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先进制造技术试题库(带答案)


先进制造技术复习题

一、填空题 1.先进制造技术包含 和 制造技术环境 主体技术群 三个技术群。 、 支撑技术群

5.先进制造基础技术的特点除了保证优质、高效、低耗外,还应包 括 无污染 。 电子束 , 离子

6.微细加工中的三束加工是指 束 , 激光束 。

8. 绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下,综 合考虑 和 环境影响 的现代制造模式。

资源效率

11.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构, 这种主轴通常被称 为 空气轴承主轴 。 光固化成形 , , 熔融

12.快速原型制造常用的工艺方法 叠层实体制造 沉积制造 15. 虚 拟 制 造 技 术 是 以 术 、 ,

选择性激光烧结 。 信息技术 、

仿真技

虚拟现实技术

为支持,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,从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。

17.大规模集成电路的微细制作方法有 化 膜 , 。 光刻 ,

外延生长

, 氧 , 真空镀

选择扩散

18. 优 化 设 计 的 两 个 前 提 条 件 础 , 以计算机为基础

以数学规划为理论基 。

20. 快 速 原 型 制 造 技 术 的 熔 丝 沉 积 成 形 法 通 常 采 用 的 原 材 料 是 热塑性材料 。 目标函数 , 设计变量 ,

27.优化设计的三要素是: 约束条件 。

31.绿色设计的主要内容包括 : 管理 , 可维修设计 绿色产品的成本分析 据库 。 , 和

绿色产品设计的材料选择与 产品的可拆卸性设计 ,

,产品的可回收性设计, 绿色产品设计数

绿色产品设计的材料选择与管理;产品的可拆卸性设计;产品的 可回收性设计。 35.LIGA 技术的工艺过程分为:(1) 刻 模铸成型 ;(2) 。 三束加工技术 ,光 牺 深层同步辐射 X 射线光 ;(3)

电铸成型

36.微细加工工艺方法主要有:

刻加工,体刻蚀加工技术 ,面刻蚀加工技术,LIGA 技术,

牲层技术 37.工业机器人一般由 驱动系统 和



外延生长技术 机械系统 智能系统 加工系统

。 ,

, 控制系统 等几个部分组成。 ,

38.柔性制造系统的组成包括: 统 , 信息控制系统 39.MRP 和 MRPII 分别是指 造资源计划 核心思想是

物流系

和 一套计算机控制系统。 物料需求计划 企业资源计划 。 超 和 制 , 其

, ERP 是指 而 完全按用户需求制造

43. 高速切削通常使用的刀具材料有:1)硬质合金涂层刀具 2 细晶粒硬质合金 聚晶金刚石 44.工业机器人的按系统功能分:1) 机器人 3) 示教再现机器人 4) 智能机器人 通用性,柔性, 灵活性, 专用机器人 2) 3) 立方氮化硼 4)

氮化硅

通用

45.工业机器人的性能特征: 能化



46.PDM 四层体系结构分别为:第一层 层 核心功能 。 数据驱动 、第三层

用户界面层

、第二 、第四层 系

框架核心层

统支持层

47.CIMS 的三大特征分别为 柔性 。



集成



49. CIMS 分成五个层次,即 单元级 工作站级 、 和

工厂级



车间级



设备级 压电学

。 和 超声学 在机械领域

21、 压电驱动技术是 的应用。 22、

二、单项选择题 2.高速加工机床的进给系统机构大多采用( a. 直线电机 b. 滑动丝杠传动机构 a )

c. 摩擦传动机构 d ) d.脉冲编码器

4.机床进给伺服系统常用的检测角位移的原件是( a.感应同步器; b.光栅; c.容栅;

5. ERP 的含义是( c ) a. 制造资源计划 产品数据管理 6.下列哪种说法不符合绿色制造的的思想( c ) a. 对生态环境无害 造利润 8.计算机集成制造技术强调(c a. 企业的经营管理 9.FMS 非常适合( a. 大批大量生产方式 ) c. 企业的功能集成 b. 资源利用率高, 能源消耗低 c. 为企业创 b. 物料需求计划 c. 企业资源计划 d.

b. 企业的虚拟制造 c )

b. 品种单一、中等批量生产方式

c. 多品

种、变批量生产方式 10. 在进行纳米级测量非导体的零件表面形貌时, 常采用的测量仪器 为( c ) b. 扫描隧道显微镜 c. 原子力显微镜

a. 光学显微镜

13.光刻加工的工艺过程为: ( c ) a. ①氧化②沉积③曝光④显影⑤还原⑦清洗 b. ①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦扩散 c. ①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦还原 14.光刻加工采用的曝光技术中具有最高分辨率的是( c a. 电子束曝光技术 b. 离子束曝光技术 c. X 射线曝光技术 ) )

15.硅微体刻蚀加工和硅微面刻蚀加工的区别在于( a

a. 体刻蚀加工对基体材料进行加工,而面刻蚀加工不对衬底材料进 行加工; b. 体刻蚀加工不对基体材料进行加工,而面刻蚀加工对衬底材料进 行加工; c. 体刻蚀加工可获得高纵横比的结构,而面刻蚀加工只能获得较低 纵横比的结构; 16.工业机器人有多种分类方式,下列不属于按驱动方式分类的是 ( d ) a.气压传动机器人; b. 液压传动机器人; c. 电器传动机器人;d.智 能机器人; 21.在进行纳米级测量两个导体的表面形貌时,常采用的测量仪器为

( b a.电镜

) b.扫描隧道显微镜 c.图像处理技术 b ) c. 溅射加

23.微细加工技术中的刻蚀工艺可分为下列哪两种( a 离子束刻蚀、激光刻蚀 工、直写加工 25. 衡量机器人技术水平的主要指标是( a.自由度 b. 工作空间 c. 提取重力 a ) b. 干法刻蚀、湿法刻蚀

d.运动速度 )

26. 在机器人控制系统中下列不属于按其控制方式划分的是 d ( a.集中控制方式 b. 主从控制方式 c.分散控制方式 d.点位式 c )

28. CIMS 的两个支撑子系统是(

a.工程设计自动化子系统、管理信息子系统; b.制造自动化子系统、质量保证子系统 c.计算机网络子系统、数据库子系统 29. 下列不是制造自动化分系统的是( a.机械加工系统 监控系统 35.下列不属于先进制造工艺所具有的显著特点的是( b a.优质; b.能耗大; c.洁净; d.灵活 ) ) b.控制系统物 a ) d.

c. 质量保证子系统

36. 下列属于可回收性设计原则的是( d a.避免有相互影响的零件组合,避免零件的无损

b.避免使用与循环利用过程不想兼容的材料或零件 c.实现零部件的标准化、系列化、模块化,减少零件的多样性

d.易于拆卸,易于分离

三、判断题 2.原子力显微镜可以进行纳米表面形貌测量。 ( ) )

4.超高速机床要求主轴的转速很高, 但进给速度不需要提高。 (

6.虚拟制造的类别有:以设计为中心的虚拟制造、以生产为中心的虚 拟制造和以控制为中心的虚拟制造。 ( )

8.超高速切削加工有色金属时,通常采用金刚石砂轮进行磨削。 ( )

10.CIMS 是指计算机集成制造系统, FMS 的含义是柔性制造系统。 而 ( ) )

12. 激光束、离子束、电子束均可对工件表面进行改性。 (

15.美国联邦科学、工程和技术协调委员会将先进制造技术分为主体 技术群,支撑技术群和管理技术群。 ( )

16.STEP 指的是由国际标准化组织(ISO)制定的“产品数据模型交 换标准” ( 。 )

18. 刚 性 自 动 化 制 造 以 大 批 量 生 产 为 模 式 、 以 降 低 成 本 为 目 的 。 ( )

19.对于可修复产品,其平均寿命是指产品从开始工作到发生失效前 的平均工作时间。 ( )

22.到目前为止,还没有一种刀具材料可以是使其刀具的刃口圆弧半

径达到纳米级。 (



23.液压传动式,磁致伸缩式,流体膜变式和压电陶瓷式都可以超精 密机床的微量进给装置。 ( )

24.高速主轴单元是高速加工机床最关键的部件, 其高速化指标 dn 的 值至少应达到 1×106。 ( ) ) )

25.在快速原型制造技术中,SLA 指的是选区激光烧结法。 ( 27.FMS 机床设备的配置形式有互替式和互补式两种。 (

28.扫描隧道显微镜(STM)能够在纳米尺度下进行表面微观测,适 用于金属、非金属等材料。 ( )

35. 所谓托盘, 就是产品从一道工序转移至另一道工序的备忘卡片或 传票。通过看板,可以有效地组织生产,能够对生产系统中物流的速 度和大小进行有效的调节。 ( )

37. 纳米材料的体积效应是指由于纳米粒子体积极小, 所包含的原子 数很少, 相应的质量极小, 随着纳米粒子的直径减小, 能级间隔增大, 电子移动困难,电阻率增大,从而使能隙变宽,金属导体将变为绝缘 体。 ( )

41. 绿色设计技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下,综 合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。 ( )

44. FMS 的自动化仓库一般由货架、 堆垛机和计算机控制管理系统组 成。 ( )

45. FMS 控制系统一般采用三层递阶控制结构,包括:系统管理与控 制层、 过程协调与监控层、 设备控制层, 在上述三级递阶控制结构中,

每层的信息流都是单向流动的。 ( 四、问答题 1、先进制造技术的概念



先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、 控制理论、人工智能等) 、能源及现代系统管理等方面的成果,并将 其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至 回收的全过程,以实现优质、高效、低耗、清洁灵活生产,提高对动 态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

8、论述先进制造技术的发展趋势。 (20 分) 1、数字化 2、精密化 3、极端化 4、自动化 5. 、集成化 6、网络化 7、智能化 8、绿色化

9 简述超高速加工的优越性。 (20 分) 1、加工效率高 2、切削力小

3、热变形小 4、加工精度高、加工质量好 5、加工过程稳定 6、良好的技术经济效益 3、微机械研究中的关键问题是什么?(20 分) 1、微型传感器与控制技术研究 2、材料科学方面 3、基础科学方面 4、驱动技术 5、研究将电能转变为大变形能的固体材料或复合材料 6、微型机构 7、微型加工和装配技术

4、简述工业机器人技术发展趋势? 1、机器人的智能化 2、机器人的多机协调化 3、机器人的标准化 4、机器人的模块化 5、机器人的微型化

5、简述虚拟制造的关键技术? 1、虚拟实现技术

2、制造系统建模 3、虚拟产品开发 4、制造过程仿真 5、可制造性评价

6、实现清洁生产的基本途径? 1、改进产品设计,调整产品结构,选择绿色原材料,生产原料闭路 循环、资源综合利用,防止对环境的不利影响。不采用对环境有害的 原料,不生产对环境有害的产品。 2、改革生产工艺和设备,开发全新生产流程,最大限度地提高生产 效率,减少污染排放。 3、加强生产管理,发展环保技术,减少和杜绝生产中的跑、冒、滴、 漏。 4、进行产品的生命周期评价或清洁生产审计,对症下药地提出清洁 生产方案并进行可行性分析。建立企业环境管理体系,为企业持续进 行清洁生产提供组织和管理保障。

