先进制造技术导论复习题.doc
概述
1.6先进制造技术发展趋势
1制造自动化经历了刚性自动化、可编程自动化和综合自动化的发展过程。
制造自动化几个有代表性的发展方向；(1)集成化
集成是综合自动化的一个重要特征。他的发展将使制造企业各部门之间以及制造活动各阶段之间的界限逐渐淡化，并最终向一体化的目标迈进。如CAD / CAPP / CAM系统的出现，使设计、制造不再是截然分开的两个阶段；计算机集成制造(CIM)的核心是通过信息集成，使一个个自动化孤岛有机地联系在一起，以发挥更大的效益；制造自动化为集成化提供了有利条件，而集成化是制造自动化深入发展的必然结果。
(2)柔性化
能够快速实现制造系统的重组。模块化技术是提高制造自动化系统柔性的重要策略和方法。硬件和软件的模块化设计，不仅可以有效地降低生产成本，而正可以大大提高自动化系统的柔性。模块化产品设计可以有效改善设计工作的柔性，从而可以显著缩短新产品研制与开发周期，迅速实现制造系统的重组
(3)网络化
计算机网络的问世和发展为制造全球化奠定了基础。计算机集成制造系统通常采用局域网，以实现企业内部的信息传输与信息集成。Internet的出现，使企业之间的信息传输与信息集成以及异地制造成为可能。电子商务目前已经得到实际应用，网络化制造正在成为制造自动化技术的研究热点。
(4)虚拟化
虚拟制造(VM)是一项由多学科知识形成的综合系统技术。虚拟制造将现实制造环境及制造过程，通过建立系统模型映射到计算机及相关技术所支持的虚拟环境中，在虚拟环境中模拟现实制造环境及制造过程从而对产品设计、制造过程及制造系统进行预测和评价。
虚拟制造技术可以缩短产品的设计与制造周期，提高产品设计成功率，降低产品开发成本, 提高系统快速响应市场变化的能力
2传统制技术改进表现在产品设计和零件制造两个方面
(1)产品设计
传统产品设计方法的改进主要是CAD和CAE技术的应用
近年来，由于计算机辅助技术的迅速发展，不断出现了许多新的设计思想和设计方法，包括并行设计健壮设计、优化设计、反求工程技术等，并已得到实际应用。现代设计思想和设计方法的提出与发展，将会使传统产品设计方法产生深刻的变革。
(2)零件制造
毛坯成形技术的改进主要集中在提高成形精度上。近年来出现的近净成形和净成形技术, 使毛坯逐渐向最终零件形状和尺寸迈进。零件机械加工技术的改进主要表现在强力切削与高速切削技术的迅速发展。特别是高速切削与超高速切削技术的发展可以实现“以切代磨3 这不仅可以极大地提高生产效率，而且可以获得较高加工精度，还可以实现难加工材料的切削加工。根据近年来的发展推测，每10年切削速度大约提高一倍，因此亚音速乃至超声速加工的出现不会太远了。新型零件制造方法，又称特种加工方法，是二次世界大战后发展起来的，有别于传统切削与磨削的加工方法总称。这种新型加工方法将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合，直接施加在工件被加工的部位上，从而使材料被去除、累加、变形或改变性能等。由于加工效率和加工成本的制约，特种加工方法主要用于一些特殊场合的加工，如难加工材料的加工，复杂形面、薄壁、小孔、窄缝等特殊工件的加工等。
3精密制造技术
精密与超精密加工：在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高与最高程度的加工工艺。
精密加工与超精密加工技术是一个国家制造业水平的重要标志。目前超精密加工的尺寸精度已达到0?025um,表面粗糙度达到0.005um,所用机床定位精度达到O.Olum,
纳米级加工技术已接近实现。进一步的发展趋势是：向更高精度、更高效率方向发展；向大型
化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展。微细、超微细
加工：
通常指1mm以下微小尺寸零件的加工，超微细加工通常指lum以下超微细尺寸零件的加工。目前，微细与超微细加工的精度已达到纳米^（O.lnm-lOOnm）o在达到纳米层次后, 决非几何上的“相似细小”，而是出现一系列新的现象和规律。量子效应、波动特性、微观涨落等不可忽赂，甚至成为主导因素。在这种情况下，必须从机械、电子、材料、物理、化学、生物、医学等多方面进行综合研究，故又称为纳米技术
4绿色制造
绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的一种
现代制造模式。对于制造过程而言，绿色制造要求渗透到从原材料投入到产出成品的全过没包括节
约原材料和能源，替代有毒原材料，将一切排放物的数量与毒性削减在离开生产过程之前。
5信息技术、管理技术与工艺技术
先进制造技术的思想和结构体系提出以后，信息技术、现代管理技术，制造工艺技术合得更加紧密，出现了一系列新的制造哲理和生产模式，如CIMS、CE、LP、AM、IMS等。
先进生产模式的实现与现代管理技术密切相关，主要体现了以下几个基本转变:
%1组织形式从按功能划分部门的固定形式向动态的、自治的多功能小组形式转变
②②管理结构从金字塔式的多层次结构向扁平式网络结构转变；
工作方式从传统的顺序方式向并行方式转变;
%1管理工作重点从以技术为中心向以人为中心转变;
%1竞争策赂从单一追求生产率指标向生产率与快速响应市场能力并重转变:
%1企业间关系从单纯竞争关系向竞争与合作关系转变。
并行设计:
思路：并行地、集成地开展设计产品设计、开发及加工制造
产品开发人员与其他人员一起共同工作，在设计的阶段就考虑产品整个生命周期的所有要求，
包括质量、成本、进度、用户要求…，最大限度地提高产品开发效率及一次成功率，面向产品全生
命周期的设计是一种具备高度预见性和预防性的设计
特征
