

以計(jì)算機(jī)為輔助手段完成整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程

CAM——Computer

Aided

Manufacturing

System

通過計(jì)算機(jī)與生產(chǎn)設(shè)備直接或間接的聯(lián)系，進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、管理和控制產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程。CAD/CAM系統(tǒng)集成方案

通過專用數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)集成

利用標(biāo)準(zhǔn)格式接口文件實(shí)現(xiàn)集成基于統(tǒng)一的產(chǎn)品模型和數(shù)據(jù)庫的集成基于產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理（PDM）的系統(tǒng)集成

第一代CAM系統(tǒng)編程的目標(biāo)對象為直接計(jì)算刀路的軌跡；第二代CAM系統(tǒng)以CAD模型為編程的目標(biāo)對象；新一代CAM系統(tǒng)是面向模型、面向工藝特征的系統(tǒng)。新一代CAM系統(tǒng)的界面形式將大多采用Windows界面

高速加工需采用小切削深度、

小切削量

、高進(jìn)給速度

。

提高CAM/CAD系統(tǒng)化程度主要取決于其數(shù)據(jù)庫水平

狹義CAM：是指從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動，包括CAPP、NC編程、工時(shí)定額的計(jì)算、生產(chǎn)計(jì)劃的制訂、資源需求計(jì)算的制訂等。

廣義CAM：除了指產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動，包括CAPP、NC編程，工時(shí)定額的計(jì)算，生產(chǎn)計(jì)劃的制定，資源需求計(jì)劃的制定外，還包括制造活動中與物流有關(guān)的所有過程（加工，裝配，檢驗(yàn)，存儲，輸送）的監(jiān)視，控制和管理

。CAM系統(tǒng)由硬件平臺、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、和軟件系統(tǒng)三方面構(gòu)成。第二章：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)的優(yōu)勢？

在艦船設(shè)計(jì)領(lǐng)域，虛擬設(shè)計(jì)可涵蓋建筑、維護(hù)、設(shè)備使用、客戶需求等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法實(shí)現(xiàn)的領(lǐng)域，真正做到產(chǎn)品的全壽期服務(wù)。艦船虛擬設(shè)計(jì)以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為設(shè)計(jì)對象的操作媒體，大的方面，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)船舶的貫穿設(shè)計(jì)，虛擬船廠模擬；小的方面，可以完成構(gòu)件有效性能的有效性測試，實(shí)體間的干涉檢查，船舶空間的人流路徑設(shè)計(jì)。

此外，由于艦船虛擬設(shè)計(jì)始終以制造為目標(biāo)，因此在艦船虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)中可以單獨(dú)討論（設(shè)備）的可制造性；而且由于艦船虛擬設(shè)計(jì)以船舶生命周期為最后目標(biāo)，在艦船虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)中也可以討論船舶構(gòu)件（設(shè)備）的可維護(hù)性。

因此，通過對面向船舶整個(gè)生命周期的虛擬船舶設(shè)計(jì)系統(tǒng)的開發(fā)，可提高船舶設(shè)計(jì)的質(zhì)量，減少船舶建造費(fèi)用，縮短建造周期。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)三個(gè)主要特點(diǎn)：實(shí)時(shí)性，沉浸性，交互性

。VM(Virtual

Manufacturing

)

虛擬制造是制造過程在計(jì)算機(jī)上的本質(zhì)實(shí)現(xiàn)，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的實(shí)際、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢查，以及企業(yè)各級過程的管理與控制等產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強(qiáng)制造過程各級的決策與控制能力。虛擬制造分類：按照與生產(chǎn)各個(gè)階段的關(guān)系，分為以設(shè)計(jì)為核心的虛擬制造

以生產(chǎn)為核心的虛擬制造

以控制為核心的虛擬制造

虛擬企業(yè)的理論基礎(chǔ)：分形幾何和協(xié)同學(xué)是虛擬企業(yè)產(chǎn)生和運(yùn)作過程的理論基礎(chǔ)。

虛擬船廠的特征：快速響應(yīng)客戶需求進(jìn)行虛擬船廠的構(gòu)建設(shè)計(jì)過程中的平行設(shè)計(jì)開發(fā)通過虛擬環(huán)境更改設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與建造的完美結(jié)合