7、简述绿色再制造的主要关键技术? 1、再制造毛坯快速成形技术 2、先进表面技术 3、纳米复合及原位自愈合成技术

4、修复热处理技术 5、应急维修技术 6、再制造特种加工技术 7、再制造机械加工技术等

8、论述绿色制造的发展趋势。 1、全球化 2、社会化 3、集成化 4、并行化 5、智能化 6. 、产业化

1、制造?所谓制造即为人类按照市场需求?运用主观掌握的知识和 技能?借助于手工或可以利用的客观物质工具?采用有效的工艺方 法和必要的能源?将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过 程。 2、制造系统?指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的 一个具有特定功能的有机整体。 3、制造业?指将制造资源?包括物料、设备、工具、资金、技术、 信息和人力等?通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的

行业。 4、市场及特征?指一定期、一定地点的商品交易的场所。特征?不 确定性、国际化和全球化、新兴产业的崛起、市场质的短缺和动态的 非均衡、虚拟市场和代理是未来市场的重要形式。 5、产品和特征?指提供给市场?满足人们某种欲望或需求的一切东 西。特征:个性化和多样化、寿命周期的趋短、智能化、绿色化。 6、价值工程?以产品的功能分析为核心?以科学的 方法为工具? 寻求功能与成本的最佳组合以获得最佳的产品价值。 V 产品的价值 ?在价值工程中产品价值的通俗含义 V=F/C F 产品功能?功用、效 能、作用、用途、目的等。 C 产品成本?实现功能所支付的全部费 用。 7、价值工程分析对象选择的基本方法 综合加权评分法、ABC 分类 法、价值系数分析法 8、反求工程?以已有的产品为基础?进行消化、吸收并进行创新改 进?使之成为新产品。 9、反求工程设计的基本步骤?分析阶段、再设计阶段、反求产品的 制造阶段。 10、模型重构?根据所采用的样本几何数据在计算机内重构样本模 型的技术。 11、样本重构的基本步骤?数据预处理、 网格模型生成、 网格模型后 处理 12、绿色产品?指以环境和环境资源保护为核心概念而设计产生的、

可以拆卸和分解的产品?其零部件经过翻新处理后可以重新利用。 13、机械工艺流程?毛坯的成形准备阶段、 车削加工阶段、 表面改性 处理阶段 14.机械零件成形方法?受迫成形、去除成形、堆积成形 15、超精密加工?包括了所有能使零件成形、 位置和尺寸精度到微米 和亚微米范围的机械加工方法。 16、超精密车削对刀具的要求? 极高的硬度、耐用度和弹性模量? 以保证刀具有很长的寿命和很高的尺寸耐用度 刃口能磨得及其锋锐 ?人口半径 p 值极小?能实现超薄的切削厚度 刀刃无缺陷?因切削 时刃形将复印在加工表面上?而不能得到超光滑的镜面 与工件材料 的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低?能得到极好的加工表面 完整性 17、超精密切削最小切削厚度: u=0.12 时? hDmin=0.322p u=0.26 时? hDmin=0.249p 17、超精密磨削砂轮? 立方氮化硼砂轮磨削较 好?立方氮化硼比金刚石有较好的热稳定性和较强的化学惰性?其 热稳定性可达 1250~1350℃?金刚石磨料只有 700~800℃ 18、床身和精密导轨 床身是机床的基础部件?应具有抗衰减能力 强、热膨胀系数低、尺寸稳定性好的要求。超精密床身多用人造花岗 岩材料制造。 机床导轨要求有极高的直线运动精度?不能有爬行? 导轨偶合面不能有磨损?因而液体静压导轨、 和空气静压导轨?均具 有运动平稳?无爬行?摩擦因数接近于 0 的热点。 19、超精密加工的支撑环境?净化的空气环境、 较好的抗震动干扰环

境、恒定的稳定环境。 20、高速切削加工的关键技术?高速主轴、 快速进给系统、先进的机床结构、高速切削的刀具系统。 21、高速磨削加工特点?尽可能地提高切削速度、 既可以用于精加工 又可以用于粗加工。 22、RPM 的技术原理? 设计人员—CAD 造型 系统—CAD 模型—数据文件分层切片—RPS—产品 三维实体—三 位数字化仪— 23、RPM 工艺方法?光敏液相固化法、选区片层粘结法、选区激光 烧结法。 34、微细加工工艺方法?超微机械加工、光刻加工、体刻蚀加工、面 刻蚀加工、LIGA 技术、封接技术、分子装配技术。 35、LIGA 技术工艺过程?深层同步辐射 X 射线光刻?把从同步辐射 源放射出的具有短波长和很高平行度的 X 射线作为曝光光源?可在 最大厚度达 500um 的光致抗蚀剂上生成曝光图形的三维实体、电铸 成形?用曝光蚀的图形实体作为电铸用胎膜?用点沉积方法在胎膜 上沉积金属以形成金属微结构零件、 注射?将电铸制成的金属微结构 作为注射成型的模具?即能加工出所需的微型零件。 36、表面改性技术?指采用某种工艺手段使在零件表面来改变基体 表面状态?化学成分、 组织结构和应力状态等?使基体表面具有不同 于基体的某种特殊性能?从而达到特定使用要求的一项应用技术。 方法?激光表面改性、电子束表面改性、离子注入表面改性、 37、激光加工原理和特点?原理?通过光学系统可将激光束聚焦成 直径为几十微米的极小光斑?从而获得极高的能量密度。 当激光照射

到工件表面时?光能被工件迅速吸收并转化为热能?致使光斑区域 的金属蒸气迅速膨胀?压力突然增大?熔融物以爆炸式高速高速喷 射出来?在工件内部形成方向性很强的冲击波。 激光加工就是工件在 光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合过程。 特点?功率密度 高?几乎可以加工任何材料、 激光光斑大小可以聚焦到微米级?输出 功率可以调节?因此可以精密微细加工、 激光加工属于非接触加工? 没有明显的机械力?没有工具损耗?可加工易变形的薄板和橡胶等 弹性零件、加工速度快?热影响区域小?并可通过透明体进行加工、 是属于一种瞬时的局部熔化和气化的热加工方法?其影响因素很多。 38、超声波加工基本原理?频率超过 16000HZ 的声波?超声波加工 是利用工具端面作超声振动?通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种 加工方法。 39、超声波加工装置组成?超声波发生器、超声振动系统、机床、磨 料工作液及其循环系统。应用?型腔抛磨加工、超声清洗、超声波复 合加工。 40、水射流切割加工基本原理?高压水射流切割技术是以水作为携 带能量的载体?用高速水射流对各种材料进行切割的一种工艺方法。 水射流切割加工设备组成?增压系统、蓄能器、喷嘴、控制系统及其 辅助系统。 41、制造自动化技术内涵?狭义?生产车间内产品的机械加工和装 配检验过程的自动化 包括切削自动化、工件装卸自动化、工件储运 自动化、零件与产品清洁及检验自动化、断削与排削自动化、装配自

动化、机械故障诊断自动化。广义?产品设计自动化、企业管理自动 化、 加工过程自动化和质量控制自动化等产品制造全过程以及各个环 节综合集成自动化?以使产品制造过程实现高效、 优质、 低耗、 及时、 洁净目的。 42、刚性自动化?表现在半自动和自动机床、 组合机床?解决了单一 品种大批量生产自动化的问题?特点?生产效率高?加工品种单一。 43、柔性自动化?满足多种小批量甚至单件生产自动化的需要。 数控 技术、计算机数控、柔性制造单元、柔性制造系统等。 44、综合自动化?计算机集成系统、 并行工程、 精益生产、 敏捷制造、 45、制造自动化发展趋势?敏捷化、网络化、虚拟化、智能化、全球 化、绿色化。 46、数控系统的组成及功能原理 组成?数控装置、可编程控制器、 进给伺服驱动装置、主轴伺服驱动装置、输入输出接口?以及机床控 制面板和人机界面组成。 功能?运动轴控制和多轴控制联动功能? 准备功能?即用来设定机床动作方式?包括直线插补、圆弧插补、抛 物线插补等。辅助功能?即用来规定主轴的启停、转向?冷却润滑的 通断、 刀库的启停等?补偿功能?刀具半径、 长度、 反间间隙、 螺距、 温度补偿等。 47、数控加工编程一般步骤?工艺处理、 数值计算、 编制零件加工程 序单、输入数控程序、程序检验。 48、计算机辅助数控加工编程?数控语言自动编程、 CAD/CAM 系统 数控编程

49、机器人的概念组成?工业机器人一般由执行机构、 控制系统、 驱 动系统以及位置检测机构等几个部分组成。 执行机构包括?手部、 腕部、臂部、机身、机座及行走机构。 50、工业机器人的性能指标?自由度、工作空间、提取重力、运动速 度、位置精度。 51、工业机器人编程技术?示教编程、离线编程、 52、柔性制造系统基本概念?由两台以上加工设备、 物料运储和控制 系统组成?通过改变软件程序适应多品种、 中小批量生产自动化制造 系统 组成?加工系统、工件运储系统、刀具运储系统、控制系统、 其他。 53、FMS 的加工系统功能要求? ? 工序集中?减轻物流负担?减 少装夹次数? ? 控制功能强、扩展性好? ? 速度? ? 自保护与自维护性好? ? 高刚度、高精度、高 对环境的

使用经济性好? ?

适应性与保护性好。 54、加工系统的辅助装置?机床夹具、托盘、自动上下料装置。 55、FMS 工件运储系统组成?工件装卸站、托盘缓冲站、自动化仓 库、物料运载装置。 56、刀具运储系统的组成?刀具预调站、 刀具装卸站、 刀具库系统 、 刀具运载交换装置 、计算机控制管理系统。 57、物料需求计划 MRP 基本思想?在需要的时间?向需要的部门 ?按照需要的数量?提供该部门所需的物料。 基本目标?最大限度 地减少库存?降低库存成本。 工作流程?从主生产计划出发?按照

产品结构展开?推算每个零部件和原材料的需求量?并根据现有库 存和生产/采购过程所需的提前期?最终确定具体的生产投放和物料 采购时间。 58、MRP 的信息来源?主生产计划?物料清单?库存状态文件以 及用户零部件订货的独立需求。 59、MRP 的输出信息包括? 1 下达计划订单? 2 计划日程改变的通 知? 3 由于生产进度的取消或暂停?而下达订货取消或暂停通知? 4 输出库存状态报告? 5 未来一段时间的计划订单。 60、mrp 的计算逻辑量有?总需求量、现有库存量、计划到货量、净 需求量、计划交付量、计划投放量 61、MRP2 的指导思想是?把企业作为一个整体?从最优的角度出 发?通过运用科学方法吧企业各种资源和产、供、销、财各个环节进 行计划组织、控制和协调。 62、MRP2 可分为?生产的计划控制、 物流管理、 财务管理三大子系 统。 63、PDM ?产品数据管理?的体系结构由?用户层、功能层、对象 层、支持层 4 层组成。 64、物流系统的基本活动包括?物料加工、 包装、 装卸、 搬运、 运输、 储存、流通、配送及其物流信息处理等。 65、物流配送中心是指?专门从事配送工作的物流据点?是物质的 集散地。 66、物流配送一般流程? 1 备货 2 储存 3 分拣 4 加工与在包装 5 配