1 ?强调团队工作，团队精神和工作方式（将产品整个生命周期中各个方面的专家，甚至包抵潜在的用户都集中起来，形成专门的工作小组，共同工作，随时对设计出的产品和零件从各个方面进行审查，力求设计出的产品便于加工，便于装配，便于维修，便于运送，外观美、成本低、便于使用）2?强调设计过程的并行性两方面的含义：设计过程中通过专家把关，同时考虑产品寿命循环的各个方面；设计阶段同时进行工艺（包括加工工艺、装配工艺和检验工艺）过程设计，并对工艺设计的结果进行计算机仿真，甚至用快速原型法产生出产品的样件3?强调设计过程的系统性设计、制造、管理等过程不再是一个个相互独立的单元，而是纳入一个整体系统考虑，设计过程不仅出图纸和其他设计资料，还要进行质量控制、成本核算，也要产生进度计划4?强调设计过程的快速反馈；强调对设计结果及时审査，并及时反馈给设计人员。这样可以大大缩短设计时间，保证将错误消灭在“萌芽” 状态
并行工程的体系结构
各分系统中主要工作逐层分解，分工明确，使不同地区、工厂、车间生产通过人, 用计算机手段有机地连结起来形成“闭环”工程
并行工程的关键技术一个完整的公共数据库：集成并行设计所需要的诸方面的知识、信息和数据，并且以统一的形式加以表达
支持各方面人员并行工作的计算机网络系统：该系统可以实时、在线地在各个设计人员之间沟通信息、发现并调解冲突
一套切合实际的计算机仿真模型和软件：可以由一个设计方案预测、推断产品的制造及使用过程，发现所隐藏的问题，此问题是实施并行工程的“瓶颈
并行工程的主要实现方法
1信息系统方法：将及时、相关和准确的信息流作为并行工程的构造单元，创建数据库、软件和专家系统促进整个设计过程的各种数据的可利用性和可访问性
2CAD/CAM集成方法：将并行工程考虑为制造系统中CAD和CAM I具的集成，同
时设计产品及其工艺
2面向制造和装配设计的方法：使产品有更好的结构，零件有更好的可加工性
反求工程
1正设计与反设计：人们通称的设计，一般指正设计，它是一个从无到有的产品设计过程。设计人员首先根据市场需求，提出目标和技术要求，进行功能设计，创造新方案，经过係列的设计活动变为产品。概括地说，正设计是由未知到己知、由想像到现实的过程。
2反设计是从己知事物的有关信息（包括硬件、软件、照片、广告、情报等）去寻求这些信息的科学性、技术性、先进性、经济性、合理性和改进的可能性等。要冋溯这些信息的科学依据，即充分消化和吸收，进而在此基础上进行改进、挖掘和再创造
正设计：设计任务提出后，怎样实现和达到预定目标。解答“怎么做?”主动的创造反求：己有确定目标后，去探索和掌握这个H标的设计者是如何一步一步实现的，要摸清设计者的意图和所采用的关键技术以及相应的设计理论与方法。解答“为什么要这样做?” 先被动后主动的创造，仿制与反求工稈；仿制：简单、低级的模仿，无创造性，其产品质量和生命周期没有竞争力。反求工程技术：其开发的产品复杂，通常由一些复杂曲面构成，精度要求高，若采用常规仿制方法难以实现，必须借助于如CAD/CAE/CAM等计算机辅助技术手段。
1.实物反求
?以产品实物为依据，对产品的设计原理、结构、材料、精度、制造工艺、包装、使用等方面进行分析研究和再创造，最终研制出与原型产品相近或更佳的新产品。
?实物反求对象：整个产品，也可以是部件、组件
或零件。
?反求内容：功能反求，性能反求，方案、结构、材质、
精度、使用规范等众多方面的反求。
2.软件反求
以技术软件为主要研究对象的反求工程称为软件反求
技术软件包括：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、管理规范和质量保证手册等。
软件反求的目标：通过对已有技术软件的分析和研究，提高对相关产品设计和制造能力。基本组成：产品规划反求、原理方案反求和结构方案反求
3?影像反求
既无实物，又无技术软件，而仅有产品相片、图片、广告介绍、参观印象和影视画面等,
要从中去构思、想像来反求，称为影像反求。
影像反求难度最大，其本身就是创新过程，目前还未形成成熟的技术。一般要利用透视变换和透视
投影，形成不同透视图，从外形.尺寸、比例和专业知识去琢磨其功能和性能, 进而分析其内部可能的结构。
绿色设计技术
2.5.1绿色设计产生的背景
在生产力高度发展和物质产品极大丰富的今天，世界面临着一些令人困扰的问题：越来越短的产品使用寿命，造成数量越来越多的废弃物；资源过快开发和过量消耗，造成资源短缺和面临衰竭；坏境污染和白然生态破坏已严重威胁到人类的生存条件。20世纪90年代徳国主要废弃工业品的统计数据。其屮，汽车的废弃率高居榜首。
2.5.2绿色产品
1?绿色产品的定义
?绿色产品就是在其生命周期全稈中，符合特定的环境保护要求，对生态环境无害或危害极少，资源利用率最高，能源消耗最低的产品。
绿色产品的内涵，表现在以下几个方面：
%1优良的环境友好性产品从生产到使用乃至废弃、冋收、处理处置的乞个环节都
对环境无害或危害其小。
%1最大限度地利用材料资源绿色产品应尽量减少材料使用量，减少使用材料的种
类，特别是稀有昂贵材料及有毒、有害材料。
%1最大限度地节约能源绿色产品在其生命周期的各个环节所消耗的能源应最少。资
源及能源的节约利用本身也是很好的环境保护手段
普通产品生命周期，产品从“摇篮到坟墓”的过程。从产品设计、制造、销售、使用乃至废弃的所有阶段，而产品废弃后的一系列问题则一般很少考虑，不能满足绿色产品的要求。
绿色产品生命周期，产品从“摇篮到再现"的过程。①绿色产品规划及设计开发过程；②绿色产品制造与生产过程；③产品使用过稈；④产品维护与服务过稈；⑤废弃淘汰产品的冋收、重用及处理处置过程。
2.绿色产品的评价标准，由于发展历史不长，绿色产品至今尚无严格准确
的行业标准，H前得到公认的绿色标准包括以下三条:①产品在生产过稈屮少用资源和能源, 并且不污染环境。②产品在使用过程屮能耗低，不会对使用者造成危害，也不会产生环境污染物。③产品使用后可以和易于拆卸、冋收、翻新或能够安全废置并长期无虑。
2.5.3绿色设计
绿色设计就是以绿色技术为原则所进行的产品设计。
所谓绿色技术(Green Technology—GT)或西方称Z为“环境友善技术Environmental Sound Technology—EST),是减轻环境污染或减少原材料、白然资源使用的技术、工艺或产品的总称。绿色设计要求，在设计产品时必须按环境保护的指标选用合理的原材料、结构和工艺, 在制造和使用过程屮降低能耗、不产生毒副作用，其产品易于拆卸和冋收，冋收的材料可用于再生产。
