推理机和知识库。
创成式CAPP系统主要解决两个方面的问题，即零件工艺路线的确定（或称工艺决策）与工序设计。
6、试述知识的数据库存贮形式与提取方式之间的关系，比较不同存贮形式的利弊。
答：1）采用文件的存贮格式，即用IF—THEN方式进行条件的匹配，当系统不能提供满足的条件时，选择默认标识为FALSE的框架，从中得到结论以作为推理时让步的条件。这种结构化的文件方式，能满足工艺推理的要求，但规则添加时，需要重新编译程序，不利于规则的修改与扩充。
2）采用数据库方式的存贮，对应于条件的匹配，系统采取数据库系统的查询方式即采用关键字进行已知条件的查询，并提取查询到的相应记录作为推理结果。这种方式使系统的查询、匹配变得更加简单，还可利用数据库系统本身提供的控制机制，来保证数据的完整性和统一性，使各分布子系统均能同时对同一数据库进行操作。此外，规则的扩充也比较容易，能实现即改即用。 7、何谓面向对象的知识表达？这种知识表达方法有何特点？
答：面向对象的知识表示不是简单地将事实、规则以及一些方法用类封装，它是某领域对象的知识表示，它采用的基本方法是，以对象为中心来组织知识库的结构，将对象的属性、知识及知识处理过程统一在对象的结构中。应用对象标识来区分不同的对象类，用对象属性表示对象的静态属性，用知识处理方法来表示对象的动态行为。这种对象是以整体形式出现的，从它的外形只能看到外部特征，即该对象所能接收的消息，所具备的知识处理能力等。在对象外部不能直接修改对象内部状态，也不能直接调用其它内部的知识处理，对象内部的知识调度和推理进程由对象内的规则控制。
第七章 计算机辅助数控加工编程
1．简要说明数控加工编程的基本过程及主要内容。
答：数控编程过程主要包括：分析零件图样、工艺处理、数学处理、编写程序单、数控程序输入及程序检验。 主要内容： 1）加工工艺分析
根据零件形状尺寸及其技术要求，分析零件的加工工艺，选定合适的机床、刀具与夹具，确定合理的零件加工工艺路线、工步顺序以及切削用量等工艺参数。 2）刀位轨迹计算
根据零件形状尺寸、加工工艺路线的要求，在适当的工件坐标系上计算零件与刀具相对运动的轨迹的坐标值，以获得刀位数据，诸如几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、几何元素的交点或切点等坐标值，有时还需要根据这些数据计算刀具中心轨迹的坐标值，并按数控系统最小设定单位（如0.001mm）将上述坐标值转换成相应的数字量，作为编程的参数。 3）编制加工程序
根据制定的加工路线、刀具运动轨迹、切削用量、刀具号码、刀具补偿要求及辅助动作，按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求，编写或生成零件加工程序清单，并进行初步的人工检查与修改。 4）程序输入
当程序较简单时，可以由人工通过键盘直接输入到数控系统中。对于大型的加工程序，可以通过光电读带机制作加工程序纸带，作为控制信息介质。近年来，许多数控机床都采用磁盘、计算机通信技术等各种与计算机通用的程序输入方式，实现加工程序的输入，因此，只需要在普通计算机上输入编辑好的加工程序，就可以直接传送到数控机床的数控系统中去。 5）程序校验和试切
所编制的加工程序一般必须经过进一步的校验和试切削才能用于正式加工。当发现错误时，应分析错误的性质及其产生的原因，或修改程序单、或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精度要求为止。 2．简要叙述APT语言编程的基本步骤。
答：用APT语言编制零件源程序应遵循如下步骤：
（1）分析零件图 （2）选择坐标系 （3）确定几何元素标识符
（4）进行工艺分析（5）确定对刀方法和对刀点 （6）选择容差、刀具等工艺参数（7）编写几何定义语句（8）编写刀具运动定义语句（9）插入其它语句