送 67、及时生产的目标?零库存?零废品?零故障?零准备时间?其 最终目标是获取最大利益。 68、全面质量管理的内容? 1 产品设计过程中的质量管理 2 产品制 造过程中的质量管理 3 辅助生产过程中和生产服务过程的质量管理 4 产品使用过程中的质量管理 第六章 1、计算机集成制造 CIM ?①企业的各个生产环节是一个不可分离的 整体?需要统一考虑。 ②整个企业生产制造过程实质上是对信息的采 集、 传递和加工处理的过程?最终形成的产品可看做是信息的物质表 现。 国际标准化组织奖 CIM 定义为? CIM 是将企业所有人员、 功能、 信息和组织等诸方面集成为一个整体的生产方式。 2、计算机集成制造系统 CIMS ?是基于 CIM 历年二组成的系统?是 CIM 的具体实现。 3、CIMS 的组成?一般认为 CIMS 可由经营管理信息系统、工程设 计自动化系统、 制造自动化系统和质量保证信息系统四个功能分系统 ?以及计算机网络和数据库管理两个分系统组成。 4、CIMS 的体系结构: CIMS/OSA 的结构层次?通用层、 部分通用层 和专用层。 CIMS/OSA 的建模层次? CIMS/OSA 的生命周期维用于 说明 CIMS 生命周期的不同阶段?它包含有需求定义、 设计说明和实 施描述三个不同的建模层次。 CIMS/OSA 的视图层? CIMS/OSA 的 视图层勇于描述企业 CIMS 的不同方面?有功能视图、信息视图、资

源视图和组织视图。 5、 并行工程的定义?并行工程是一种对产品及相关过程?包括制造 过程和支持过程?进行并行的、 一体化设计的工作模式?这种模式可 使产品开发人员一开始就能考虑到从产品概念设计到产品销亡的整 个产品生命周期中的所有因素?包括质量、成本、进度和用户要求。 6、并行工程运行模式目标?并行工程所追求的目标与 CIMS 的目标 是相同的?即“提高企业市场竞争能力?赢得市场竞争。 7、并行工程特征?①并行特征 ②整体特征 ③协同特征 征 8、并行工程关键技术?⑴产品开发过程的重构 模型 ⑶并行设计过程的协调与控制 9、精益生产的含义?精益生产简练的含义就是运用多种现代管理方 法和手段?以社会需求为依托?一发挥人作用为根本?有效配置和 合理使用企业资源为企业谋求经济效益的一种新型企业生产方式。 10、精益生产的思维特点?之所以能产生精益生产方式?是由于精 益生产发明人有一套完全与众不同的思维方式做指导?主要的思维 方式有下述三点?⑴逆向思维精神 境的尽善尽美追求 11、虚拟制造?? virtual manufacturing ? VM ?是在计算机环境下 将现实制造系统映射为虚拟制造系统?借助三维可是交互环境?对 产品从设计、制造到装配的全过程进行全面仿真的技术。具有以下的 一些特征?⑴功能一致性 ⑵结构相似性 ⑶组织的灵活性 ⑷集 ⑵逆境中的拼搏精神 ⑶无止 ⑵集成产品的信息 ④集成特

成化 12、敏捷制造?快速调整自己?增强市场多变能力?在“竞争合作-协同”机制下?实现对市场作出灵活反应的一种生产制造模式。 13、虚拟公司?一种动态组织结构?为了赢得某个市场机遇?快速 组成一个功能单一的临时性经营实体。 14、敏捷制造的基础结构? 1、物理基础结构 包括厂房、设备、实 施、 运输等物理设施?当机遇出现时?只需要添置少量必要设备?多 数的物理设施可以通过选择合适的合作伙伴得到。 2、法律基础结构 国家法律和政策条文?在法律上承认虚拟公司?规定如何交易、 利益 分享、资本流动、纳税等?若虚拟公司破产如何还债、如何善后、人 员如何流动等。 3、社会基础结构 需要社会为虚拟公司提供培训、 中介等服务环境。 4、信息基础结构 包括企业信息网络、服务网点、 中介机构等信息服务手段。 15、虚拟制造?将现实制造系统映射为虚拟制造系统?借助三维可 视交互环境?对产品从设计、 制造到装配的全过程进行全面仿真的技 术。 16、虚拟制造系统特征? 1、不消耗资源和能量?不生产现实世界 产品?模拟产品制造过程?对系统效益及风险进行评估? 2、 功能一 致性?忠实反映现实制造系统功能和特性? 3、 结构相似性?与现实 制造系统在结构上是相似的? 4、 组织灵活性?虚拟制造系统是面向 未来、面向市场、面向用户需求的系统?其组织与实现具有非常高的 灵活性。 5、集成化?包括信息集成、智能集成、串并行工作机制集 成和人机集成等多种形式的集成。

17、智能制造系统? IMS ?含义? 由智能机器和人类专家共同组成 的人机一体化系统? 模拟人类专家的智能活动?进行分析、推理和 决策? 取代/延伸人部分脑力劳动?发展人类专家的制造智能。 18、 智能制造系统的特征? 1、 自律? Holonic)能力 搜集理解环境 和自身信息?规划自身行为的能力?基于知识的模型是系统自律能 力的基础。 2、 人机一体化 智能机器只具有逻辑思维?专家系统和 部分形象思维?神经网络??没有人的灵感思维?不可能全面取代 人类专家智能?人机一体化突出人的核心地位?使二者各显其能。 3、 虚拟现实技术 借助于音像和传感装置?虚拟展示现实生活中各 种过程?虚拟未来产品及其制造过程?从感官和视觉上使人获得完 全如同真实的感受。 4、 自组织与超柔性 能够自行组成一种最佳

结构?具有运行方式和结构形式的柔性?如同一群人类专家群体? 具有生物特性。 5、 学习能力与自我维护能力 在实践中不断充实

知识库?具有自学习?自行进行故障诊断与排除功能。

14、制造?所谓制造即为人类按照市场需求?运用主观掌握的知识 和技能?借助于手工或可以利用的客观物质工具?采用有效的工艺 方法和必要的能源?将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全 过程。 15、制造系统?指由制造过程及其所涉及的硬件、 软件和人员组成的 一个具有特定功能的有机整体。

16、制造业?指将制造资源?包括物料、设备、工具、资金、技术、 信息和人力等?通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的 行业。 17、市场及特征?指一定期、 一定地点的商品交易的场所。 特征?不 确定性、国际化和全球化、新兴产业的崛起、市场质的短缺和动态的 非均衡、虚拟市场和代理是未来市场的重要形式。 18、产品和特征?指提供给市场?满足人们某种欲望或需求的一切 东西。特征:个性化和多样化、寿命周期的趋短、智能化、绿色化。 19、价值工程?以产品的功能分析为核心?以科学的 方法为工具? 寻求功能与成本的最佳组合以获得最佳的产品价值。 V 产品的价值 ?在价值工程中产品价值的通俗含义 V=F/C F 产品功能?功用、效 能、作用、用途、目的等。 C 产品成本?实现功能所支付的全部费 用。 20、价值工程分析对象选择的基本方法 综合加权评分法、 ABC 分类 法、价值系数分析法 21、反求工程?以已有的产品为基础?进行消化、 吸收并进行创新改 进?使之成为新产品。 22、反求工程设计的基本步骤?分析阶段、 再设计阶段、 反求产品的 制造阶段。 23、模型重构?根据所采用的样本几何数据在计算机内重构样本模 型的技术。 24、样本重构的基本步骤?数据预处理、 网格模型生成、 网格模型后

处理 25、绿色产品?指以环境和环境资源保护为核心概念而设计产生的、 可以拆卸和分解的产品?其零部件经过翻新处理后可以重新利用。 26、机械工艺流程?毛坯的成形准备阶段、 车削加工阶段、 表面改性 处理阶段 15.机械零件成形方法?受迫成形、去除成形、堆积成形 20、超精密加工?包括了所有能使零件成形、 位置和尺寸精度到微米 和亚微米范围的机械加工方法。 21、超精密车削对刀具的要求? 极高的硬度、耐用度和弹性模量? 以保证刀具有很长的寿命和很高的尺寸耐用度 刃口能磨得及其锋锐 ?人口半径 p 值极小?能实现超薄的切削厚度 刀刃无缺陷?因切削 时刃形将复印在加工表面上?而不能得到超光滑的镜面 与工件材料 的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低?能得到极好的加工表面 完整性 22、超精密切削最小切削厚度: u=0.12 时? hDmin=0.322p u=0.26 时? hDmin=0.249p 17、超精密磨削砂轮? 立方氮化硼砂轮磨削较 好?立方氮化硼比金刚石有较好的热稳定性和较强的化学惰性?其 热稳定性可达 1250~1350℃?金刚石磨料只有 700~800℃ 23、床身和精密导轨 床身是机床的基础部件?应具有抗衰减能力 强、热膨胀系数低、尺寸稳定性好的要求。超精密床身多用人造花岗 岩材料制造。 机床导轨要求有极高的直线运动精度?不能有爬行? 导轨偶合面不能有磨损?因而液体静压导轨、 和空气静压导轨?均具

有运动平稳?无爬行?摩擦因数接近于 0 的热点。 24、超精密加工的支撑环境?净化的空气环境、 较好的抗震动干扰环 境、恒定的稳定环境。 20、高速切削加工的关键技术?高速主轴、 快速进给系统、先进的机床结构、高速切削的刀具系统。 22、高速磨削加工特点?尽可能地提高切削速度、 既可以用于精加工 又可以用于粗加工。 22、RPM 的技术原理? 设计人员—CAD 造型 系统—CAD 模型—数据文件分层切片—RPS—产品 三维实体—三 位数字化仪— 24、RPM 工艺方法?光敏液相固化法、选区片层粘结法、选区激光 烧结法。 69、微细加工工艺方法?超微机械加工、光刻加工、体刻蚀加工、面 刻蚀加工、LIGA 技术、封接技术、分子装配技术。 70、LIGA 技术工艺过程?深层同步辐射 X 射线光刻?把从同步辐射 源放射出的具有短波长和很高平行度的 X 射线作为曝光光源?可在 最大厚度达 500um 的光致抗蚀剂上生成曝光图形的三维实体、电铸 成形?用曝光蚀的图形实体作为电铸用胎膜?用点沉积方法在胎膜 上沉积金属以形成金属微结构零件、 注射?将电铸制成的金属微结构 作为注射成型的模具?即能加工出所需的微型零件。 71、表面改性技术?指采用某种工艺手段使在零件表面来改变基体 表面状态?化学成分、 组织结构和应力状态等?使基体表面具有不同 于基体的某种特殊性能?从而达到特定使用要求的一项应用技术。 方法?激光表面改性、电子束表面改性、离子注入表面改性、

72、激光加工原理和特点?原理?通过光学系统可将激光束聚焦成 直径为几十微米的极小光斑?从而获得极高的能量密度。 当激光照射 到工件表面时?光能被工件迅速吸收并转化为热能?致使光斑区域 的金属蒸气迅速膨胀?压力突然增大?熔融物以爆炸式高速高速喷 射出来?在工件内部形成方向性很强的冲击波。 激光加工就是工件在 光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合过程。 特点?功率密度 高?几乎可以加工任何材料、 激光光斑大小可以聚焦到微米级?输出 功率可以调节?因此可以精密微细加工、 激光加工属于非接触加工? 没有明显的机械力?没有工具损耗?可加工易变形的薄板和橡胶等 弹性零件、加工速度快?热影响区域小?并可通过透明体进行加工、 是属于一种瞬时的局部熔化和气化的热加工方法?其影响因素很多。 73、超声波加工基本原理?频率超过 16000HZ 的声波?超声波加工 是利用工具端面作超声振动?通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种 加工方法。 74、超声波加工装置组成?超声波发生器、超声振动系统、机床、磨 料工作液及其循环系统。应用?型腔抛磨加工、超声清洗、超声波复 合加工。 75、水射流切割加工基本原理?高压水射流切割技术是以水作为携 带能量的载体?用高速水射流对各种材料进行切割的一种工艺方法。 水射流切割加工设备组成?增压系统、蓄能器、喷嘴、控制系统及其 辅助系统。 76、制造自动化技术内涵?狭义?生产车间内产品的机械加工和装