2.绿色设计的基本目标
绿色设计的H标除传统设计的基本H标外，还有两个:一绘防止影响环境的废弃物产生; 二是良好的材料管理。避免废弃物产生，用再造加工技术或废弃物管理方法协调产品设计，使零件或材料在产品达到寿命周期时，以最高的附加值冋收并重复利用。绿色设计必须遵循一定的系统化设计程序，其屮包括：环境规章评价，环境污染鉴别，坏境问题的提出，减少污染、满足用户要求的替代方案，替代方案的技术与商业评估等。绿色设计人员应该考虑哪些问题？制造过稈屮可能产生的废弃物是什么？
有毒成分的可能替代物是什么？
报废产品如何管理？
设计对产品冋收性有什么影响？
零件材料对环境有何影响，用户怎样使用产品？
3.绿色设计的三个阶段
①跟踪材料流，确定材料输入与输出之间的平衡:
%1对特殊产品或产品种类分配环境费用，并确定相应的产品价值；
%1对设计过程进行系统性研究，而不是将注意力集屮在产品本身。从产品的整体质量考虑，设计人员不应貝根据物理目标设计产品，而应以产品为用户提供的服务或损害为
主要依据。
4.绿色设计与传统设计的区别
绿色设计要求设计人员在设计构思阶段就要把降低能耗、易于拆卸、再生利用和保护生态环境与保证产品的性能、质量、寿命、成本的要求列为同等的设计目标，并保证在生产过程中能够顺利实施。
2.5.4 绿色设计的主要内容和关键技术
①绿色产品的描述与建模；②绿色设计的材料选择与管理；③产品的可拆卸性设计；④产品的可回收性设计；⑤绿色产品的成本分析；⑥绿色设计数据库等。
1.绿色产品的描述与建模
准确全面地描述绿色产品，建立系统的绿色产品评价模型是绿色设计的关键。例如针对冰箱产品，已提出了绿色产品的评价指标体系、评价标准制定原则，利用模糊评价法对冰箱的“绿色程度”进行了评价，并开发了相应的评价工
2.绿色设计的材料选择与管理
绿色设计要求产品设计人员改变传统的选材程序和步骤，选材时不仅要考虑产品的使用条件和性能，而且应考虑环境约束准则，同时必须了解材料对环境的影响，选用无毒、无污染材料及易回收、可重用、易降解材料。
3.产品的可回收性设计
包括以下几方面的主要内容：①可回收材料及其标志；②可回收工艺与方法；③可回收性经济评价；④可回收性结构设计。
4.产品的可拆卸性设计
现代机电产品使用多种不同材料，其拆卸就成为目前绿色设计研究的主要热点。它要求在产品设计的初级阶段就将可拆卸性作为结构设计的一个评价准则，使所设计的结构易于拆卸、维护方便，并在产品报废后可重用部分能充分有效地回收和重用。可拆卸性要求在产品结构设计时改变传统的联接方式，代之以易于拆卸的联接方式
5?绿色产品的成本分析
绿色产品的成本分析与传统的成本分析不同。由于在产品设计初期，就必须考虑产品的回收、再利用等性能，因此成本分析时，就必须考虑污染物的替代、产品拆卸、重复利用成本、特殊产品相应的环境成本等。对企业来说，是否支出环保费用，也会形成产品成本上的差异；同样的环境项目，在各国或地区间的实际费用，也会形成企业间成本的差异。因此，在每一设计决策时都应进行绿色产品成本分析，以便设计出的产品“绿色程度”高且总体成本低。
6?绿色设计数据库
绿色设计数据库是一个庞大复杂的数据库。它应包括产品寿命周期中与环境、经济等有关的一切数据，如材料成分、各种材料对环境的影响值、材料自然降解周期、人工降解时间、费用，制造、装配、销售、使用过程中所产生的附加物数量及对环境的影响值，环境评估准则所需的各种判断标准等。
~VR技术(计算机)虚拟现实
VR技术是计算机仿真技术在更高层次上延伸与扩展。由于VR技术要为用户提供逼真的感觉，与虚拟世界进行交互作用，从而使人成为系统中集成的一部分，进入了沉浸——交互构想，即三个“I” (Immersion—Interaction-Imagination)的信息环境。因而，VR 技术是在人机完善结合环境下的先进设计技术，它使设计者可以用各种方式表达和实现自己的设计意图、最大限度地充分发挥创造力和想象力。
模拟与仿真的概念
模拟(Simulation)是指选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征，用另一个系统来表示它们的过程。
仿真(Eimilation)是指用另一数据处理系统，主要用硬件来全部或部分地模仿某一数据处理系统，以致于模仿的系统能像被模仿的系统一样接受同样的数据，执行同样的程序，获得同样的结果。
计算机模拟仿真技术
以计算机系统为工具，以相似原理、信息技术和控制论为基础，根据系统实验的目的，建立实际或联想的系统模型，并在不同条件下，对模型进行动态运行(实验)的一门综合性技术。
超精密加工
超精密加工的关键技术
加工机理：近年来，在传统加工方法中，金刚石刀具超精密切削、金刚石微粉砂轮超精密磨削、精密高速切削、精密砂带磨削等已占有重要地位；在非传统加工中，出现了电子束、离子束、激光束等高能加工、微波加工、超声加工、蚀刻、电火花和电化学加工等多种方法，特别是复合加工，如磁性研磨、磁流体抛光、电解研磨、超声術磨等，在加工机理上均有所创新。
被加工材料：用于精密和超精密加工的零件，其材料的化学成分、物理力学性能、加工工艺性能均有严格要求，要求被加工材料质地均匀，性能稳定，无外部及内部微观缺陷。加工工具：
用金刚石刀具超精密切削，值得研究的问题有：金刚石刀具的超精密刃磨，其刃口钝圆半径应达到2?4nm,同时应解决其检测方法，刃口钝圆半径与切削厚度关系密切，若切削的厚度欲达到10nm,则刃口钝圆半径应为2nm o
磨具当前主要采用金刚石微粉砂轮超精密磨削，这种砂轮有磨料粒度、粘接剂、修整等问题，通常，采用粒度为W20?W0.5的微粉金刚石，粘接剂釆用树脂、铜、纤维铸铁等。工作环境：
环境温度可根据加工要求控制在±1C?土0.02-C,甚至达到土0.0005^0在恒温室内，一般湿度应保持在55%?60%,防止机器的锈蚀、石材膨胀，以及一些仪器，如激光干涉仪的零点漂移等。洁净度要求10()0?10()级，100级是指每立方英尺空气中所含大于0.5 P m
