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数字化制造习题一、名词解释1、数字制造：数字制造是用数字化定量、表述、存储、处理和控制方法，支持产品全寿命周期和企业的全局优化运作，以制造过程的知识融合为基础，以数字化建模与优化仿真为特征，它是虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库等技术支撑下，根据用户的需求，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品的整个过程。2、网络化制造：网络化制造（networked-manufacturing）：利用计算机网络，灵活而快速地组织社会制造资源，将分散在各地的生产设备资源、智力资源和技术资源等，按资源优势互补的原则，迅速地整合成一种跨地域、网络互联、统一指挥的制造、运营实体网络联盟，以实现网络化制造。3、协同设计：计算机支持的多群体成员，基于分布式协同设计环境，借助数字化协作信息和手段，使用多用户对话工具一起进行产品的协同设计，共同完成产品的开发过程。分布式协同设计环境必须能够提供可以被设计人员共同理解的产品共享模型，设计人员可以在产品开发的过程中随时寻求合作，协同设计从根本上改变了传统的单机作业的产品开发方式。4、个性化产品定制：P4(自己准备的资料）5、数字样机：数字样机是对物理设备的数字化描述，是物理设备在信息域的映射。它应当体现功能特征、几何特征与物理真实设备的一致性。6、数字工厂：P1677、数字营销：P738、虚拟制造:P579、数字产品：P13410、绿色制造：P70二、简答题1、简述数字技术在机械制造中如何应用？产品快速开发有哪些主要的技术理论？CAD--计算机辅助设计：CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是协助创建、修改、分析和优化的设计技术。CAE--计算机辅助工程分析：通常指有限元分析和机构的运动学及动力学分析。CAM--计算机辅助制造：能根据CAD模型自动生成零件加工的数控代码，对加工过程进行动态模拟、同时完成在实现加工时的干涉和碰撞检查。CAPP--计算机辅助工艺规划：利用计算机辅助编制工艺规程（CAPP）就成为一种先进的工艺规程设计手段。PDM--产品数据库管理：从管理CAD/CAM系统的高度上诞生的先进的计算机管理系统软件。它管理的是产品整个生命周期内的全部数据。ERP--企业资源计划：企业资源计划系统，是指建立在信息技术基础上，对企业的所有资源（物流、资金流、信息流、人力资源）进行整合集成管理，采用信息化手段实现企业供销链管理，从而达到对供应链上的每一环节实现科学管理。RE--逆向工程技术：对实物作快速测量，并反求为可被3D软件接受的数据模型，快速创建数字化模型（CAD）。并对样品作修改和详细设计，达到快速开发新产品的目的。RP--快速成型：可以自动、直接、快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而可以对产品设计进行快速评价、修改及功能试验，有效地缩短了产品的研发周期。技术理论：P6（自己准备的资料）2、简述数字制造的形成背景、驱动力与基本特征。背景：P1驱动力：P1-P2特征：制造信息的数字表示与处理变革了传统制造科学基础实现数字的定量化产品数字表达无二义性、可重用性制造过程可预测性和柔性化制造制造活动对于距离和时间的独立性更新数字制造过程数据、建模和建模系统3、何为3D打印？简要说明3D打印产品的基本原理，并叙述其与传统产品制造的特点？3D打印技术，是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状或细丝以及光敏液态等可粘合固化材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。3D打印原理与普通打印机工作原理基本相同，打印机内装有液体或粉末等“打印材料”，与电脑连接后，通过电脑控制把“打印材料”一层层叠加起来，最终把计算机上的蓝图变成实物。如今这一技术在多个领域得到应用，人们用它来制造服装、建筑模型、汽车零部件、巧克力甜品等。1：制造复杂物品不增加成本。就传统制造而言，物体形状越复杂，制造成本越高。对3D打印机而言，制造形状复杂的物品成本不增加，制造一个华丽的形状复杂的物品并不比打印一个简单的方块消耗更多的时间、技能或成本。2：产品多样化不增加成本。一台3D打印机可以打印许多形状，它可以像工匠一样每次都做出不同形状的物品。传统的制造设备功能较少，做出的形状种类有限。3D打印省去了培训机械师或购置新设备的成本，一台3D打印机只需要不同的数字设计蓝图和一批新的原材料。3：无须组装。3D打印能使部件一体化成型。传统的大规模生产建立在组装线基础上，在现代工厂，机器生产出相同的零部件，然后由机器人或工人（甚至跨洲）组装。4：零时间交付。3D打印机可以按需打印。