配检验过程的自动化 包括切削自动化、工件装卸自动化、工件储运 自动化、零件与产品清洁及检验自动化、断削与排削自动化、装配自 动化、机械故障诊断自动化。广义?产品设计自动化、企业管理自动 化、 加工过程自动化和质量控制自动化等产品制造全过程以及各个环 节综合集成自动化?以使产品制造过程实现高效、 优质、 低耗、 及时、 洁净目的。 77、刚性自动化?表现在半自动和自动机床、 组合机床?解决了单一 品种大批量生产自动化的问题?特点?生产效率高?加工品种单一。 78、柔性自动化?满足多种小批量甚至单件生产自动化的需要。 数控 技术、计算机数控、柔性制造单元、柔性制造系统等。 79、综合自动化?计算机集成系统、 并行工程、 精益生产、 敏捷制造、 80、制造自动化发展趋势?敏捷化、网络化、虚拟化、智能化、全球 化、绿色化。 81、数控系统的组成及功能原理 组成?数控装置、可编程控制器、 进给伺服驱动装置、主轴伺服驱动装置、输入输出接口?以及机床控 制面板和人机界面组成。 功能?运动轴控制和多轴控制联动功能? 准备功能?即用来设定机床动作方式?包括直线插补、圆弧插补、抛 物线插补等。辅助功能?即用来规定主轴的启停、转向?冷却润滑的 通断、 刀库的启停等?补偿功能?刀具半径、 长度、 反间间隙、 螺距、 温度补偿等。 82、数控加工编程一般步骤?工艺处理、 数值计算、 编制零件加工程 序单、输入数控程序、程序检验。

83、计算机辅助数控加工编程?数控语言自动编程、 CAD/CAM 系统 数控编程 84、机器人的概念组成?工业机器人一般由执行机构、 控制系统、 驱 动系统以及位置检测机构等几个部分组成。 执行机构包括?手部、 腕部、臂部、机身、机座及行走机构。 85、工业机器人的性能指标?自由度、工作空间、提取重力、运动速 度、位置精度。 86、工业机器人编程技术?示教编程、离线编程、 87、柔性制造系统基本概念?由两台以上加工设备、 物料运储和控制 系统组成?通过改变软件程序适应多品种、 中小批量生产自动化制造 系统 组成?加工系统、工件运储系统、刀具运储系统、控制系统、 其他。 88、FMS 的加工系统功能要求? ? 工序集中?减轻物流负担?减 少装夹次数? ? 控制功能强、扩展性好? ? 速度? ? 自保护与自维护性好? ? 高刚度、高精度、高 对环境的

使用经济性好? ?

适应性与保护性好。 89、加工系统的辅助装置?机床夹具、托盘、自动上下料装置。 90、FMS 工件运储系统组成?工件装卸站、托盘缓冲站、自动化仓 库、物料运载装置。 91、刀具运储系统的组成?刀具预调站、 刀具装卸站、 刀具库系统 、 刀具运载交换装置 、计算机控制管理系统。 92、物料需求计划 MRP 基本思想?在需要的时间?向需要的部门

?按照需要的数量?提供该部门所需的物料。 基本目标?最大限度 地减少库存?降低库存成本。 工作流程?从主生产计划出发?按照 产品结构展开?推算每个零部件和原材料的需求量?并根据现有库 存和生产/采购过程所需的提前期?最终确定具体的生产投放和物料 采购时间。 93、MRP 的信息来源?主生产计划?物料清单?库存状态文件以 及用户零部件订货的独立需求。 94、MRP 的输出信息包括? 1 下达计划订单? 2 计划日程改变的通 知? 3 由于生产进度的取消或暂停?而下达订货取消或暂停通知? 4 输出库存状态报告? 5 未来一段时间的计划订单。 95、mrp 的计算逻辑量有?总需求量、现有库存量、计划到货量、净 需求量、计划交付量、计划投放量 96、MRP2 的指导思想是?把企业作为一个整体?从最优的角度出 发?通过运用科学方法吧企业各种资源和产、供、销、财各个环节进 行计划组织、控制和协调。 97、MRP2 可分为?生产的计划控制、 物流管理、 财务管理三大子系 统。 98、PDM ?产品数据管理?的体系结构由?用户层、功能层、对象 层、支持层 4 层组成。 99、物流系统的基本活动包括?物料加工、 包装、 装卸、 搬运、 运输、 储存、流通、配送及其物流信息处理等。 100、物流配送中心是指?专门从事配送工作的物流据点?是物质

的集散地。 101、物流配送一般流程? 1 备货 2 储存 3 分拣 4 加工与在包装 5 配 送 102、及时生产的目标?零库存?零废品?零故障?零准备时间? 其最终目标是获取最大利益。 103、全面质量管理的内容? 1 产品设计过程中的质量管理 2 产品制 造过程中的质量管理 3 辅助生产过程中和生产服务过程的质量管理 4 产品使用过程中的质量管理 第七章 3、计算机集成制造 CIM ?①企业的各个生产环节是一个不可分离的 整体?需要统一考虑。 ②整个企业生产制造过程实质上是对信息的采 集、 传递和加工处理的过程?最终形成的产品可看做是信息的物质表 现。 国际标准化组织奖 CIM 定义为? CIM 是将企业所有人员、 功能、 信息和组织等诸方面集成为一个整体的生产方式。 4、计算机集成制造系统 CIMS ?是基于 CIM 历年二组成的系统?是 CIM 的具体实现。 3、CIMS 的组成?一般认为 CIMS 可由经营管理信息系统、工程设 计自动化系统、 制造自动化系统和质量保证信息系统四个功能分系统 ?以及计算机网络和数据库管理两个分系统组成。 5、CIMS 的体系结构: CIMS/OSA 的结构层次?通用层、 部分通用层 和专用层。 CIMS/OSA 的建模层次? CIMS/OSA 的生命周期维用于 说明 CIMS 生命周期的不同阶段?它包含有需求定义、 设计说明和实

施描述三个不同的建模层次。 CIMS/OSA 的视图层? CIMS/OSA 的 视图层勇于描述企业 CIMS 的不同方面?有功能视图、信息视图、资 源视图和组织视图。 5、 并行工程的定义?并行工程是一种对产品及相关过程?包括制造 过程和支持过程?进行并行的、 一体化设计的工作模式?这种模式可 使产品开发人员一开始就能考虑到从产品概念设计到产品销亡的整 个产品生命周期中的所有因素?包括质量、成本、进度和用户要求。 12、并行工程运行模式目标?并行工程所追求的目标与 CIMS 的目 标是相同的?即“提高企业市场竞争能力?赢得市场竞争。 13、并行工程特征?①并行特征 ②整体特征 ③协同特征 特征 14、并行工程关键技术?⑴产品开发过程的重构 息模型 ⑶并行设计过程的协调与控制 15、精益生产的含义?精益生产简练的含义就是运用多种现代管理 方法和手段?以社会需求为依托?一发挥人作用为根本?有效配置 和合理使用企业资源为企业谋求经济效益的一种新型企业生产方式。 16、精益生产的思维特点?之所以能产生精益生产方式?是由于精 益生产发明人有一套完全与众不同的思维方式做指导?主要的思维 方式有下述三点?⑴逆向思维精神 境的尽善尽美追求 17、虚拟制造?? virtual manufacturing ? VM ?是在计算机环境下 将现实制造系统映射为虚拟制造系统?借助三维可是交互环境?对 ⑵逆境中的拼搏精神 ⑶无止 ⑵集成产品的信 ④集成

产品从设计、制造到装配的全过程进行全面仿真的技术。具有以下的 一些特征?⑴功能一致性 ⑵结构相似性 ⑶组织的灵活性 ⑷集

成化 12、敏捷制造?快速调整自己?增强市场多变能力?在“竞争合作-协同”机制下?实现对市场作出灵活反应的一种生产制造模式。 18、虚拟公司?一种动态组织结构?为了赢得某个市场机遇?快速 组成一个功能单一的临时性经营实体。 19、敏捷制造的基础结构? 1、物理基础结构 包括厂房、设备、实 施、 运输等物理设施?当机遇出现时?只需要添置少量必要设备?多 数的物理设施可以通过选择合适的合作伙伴得到。 2、法律基础结构 国家法律和政策条文?在法律上承认虚拟公司?规定如何交易、 利益 分享、资本流动、纳税等?若虚拟公司破产如何还债、如何善后、人 员如何流动等。 3、社会基础结构 需要社会为虚拟公司提供培训、 中介等服务环境。 4、信息基础结构 包括企业信息网络、服务网点、 中介机构等信息服务手段。 20、虚拟制造?将现实制造系统映射为虚拟制造系统?借助三维可 视交互环境?对产品从设计、 制造到装配的全过程进行全面仿真的技 术。 21、虚拟制造系统特征? 1、不消耗资源和能量?不生产现实世界 产品?模拟产品制造过程?对系统效益及风险进行评估? 2、 功能一 致性?忠实反映现实制造系统功能和特性? 3、 结构相似性?与现实 制造系统在结构上是相似的? 4、 组织灵活性?虚拟制造系统是面向 未来、面向市场、面向用户需求的系统?其组织与实现具有非常高的

灵活性。 5、集成化?包括信息集成、智能集成、串并行工作机制集 成和人机集成等多种形式的集成。 22、智能制造系统? IMS ?含义? 由智能机器和人类专家共同组成 的人机一体化系统? 模拟人类专家的智能活动?进行分析、推理和 决策? 取代/延伸人部分脑力劳动?发展人类专家的制造智能。 18、 智能制造系统的特征? 1、 自律? Holonic)能力 搜集理解环境 和自身信息?规划自身行为的能力?基于知识的模型是系统自律能 力的基础。 2、 人机一体化 智能机器只具有逻辑思维?专家系统和 部分形象思维?神经网络??没有人的灵感思维?不可能全面取代 人类专家智能?人机一体化突出人的核心地位?使二者各显其能。 3、 虚拟现实技术 借助于音像和传感装置?虚拟展示现实生活中各 种过程?虚拟未来产品及其制造过程?从感官和视觉上使人获得完 全如同真实的感受。 4、 自组织与超柔性 能够自行组成一种最佳

结构?具有运行方式和结构形式的柔性?如同一群人类专家群体? 具有生物特性。 5、 学习能力与自我维护能力 在实践中不断充实

知识库?具有自学习?自行进行故障诊断与排除功能。

先进制造技术结业测验题 姓名: 题号 得分 一、 填空题(每空 1 分,共计 40 分) 一 二 三 学号: 四 五 总分

1、制造过程产品从设计、__、__、__、报废、回收等的 全过程,也称为产品____。 2、制造业将制造资源利用____,通过____,转化为供 人们使用或利用的___或____的行业。 3、制造生产的运行过程,包括市场分析、____、工艺规划、 ____、____、产品销售、____、报废、回收、再利用等。 4、恩格斯指出: “直立和__创造了人类,而__是从____ 开始的。动物所做到的最多是收集,而人则从事__。 ” 5、现代制造技术的四个基本特征是____、____、__ __和____。 6、成功企业的关键因素主要有:上市时间、____、___ _、____、灵活性、____。 7、整个生产过程实质上也是对信息的____、传递和___ _的过程,在企业中主要存在____和____这两种运动过程, 而____又是受____控制的。 8、企业的产品形成过程是:_______,_______, _______,_______。 9、CIMS 是一种基于 CIM 哲理构成的____、____、_ ___、____的制造系统。 10、 CIM 技术是传统的制造技术与_______、 _____ __、_______、_______等的有机结合。 二、选择题(每题 2 分,总计 10 分)