的尘埃不超过100个，依此类推
微细加工
从基本加工类型看，微细加工可大致分四类: 接合加工——同种或不同材料的附和加工或相互结合加工，如蒸镀、淀积、掺入、生长、粘结等;
分离加工?将材料的某一部分分离出去的加工方式，如分解、蒸发、射、破碎等;
变形加工一材料形状发生改变的加工方式，如塑性变形加工、流体变形加工等;
材料处理或改性，如一些热处理或表面改性等高能束流加工的共同特点:
1?加工速度快，热流输入少，对工件热影响极少，工件变形小。
2?束流能够聚焦且有极高的能量密度，激光加工、电子束加工可使任何坚硬、难熔的材料在瞬间熔融汽化，而离子束加工是以极大能量撞击零件表面，使材料变形、分离破坏。
3?工具与工件不接触，无工具变形及损耗问题。
4?束流控制方便，易实现加工过程自动化。
激光加工的特点: 激光加工属非接触加工，无明显机械力，也无工具损耗，工件不变形，加工速度快，热影响区小，可达高精度加工，易实现自动化。
因功率密度是所有加工方法中最高的，所以不受材料限制，几乎可加工任何金属与非金属材料。激光加工可通过惰性气体、空气或透明介质对工件进行加工，如可通过玻璃对隔离室内的工件进行加工或对真空管内的工件进行焊接。
激光可聚焦形成微米级光斑，输出功率大小可调节，常用于精密细微加工。
能源消耗少，无加工污染，在节能、环保等方面有较大优势。
快速原型技术：
原型(Prototype)-—是指用来建造未来模型或系统基础的一个初始模型或系统，能基木代表零部件性质和功能的试验件，从表面质量.色彩等方面可具有零部件的特征，但不具备或不完全具备零部件的功能。
原型町以分为物理原型和分析原型。物理原型是近似或直接为产品的有形实体表示。物理原型是实际存在的，可以进行检测和试验，在视觉和触觉上都类似于产品。
分析原型是产品的非有形表示。
实际中分析原型没有被制造出来.但它们是以仿真、视觉图像、方程或分析结果表示的。
[Semi cF
原型对以由两种方法产生，一种是利用己有的知识和技术， 按冃的要求进行设计、加JL,或由设计者利用CAD/CAM 系 统，通过构想在计算机上建立原型的三维电子模型并加丄 成实物°
另一种方法则是通过反求技术实现，即由用户提供一个实物 样品，原封不动或经过局部修改后得到这个样品的复制品 或仿制品。
原型制造（Prototyping ）—设计、建造原型的过程。
是由CAD 模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体和 技术总称。
具体过程如下：
1、 利用高性能的CAD 软件设计出零件的三维曲面或实体模型；
2. 根据工艺要求，按照一定的厚度在Z 向（或其它方向）对生成 的CAD 模型进行切面分层，生成各个棱面的三维平面信息；
3. 对层面信息进行工艺处理，选择加工参数，系统自动生成刀 具移动轨迹和数控加工代码；
4. 对加工过程进行仿真，确认数控代码的正确性；
5. 利用数控装置粘确控制激光束或其它工具的运动，在当前工 作层（三维）上采用轮廉扫描，加工出适当的截面形状；
6. 再铺上一层新的成形材料，进行下一次的加工，直至整个零 件加工完毕。可以看出，快速成形技术是个由三维转换成二维 （软件离散化），再由二维到三维（材料堆积）的工伽4 亠 LOM 产品的特点
由于LOM 工艺只须在片材上切割出零件截面的轮廓，而不用扫描整个截面，因此工艺简单, 成型速度快，易于制造大型零件；工艺过程中不存在材料相变，因此不易引起翘曲变形, 零件的精度较高，激光切割为O.lmin,刀具切割为0?15mm ；工件外框与截面轮廓之间的多 余材料在加工中起到了支撑作用，所以LOMI 艺无需加支撑；材料广泛，成本低，用纸制 原料还有利于环保；力学性能差，只适合做外形检査。
快速成型技术的理解:
在快速成形技术的发展过程中，各个研究机构和人员均按照自己的理解赋予其不同 的称谓，这些不同称谓即反映了快速成形技术不同方面的重要特征。
＞离散堆积制造；离散堆积制造是现代成形学理论中在对成形技术发展进行总结的基
础上提出的，表明了模型信息处理过程的离散性，强调了成形物理过程的材料堆积性，体现了快速成形技术的基本成形原理，具有较强的概括性和适应性。
＞实体自由成形制造；实体自由成形制造(Solid Freeform Fabrication)表明快速成形技术无需
专用的模腔或夹具，零件的形状和结构也相应不受任何约束。RP工艺是用逐层变化的截面
来制造三维形体，在制造每一层片时都和前一层自动实现联接，不需要专用夹具或工具，
使制造成本完全与批量无关，既增加了成形工艺的柔性，又节省了制造工装和专用工具的
大量成本。
＞材料添加制造；将材料单元采用一定方式堆积、叠加成形，有别于车削等基于材料去除原理
的传统加工工艺。
＞即时制造；即时制造(Instant Manufacturing)M映该类技术的快速响应性。由于无需针对特
定零件制定工艺操作规程，也无需准备专用夹具和工具，快速成形技术制造一个零件的全
过程远远短于传统工艺相应过程，使得快速成形技术尤其适合于新产品的开发，显示了其
适合现代科技和社会发展的快速反应的特征和时代要求。
＞分层制造;分层制造(Layered Manufacturing)^复杂的三维加工分解成一系列二维层片的加
工，着重强调层作为制造单元的特点，每层可采取更低维单元进行累加或高维单元进行加
工得到。
＞直接CAD制造；直接CAD制造(Direct CAD Manufacturing)反映了快速成形是CAD模型
直接驱动，实现了设计与制造一体化，计算机中的CAD模型通过接口软件直接驱动快速
成形设备，接口软件完成CAD数据向设备数控指令的转化和成形过程的工艺规划，成形
设备则象打印机一样“打印”零件，完成三维输出。快速成形由于采用了离散/堆积的加工
工艺，CAD和CAM能够很顺利地结合在一起，快速成形的工艺规划主要作用是对成形过
程进行优化以提髙造型精度、速度和质量，所以快速成形可容易地实现设计制造一体化。