船舶虛擬設(shè)計(jì)應(yīng)面向船舶的生命周期

虛擬設(shè)計(jì)中的材質(zhì)設(shè)計(jì)主要是確定材質(zhì)的

顏色

紋理和明暗模式等。虛擬船廠應(yīng)具有系統(tǒng)性、動態(tài)性、非線性和自組織性

船舶虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)的主要構(gòu)成有

客戶端服務(wù)系統(tǒng)

、電子商務(wù)系統(tǒng)、

產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)

。第三章計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（CAPP）計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)程設(shè)計(jì)CAPP

(computer

aided

process

planning

)

現(xiàn)代制造工業(yè)所面臨生產(chǎn)環(huán)境為日益集成化，生產(chǎn)周期短，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，品種多和批量小CAPP的發(fā)展階段：①變異式CAPP系統(tǒng)②創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)③專家系統(tǒng)

專家系統(tǒng)的基本特點(diǎn)：啟發(fā)性、透明性

、靈活性

。CAPP的效益：

①工藝的合理化②提高了工藝編程人員的工作效率③縮短了工作周期④較好的清晰度⑤與其他應(yīng)程序的結(jié)合

CAPP專家系統(tǒng)組成：①零件信息輸入模塊②知識庫③推理機(jī)三部分，其中知識庫和推理機(jī)時(shí)互相獨(dú)立的。而一般的CAPP主要有倆部分：零件信息輸入模塊和工藝規(guī)程生成模塊。

工藝規(guī)程就是決定生產(chǎn)一種零件或產(chǎn)品所需要的加工操作的次序。（這種加工次序是用工藝卡片的形式表示的，卡片上列有零件加工或裝配過程及有關(guān)的機(jī)床。）

工藝路線制定的原則：一般都以劃分加工階段為依據(jù)，如基準(zhǔn)加工，粗加工，細(xì)加工，精加工，表面處理，超精加工，檢驗(yàn)等。并遵循先基準(zhǔn)后其他，先粗后細(xì)后精的原則。

計(jì)算機(jī)輔助工藝編制最大的特點(diǎn)是具有一致性，邏輯性和最優(yōu)化

大多數(shù)CAPP專家系統(tǒng)的零件信息均直接來源于CAD系統(tǒng)CAPP系統(tǒng)的優(yōu)勢在于

工藝合理化

工作效率高

工作周期短

文件清晰度高

便于同其他系統(tǒng)鏈接

。第四章：成組技術(shù)成組技術(shù)的定義：成組技術(shù)簡稱GT，揭示和利用事物間的相似性，按照一定的準(zhǔn)則分類成組，同組十五能夠采用同一方法進(jìn)行處理，一邊提高效益的技術(shù)，稱為成組技術(shù)。

成組技術(shù)的核心是成組工藝，它是把結(jié)構(gòu)、材料、工藝相近似的零件組成一個(gè)零件族（組），按零件族制定工藝進(jìn)行加工，從而擴(kuò)大了批量、減少了品種、便于采用高效方法、提高了勞動生產(chǎn)率。零件的相似性是廣義的，在幾何形狀、尺寸、功能要素、精度、材料等方面的相似性為基本相似性，以基本相似性為基礎(chǔ)，在制造和裝配等生產(chǎn)、經(jīng)營方面所導(dǎo)出的相似性稱為二次相似性或派生相似性。

成組技術(shù)分類編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式:樹式結(jié)構(gòu)，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，混合結(jié)構(gòu)

零件分組方法：視檢法、生產(chǎn)流程分組法、特征編碼分組法、特征指標(biāo)綜合比較法。

成組技術(shù)中零件分?jǐn)?shù)編碼系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分為

樹式結(jié)構(gòu)

鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)

和混合式結(jié)構(gòu)

柔性編碼系統(tǒng)面向零件形狀特征，其結(jié)構(gòu)具有多段式，多層次和柔性化

第五章：船體數(shù)學(xué)放樣船體數(shù)學(xué)放樣的主要組成部分：第一步，船體數(shù)學(xué)三向光順，第二步，船體板縫線的生成和外板展開，第三步船體結(jié)構(gòu)零件的生成與展開。