1、磨削加工时常用的切削液是( ) A、合成切削液; C、切削油; B、低浓度乳化液; D、极压切削油; )

2、粗加工后安排调质处理可提高零件的( A、硬度 B、耐磨性; C、强度

D、综合力学性能;

3、制定零件工艺过程中,首先研究和确定的基准是( ) A、设计基准; C、定位基准; B、工序基准; D、测量基准; )

4、工序集中有利于保证各加工表面的( A、尺寸精度; C、相互位置精度;

B、形状精度; D、表面粗糙度;

5、划分工序的主要依据是( ) A、生产批量的大小;B、零件在加工过程中工作地是否变动; C、生产计划的安排;D、零件结构的复杂程度; 三、 判断题(每题 1 分,共计 10 分 正确的打√,错误的打×) 1、硬质合金是在碳素钢中加入大量的钨、钛、钽等元素构成,它具 有很高的硬度和耐磨性。 ( )

2、粗加工外圆表面时,一般依次从右到左、由小直径外圆到大直径 外圆先后加工。 ( )

3、表面粗糙度值越小,加工表面的微观几何形状精度就越高。 ( ) 4、车削时,工件的转速很高,切削速度就一定很大。 ( )

5、先进制造与自动化技术是实现各种高新技术的保障技术。 (



6、国际竞争和对抗的焦点由军备竞赛转向全球范围内的以科技为先 导,经济为基础、军事为后盾的综合国力的较量; ( )

7、试切法是通过试切—测量—调整—再试切的反复过程而获 得规定尺寸精度的。 ( )

8、用三爪自定心卡盘装夹工件,夹紧力大,且能自动定心, 不需要找正。 ( )

9、圆周铣具有能压紧工件,使铣削平稳、铣刀后面的挤压及 摩擦小等优点,所以刀具磨损慢、工件加工表面质量好,一般 采用顺铣。 ( )

10、W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2 是常用的两种硬质合金牌号。 ( ) 四、名词解释(每题 4 分,共计 16 分) 1、制造:

2、制造技术

3、先进制造技术

4、制造系统结构 五、 简答(每题 6 分,共计 24 分) 1、电火花加工的物理本质是什么?

2、未来十大高新技术及其产业领域有那些?

3、简述制造业发展历程?

4、简述制造业在国民经济中的重大意义?

一、 填空: 1、生产、使用、维修、生命周期 2、制造技术、制造过程、工业品、生活消费品。 3、产品设计、制造装配、检验出厂、售后服务。 4、劳动、劳动、制造工具、生产。 5、柔性化、集成化、智能化、网络化。 6、质量、产品成本、服务、环境。 7、采集、加工处理、信息流、物流、物流、信息流。 8、产品规划、概念设计、详细设计、生产准备。 9、计算机化、信息化、智能化、集成优化。 10、现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术 二、 选择: 1、B 2、D3、C 4、B 5、B

三、 判断 1、×2、×3、√4、×5、√6、√7、√8、×9、√10、×

四、 名词: 1、狭义:为机电产品的机械加工工艺过程 广义:制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、 生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动 和工作的总称。 2、按照人们所需的目的,运用知识和技能,利用客观物资工具,将 原材料物化为人类所需产品的工程技术。即:使原材料成为产品而使 用的一系列技术的总称。 3、在传统制造技术基础上不断吸收机械.电子.信息.材料.能源和现代 管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计.制造.检测.管理.销售. 使用.服务的制造全过程,以实现优质.高效.低耗.清洁.灵活的生产,提 高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称,也是取 得理想技术经济效果的制造技术的总称. 4、是制造过程所涉及的硬件 (物料、设备、工具、能源等) 、软件 (制 造理论、 工艺、 信息等) 人员所组成的具有特定功能的有机整体。 、 五、 简答: 1、电火花加工基于电火花腐蚀原理,是在工具电极与工件电极相互 靠近时,极间形成脉冲性火花放电,在电火花通道中产生瞬时高 温,使金属局部熔化,甚至气化,从而将金属蚀除下来。 2、 (1)信息科学技术 (2)生物科学技术 (3)新能源科学技术 (4)新材料 科学技术 (5)环境科学技术 (6)航空航天科学技术 (7)海洋科学技术 (8)先进制造科学技术 (9)管理科学技术(10)认知科学技术

3、1)用机器代替手工,从作坊形成工厂 2)从单件生产方式发展成大量生产方式 3)柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术 4、1)在发达国家中,制造业创造了约 60%的社会财富、约 45% 的国民经济收入。 2)据统计,美国 68%的社会财富来自于制造业。 3)CIRP 在 1999 年的报告中指出:在国家生产力的构成中,制造技 术的作用一般占 55%-65%。 4)在许多国家的科技发展计划中,先进制造技术都被列为优先发展 的科技。

先进制造技术 第一章 先进制造技术的发展及体系结构

一、 制造系统的定义和内涵(P1)
1、 制造系统的定义:制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组 成的一个将制造资源转变为产品(含半成品)的有机过程。 2、 三个方面的定义: 1) 制造系统的结构定义:制造系统是制造过程所涉及的硬件(物

料、设备、工具和能源等) 、软件(包括制造理论、制造工艺和制 造信息等)和人员所组成的一个具有特定功能的有机整体。 2) 制造系统的功能定义: 制造系统是一个输入制造资源 (原材料、

能源等) ,通过制造过程输出产品或半成品的输入输出系统。 3) 制造系统的过程定义:制造系统可看出是制造生产的运行过

程,包括市场分析、产品设计、工艺规划、制造装配、检验出厂、 产品销售及售后服务等各个环节的制造全过程。

二、 先进制造技术的内涵、技术构成及特点(P10)
1、

先进制造技术的定义(内涵) 先进制造技术是制造业不断吸 :

收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等) 、 能源及现代化系统管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设 计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过 程,以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产,提高对动态多 变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

2、
1) 2)

先进制造技术的主要内容:
现代设计技术: 现代制造工艺技术:精密和超精密加工技术、精密成型技术、

特种加工技术、表面改性、制膜和涂层技术。 3) 4) 5) 制造自动化技术 现代管理技术 现代生产制造系统

3、

先进制造技术的特点:

1) 先进制造技术的实用性; 2) 先进制造技术应用的广泛性; 3) 先进制造技术的动态特性;

4) 先进制造技术的集成性:制造工程; 5) 先进制造技术的系统性:物质流、能量流和信息流和信息流的系 统工程 6) 先进制造技术强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产 7) 其目的是提高对产品市场的适应能力哦和竞争能力。 三、 制造业的发展趋势:制造业发展的重要特性是向全球化、网络 化和虚拟化方向发展;未来先进制造技术发展的总趋势是向精密 化、柔性化、智能化、集成化和全球化方向发展。

四、 如何理解制造业信息化及其关键技术???
答:制造业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制 造技术相结合,可以改善制造企业的经营、管理、产品开发和生产等 各个环节,提高生产效率、产品质量和企业的创新能力,降低消耗, 带动产品设计方法和设计工具的创新、企业管理模式的创新、制造技 术的创新以及企业间协作关系的创新, 从而实现产品设计制造和企业 管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数控化以及咨询 服务的网络化,全面提升我国制造业的竞争力。 制造业信息化是运用现代信息技术改造传统的制造业,在产品 研制生产全过程的各个方面应用现代信息技术,深入开发、广泛利用 信息资源,实现设计、制造、管理与资源配置的信息化。 关键技术: 1、 产品设计的信息化及应用技术: 产品 CAD 应用技术, 支持

产品创新设计的 CAD;

2、

基于 PDM 的设计制造工程集成化技术: 网络化 CAD 技术,

CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM(4CP)集成技术; 3、 企业管理信息化技术:适合我国国情的先进实用 ERP 技

术,供应链管理与客户关系管理技术; 4、 制造过程中的信息化技术:支持企业协作与资源共享的网

络化制造平台,流程工业生产过程的先进控制技术; 5、 应用集成技术:PDM/ERP 集成技术,企业信息化应用软

件集成套件及整体解决方案,基于网络的 ASP 服务。

五、 如何发展我国的先进制造技术?
答:我国面临着从计划经济向市场经济过度和从粗放型经营向 集约型经营发展的双重挑战,存在资源相对不足、环境污染严峻、科 技投入不足、教育不够发达等因素。针对这些因素,发展我国先进制 造技术大概有如下举措:调整产业结构,扶植中小企业,增加知识投 入,发展知识经济,促进学科交叉,加强基础研究。

第二章 现代设计技术 1、现代设计技术(P23)

1) 、现代设计技术定义:以满足应市产品的质量、性能、时间、 成本/价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以 知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品 活动过程所用到的技术群体的总称。 2) 、现代设计技术的特(P87):设计范畴的扩展化;设计手段的 计算机化;设计过程的并行化、智能化;设计手段的拟实化;分析手 段的精确化;多种手段综合应用;强调设计的逻辑性和系统性;进行 动态多变量的优化;强调产品的环保性、宜人性; 强调用户参与; 强调设计阶段的质量控制;设计和制造一体化;强调产品全寿命周期 最优化。 3) 、现代设计技术的发展趋势: 设计过程的数字化及并行设计、 协同设计,面向集成制造和分布式经营管理的设计,面向环境的绿色 设计,综合优化设计等获得快速应用。 2、并行设计(P70) 1)(并行工程)CD:并行设计是一种对产品及其相关过程(包 、 括制造过程和支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式,这 其思想是在产品开发的初始阶段,即规划和设计阶段,就以并行的方 式综合考虑其寿命周期中所有后续阶段, 包括工艺规划、 制造、 装配、 试验、经销、运输、使用、维修、保养直至回收处置等环节,降低产 品成本,提高产品质量。 2) 、并行设计的关键技术: (1)并行环境下的信息抽象与建模技术;

(2)计算机辅助设计评价与决策——DFMA与RPM。DFMA是 面向制造的设计DFM(Design For Manufacturing)和面向装配的设 计DFA(Design For Assembly)的合称。快速原型制造技术RPM (Rapid Prototype Manufacturing) ; (3)支持并型设计的分布式计算机环境。 3、协同设计(P27) 不同的设计人员之间、不同的设计组织之间、 : 不同的部门工作人员之间、通过全球性计算机网络实现资源共享、实 时交互协同参与,合作设计,从而提高设计效率,避免不必要的重复 工作。 4、摩擦学设计(P41) :摩擦学设计是运用摩擦学的理论、方法、技 术和数据,将摩擦和磨损减小到最低程度,从而设计出高性能、低功 耗、具有足够可靠性及合适寿命的经济合理新产品。 5、DFM(面对制造的设计)(P74、76) : 1)DFM定义:该技术是在设计过程中考虑如何适应企业现有 的制造条件和限制, 根据存储在计算机中有关企业车间制造加工条件 的数据库,自动对初步的产品设计进行可制造性检验,把检验结果反 馈给设计人员,从而使他们能够不断调整和修改设计,使其满足制造 条件的要求。 2)DFM关键技术(P76) (1)计算机辅助概念设计CACD (Computer Aided Concept Design) (2)产品可制造模型及其评价方法的研究