定义:：快速成形(RP一Rapid Prototyping )是一种基于离散堆积成形思想的新型成形技术，是集成计算机、数控、激光和新材料等最新技术而发展起来的先进的产品研究与开发技术快速成形制造(RPM —Rapid Prototyping Manufacturing)是使用RP 技术，由CAD模型直接驱动的快速完成任意复杂形状三维实体零件的技术的总称。
@与快速成形制造相关的技术
计算机辅助设计(CAD)利用三维实体产品模型，设计者在设计产品时，不需要将三维物体进
行投影，想象各种角度的视图，用多个剖面表示内容结构，用多个视图
解释投影的二义性。而可以直接在计算机上构造三维物体，并赋以质量、颜色等特性，并
从任意角度观察物体。随着参数化特征造型技术的发展，设计人员还可以在
零件上构造具有加工工艺特性的特征结构，修改原先设计的尺寸，使零件的形态按
要求进行变化。新的设计手段大大方便了设计人员。一方面他们可以构造任意复杂
的零件表面形状和内部结构，而无需考虑如何表达它们的二维投影；另一方面他们可以把
头脑中的设计灵感直接映射到计算机构成的三维空间中，而无需经过二维平面手段作为媒
介。产品模型发展到实体模型，能较完整的表示一个三维物体。这为RP技术的产生准备
了条件，同时也提出了需求。因为如果没有能表示三维物体
的数据模型，而只是一些图纸，想要用RP的原理制造出实体模型就需要手工计算
出各个截面，编制每个截面的加工代码。计算劳动量太大，以致无法实现
反求工程
＞数控技术(NC) RP技术就是数控技术最新应用的领域之一。RP技术要求将材料精确地堆积，并
长时间保持较高的定位精度，防止错层。如果没有高可靠性、高精度的数控系统是无法实现的。数
控技术的应用，是RP技术能够产生并发展成熟必
不可少的条件
＞材料技术；成型材料是RPM技术发展的关键环节。它影响原型的成型速度、精度和物理、化学性能，直接影响到原型的二次应用和用户对成型工艺设备的选择。
与RPM制造的四个目标（概念型、测试型，模具型，功能零件）相适应。材料的要求也
不同。
机器人
机器人一词首先由捷克剧作家、小说家卡列尔?卡佩克使用并推荐给全世界科幻作家阿西莫夫总结经验以往科幻小说对机器人题材的描写，将其上升到了系统和理性的高度。他创造了著名的机器人工学三定律：
★机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸；
★机器人应执行人们所下达的指令，除非这些指令与第一定律相矛盾；
★机器人应能保护自己的生存，只要这种防护行为不与第一或第二定律相矛盾。
并联运动机床:
又称并联运动学机器或虚拟轴机床，是并联机器人技术和现代数控机床技术结合的产
物，它同时兼顾了机床和机器人的诸多特性，既可以看作是机器人化的机床（可以完成
机床的切削任务），又可以看作是机床化的机器人（可以完成许多精密的机器人作业）。
它能够提供机器人的灵活与柔性，又具有机床的刚度和精度，是集多种功能于一体的新
型机电设备。
并联机构的应用
随着并联机构技术应用的深入，并联类构型已不仅仅局限于并联机床等加工类设备，而被广泛的应用于人们生产和生活的各个方面，如航空航海领域、加工制造、装配领域、
轻工业领域和医疗器械领域、特种加工、微动机构、测量作业、焊接、钾接、土方挖掘、
煤矿开采、娱乐设施、天文望远镜、机器人手臂和灵巧眼等很多方面
?并联运动机床的工作原理工件安装在工作台上，工作台固定不动，与刀具相连的主轴（动平台）受六根可改变工作长度的杆控制工作位置，每根杆由一个独立的伺服电机驱动，通过精密滚珠丝杠传动改变杆的长度。显然，刀具和工件之间的相对运动不是由串联机构实现的，而是经过机床同时控制六根杆长的协同变化，实现主轴在空间具有六个自由度的运动，加上刀具的旋转，形成加工零件的表面。
与传统机床相比，并联机床的优点：
（1）刚度重量比大：传动构件理论上为仅受拉压载荷的二力杆，故传动机构的单位重量具
有很高的承载能力；
（2）精度高：并联机床刀具的运动由各独立支链的进给驱动共同提供，不存在串联的误差积累，理论上比串联机床容易达到较高的精度；
（3）功能性强：并联机床的主轴平台可以具有3?6个自由度，能灵活地实现空间姿态，提供较强的加工、装配.测量等能力；
（4）响应速度快：运动部件惯性的大幅度降低，有效的改善了伺服控制器的动态品质，允许动平台获得很高的进给速度和加速度，因而特别适用于各种高速数控作业;
（5）结构灵活、成本低：并联机床构型多样、结构简单、部件少、重组性强，便于模块化
设计。具有“硬件”简单，“软件”复杂的特点，因此制造成本较低
因此，并联运动机床被誉为：“自发明数控技术以来在机床行业中最有意义的进步”。
“21世纪新一代数控加工设备”。
?并联运动机床具体结构的多样化
开发设计??加工制造?■市场开拓
1不伸缩的六条腿（即“六滑台”）机床改善工件可接近性差和工件空间对机床所占空间之 比低的弱点。六根杆长度相同，结构简单，可在杆内通冷却液以减少热影响。导轨均在一 个平面上也易于制造和调整。这种结构对加工长工件特别有利。由于导轨可按需要加长， 还可考虑在同一导轨上安排多套六条腿来组成加工生产线。
（2）六条腿与平台的连接方式
工作台在机床的底座上可前后移动，以便于装卸工件。底座上有3根按照120°分布的立柱, 用于支承并联机构。3）与并联运动机床配套的新型功能部件六条腿机床最为关键而又难制 造的是上下平台上“腿”的两个球面支承：一是必须为球面（按多自由度的要求），二是对球 度的要求高，否则会影响平台的定位和运动精度
企业管理
信息时代的工业化及市场竞争的新特点
K 知识一技术一产品的更新周期越来越短2、产品的技术含量越来越高3、产品个性化的 要求越来越普遍4、除了产品竞争的T （交货期）、Q （质量）、C （成本）、S （服务）以外, 独占性的知识产权的竞争越来越激烈5、信息技术已经渗透到了产品的设计、制造、管理、 销售的全过程6、现代管理在竞争中的作用越来越重要
大制造的概念：
时间尺度：从产品的市场需求到最终的报废处理；空间尺度：从市场需求一产品设计开发 一制造装配一一市场一一服务；地理尺度：全球化的制造
