機(jī)械cadcam基礎(chǔ)何雪明華中科技出版社習(xí)題解答

1、1、簡(jiǎn)述CADCAM集成的基本概念。答：集成是指將基于信息技術(shù)的資源及應(yīng)用聚集成一個(gè)協(xié)同工作的整體，集成包含功能交互、信息共享以及數(shù)據(jù)通信三個(gè)方面的管理與控制。2、實(shí)現(xiàn)CADCAM集成有哪些方法？答：CADCAM系統(tǒng)的集成有信息集成、過(guò)程集成和功能集成。3、為什么說(shuō)CIM是一種新的制造思想？答：CIM概念的產(chǎn)生反映了人們對(duì)“制造”有了更深刻的認(rèn)識(shí)。通常，人們僅把工藝設(shè)計(jì)、庫(kù)存控制、生產(chǎn)制造及維護(hù)這些活動(dòng)稱(chēng)為制造，但實(shí)際上這是一種狹義的理

2、解。從廣義上看，制造應(yīng)包括對(duì)產(chǎn)品需求的察覺(jué)、產(chǎn)品概念的形成、設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售以及對(duì)用戶(hù)在使用產(chǎn)品過(guò)程中提供服務(wù)等全部活動(dòng)。另一方面，過(guò)去人們僅把制造看作是一個(gè)物料轉(zhuǎn)換的過(guò)程，即由原材料經(jīng)過(guò)加工、裝配，最終變成一個(gè)產(chǎn)品。實(shí)際上，制造是一個(gè)復(fù)雜的信息轉(zhuǎn)換過(guò)程，在制造中進(jìn)行的一切活動(dòng)都是信息處理連續(xù)統(tǒng)一體的一部分。4、從功能上講，CIMS由哪幾部分組成？各有何功能？答：從功能上講，CIMS包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及經(jīng)營(yíng)等全部活動(dòng)，這些功能對(duì)應(yīng)

3、著CIMS結(jié)構(gòu)中的三個(gè)層次。即：決策層：幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)作出經(jīng)營(yíng)決策。信息層：生成工程技術(shù)信息，進(jìn)行企業(yè)信息管理，包括物流需求、生產(chǎn)計(jì)劃等。物資層：它是處于底層的生產(chǎn)實(shí)體，涉及生產(chǎn)環(huán)境和加工制造中的許多設(shè)備，是信息流和物料流的結(jié)合點(diǎn)。5、實(shí)現(xiàn)CIMS主要解決哪些關(guān)鍵技術(shù)？答：首先是信息傳輸；其次是數(shù)據(jù)模型、異構(gòu)分布數(shù)據(jù)管理及網(wǎng)絡(luò)通信等方面；第三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)在于系統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)。對(duì)這樣復(fù)雜的系統(tǒng)如何描述、設(shè)計(jì)和控制，以便使系統(tǒng)在滿(mǎn)意狀態(tài)下

4、運(yùn)行，是一個(gè)有待研究的問(wèn)題。CIMS會(huì)引起管理體制變革，所以生產(chǎn)規(guī)劃、調(diào)度和集成管理方面的研究也是實(shí)現(xiàn)CIMS的關(guān)鍵技術(shù)之一。6、解決CIMS中的信息通信有些什么方法？答：隨著CIMS發(fā)展的需要，信息傳輸技術(shù)發(fā)展很快，特別是工業(yè)局域網(wǎng)，它是利用計(jì)算機(jī)及通信技術(shù)，將分散的數(shù)據(jù)處理設(shè)備連接起來(lái)，完成信息傳輸?shù)囊环N計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在工業(yè)局域網(wǎng)產(chǎn)品中發(fā)展最迅速的有MAP網(wǎng)、以太網(wǎng)、Ether、MAP網(wǎng)是按照自動(dòng)化協(xié)議將一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)、終端設(shè)備、數(shù)

5、據(jù)傳輸設(shè)備、自動(dòng)加工設(shè)備等不同軟、硬件連接起來(lái)的系統(tǒng)的集合。7、為什么說(shuō)產(chǎn)品集成模型能滿(mǎn)足CIMS中集成化的要求？答：為實(shí)現(xiàn)集成化的要求，CAD系統(tǒng)必須能完整地、全面地描述零件的信息。除了有關(guān)幾何信息和拓?fù)湫畔⒅猓€需要包含有關(guān)工藝特征、材料、加工精度以及表面粗糙度等方面的信息。后者對(duì)加工方法、工藝路線(xiàn)及刀具、切削用量的選擇等具有決定性影響。為此需要在計(jì)算機(jī)內(nèi)部把與產(chǎn)品有關(guān)的全部信息集成在一起，構(gòu)成產(chǎn)品模型。產(chǎn)品模型中不僅包括了與生產(chǎn)

6、過(guò)程有關(guān)的所有信息，而且在結(jié)構(gòu)上還能清楚地表達(dá)這些信息之間的關(guān)聯(lián)。因此產(chǎn)品模型可視為與產(chǎn)品有關(guān)的所有數(shù)據(jù)構(gòu)成的邏輯單元。8、CIMS中的生產(chǎn)管理為什么采用MRPⅡ系統(tǒng)？答：目前機(jī)械制造生產(chǎn)管理中的核心問(wèn)題是推廣使用MRPⅡ。這是一個(gè)在規(guī)定了應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類(lèi)和數(shù)量之后，根據(jù)產(chǎn)品構(gòu)成的零部件展開(kāi)、制定生產(chǎn)計(jì)劃和對(duì)由原材料制成成品的“物流”進(jìn)行時(shí)間管理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它采用人機(jī)交互的方式幫助生產(chǎn)管理人員對(duì)企業(yè)的產(chǎn)、供、銷(xiāo)、財(cái)務(wù)和成本進(jìn)行統(tǒng)一管理