(3)并行设计过程建模 (4)设计试验技术 6、绿色产品设计 1)定义(P79) :绿色产品设计是以环境资源保护为核心概念 的设计过程, 它要求在产品的整个寿命周期内把产品的基本属性和环 境属性紧密结合,在进行设计决策时,除满足产品的物理目标外,还 应满足环境目标,以达到优化设计要求。 2)绿色产品设计的主要内容(P80) (1)绿色产品设计的材料选择与管理 的可回收性设计 (3)产品的可拆卸设计 产品的成本分析 (5)绿色产品设计数据库 3)绿色产品设计的关键技术(P82) (1)面向环境的设计技术DFE (Design For Environment ) (2)面向能源的设计技术 术 (4)人机工程设计技术:以人机工程学理论为基础 (3)面向材料的设计技 (4)绿色 (2)产品

第三章 先进制造工艺技术

一、 先进制造工艺技术定义、发展现状与趋势(P91)
1、 先进制造工艺技术定义: 先进制造工艺技术就是机械制造工艺

不断变化和发展后所形成的制造工艺技术,包括了常规工艺经优 化后的工艺,以及不断出现和发展的新型加工方法。其主要技术 体系由先进成形加工技术、现代表面工程技术等技术构成先进制 造加工技术。 2、 先进制造工艺技术发展现状(P91)

现状:加工精度不断提高、加工速度得到提高、材料科学促进制 造工艺变革、重大技术装备促进加工制造技术的发展、优质清洁 表面工程技术获得进一步发展、精密成形技术取得较大发展、热 成形过程的计算机模拟技术研究有一定发展。 3、 先进制造工艺技术的发展趋势(P94)

趋势:从总体发展趋势看,优质、高效、低耗、灵捷、洁净是机 械制造业永恒的追求目标,也是先进制造工艺技术的发展目标。 21世纪,加工制造技术的热点和发展趋势大致是:先进精密超精 密加工技术、特种加工技术、超高速切削及超高速磨削技术、微 型机械加工技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术等。

二、 主要的新型热加工技术(铸造、塑性成形、焊接、现代切割技

术、热处理、表面工程)有哪些?(P95)
1、 精密洁净铸造(P95) :化学硬化砂铸造、高效金属型铸造(包

括压力铸造技术和挤压铸造技术) 、消失模铸造技术(气化膜) 。 2、 精确高效金属塑性成形(P106) :超塑性成形、等温成型、辊

锻技术、楔横轧技术、粉末成形等工艺。 3、 优质高效焊接(P119) :精密焊接(激光焊接、电子束焊接、

扩散焊、焊熔近终成形) 、特殊环境下焊接技术(空间焊接、水下 焊接) ;焊接机器人技术。 4、 现代切割技术(P124) :激光切割、等离子弧切割、超声切割、

高压水射流切割。 5、 优质低耗热处理(P130) :真空热处理、离子热处理、激光表

面和进化、热处理工艺专家系统。

6、 表面工程:(P139)
1) 表面改性技术(P139) ? 等离子体表面处理:离子渗氮,离子渗碳,离子碳氮共渗,离 子渗金属。 ? 激光表面处理:激光表面强化,激光表面涂覆,激光表面非晶 态处理,激光表面合金化,激光气相沉积。 ? 电子束表面处理:电子束表面相变强化处理,电子束表面重熔 处理,电子束表面合金化处理,电子束表面非晶化处理等。 ? 高密度太阳能表面处理:太阳能相变硬化,太阳合金化处理, 太阳能表面重熔处理。

? 离子注入表面改性 2)表面覆层技术(P147) ? 热喷涂技术:火焰喷涂,电弧喷涂,等离子喷涂,爆炸喷涂等。 ? 电火花表面涂敷、 ? 塑料涂敷、 ? 真空蒸镀、 溅射镀膜、 ? ?

离子镀、 化学气相沉积、 分子束外延 ? ? ? 离子束合成薄膜技术 3)复合表面技术(P152) ? 复合表面化学热处理:多元素共渗。 ? 表面热处理与表面化学热处理的复合强化处理。 ? 热处理与表面形变强化的复合处理工艺。 ? 镀覆层与热处理的复合处理工艺。 ? 覆盖层与表面冶金化的复合处理工艺。 ? 离子辅助涂覆。 激光、 ? 电子束复合气相沉积和复合涂镀层。 离 ? 子注入与气相沉积复合表面改性。

三、 超高速加工技术(P155)
1、超高速加工技术是指采用超硬刀具磨具和能可靠地实现高速运动 的高精度、高自动化、高柔性的制造设备,以极大地提高切削速度来 达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术,它 是提高切削和磨削效果以及提高加工质量、 加工精度和降低加工成本 的重要手段。 实现超高速加工技术的的核心关键技术主要有:超高速切削、磨 削机理,超高速主轴单元制造技术,超高速进给单元制造技术,超高

速刀具、磨具,超高速机床支承及辅助单元制造技术,以及超高速加 工测试技术等。

2、 简述高速切削的特点和技术关键。 ()
优点:加工时间可缩短3-5倍;提高生产效率;表面粗糙度降低; 轮廓精度提高;减少抛光时间;减少辅助时间;在同一工序上即可完 成粗、精加工;可直接加工淬硬材料,实现“以切代磨” 可加工很薄 ; 的薄壁;降低加工成本。 不利因素:旧的加工习惯必须抛弃;更多的设备投资;更多的刀 具成本;必须格外加强操作人员的保护;培训较复杂。 技术关键: ? 滚珠轴承高速主轴:转速特征值达1.1-2.6×106r/min,最高回转 精度可达0.5μm, 液体静压轴承高速主轴:转速特征值可达1×106, ? 轴径为30mm的主轴,其最高转速可达30000r/min以上 ? 空气静压轴承高速主轴:转速特征值可达2.7×106r/min,回转误 差在50nm以下,最高转速可达100000r/min。采用金刚石刀具可以进 行镜面铣削,加工各种复杂的高精度形面。 ? 磁浮轴承高速主轴:转速特征值达4×106r/min,是滚珠轴承主轴 的两倍,如主轴最高转速相同,则磁浮主轴可采用较大轴径,有较高 刚性(约为滚珠轴承主轴的10倍)和较大承载能力。回转精度可达 0.2μm。 ? 驱动电机高速化

3、 分析超高速切削时切削力和切削温度的变化特点。 (P159)

萨洛蒙指出:在常规的的切削速度范围内,切削温度随切削速度 的增大而提高,但是,当切削速度达到某一数值 Ve 之后,切削速度 再增加,切削温度反而降低;Ve 之值与工件材料有关,对每种工件 材料,存在一个速度范围,在这个速度范围内,由于切削温度太高, 任何刀具都无法承受,切削加工不可能进行,这个范围被称之为“死 谷” 如果切削速度能越过“死谷”在高速区工作,则有可能用现有刀具 。 进行超高速切削,切削温度与常规切削基本相同,从而大大减少切削 工时,大幅度提高机床生产效率。 随着切削速度的提高,切屑形式依次为:弧形切屑、垫圈型螺旋 切屑、条状切屑、短条切屑、碎断切屑。

4、

简述超高速主轴单元制造技术的关键技术(P161)
超高速主轴单元制造技术的关键技术有: 超高速主轴材料、 结构、

轴承的研究与开发,超高速主轴系统动态特性及热态特性研究,柔性 制造主轴及其轴承的弹性支承技术的研究, 超高速主轴系统的润滑与 冷却技术研究,以及超高速主轴系统的多目标优化设计、虚拟设计技

术研究。

5、

高速切削对机床的要求
1) 主轴转速高、功率大。一般都大于 10,000r/m,有的高达

60,000—100,000 r/m,为常规机床的 10 左右;主电机功率为 15 —80Kw。 2) 进给量和快速行程速度高。高达 60-100m/s 以上,是常规值 的 10 倍左右。 3) 主轴和工作台运动都要有极高的加速度。 4) 机床要有优良的静、动态特性和热特性。 5) 要有其他配合高速度的部件,如快速刀具交换、快速工件

交换以及快速排屑等装置以及高速下的安全保护、监测措施等。

6、

超高速加工用刀具(P163)
1) 、高速切削对刀具材料的要求:高硬度、高强度和耐磨性;高

热硬性、良好化学稳定性;高韧度、良好耐热冲击性。 2) 、目前,高速切削加工常用刀具材料有:聚晶金刚石(PCD) 材料、立方氮化硼(CBN)材料、 、陶瓷刀具(Al2O3、Si3N4) 、金 属陶瓷、涂层刀具、超细晶粒硬质合金、粉末冶金高速钢等。 3) 、高速切削用刀具特点: (1)PCD的特点:精加工铝合金,有色金属及非金属材料, 可获得优良的表面质量高耐磨性及优良的热传导性能, 使刀片在高速 切削时使用寿命延长不适用于加工钢与铸铁 (2)CBN的特点:适用于加工难切削材料,如烧结金属,淬

硬钢及超耐热合金,可节约加工成本,缩短工序,优良的加工表面质 量,高速切削淬硬钢时可大大提高生产效率,适用于高速切削铸铁。 (3)陶瓷刀具的特点:优良的红硬性,适用于高速切削;适 用于加工淬硬材料及其他难加工材料低的化学亲和性; 高耐磨性使刀 具寿命更长优良的加工表面质量 (4)金属陶瓷的特点:在高温高硬度下可用高速切削、优良的 抗氧化性,刀具寿命更长、切削速度范围广.

7、

高速磨削
1)高速磨削的特点:磨削速度高、在材料切除率不变的条件下,

可降低单一磨粒的切削深度,从而减小磨削力,降低表面粗糙度,提 高生产效率。 高速磨削的材料切除率与车、铣削相当,既可精加工,也可 粗加工,大大减少机床种类, “以磨代削”降低生产成本。 2)高速磨削的技术关键: (1)高速主轴:滚珠轴承高速主轴, 液体静压轴承高速主轴, 空气静压轴承高速主轴, 磁浮轴承高速主轴, 电主轴; (2)磨床结构:尽可能组合多种磨削功能,实现在一台磨床 上完成全部的磨削工序; 高动态精度、 高阻尼、 高抗震性和热稳定性; 高自动化和可靠的磨削过程; (3)高速磨削砂轮:砂轮基体的机械强 度必须承受高速磨削时的磨削力;高速磨削时的安全可靠性;外观锋 利,磨粒(立方氮化硼与金刚石)突出高度大,以便容纳大量的长切 屑;结合剂(多孔陶瓷和电镀镍)必须具有很高的耐磨性,以减少砂 轮磨损。 (4)冷却润滑系统:冷却润滑液要求:较高的热容量和导热

率,以提高冷却效率;能承受较高的压力;良好的过滤性能,防腐蚀 性和附着力;较高的稳定性,不起泡,不变色;对健康无害,易于清 洗;有利于保护环境,易于处理。

四、超精密加工技术(P166)
1、 精 密 加 工 : 加 工 精 度 在 10~0.1um , 表 面 粗 糙 度 Ra 在

0.3~0.8um 的加工技术,如金刚车、金刚镗、研磨、超精细加工、砂 带磨削、镜面磨削和冷压加工等。适应于精密机床、精密测量仪器等 产品的关键零件加工,如精密丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密导轨 和精密轴承等。 2、 超精密加工:加工精度在 0.1~0.01um,表面粗糙度 Ra 在

0.03~0.05um 的加工技术, 如金刚石刀具超精密切削、 超精密磨料加 工、 超精密特种加工和复合加工等, 使用于精密元件、 计量标准元件、 大规模和超大规模集成电路的制造, 目前超精密加工的精度正处在亚 纳米级工艺,正在向纳米级工艺发展。 3、 纳米加工:加工精度高于 0.001um,表面粗糙度 Ra 小于