即时生产减少了企业的实物库存，企业可以根据客户订单使用3D打印机制造出特别的或定制的产品满足客户需求，所以新的商业模式将成为可能。如果人们所需的物品按需就近生产，零时间交付式生产能最大限度地减少长途运输的成本。5：零技能制造。传统工人需要当几年学徒才能掌握所需要的技能。批量生产和计算机控制的制造机器降低了对技能的要求，然而传统的制造机器仍然需要熟练的专业人员进行机器调整和校准。3D打印机从设计文件里获得各种指示，做同样复杂的物品，3D打印机所需要的操作技能比注塑机少。非技能制造开辟了新的商业模式，并能在远程环境或极端情况下为人们提供新的生产方式。6、不占空间、便携制造。就单位生产空间而言，与传统制造机器相比，3D打印机的制造能力更强。例如，注塑机只能制造比自身小很多的物品，与此相反，3D打印机可以制造和其打印台一样大的物品。3D打印机调试好后，打印设备可以自由移动，打印机可以制造比自身还要大的物品。较高的单位空间生产能力使得3D打印机适合家用或办公使用，因为它们所需的物理空间小。7、减少废弃副产品。与传统的金属制造技术相比，3D打印机制造金属时产生较少的副产品。传统金属加工的浪费量惊人，90％的金属原材料被丢弃在工厂车间里。3D打印制造金属时浪费量减少。随着打印材料的进步，“净成形”制造可能成为更环保的加工方式。8、材料无限组合。对当今的制造机器而言，将不同原材料结合成单一产品是件难事，因为传统的制造机器在切割或模具成型过程中不能轻易地将多种原材料融合在一起。随着多材料3D打印技术的发展，我们有能力将不同原材料融合在一起。以前无法混合的原料混合后将形成新的材料，这些材料色调种类繁多，具有独特的属性或功能。4、举例说明数字制造进展与应用（提交电子答案）5、简要回答数字样机的意义和用途及主要步骤？意义：P3（自己准备的资料）。用途：使产品的设计者、制造者和使用者在产品的早期可以直观形象地对数字化的虚拟产品原型进行设计优化、性能测试、制造仿真和使用仿真，为产品的研发提供全新的数字化设计方法。步骤：在产品研发初期，应以三维CAD软件为设计平台，建立典型产品的全参数化三维实体模型，进行干涉和碰撞检查、装配规划等。还包括由三维模型转化建立完全关联的二维工程图；建立描述产品的物理数据（如基本属性、明细表信息等），为PDM管理提供基础数据。在产品研发中期，建立基于三维模型的产品分析、加工及管理过程，进行产品的运动学和动力学分析，了解运动构件工作时的运动协调关系、运动范围、可能的运动干涉、产品动力学性能、强度和刚度等；实现虚拟加工，对加工工艺进行模拟，以检验产品设计的合理性、可加工性、加工方法、机床和工艺参数的选用，以及加工过程中可能出现的加工缺陷，为CAM（计算机辅助制造）提供数据模型；通过PDM系统实现产品开发过程管理，在一个设计周期内跟踪所有设计事务和数据的活动，并为设计进程的自动管理提供必要的支持。在产品研发后期，通过虚拟样机显示产品的外观、内部结构、装配和维修过程、使用方法、工作过程、工作性能等。有关人员可以浏览产品的图形与非图形数据，充分发挥三维模型的作用。例如，可利用具有逼真效果的效果图来探测、确定各类用户对产品规格、性能、外观等的需求，实现用户驱动、用户定制；在互联网上发布需要的配套零部件，获得供应商的电子数据，进行电子模装，验证产品的正确性；自动地在互联网上轻松地实现自助服务和主动服务等。此外，合作伙伴的选择也非常重要，依靠企业现有的资源力量，往往无法独立完成整个产品数字化样机的建立工作。因此，可以选择一家技术雄厚、知识丰富、有类似项目经验的合作方，通过数字化虚拟样机的建立、实施，帮助企业建立起一套基于三维CAD的产品数字化开发体系，实现设计模式的转变，提高产品创新能力，加快产品推向市场的周期。同时进行人才培养、技术储备，以全面提升产品设计开发水平。6、何为数字协同设计?试述其产生背景和技术特征。定义：计算机支持的多群体成员，基于分布式协同设计环境，借助数字化协作信息和手段，使用多用户对话工具一起进行产品的协同设计，共同完成产品的开发过程。分布式协同设计环境必须能够提供可以被设计人员共同理解的产品共享模型，设计人员可以在产品开发的过程中随时寻求合作，协同设计从根本上改变了传统的单机作业的产品开发方式。产生背景：P103技术特征：1）协同设计的核心思想是产品的体系优化建模和开发过程集成，即从产品设计开始就考虑到产品开发后期可能出现的问题及对策；2）基于协同思想进行设计，可以通过结构重组，将以前不属于同一时间段的问题，提到设计阶段来考虑；3）对于那些复杂交错、跨时域、多目标的问题，协同设计采用“协同策略”的方法进行处理；4）在技术方面，协同设计继承了许多优秀的设计方法和理念；5）在产品设计期间，协同设计能很好地处理产品生命周期内地各环节关系，充分体现了相互合作、资源共享、协同决策地价值。7、举例说明论述数字产品和数字制造概念下的数字产品的区别P1348、简要回答数字制造关键技术、产生背景和特征以及数字制造观。关键技术：P11。背景和特征：同2。数字制造观：P5。9、简要回答数字设备的组成与功能。P186