7、。它能完成經(jīng)營(yíng)計(jì)劃、生產(chǎn)計(jì)劃、車(chē)間作業(yè)計(jì)劃的制定及物料采購(gòu)、庫(kù)存和成本管理信息處理等功能。7、如何理解優(yōu)化設(shè)計(jì)三要素，在數(shù)學(xué)模型中的地位和作用。答：優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型主要由設(shè)計(jì)變量向量X、目標(biāo)函數(shù)f(X)和約束函數(shù)三部分組成，簡(jiǎn)稱(chēng)為優(yōu)化模型的三要素。在設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行選擇和調(diào)整并最終必須確定的獨(dú)立參數(shù)稱(chēng)之為設(shè)計(jì)變量，設(shè)計(jì)變量可以是連續(xù)變量也可以是離散變量。其數(shù)目稱(chēng)為優(yōu)化問(wèn)題的維數(shù)，由n個(gè)設(shè)計(jì)變量的坐標(biāo)軸所形成的n維實(shí)空間稱(chēng)為設(shè)計(jì)空間。在這

8、些空間中，n個(gè)設(shè)計(jì)變量的坐標(biāo)值組成了一個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)并代表一個(gè)設(shè)計(jì)方案。目標(biāo)函數(shù)又稱(chēng)為評(píng)價(jià)函數(shù)，是用來(lái)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)方案優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)，即目標(biāo)函數(shù)是用設(shè)計(jì)變量來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)中預(yù)期目標(biāo)的函數(shù)表達(dá)式，一個(gè)n維設(shè)計(jì)變量?jī)?yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)記為f(X)。依據(jù)目標(biāo)函數(shù)所代表的設(shè)計(jì)目標(biāo)的數(shù)量，目標(biāo)函數(shù)可分為單目標(biāo)函數(shù)和多目標(biāo)函數(shù)兩類(lèi)。目標(biāo)函數(shù)值取決于設(shè)計(jì)變量的變化，但這種變化并不是任意的自由變化，絕大部分實(shí)際問(wèn)題的設(shè)計(jì)或多或少的總要滿(mǎn)足一定的設(shè)計(jì)條件，而這些條件構(gòu)成了對(duì)

9、設(shè)計(jì)變量取值的限制函數(shù)，稱(chēng)之為約束函數(shù)或(設(shè)計(jì))約束。8、如何理解優(yōu)化設(shè)計(jì)迭代解法的基本思想。答：優(yōu)化設(shè)計(jì)迭代解法的基本思想，是根據(jù)目標(biāo)函數(shù)f(X)的收斂變化規(guī)律，由第k輪迭代設(shè)計(jì)點(diǎn)X(k)開(kāi)始，采用適當(dāng)?shù)牟介L(zhǎng)α(k)，在可行域內(nèi)沿著使目標(biāo)函數(shù)值下降的方向，通)(ks?過(guò)迭代公式來(lái)改變X(k)到第k1輪迭代的新設(shè)計(jì)點(diǎn)X(k1)，然后再在點(diǎn))()()()1(kkkksXX?????X(k1)處，采用新的步長(zhǎng)α(k1)和新的方向，重復(fù)上一步

10、的迭代過(guò)程，直至逼近問(wèn)題的)1(?ks?最優(yōu)點(diǎn)X為止。因此，優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解X不是問(wèn)題的精確解，而是滿(mǎn)足一定計(jì)算精度ε下的近似解。9、如何理解目標(biāo)函數(shù)的凸性和正定性的關(guān)系。答：當(dāng)目標(biāo)函數(shù)f(X)為二次函數(shù)時(shí)，H(X)為一常數(shù)矩陣，如果它是正定的，則稱(chēng)f(X)為正定。正定二次函數(shù)的等值線(xiàn)或等值面是一簇具有共同中心的橢圓或同心橢球。由于非正定二次函數(shù)在極小點(diǎn)附近的等值線(xiàn)或等值面，也可近似地用橢圓或橢球來(lái)代替。在已知存在極值的基礎(chǔ)上，我們還要

11、知道極值的數(shù)目及性質(zhì)，是否在全局極值點(diǎn)外還存在一個(gè)或者多個(gè)局部的極值點(diǎn)，這將有目標(biāo)函數(shù)的凸性來(lái)輔助決定，對(duì)于有約束的目標(biāo)函數(shù)，其極值還要結(jié)合約束條件來(lái)共同來(lái)確定。如果f(X)在凸集Θ上具有二階的連續(xù)導(dǎo)數(shù)，則f(X)為凸函數(shù)的充分必要條件是其Hessian矩陣H(X)處處半正定。對(duì)于具有凸性的目標(biāo)函數(shù)，其極值點(diǎn)只有一個(gè)，當(dāng)然也就是全局的最優(yōu)點(diǎn)。為此，如果事先能通過(guò)H(X)的正定性判斷出目標(biāo)函數(shù)是個(gè)凸函數(shù)，則該函數(shù)的極值點(diǎn)就是全域最優(yōu)點(diǎn)。1