曲線函數(shù)表達(dá)式的構(gòu)造方法：①插值法②曲線擬合

會計(jì)算數(shù)學(xué)差值，一次插值，二次插值事后估計(jì)（一次）

課件

光順判別準(zhǔn)則的數(shù)學(xué)方法數(shù)學(xué)放樣：

（1）型線的插值或擬合函數(shù)應(yīng)滿足函數(shù)及其一階、二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的條件；（2）型線的曲率符號變化應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，沒有多余拐點(diǎn)；（3）型線的曲率數(shù)值變化應(yīng)該是均勻的；

（4）調(diào)整光順型線時(shí)，應(yīng)使各型值點(diǎn)的型值偏離達(dá)到最小

船體型線光順的方法有：最小二乘法、回彈法、園率序列法、松弛法及線性規(guī)劃法等。

63.船體結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)放樣是用電子計(jì)算機(jī)生成船體結(jié)構(gòu)零件，給也零件圖、零件套料圖、數(shù)控切割機(jī)用的紙帶，以及有關(guān)的加工用和生產(chǎn)管理用的數(shù)據(jù)。船體結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)放樣至少包括：結(jié)構(gòu)線生成，零件生成，套料。

64.手工編程的一般步驟：1.確定工藝規(guī)程及工藝路線2.計(jì)算刀具軌跡的坐標(biāo)值3.編寫加工程序4.程序輸入數(shù)控系統(tǒng)5.程序檢驗(yàn)

在數(shù)控加工過程中，用各種G,M指令來描述工藝規(guī)程（G）的各種操作和運(yùn)動特征(M)

65.柔性制造系統(tǒng)（FMS）是能夠加工各種零件的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)，采用的自動化技術(shù)稱為柔性制造自動化技術(shù)。四個(gè)自動化系統(tǒng)是1.自動化的加工設(shè)備2.自動化的刀具系統(tǒng)3.自動化的物流系統(tǒng)4.自動化控制與管理系統(tǒng)。

66.典型的柔性制造系統(tǒng)由以下4部分組成：1加工設(shè)備2.工件流支持系統(tǒng)3.刀具流支持系統(tǒng)4.信息流支持系統(tǒng)

67.廣義CAM：除了指產(chǎn)品設(shè)計(jì)到加工制造之間的一切生產(chǎn)準(zhǔn)備活動，包括CAPP、NC編程，工時(shí)定額的計(jì)算，生產(chǎn)計(jì)劃的制定，資源需求計(jì)劃的制定外，還包括制造活動中與物流有關(guān)的所有過程（加工，裝配，檢驗(yàn)，存儲，輸送）的監(jiān)視，控制和管理

68.推理機(jī)：是專家系統(tǒng)的控制機(jī)構(gòu)，它規(guī)定了如何從知識庫中選用適當(dāng)?shù)囊?guī)則來進(jìn)行工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，只有在一定的控制策略下，規(guī)程才能被啟用

69.零件分類編碼系統(tǒng)：是用字符（數(shù)字或者符號，字母）對零件各有關(guān)特征進(jìn)行描述和標(biāo)識的一套特定的規(guī)程和依據(jù)

70.信息載體：為使數(shù)控加工的自動循環(huán)符合人的意圖，必須在人機(jī)之間建立聯(lián)系，這種聯(lián)系的媒介稱為信息載體

71.自動化倉庫：是一種集中存儲方式，它存儲生產(chǎn)過程中流動的各種物科，根據(jù)計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的信息，通過輸送系統(tǒng)適時(shí)供給或存取各工位所需的物科

72.CAM/CAD軟件技術(shù)涉及到的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)領(lǐng)域：涉及到系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)模式定義及其交換規(guī)范，各種算法設(shè)計(jì)工程數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，動態(tài)仿真等很多領(lǐng)域，還涉及到許多科學(xué)領(lǐng)域，如計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)，人機(jī)工程，電子技術(shù)及其他很多工程技術(shù)