（10）检验零件源程序（11）填写源程序清单。 3．简要说明图形交互式自动编程的原理和功能。
答：利用CAD模块生成几何图形，采用人机交互的实时对话方式，在计算机屏幕上指定被加工部位，输入相应的加工参数，计算机便可自动进行必要的数学处理并编制出数控加工程序，同时在计算机屏幕上动态地显示出刀具的加工轨迹。（图略）
对于通常的切削加工数控编程，CAM系统一般均具有刀具工艺参数的设定、刀具轨迹自动生成、刀具轨迹编辑、刀位验证、后置处理、动态仿真等基本功能。
4．简要说明图形交互式自动编程的基本步骤和特点。 答：基本步骤归纳起来可分为
（1）几何造型（2）加工工艺分析（3）刀具轨迹的计算及生成 （4）刀位验证及刀具轨迹的编辑（5）后置处理（6）数控程序的输出
图形交互式自动编程的特点
（1）将零件加工的几何造型、刀位计算、图形显示和后置处理等作业过程结合在一起，有效地解决了编程的数据来源、图形显示、走刀模拟和交互修改问题，弥补了数控语言编程的不足。
（2）编程过程是在计算机上直接面向零件的几何图形交互进行的，不需要用户编制零件加工源程序，用户界面友好、使用简便、直观、准确、便于检查；同时，不需要专用的编程机，便于普及推广。
（3）不仅能够实现产品设计（CAD）与数控加工编程（NCP）的集成，还便于与工艺过程设计（CAPP）、刀夹量具设计等其它生产过程的集成。 5．试分析比较常用的几种数控程序检验方法，简要说明其原理和特点。
答：目前数控程序检验的方法主要有：试切、刀具轨迹仿真、三维动态切削仿真和虚拟加工仿真等。
试切法：是NC程序检验的有效方法。传统的试切是采用塑模、蜡模、或木模在专用设备上进行的，通过塑模、蜡模或木模零件尺寸的正确性来判断数控加工程序是否正确。通过计算机仿真模拟系统，可以在软件上实现零件的试切过程，将数控程序的执行过程在计算机屏幕上显示出来，是数控加工程序检验的有效方法。
刀位轨迹仿真法：通过读取刀位数据文件检查刀具位置计算是否正确，加工过程中是否发生过切，所选刀具、走刀路线、进退刀方式是否合理，刀位轨迹是否正确，刀具与约束面是否发生干涉与碰撞等情况发生。这种仿真一般采用动画显示的方法，效果逼真，通常在后置处理之前进行。由于该方法是在后置处理之前进行刀位轨迹仿真，它可以脱离具体的数控系统环境进行。刀位轨迹仿真法是目前比较成熟有效的仿真方法，应用比较普遍。
三维动态切削仿真法：在自动编程中，三维动态切削图形仿真验证是采用实体造型技术建立加工零件毛坯、机床、夹具及刀具在加工过程中的实体几何模型，然后将加工零件毛坯及刀具的几何模型进行快速布尔运算（一般为减运算），最后采用真实感图形显示技术，把加工过程中的零件模型、机床模型、夹具模型及刀具模型动态地显示出来，模拟零件的实际加工过程。这种方法的特点是仿真过程的真实感较强，基本上具有试切加工的验证效果。三维动态切削仿真已成为图形数控编程系统中刀具轨迹验证的重要手段。
虚拟加工仿真方法：是应用虚拟现实技术实现加工过程的仿真技术。这种加工仿真方法主要解决加工过程中实际加工环境的工艺系统间发生的干涉碰撞问题和运动关系。由于加工过程是一个动态的过程，刀具与工件、夹具、机床之间的相对位置随时间改变的，工件从毛坯开始经过若干工序的加工，在形状和尺寸上均在不断变化，因此，虚拟加工法是在各组成环境确定的工艺系统上进行动态仿真。
第八章 逆向工程技术
1．何谓顺向工程？它与逆向工程有什么关系？
答：传统工业产品开发均是按严谨的研究开发流程，从确定预期功能与规格目标开始，构思产品结构，然后进行各个部件的设计、制造以及检验，再经过组装、整机检验、性能测试等程序完成整个开发过程，设计者拥有产品开发的完整技术档案，每个零部件都有原始设计图纸，按确定的工艺文件加工，零件的尺寸精度要求合格与否由产品检验报告记录分析。这种开发模式称为预定模式（prescriptive model），此类开发工作称为顺向工程（forward engineering）或正向设计