0.005um 的加工技术。其加工方法大多已不是传统的机械加工方法, 而是注入原子分子单位加工等方法。 4、 纳米技术:是指纳米级(0.1nm~100nm)的材料、设计、制

造、测量、控制和产品的技术。 纳米技术的主要内容:1)纳米测量技术;2)纳米级加工技术; 3)纳米级器件;4)纳米材料;5)微型机械和微型机电系统;6) 纳米生物学。

5、

超精密磨削和磨料加工技术(P171-175) : 超精密磨削和磨料加工是利用细粒度的磨粒和微粉主要对黑色

金属、硬脆材料等进行加工,可分为固结磨料和游离磨料两大类加工 方式。其中固结磨料加工主要有:超精密砂轮磨削和超硬材料微粉砂 轮磨削、超精密砂带磨削、ELID 磨削(电解在线修整超精密镜面磨 削) 、双端面精密剥削以及电泳磨削等。 6、 简述游离磨料的高效加工工艺。 (P173)

游离磨料加工是指在加工时,磨料或微粒不是固结在一起,呈游 离状态。其典型方法有超精密研磨和抛光加工。研磨是在被加工表面 和磨具之间置以游离磨料和润滑液, 使被加工表面和磨具产生相对运 动并加压,磨料产生切削、挤压作用,达到改善表面质量效果。超精 密抛光主要指磨粒的挤压使工件表面产生塑性变形。 7、 超精密加工装备的特点(P176)

高精度、高刚度、高稳定性、抗振性好、控制性好。 五、微型机械加工技术(P177) 1、简述微型机械加工技术的关键技术(P181) 微型机械加工技术是微型机械发展的关键基础技术,其包括微型 机械设计技术、微细加工技术、微型机械组装和封装技术、微系统的 表征和测量技术及微系统集成技术。 2、光刻技术(P181) 光刻加工是用照相复印的方法将光刻掩膜上的图像印制在涂有光 致抗蚀剂(光刻胶)的薄膜或基材表面,然后进行选择性腐蚀,刻蚀

出规定的图形。光刻工艺的基本过程包括涂胶、曝光、显影、坚膜、 腐蚀、去胶。 3、LIGA 技术(P183) LIGA 技术是一种由半导体光刻工艺派生出来的采用光刻方法一 次生产三维空间微机械构件的方法。技术机理是由深层 X 射线光刻、 电铸成形及塑铸成形三个工艺组成。 (在用 LIGA 技术进行光刻过程 中,一张预先制作的模板上的图形被映射到一层光刻掩膜上,掩膜中 被光照部分的性质发生变化,在随后的冲洗过程中被熔解,剩余的掩 膜即是待生成的微结构的负体,在接下来的电镀成形过程中,从电解 液中析出来的金属填充到光刻出的空间而形成金属微结构) 。工艺过 程由 X 光 掩膜板的制作、X 光深光刻、光刻显影、电铸成形、塑模 制作、塑模脱模成形等组成。 六、简述电火花、激光束、电子束、离子束(P195) 、高压水射流加

工(P128)的原理与特点。
1、电火花加工原理:在一定液体介质中,利用脉冲波放电对到点材 料的电蚀现象来去除材料的加工方法。 电火花加工的特点:1)可加工五高(高强度、高硬度、高韧性、 高脆性和高纯度)导电材料;2)加工时无明显机械力,适用于低刚 度工件和微细结构的加工;3)脉冲参数可调节,可在同一台机床上 进行粗加工、半精加工和精加工;4)电火花加工后的表面呈现凹坑, 有利于贮油和降低噪声;5)效率低于切削加工;6)放电过程中有部 分能量消耗在工具电极上,损耗电极,影响精度。

2、激光束加工的原理:工作介质(固体或气体)受光泵激发后辐射 产生的加强光,经光学系统聚焦至几十至几微米的绩效光斑,获得极 高的能量密度,依靠光热效应加工。 (工件在光热效应下产生的高温 熔融和冲击波的综合作用过程) 激光束加工的特点:1)它属于高能束流加工,不存在工具磨损更 换问题;2)几乎可以加工任何材料;3)属非接触加工,无明显机械 力;4)加工速度快,热影响区小;5)易实现加工过程自动化;6) 可通过玻璃、空气及惰性气体等透明介质加工;7)输出功率大小可 调,可用于精密微细加工;8)加工时不产生振动噪声,加工效率高。 3、电子束加工原理:由电子枪射出的告诉电子束经过电磁透镜聚焦 后轰击工件表面,形成局部高温,使材料瞬时熔化和汽化,从而达到 材料去除、连接或改性的目的。 电子束加工的特点:1)可实现极其微细的聚焦,可实现亚微米 和毫微米级的精密微细加工;2)电子束加工主要靠瞬时热效应,工 件不受机械力作用, 不产生宏观应力和变形; 加工材料范围广; 3) 4) 加工效率高;5)真空加工无污染,加工表面不易氧化;6)成套设备 价格昂贵。 4、离子束加工原理:真空腔内,惰性气体如氩气在高速电子的撞击 下被电离成离子, 加速后的离子束撞击在工件表面上, 引起材料变形、 破坏和分离。 离子束加工的特点:1)加工主要靠离子束的微观机械撞击,可实 现纳米级的加工;2)真空加工污染少,特别适宜加工易氧化的材料;

3)加工应力小,热变形小,加工表面质量高;4)设备费用高、成本 高,加工效率低。 5、 高压水射流加工原理(P128) :利用水或水中添加剂的液体,

经水泵至增压器,再经贮液蓄能器使高压液体流动平稳,最后由金刚 石喷嘴形成 300-900m/s 的高速液体束流,喷射到工件表面,从而达 到去除材料的目的。 高压水射流加工的特点:1)加工精度较高,切边质量 较好;2) 工件切缝很窄,喷嘴寿命非常耐久,喷嘴和加工表面无机械接触,能 实现高速加工;3)加工产物混入液体排出,故无灰尘、无污染,加 工区域温度低,不产生热量,适于木材、纸张、皮革等材料的加工; 4)设备维护简单,操作方便,可灵活地任意选择加工起点和部位, 可通过数控,容易地进行复杂形状的自动加工。 七、 虚拟轴机床(P203): 虚拟轴机床 (Virtual Axis Machine Tool)

又称并联机床、六条腿机床或称 Stewart 机床,这种机床由并联杆系 构成, 通过控制杆系中杆的长度使杆系支撑的平台获得相应自由度的 运动。杆系(六杆、三杆以及二杆)机床具有高刚度、低运动质量、 高动态性能和构造简单、制造方便的优越性的特点。 八 、 快 速 原 型 / 零 件 制 造 技 术 ( RPM : Rapid

Prototype/Part

Manufacturing) (P208)
1、快速原型制造技术(RPM) (P208) 是由 CAD 模型直接驱动的 : 快速制造任意形状的三维实体的技术总称。 是综合利用 CAD 技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技

术及激光技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一 体化的系统技术。RPM 技术采用(软件)离散/(材料)堆积的原理 而制造零件,通过离散获得堆积的顺序、路径、限制和方式,通过堆 积材料“叠加”起来形成三维实体。 2、特征:1)可以制造任意复杂三维几何实体;2)CAD 模型直接驱 动;3)成型设备无需专用夹具或工具;4)成形过程中无人干预或较 少干预。 应用领域:基于 RPM 快速制造模具、快速制造金属原型零件。 3、快速原型技术采用离散/堆积成型的原理 ,其过程是:先由三维 CAD 软件设计出所需要零件的计算机三维曲面或实体模型(亦称电 子模型) ,然后根据工艺要求,将其按一定厚度进行分层,把原来的 三维电子模型变成二维平面信息(截面信息) ,即离散的过程;再将 分层后的数据进行一定的处理,加入加工参数,产生数控代码,在微 机控制下, 数控系统以平面加工方式有序地连续加工出每个薄层并使 他们自动粘接而成形,这就是材料堆积的过程。 4、RPM 技术的主要方法-5 类方法:1)选择性液体固化;2)选择 性层片粘接;3)选择性粉末熔结粘接;4)挤压成形;5)喷墨印刷。 1)选择性固化原理:将激光聚集到液态材料(如光固化树脂)表 面,令其有规律地固化,由点到线到面,完成一个层面的建造,而后 升降移动到一个层片厚度的玻璃,重新覆盖一层液态材料,再建造一 个层面,由此层层迭加成为一个三维实体。该方法的典型实现工艺有 立体光刻 (SL, Stereolithography) 实体磨固化 , (DGC, Solid Ground

Curing) ,激光光刻(LS,Litht 性固化液体树脂为特征。

Sculpting) ,总的来说,都以选择

2)选择性层片粘接原理:采用激光或刀具对箔进行切割。首先切 割出工艺边框和原型的边缘轮廓线, 而后将不属于原型的材料切割成 网络状。 通过升降平台的移动和箔材的送给可以切割出新的层片并将 其与先前的层片粘接在一起,这样层层迭加后得到下一个块状物,最 后将不属于原型的材料小块剥除,就获得所需的三维实体。层片添加 的 典 型 工 艺 是 分 层 实 体 制 造 ( LOM , Laminated Object

Manufacturing) 。这里所说的箔材可以是涂覆纸(涂有粘结剂覆层的 纸) ,涂覆陶瓷箔、金属箔或其他材质基的箔材。 3)选择性粉末熔结粘接原理:对于由粉末铺成的有好密实度和平 整度的层面, 有选择地直接或间接将粉末融化或粘接, 形成一个层面, 铺粉压实,再熔结或粘接成另一个层面并与原层面熔结或粘接,如此 层层叠加为一个三维实体。索寞直接熔结是将粉末直接融化而链接; 间接熔结是指仅融化粉末表面的粘结涂层,以达到互相粘结的目的。 粘结则是指将粉末采用粘接剂粘接。其典型工艺有选择性激光烧结 ( SLS,Selective Printing)等。 4)挤压成形原理:将热熔性材料(ABS、尼龙或蜡)通过加热容 器融化,挤压喷出并堆积一个层面,然后将第二个层面用同样的办法 建造出来,并与前一个层面熔结在一起,如此层层堆积而获得一个三 维实体。 采用熔融挤压成形的典型工艺为熔融沉积成形 (FDM, Fused Laser Sintering ) 和 三 维 印 刷 ( 3DP , 3D

Deposition Modeling) 。 5)喷墨印刷原理:Ink-Jet Printing 是指将固体材料熔融,采用

喷墨打印原理(气泡法和晶体振荡法)将其有序地喷出,一个层面由 一个层面的堆积建造而成一个三维实体。

5、RPM 的发展趋势:1)不同制造目标相对独立发展;2)向大型制
造与微型制造进军;3)要求 RPM 有更快的制造速度、更高的制造 精度、 更高的可靠性; RPM 设备的使用外设操作智能化, RPM 4) 使 设备的安装和使用变得非常简单,不需要专门的操作人员;5)RPM 行业标准化,并且整个产品制造系统相融合。 6、典型的快速原型制造技术有哪几种?分别简述他们的工作原理。

(P209)
典型的快速原型制造技术主要有立体印刷、分层实体制造、选择 性激光烧结和熔融沉积成形。 1) 立体印刷(SLA,Stereolithgraphy apparatus) ,又称