企业生产经营存在的主要问题:
1产品开发问题；企业不能适应市场开发出具有独占性技术的新产品，企业开发新产品周期 长、成本高；引进国外产品的部分企业，如缺乏消化、吸收和创新，企业将再度陷入困境 2企业结构不合理；建筑在封闭的经济基础上，小而全，大而全
企业产品开发和市场开拓能
力弱，加工制造庞大，形成两头小、中间大的“橄榄型3 3企业管理问题；部分企业依旧停留在计划经济粗放作业的传统模式上，缺乏按订单组织均
衡生产、压缩在制品和库存、加快资金周转率的手段，经营决策和售后服务管理方式落后 可供选择的解决对策
利用敏捷制造的原理对企业进行重组，利用信息化带动工业化，实现企业的
跨越式发展，利用敏捷制造的原理对企业进行重组，改变企业的结构，将企业由“橄榄型”改 变为“哑铃型”，使企业拥有庞大的产品开发能力及强大的市场开拓能力，将企业建筑在社 会化分工、合作大生产的基础上，达到对市场的敏捷响应，不具备独立设计开发最终产品 的企业，应建立具有特色的、高效的专业化生产企业，企业重组是世界范围的一种趋势， 信息化带动工业化，实现企业的跨越式发展，应用信息技术和手段（CAD/CAE/CAPP/CAM ） 加强新产品设计开发能力，实现产品的数字化设计制造运用先进的管理思想、理念和信息 技术（ERP 、CRM 、SCM 等）实现企业的现代化管理，综合运用现代管理技术、制造技术、 信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理 三要素及其信息流、物流有机地集成并优化运行实现企业整体优化 企业基础信息化：从单项应用到信息集成
CAD/CAE ：改善设计效率和质量
财务管理、办公自动化：改善企业管理
CAPP 、CAM 及NC 技术：提高零件加工效率和质量
快速原型制造RPM ； 工业机器人的应用; 自动化物流系统等。
集成信息化（从信息集成到过程集成）工程：异构信息集成：CAD/CAPP/CAM集成及与
QIS、SFC等的集成。
管理：MRP?U、ERP、BPR、SCM、CRM 等的应
用，带动企业管理制度的变革。
企业生产经营的信息流：
企业整个生产过程实质上是信息的采集、传递和加工处理的过程，最终形式的产品可以看成是物化了的数据。企业的物质流过程是由企业的信息流来控制和驱动的，应用信息技术就能将准确的信息在准确的时间，以准确的方式传送到准确的地点（人），以进行准确的处理
精益生产
JIT生产方式的产生生产经营方式是指生产者对所投入的资源要素、生产过程以及产出物的有机有效组合和运营方式的一种通盘概括，是对生产运作管理中的战略决策、系统设计和系统运行管理问题的全面综合。到目前为止，制造业的生产方式经历了一个从手工生产、批量生产到精益生产的演变过程
? JIT的核心是追求一种无库存的生产系统，或使库存最小化的生产系统，即消除一切只增加成本，而不向产品中增加价值的过程。从这一基本的生产哲学出发，形成了完备的JIT生产
体系，这个体系包括：
——实行生产同步化；
——提高生产系统灵活性；
减少不合理生产过程;
推行标准化作业;
追求产品零缺陷;
——保持库存最优化；
一行人本管理。
? JIT的最终目标是利润最大化，基本目标是努力降低成本，因此JIT还要求实现“四低两短”的具体生产目标：
——废品量最低。消除各种不合理因素，并对加工过程中每一工序的精益求精。——库存
量最低。库存是生产计划不合理、过程不协调、操作不规范的的表现。
——减少零件搬运量。零件搬运是非增值操作，减少零件和装配件运送量与搬运次数，可以节约装配时间，并减少这一过程中可能出现的问题。
器故障率低。低的机器故障率是生产线对新产品方案作岀快速反应的保障。生产提
前期最短。短的生产提前期与小批量相结合的系统，应变能力强，柔性好。
?■准备时间最短。准备时间长短与批量选择有关，如果准备时间趋于零，准备成本也趋于零，就有可能采用极小批量。
看板管理
看板管理，是丰田生产模式中的重要概念，指为了达到准时生产方式（JIT）控制现场生产流程的工具。看板管理方法是在同一道工序或者前后工序之间进行物流或信息流的传递。一旦主生产计划
确定以后，就会向各个生产车间下达生产指令，然后每一个生产车间又向前面的各道工序下达生产指令，最后再向仓库管理部门、采购部门下达相应的指
敏捷制造
(agile manufacturings AM)
任务的虚拟公司进行快速生产; 系统的运行目标是最大限度满足用户需求
令。这些生产指令的传递都是通过看板来完成的。
JIT 是一种拉动式的管理方式，它需要从最后一道工序通过信息流向上一道工序传
递信息，这种传递信息的载体就是看板。没有看板，JIT 是无法进行的。
目标：制造系统在满足低成本和高质量的同时，对变幻莫测的市场需求做出快速反应 敏捷制造（AM ）的新思想；
全新企业概念：将制造系统空间扩展到全国乃至全世界。通过企业网络建立信息交流高速 公路，以竞争能力和信誉为依据选择合作伙伴，组成动态公司，建立“虚拟企业”
全新的组织管理概念：以任务为中心的一种动态组合，强调技术和管理的结合，强调权力 分散，职权下放到项目组 全新的产品概念：敏捷制造的产品进入市场以后，可以根据用户的需要进行改变，得到新 的功能和性能，即使用柔性的、模块化的产品设计方法
全新的生产概念：产品成本与批量无关，从产品看是单件生产，而从具体的实际和制造部 门看，却是大批量生产 敏捷制造的主要特色：柔性和成员间的合作
敏捷制造的概念及特征
定义：快速响应市场的变化，在尽可能短的时间内向市场提供适销对路的环保型产品的制 造系统 利用人工智能和信息技术，通过多方面的协作，在先进的柔性制造技术的基础上，通过 企业内部的多功能项目组和企业外部的多功能项目组，组建虚拟公司，把全球范围内的各 种资源集成在一起，实现技术、管理和人的集成，从而在整个产品生命周期内最大限度满 足用户需求，提高企业的竞争能力 敏捷制造的基本特征：
?
AM 是自主制造系统：每个工件和加工过程、设备的利用以及人员的投入都由本单 元自己掌握和决定，这种系统简单、易行、有效 ?