逆向工程与传统设计制造过程是截然不同的设计流程。逆向工程中，按照现有的零件原型进行设计生产，零件具有的几何特征与技术要求都包含在原型中，而传统的设计是根据零件最终所承担的功能以及各方面的影响因素进行从无到有的设计。 2．总结归纳逆向工程的基本过程。逆向工程的作用有哪些？ 答：逆向工程的核心包括了以下四个步骤：
（1）零件原型的数字化（2）从测量数据中提取零件原型的几何特征 （3）零件原型CAD模型的构建（4）CAD模型的检验与修正 逆向工程大致应用在以下几种情况：
（1）在缺少设计文档以及没有CAD模型的情况下，对零件原型进行测量，形成零件的设计图纸或CAD模型，并以此为依据生成数控加工的NC代码，加工复制零件。
（2）设计需要通过实验测试才能定型的零件模型，通常采用逆向工程的方法。 （3）在美观设计特别重要的领域。
（4）由于近年来对模具制作时间、造型与精度要求日益严格，采用单一CAD系统顺向进行模具设计制作，不再是唯一有效的处理手段，利用日渐成熟的逆向工程技术可加快交货进度并提高制作精度，因此各类模具加工企业皆积极引入逆向技术。
（5）另一个重要的应用，如修复破损的艺术品或缺乏供应的损坏零件等，此时不需要对整个零件原型进行复制，而是借助逆向工程技术抽取零件原型的设计思想，指导新的设计。这是由实物逆向推理出设计思想的一种渐近过程。 3．逆向工程前处理的主要任务是什么？
答：逆向工程的首要任务就是取得所需的点数据，用于后续的模型建构。 4．为什么要进行逆向工程的后处理？后处理有哪些作用？
答：在逆向工程中，曲面模型重建是最重要、最繁杂的一环，因为最后完成模型的加工，需要的是平滑的曲面模型或是由良好的点群所产生的三角网格，所以点数据的处理、曲面的构建方式以及完整的修编和分析等功能，是逆向工程曲面模型重建相当重要的部分 5．何谓快速原型？
答：快速原型制造（RPM-Rapid Prototyping Manufacturing）又称为快速出样件技术或快速成形法，是80年代中后期发展起来的一种新技术，与传统去除材料的加工方法不同，它是采用材料累加的方法逐层制作，对快速响应市场，缩短产品开发周期，降低开发费用具有极其重要的意义。
6．逆向工程、快速原型、快速模具之间的关系。
7．快速原型常见的工艺方法有哪些？ 答：比较常用的有以下几种：
（1）光固化成形（2）薄料叠层（3）选择性激光烧结成形（4）熔丝沉积成形
第九章 模具CAD／CAM领域的新技术
1.虚拟制造的概念？
虚拟制造(VM)是一种新的制造技术，它以仿真技术、信息技术、虚拟现实技术为支撑，对产品设计、工艺规划、加工制造等生产过程进行统一建模，在产品设计阶段，实时、并行地模拟出产品未来制造全过程及其对产品设计的影响，使得在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而更有效、更经济、更柔性灵活地组织生产，使工厂和车间的资源得到合理配置，并使新产品一次性开发成功，以达到产品的开发周期和成本的最小化，产品设计质量的最优化和生产效率的最高化，以此可以作出前瞻性的决策来优化实施方案。 2.网络化制造的概念？
网络化制造（CSCW－Computer Supported Cooperative Work）技术是网络技术和制造技术(重点是先进制造技术)并结合有关技术和研究领域的总称，是经济全球化和信息革命时代的必然产物。网络化制造技术不是一项具体技术，也不是一个一成不变的单项技术，而是一个不断发展的动态技术群和动态技术系统，是计算机网络特别是Internet／Intranet／Extranet和数据库基础上的所有先进制造技术的总称。 3.快速响应制造技术的概念？