73.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行船舶設(shè)計(jì)的主要優(yōu)勢：船舶虛擬設(shè)計(jì)始終以制造為目標(biāo)，在船舶虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)中可以單獨(dú)討論構(gòu)件（設(shè)備）的可制造性，而且由于艦船設(shè)計(jì)以船舶生命周期為最終目標(biāo)，在艦船虛擬設(shè)計(jì)系統(tǒng)中也可以討論船舶構(gòu)件（設(shè)備）的可維護(hù)性

74.船體放樣數(shù)學(xué)的主要工作內(nèi)容：船體外板展開計(jì)算是在船體三項(xiàng)光順，差值生成肋骨型值，排定船體結(jié)構(gòu)后進(jìn)行的，主要任務(wù)是（1）生成外板縱接縫（2）計(jì)算展開外板零件（3）實(shí)現(xiàn)合理的加工補(bǔ)償和修正計(jì)算，將工藝融貫于外板展開計(jì)算中（4）提供外板零件按加工所需要的各種數(shù)據(jù)圖表，數(shù)控切割紙帶（5）為造船工程管理提供數(shù)據(jù)和信息

75.CAPP的主要優(yōu)點(diǎn)：（1）可以廣泛的應(yīng)用專家的知識和經(jīng)驗(yàn)，從而降低對工藝設(shè)計(jì)人員的技能要求（2）顯著減少工藝設(shè)計(jì)的時(shí)間，縮短工藝準(zhǔn)備周期（3）保證工藝規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)化（4）可以編織出更精確地工藝規(guī)程

76.柔性制造系統(tǒng)的輸入方式的分類有：直線型輸入方式，環(huán)型輸入方式，網(wǎng)型輸入方式和以機(jī)器人為中心的的單元

77.船舶虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)存在的問題及發(fā)展方向：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)目前存在的一些障礙，為VR制造的大部分專業(yè)設(shè)備不但造價(jià)高，使用起來很不方便，效果有限，而且局限性很大，還不能達(dá)到人們要求，更不能達(dá)到VR所定義的那種環(huán)境。從軟件上講，由于硬件的諸多局限性，使得軟件開發(fā)費(fèi)用十分驚人，軟件所實(shí)現(xiàn)的效果受到時(shí)間和空間的很大影響，算法和許多相關(guān)理論也很不完善，另外，人們對大腦和人類行為的認(rèn)識還需進(jìn)一步提高。方向：更快的獲得高質(zhì)量的圖型，更便宜的設(shè)計(jì)出更完善的頭盔式顯示器和其他輸入輸出設(shè)備，更快的計(jì)算機(jī)處理能力。

78.CAPP系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上由零件信息輸入模塊和工藝規(guī)程模塊組成。其中工藝規(guī)程模塊是核心，它有工藝設(shè)計(jì)知識和決策方法。

79.成組技術(shù)簡稱GT，它的核心是成組工藝，它把結(jié)構(gòu)材料工藝相近似的零件組成一個(gè)零件組，按零件組制定工藝進(jìn)行加工，從而擴(kuò)大了批量，減少了品種，便于采用高效方法，提高勞動生產(chǎn)率。

80.零件的相似性是廣義的，在幾何形狀，尺寸，功能要素，精度，材料等方面的相似相稱為基本相似性，以基本相似性為基礎(chǔ)在制造和裝配等生產(chǎn)，經(jīng)營管理方面所導(dǎo)出的相似相，稱為二次相似性或派生相似性。

81.GT碼：按照分類編碼系統(tǒng)的規(guī)則用字符描述和標(biāo)識零件特征的過程就是對零件進(jìn)行編碼，這種碼叫GT碼。82.碼的結(jié)構(gòu)形式有樹形結(jié)構(gòu)，鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)和混合式結(jié)構(gòu)。

83.編碼所要考慮的因素：零件類型；代碼所表示的詳細(xì)程度，碼的結(jié)構(gòu)；代碼使用的數(shù)控；代碼的構(gòu)成方式；代碼必須是非二義的和完整的，即每個(gè)零件有它自己唯一的代碼；代碼應(yīng)該是簡明的

84.光順方法：最小二乘法；回彈法；圓率序列法；松弛法；線性規(guī)劃法

85.粗光順：在單根型值的光順計(jì)算中，把去點(diǎn)曲線中的多余拐點(diǎn)，在一組有序排列的型值中相鄰圓率沒有連接變號的叫粗光