AM 是虚拟制造系统：功能、组织、地域的虚拟化 ? AM 是可重构的制造系统：通过对制造系统的硬件重构和扩充，适应新的生产过程 敏捷制
造的基本原理：
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，组成面向
?敏捷性体现：持续变化性（产品、技术、管理模式）、快速反应性（以适应市场的
变化）、质量高标准、低费用
?实现敏捷制造的条件：设备高度柔性、可编程性和模式化，信息系统标准化和可维
护性，人的因素和管理机构
?实施方式：虚拟公司、竞争&合作，用户参与设计与制造，兼顾经济效益和社会效
益，增加信息服务和系统管理功能
敏捷制造的体系结构：
敏捷制造和实施主要包括：敏捷制造的基础结构
敏捷制造虚拟企业
1 ?敏捷制造的基础结构：为虚拟企业提供环境和条件 物理基础结构：虚拟企业运行所必须 的厂房、设备、设施、运输、资源等物理条件法律基础结构：规则基础结构，主要指国家 有关虚拟企业的法律、合同和政策 社会基础结构：虚拟企业生存和发展，还需要相应的 社会环境，由社会提供为虚拟企业服务的公共设施信息基础结构：指敏捷制造的信息支持 环境，包括提供各种服务的网点、中介机构等一切为虚拟企业服务的信息手段
2.虚拟企业的组织
敏捷制造的关键是在计算机网络和信息集成的基础结构上构成虚拟制造环境，根据市 场需求和社会经济效益组成虚拟制造企业敏捷制造连接各种生产资源，根据用户的需求和 虚拟制造环境中各
公司现有能力，在合作竞争的基础上组成面向任务的公司。市场机会存在，虚拟公司就存在，市场机会消失，虚拟公司也将解体虚拟公司依靠电子信息手段将分布在不同地区的不同公司的人力资源和物质资源组织一个动态的合作竞争组织结构，参加虚拟制造企业的公司通过网络提供标准的、模块化的和柔性的设计和制造服务，快速响应某一市场需求各类服务经过资格认证入网，当有若干公司可以提供相同或类似服务时，在竞争合作的基础上择优录用敏捷制造主要采用合作竞争的策略，分布在网络上的每个公司都缺乏足够的资源和能力来单独满足用户需求，各公司之间必须进行合作，各自解决一定的子问题，每个公司所得出的相应子问题解的集合构成原问题的解敏捷制造的实施：
敏捷制造的实施包括敏捷制造战略选择、敏捷化建设、敏捷制造系统建立和敏捷制造系统的运行与规律等步骤，是一个不断发展和完善的过程
1.市场分析与评估在需求预测和订单的基础上，采用质量功能配置、价值工程等技术，按照需求、重要性、成本和技术难度等评价指标进行评估，将需求转化为相应的工程目标。2?组建虚拟企业通过向下游的设计预发布，采用成熟的设计与工艺并结合物料情况，形成详细设计方案，分析确定需要外购或外协加工的零部件，制定生产计划，并对生产系统与后勤保障作相应调整，动态调配生产资源，建立逻辑上的实际的临时性功能组织3?选择合作伙伴企业间合作以竞标方式选择合作伙伴，采用群组协同工作方式，通过网络基于同一产品模型合作完成设计，4?组织制造活动协调相应的组织关系和业务关系等，并采用基于网络的PDM技术对整个业务、生产过程、产品信息等进行集成管理，实现敏捷制造
精良生产(Lean Production, LP)
精良生产概述
核心思想：从生产操作、组织管理、经营方式…各方面，找出所有不能为产品带来增值的活动或人员并加以革除
精良生产是相对于大量生产(Mass Production)而言的一种新型生产方式
精良生产方式综合了单件生产和大量生产的优点，既避免了单件生产的高成本，又避免了大量生产的僵化不灵活精良生产目标是要求产品“尽善尽美”，因此要在生产中“精益求精”，不断降低成本，力求做到无废品、零库存、无设备故障…
精良生产是以最少投入获得成本低、质量高、投放市场快的产品，大大降低成本和废品率，是未来制造业的发展方向之一目前，欧美许多采用LP技术的公司获得了较大的经济效益，是绿色制造的有力支持技术之一
精良生产的内涵及特征核心：准时制生产方式(JIT)
“只在需要的时候，按需要的量生产所需的产品” 精良生产方式是追求一种无库存的生产系统，或使库存达到最小的生产系统：
精良生产的体系结构：精良生产采用由多能工人组成的工作小组和柔性很高的自动化设备, 避免了手工作坊式的技艺性生产的高费用和大批量生产的高刚性
精良生产方式：
1?对操作工人的要求大大提高
为了提高效率，往往采取以下几种方法：①减少以至撤消非增值的人员和岗位，彻底消除各种浪费；②实行总装线上工人集体负责制，努力在本工序内把问题解决好；③注重整体效益，通过精心策划安排各种产品混合生产，尽可能最大限度地满足各工序间的负荷平衡, 取得总体上的最高效率；
④创造和谐稳定的劳资关系，充分调动员工的工作积极性、主动性和创造性，尽可能发挥每个人的最大能力
2.生产管理上全面贯彻“精益求精”的管理思想
①从组织安排上为工人提供全面了解工厂信息的手段，从而使每个工人都有机会为工厂需要解决的
问题出力。这种灵活的动态工作小组是精良工厂的核心所在；②改变单调枯燥的重复工作。由于精良生产中工人都必须是多面手，它通过动态的工作小组集体负责生产的某段环节，因此工作不再是
简单地重复某一操作，而是经常充满创造性的挑战。去掉了为了保证生产的正常进行而配备的冗余的缓冲环节、超额的库存、超额的面积和超额的工人等，使得其生产是“精良”的；③从推动方式
变为拉取方式，即由传统的按照企业的生产计划，在现场按日程进度的需求决定，而不是反过来由前一道工序的生产结果决定后一道工序的生产。这就形成了“准时生产”(Just in time, JIT)的概念。这要求从原材料供应商，到
协作厂配套件，到各个车间、班组之间互相提供半成品，都应当在准确的时间.地点，按照准确的数量、质量提供给准确需要的人；④“看板”(Kanban)系统是实现JIT思想的有效手段和工具。它的功能是在前后工序间传递物料需求和供应信息，按功能可将其分为基本看板、供应看板、采购看板、转包看板和辅助看板五类
3.产品设计上四个显著特点