快速响应制造技术是指对市场现有需求和潜在需求做出快速响应的制造技术集成。它将信息技术、快速制造技术、虚拟现实技术、管理科学等集成，充分利用Internet和制造业的资源，采用新的设计理论和方法、制造工艺、新的管理思想和企业组织结构，将市场、产品开发和生产有机地结合起来，以便快速、经济地响应市场个性化的需求。 4.虚拟制造有哪些关键技术？ 1. 软件方面的关键技术
(1) 可视化技术。以一种易理解的、有意义的虚拟方式向用户显示不同信息。 (2) 信息描述技术。采用不同的方法、不同的语义或语法表达不同的信息。
(3) 环境构造技术。开发一种类似通用操作系统那样的环境，以便于促进可视化和其他VM功能。 (4) 集成结构技术。定义、开发和建立位于模型交互基础上的模型。 (5) 仿真技术。在计算机中，设计一个实时系统模拟的过程。 (6) 方法论。找出用于开发和使用VMS的方法。
(7) 制造的特征化技术。获取、测量和分析影响制造过程中材料去除的变量。 (8) VM环境下人机工程学方面的评价和优化技术。 (9) VMS的检验和测试技术。 2. 硬件方面的有关技术
(1) 输入 / 输出设备，如头盔式立体显示器(HMD)，适用的计算机屏幕、可视化眼镜，数据手套、三维鼠标、数据衣、游戏棒等。 (2) 与输人／输出有关的存储信息设备。
(3) 能支持各种设备、数据存储和高速运算的计算机系统，该系统应具有按用户需求、实时提供高质量画面的能力。
(4) 网络结构(星形、总线、环行网络)设备、不同站点的硬件设备(小型机，UNIX／VAX工作站、微机等)和连接硬件(光纤、导线等)。 5.快速响应制造技术包含哪些主要内容？
(1)快速设计技术(2)快速反求系统(3)快速原型／零件制造技术(RPM) (4)可重组制造系统(RMS) (5)客户化生产 6.虚拟制造与其它先进制造技术的关系？
1）精益生产为VM的实现创造了有利条件。VM在计算机仿真（CS）中寻求最优的生产方式，所以，它对精益生产又起着指导性作用。 2）绿色制造为绿色制造提供了一种实现手段。 3）并行工程CE的发展为VM的诞生创造了条件，而VM的发展又使CE实时化、可视化，促进了实际生产中CE的发展。 4）敏捷制造的基础是虚拟制造技术。 第十章 CAD/CAM系统集成 1．CAD/CAM集成系统通常由哪几部分组成？ 答：CAD/CAM集成系统通常计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工程（CAE）、计算机辅助夹具设计（CAFD）等组成 2．简述CAD/CAM集成的关键技术。 答：CAD/CAM集成的关键技术 （一） 参数化技术
参数化设计是新一代智能化、集成化CAD系统的核心内容，也是当前CAD技术的研究热点。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形的功能，成为产品系列化设计、修改、多种方案比较和动态设计的有效手段。利用参数化设计可以极大地提高产品的设计效率。
（二）特征技术
为了实现CAD／CAPP／CAM的集成，CAD、CAPP、CAM之间的数据交换与共享是亟待解决的重要问题。解决的办法是建立 CAD／CAPP／CAM范围内相对统一的、基于特征的产品定义模型，并以此模型为基础，运用产品数据交换技术，实现CAD、CAPP、CAM间的数据交换与共享，该模型不仅能支持设计与制造各阶段所需的产品定义信息（几何信息、工艺和加工信息），而且还提供符合人们思维方式的高层次工程描述语言——特征，并能表达工程技术人员的设计与制造意图。因而特征技术已成为CAD／CAPP／CAM集成的关键技术之一。 （三）产品数据管理技术