立体光刻,光造型。液槽中盛满液态光固化树脂,它在一定剂量的紫 外激光照射下就会在一定区域内固化。成形开始时,工作平台在液面 下,聚焦后的激光光点在液面上按计算机的指令逐点扫描,在同一层 内逐点固化。当一层扫描完成后被照射的地方就固化,未被照射的地 方仍然是液态树脂。然后升降架带动平台再下降一层高度,上面又布 满一层树脂,以便进行第二层扫描,新固化的一层牢固地粘在前一层 上。如此重复直到三维零件制作完成。 2) 分层实体制造 (LOM, Laminated Object Manufacturing) ,

根据零件分层几何信息切割箔材和纸等, 将所获得的层片粘接成三维 实体。首先铺上一层箔材,然后用 CO2 激光在计算机的控制下切出 本层轮廓,非零件部分全部切碎以便于去除。当本层完成后,再铺上 一层箔材,用滚子輾压并加热,以固化粘结剂,使新铺上的一层牢固 地粘接在已成形体上,再切割该层的轮廓,如此反复直到加工完毕。 最后去除切碎部分以得到完整的零件。 3) 选择性激光烧结 (SLS, Selective Laser Singtering) SLS , 采用 CO2 激光器,使用的材料多为粉末材料。现在工作台上铺上一 层粉末,用激光束在计算机控制下有选择的进行烧结(零件的空心部 分不烧结,仍未粉末材料) ,被烧结部分便固化在一起构成零件的实 心部分。一层完成后再进行下一层,新一层与其上一层被牢牢的烧结 在一起。全部烧结完成后,去除多余的粉末,便得到烧结成的零件。 常采用的材料为尼龙、塑料、陶瓷和金属粉末。 4) 熔融沉积成形(FDM,Fused Deposition Modeling) ,它

是一种不使用激光器的加工方法,技术关键在喷头,喷头在计算机控 制下作 X-Y 联动扫描及 Z 向运动,丝材在喷头中被加热并略高于其 熔点。喷头在扫描运动中喷出熔融的材料,快速冷却形成一个加工层 并与上一层牢牢连接在一起。这样层层扫描便形成一个空间实体。

第四章

制造自动化技术

一、 数控技术(CNC) (P242)
1、 数控技术(P242) :指用数字化信号(记录在媒介上的数字信

息及数字指令)对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化 技术,它是一种可编程的自动控制方式,它所控制的量一般是位 置、角度、速度等机械量,也有温度、压力、流量、颜色等物理 量。 2、 计算机数控系统由哪几部分组成?

各部分的功用是什么? 1 为加工零件的图样,作为数控装置工作 的原始数据; 2 为程序编制部分; 3 为控制介质,存储加工零件所需要的全部操作信息; 4 为数控系统,它是数控机床的核心环节。数控系统的作用是接 收介质输入的信息,经过处理运算后控制机床运行。 5 为伺服驱动系统,它包括伺服驱动电路(伺服控制线路、功率 放大线路)和伺服电动机等驱动机构,作用是把数控装置发来的速度 和移位指令(脉冲信号)转换成执行部件的进给速度、方向和位移。 6 为坐标轴或执行机构的测量装置。前者用以测量坐标轴的实际

位置,并将测量结果反馈到数控系统(或伺服系统) ,形成全闭环控 制。后者用以测量执行伺服电动机轴的位置,并予以反馈,形成半闭 环控制。 7 为辅助控制单元,用以控制其他部件的工作。 8 为坐标轴(如工作台轴) 。 3、 简述 CNC 装置/技术的插补原理(P250、252) 。 插补运算是为了控制加工运动轨迹所必要的一种运算。插补的 任务是在一条已知的起点和终点的曲线上进行“数据点的密化” 插补 。 运算根据数控语言 G 代码提供的轨迹类型(直线、顺圆或逆圆)及 所在的象限、平面等选择相应的插补运算公式,保证在一定精度范围 内计算出一段直线或圆弧的一系列中间点的坐标值, 并逐次以增量坐 标值或脉冲序列形式给出,使伺服电机以一定速度移动,控制刀具按 预定的轨迹加工。 插补运算就是 CNC 系统根据输入的基本数据,如直线终点坐 标、圆弧起点、圆心、终点坐标值、进给速度等,通过计算,将工件 轮廓形状描述出来,边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。 数控机床常用的插补原理从产生数学模型来分,有直线插补/二 次插补/曲线插补/样条插补等。从基本原理分:以区域判别为特征的 逐点比较法插补,以比例乘法为特征的数字脉冲乘法器插补,以数字 积分法进行运算的数字积分插补, 以矢量运算为基础的矢量判别法插 补, 以速度运算为基础的时间分割法以及兼备逐点比较法和数字积分 特征的比较积分法插补等。在 CNC 系统中,除采用上述各种插补原

理外,还可以采用扩展积分法等插补方法。

二、 柔性制造技术(P279)
1、 柔 性 制 造 技 术 ( FMT , Flexible Manufacturing T

echnology)定义: 是集数控技术、计算机技术、机器人技术以 及现代生产管理技术为一体的现代制造技术。 我国定义:由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等 组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务 或生产环境的变化迅速进行调整,以适宜于多品种、中小批量生产。 柔性制造技术是现代先进制造技术的统称。柔性制造技术集自动 化技术、信息技术和制作加工技术于一体,把以往工厂企业中相互孤 立的工程设计、制造、经营管理等过程,在计算机及其软件和数据库 的支持下,构成一个覆盖整个企业的有机系统。 2、 柔性制造系统的组成:多工位数控加工系统、自动化的物料储

运系统和计算机控制的信息系统。

第五章 先进制造生产模式 一、 敏捷制造(AM,Agiles

Manufacturing) (P318):是利用先

进制造技术和信息技术对市场的变化做出快速响应的一种生产方式, 通过可重用、可重组的手段与动态的组织结构和高素质的 工作人员

的集成,获得企业的长期经济效益。它是一种提高企业竞争能力的全 新制造组织模式。 基本原理:采用标准化和专业化的计算机网络和信息集成基础 结构,以分布式结构连接各类企业,构成虚拟制造环境;以竞争合作 为原则在虚拟制造环境内动态选择成员, 组织面向任务的虚拟公司进 行快速生产;系统运行目标是最大限度满足客户的要求。 二、 智能制造系统(IM,Intelligent

Manufacturing) (P281、

P328) :是一种由智能机器人和人类专家共同组成的人机一体化智能
系统。它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构 思和决策等。智能制造技术的宗旨在于通过人与智能机器的合作共 事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。 同时,手机、存贮、完善、共享、继承和发展人类专家智能。 三、 绿色制造(GM,Green

Manufacturing) (P334) :是一个综

合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式, 其目标是师德产品从设 计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对 环境的影响(副作用)最小,资源效率最高。 绿色制造实施的主要内容:关键是绿色设计,它包括绿色材料、 绿色工艺、绿色包装和绿色处理。 四、 全能制造系统(HMS,Holoson

Manufacturing) (P331) :

意思是全能的,整体是可以分解为局部的。它有两个含义:一是如果 一个复杂系统由若干个简单系统组成, 这个系统将比全新设计的一个 系统更快和更稳定;二是整体和局部是相对的,一台机器可以看成整

体,但对企业来说,它又是局部。全能制造的要点就是建立一个高度 分布的制造系统的体系结构, 它由一系列标准的、 半标准的、 独立的、 协作的智能模块组成。它适用于整个制造系统,也适用于某种制造手 段。 五、 现 代 集 成 制 造 系 统 (CIMS , Contemporary

Integrated

Manufacturing System ):是一种组织、管理、企业生产的新哲理,
借助计算机,综合应用现代管理、制造、信息、自动化、系统技术, 将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理三要素,机器信息物 流与物质流有机的集成并优化运行,实现产品高质、低耗、上市快、 服务好,从而使企业赢得市场竞争。 六、 计 算 机 集 成 制 造 ( CIMS , Computer

Integrated

Manufacturing System P338) :是应用现代管理、制造、信息自
动化、系统技术于一体的系统工程。CIMS 的核心在于集成,在于企 业内的人、生产经营和技术这三者之间的信息集成,以便在信息集成 的基础上使企业组成一个统一的整体,保证企业内的工作流程、物质 流和信息流畅通无阻。 七、 ERP 企 业 资 源 计划 ( P342 ) : ERP 是 英 文 Enterprise

Resource Planning(企业资源计划)的简称。ERP 系统是指建立在信 息技术基础上,以系统化的管理思想,把客户需求和企业内部的制造 活动,以及供应商的制造资源整合在一起,为企业决策层及员工提供 决策运行手段的管理平台,体现了完全按用户需求制造的思想。其核 心思想是将制造业企业的制造流程看做是一个紧密链接的供应链。

八、 虚拟制造(VM,Virtual Manufacturing P345)
1、 虚拟制造(VM,P345):是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技 术为支持,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, 从而可以做出前瞻性的 决策和优化实施方案的新的制造技术。 2、 虚拟制造的作用: 1) 运用软件对制造系统中的五大要素(人、 组织管理、物流、信息流、能量流)进行全面仿真,使之达到了前所 未有的高度集成,为先进制造技术的进一步发展提供了更广大的空 间,同时也推动了相关技术的不断发展和进步;2) 可加深人们对生

产过程和制造系统的认识和理解,有利于对其进行理论升华,更好的 指导实际生产,即对生产过程、制造系统整体进行优化配置,推动生 产力的巨大跃升。3)在虚拟制造与现实制造的相互影响和作用过程 中,可以全面改进企业的组织管理工作,而且对正确作出决策有不可 估量的作用。4)虚拟制造技术的应用将加快企业人才的培养速度。 3、 虚拟制造的类别:1)以设计为中心的 VM;2)以生产为中心的 VM;3)以控制为中心的 VM; 4、 虚拟制造的技术特征(P346) :交互性、沉浸性、想象力 5、 虚拟制造的体系结构(P346) :1)虚拟制造技术 VMT(Virtual Manufacturing Technology) :VMT 是以计算机支持的仿真技术为 前提,对设计、制造等生产过程进行统一建模,在产品设计阶段,适 时地、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,预 测产品性能、产品制造技术、产品的可制造性、产品的可装配性,从

而更有效、更经济、柔性灵活的组织生产,以提高产品生产效率和质 量, 降低产品开发周期和生产成本的综合系统知识。 虚拟企业 2) (VE, Virtual Enterprise) 是虚拟制造环境下的一种企业生产模式和组织 : 模式,是一种企业的合作伙伴关系,这些企业以快速响应市场机遇的 快速配套、多重关系的网络形式所组成。3)系统集成:综合建模和 仿真、虚拟企业中产生的信息、并以数据、知识和模型的形式,建立 交互通信的网络体系,支持分布式的、不同计算机平台和开放式的虚 拟制造环境。 6、 虚拟制造的关键技术 (P348) 1) : 计算机及虚拟现实 (VR, Virtual Reality)技术,包括人—机接口、软件技术、虚拟现实计算机平台。 2)制造应用技术,包括建模、仿真、可制造性评估。 九、 分散化网络制造系统 (DNPS, Dispersed Network

Production

System,P348)
1、定义(P349) :分散网络化制造系统是利用不同地区现有的生产 资源,把他们迅速组合为一种没有围墙的、超越空间约束的、靠电子 手段联系的、统一指挥的经营实体,以便快速推出高质量、低成本的 产品。 2、组成(P349) :由企业内联网和企业外联网、系统集成、数据库 技术、系统安全和防火墙技术、网络和通信技术等支撑组成。 3、类型:一主多从型、专有技术型、动态联盟型。 4、关键技术(P350) :制造企业信息网络、快速产品设计和开发网 络、由独立制造岛组成的产品制造网络、全面质量管理和用户服务网

络、电子财务网络、制造工程信息的通道。


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