目前已有的CAD／CAM系统集成，主要通过文件来实现CAD与CAM之间的数据交换，不同子系统的文件之间要通过数据接口转换，传输效率不高。为了提高数据传输效率和系统的集成化程度，保证各系统之间数据一致性、可靠性和数据共享，采用工程数据库管理系统来管理集成数据，使各系统之间直接进行信息交换，真正实现CAD／CAM之间信息交换与共享。因此，集成数据管理也是CAD／CAM集成的一项关键技术。 （四）产品数据交换技术 1．产品数据交换标准
在CAD/CAPP／CAM的集成中，有大量数据需要进行交换，目前的传输方式已无法满足集成化的要求。为了满足CAD／CAM集成的需要，提高数据交换的速度，保证数据传输的完整、可靠和有效，必须使用通用的数据交换标准。 3．CAD/CAM集成系统通常有哪些方法？ 答：CAD／CAM系统的集成方案主要有以下几种： （一）通过专用数据接口实现集成
利用这种方式实现集成时，各子系统都是在各自独立的专用数据接口模式下工作。反之亦然。这种集成方式原理简单，运行效率较高，但开发的专用数据接口无通用性，不同的CAD、CAPP、CAM系统之间要开发不同的接口，且当其中一个系统的数据结构发生变化时，与之相关的所有接口程序都要修改。
（二）、利用数据交换标准格式接口文件实现集成 这种集成方式的思路是建立一个与各子系统无关的公用接口文件。各子系统的数据通过前置处理转换成标准格式的文件。各子系统也可以通过后置处理，将标准格式文件转换为本系统所需要的数据。这种集成方式中，每个子系统只与标准格式文件打交道，无需知道别的系统细节，为系统的开发者和使用者提供了较大的方便，并可以减少集成系统内的接口数，当某一个系统的数据结构发生变化时，只需修改此系统的前、后置处理程序即可。这种集成方式的关键是建立公用的数据交换标准。
（三）基于统一产品模型和数据库的集成 这是一种将CAD、CAPP、CAM作为一个整体来规划和开发，从而实现信息高度集成和共享的方案。集成产品模型是实现集成的核心，统一工程数据库是实现集成的基础。各功能模块通过公共数据库及统一的数据库管理系统实现数据的交换和共享，从而避免了数据文件格式的转换，消除了数据冗余，保证了数据一致性、安全性和保密性。
（四）基于特征面向并行工程的设计与制造集成方法 面向并行工程的方法可使产品在设计阶段就可进行工艺分析和设计、PPC／PDC（生产计划控制／生产数据采集），并在整个过程中贯穿着质量控制和价格控制，使集成达到更高的程度。每个子系统的修改可以通过对数据库（包括特征库、知识库）修改而改变系统的数据。它在设计产品的同时，同步地设计与产品生命周期有关的全部过程，包括设计、分析、制造、装配、检验、维护等。设计人员都要在每一个设计阶段同时考虑该设计结果能否在现有的制造环境中以最优的方式制造，整个设计过程是一个并行的动态设计过程。这种基于并行工程的集成方法要求有特征库、工程知识库的支持。 4．CAD／CAM集成系统有哪些优点？
答：CAD／CAM集成指的是把CAD、CAE、CAPP、CAM等各种功能软件有机地结合在一起，用统一的执行程序来控制和组织各功能软件信息的提取、转换和共享，从而达到系统内信息的畅通和系统协调运行的目的。 5．阐述PDM与CAD/CAM集成的关系。
答：CAD系统产生的二维图纸、三维模型（包括零件模型与装配模型）、零部件的基本属性、产品明细表、产品零部件之间的装配关系、产品数据版本及其状态等，交由PDM系统来管理，而CAD系统又从PDM系统获取设计任务书、技术参数、原有零部件图纸资料以及更改要求等信息。CAPP系统产生的工艺信息，如工艺路线、工序、工步、工装夹具要求以及对设计的修改意见等，交由PDM进行管理，而CAPP也需要从
PDM系统中获取产品模型信息、原材料信息、设备资源信息等。CAM系统则将其产生的刀位文件、NC代码交由PDM管理，同时从PDM系统获取产品模型信息、工艺信息等。PDM可在更大范围内实现企业内信息共享。