①领导方式。推行“主查”系统，大大增强设计组项目负责人的权威感和荣誉感，调动了其积极性；②集体协作。由“主查”负责组织一个紧密结合的小组对一个项目全权负责，项目组成员来自公司的各职能部门，但“主査”对他们在项目开发过程中具有很大的控制权，保证了各成员对项目的充分参与，使项目的集体协作顺畅进行；③信息交流。事先由集体讨论制定出项目组成员的责任条约，项目开发过程中，严格按条约执行，避免可能发生的冲突，降低内耗，提高工作效率；④同步开发。精良生产的基本精神就是消除一切无用的和浪费的东西，包括时间的浪费，提倡尽可能并行地做事，以缩短总的时间进度精良生产的应用前景：精益生产是一个永无止境的精益求精的过程，它致力于改进生产流程和流程中的每一道工序，尽最大可能消除价值链中一切不能增加价值的活动，提高劳动利用率，消灭浪费，按照顾客订单生产的同时也最大限度的降低库存
精益是一种全新的企业文化，而不是最新的管理时尚
精益生产依据较为独特的生产组织方式，并取得了良好的效果。这不仅是因为它的某项管理手段
比大批量生产方式或其他生产方式优越，而且在于它依托所处的经济、技术和人文环境，釆用了适
应环境的管理体系，从而体现了巨大的优越性
企业资源计划(ERP)
从管理系统的角度看，ERP系统包括下列五个部分：
?①支持企业整体发展战略的战略经营系统；
?②实现全球化销售的营销与市场集成系统；
?③完善企业成本管理机制而建立的财务管理系统：
?④应用新的技术开发和工程设计管理模式的集成系统;
?⑤反应敏捷的准时生产制造支持系统。
MRP 、 MRPII、ERP 三者比对
调幅电路 谐振式调幅电路
电桥电路
? MRP （物料需求计划）：— 销?产?供部门物料信息的集成一 既不出现短缺，又不积压 库存一 优先级计划/供需平衡原则? MRP II （制造资源计划）:
— 物料信息同 资金信息的集4 “财务帐”与“实物帐”同步生成—管理会计/模拟法支持决策?ERP （企业资源计划）: 客户、供应商、制造商信息的集成
优化供需 一 协同运营/合作竞争一供需链管理/敏捷制造/精益生产/约束理论/价值链
企业常见的头痛问题：
? 产供销严重脱节一销售接下订单生产不出来一生产计划排好，原材料供应不上 （MRP ） ? 财务与业务脱节一费用不清，源出多头一财务报告滞后一决策/处 理不及时（MRPII ） ? 不能及时掌握（ERP ） 需求供应难沟通一代理、客户情况不能及时掌握一供货情况 3-1在机械式传感器屮，影响线性度的主要因索是什么？可举例说明。
解答：主要因素是弹性敏感元件的嬌变、弹性后效等。
3-2试举出你所熟悉的五种机械式传感器，并说明它们的变换原理。
解答：气压表、弹簧秤、双金属片温度传感器、液体温度传感器、毛发湿度计等。
3-3电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上有何区别？各有何优缺点？应如何针对具 体情况来选用？
解答：电阻丝应变片主要利用形变效应，而半导体应变片主要利用压阻效应。
电阻丝M 变片主要优点是性能稳定，现行较好；主要缺点是灵敏度低，横向效应大。
半导体应变片主要优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效丿应小；主要缺点是温度稳定性
差、灵敏度离散度大、非线性大。
选用时要根据测量精度要求、现场条件、灵敏度要求等来选择。
3-6电容式、电感式、电阻丿应变式传感器的测量电路有何异同？举例说明。
解答：电容式传感器的测最电路
调幅电路＜
电桥电路＜ 变压器电桥
紧耦介电感臂电桥
调频电路曲
运算放人器电路
二极管T 型网络 淬动脉宽调制电路
极化电路等
自感粮变磁阻式电感传感器的测杲电路:
谐振式调幅电路
惠斯登电桥
带相敏检波的电桥筹
调频电路
调相电路等
电阻应变式传感器的测最电路：电桥电路（肓流电桥和交流电桥）。
相同点：都可使用电桥电路，都可输出调幅波。电容、电感式传感器都可使用调幅电路、 调频电路等。
不同点：电阻应变式传感器可以使用直流电桥电路，而电容式、电感式则不能。另外电 容式、电感式传感器测量电路种类繁多。
3-9试按接触式与非接触式区分传感器，列出它们的名称、变换原理，用在何处？ 解答：接触式：变阻器式、电阻应变式、电感式（涡流式除外）、电容式、磁电式、压电式、 热电式、广线式、热敏电阻、气敏、湿敏等传感器。
非接触式：涡电流式、光电式、热释电式、霍尔式、固态图像传感器等。
可以实现非接触测量的是：电容式、光纤式等传感器
3-12光电传感器包含哪儿种类型？各有何特点？用光电式传感器可以测量哪些物理量？ 解答：包括利用外光电效应丁?作的光电传感器、利用内光电效应工作的光电传感器、利用光 生伏特效应工作的光电传感器三种。
外光电效应（亦称光电了发射效应）一光线照射物体，使物体的电了逸出表面的现象, 包括光电管和光电倍增管。
内光电效应（亦称光导效应）一物体受到光线照射时，物体的电了吸收光能是其导电性 增加，电阻率下降的现象，有光敏电阻和由其制成的光导管。
光生伏特效应一光线使物体产生一定方向的电动势。
如遥控器，自动门（热释电红外探测器），光电鼠标器，照相机白动测光计，光度计， 光电耦合器，光电开关（计数、位置、行程开关等），浊度检测，火灾报警，光电阅读器（如 纸带阅读机、条形码读出器、考卷自动评阅机等），光纤通信，光纤传感，CCD,色差，颜 色标记，防盗报警，电视机屮亮度白动调节，路灯、航标灯控制，光控灯廉，音乐石英钟控 制（晚上不奏乐），红外遥感、干手器、冲水机等。
在CCD 图彖传感器、红外成像仪、光纤传感器、激光传感器等中都得到了广泛应用。 3-13何谓隼尔效应？其物理木质是什么？用隼尔元件可测哪些物理量？请举出三个例了说 明。
解答：
霍尔（Hall ）效应：金属或半导体薄片置于磁场中，当有电流流过薄片时，则在垂直于 电流和磁场方向的两侧面上将产生电位并，这种现彖称为霍尔效应,产生的电位并称为霍尔 电势。
霍尔效应产生的机理（物理木质）：在磁场屮运动的电荷受到磁场力F L（称为洛仑兹力）作用，而向垂直于磁场和运动方向的方向移动，在两侧面产生正、负电荷积累。
应用举例：电流的测量，位移测量，磁感应强度测量，力测量；计数装置，转速测量（如计程表等），流量测量，位置检测与控制，电了点火器，制做霍尔电机一无刷电机等。
3-14试说明压电式加速度计、超声换能器、声发射传感器Z间的异同点。解答：相同点：都是利用材料的压电效应（正压电效应或逆压电效应）。
不同点：压电式加速度计利用正压电效应，通过惯性质量快将振动加速度转换成力作用于压电元件，产生电荷。
超声波换能器川于电能和机械能的相互转换。利用正、逆压电效丿垃。利用逆压电效应可用于清洗、焊接等。
声发射传感器是基于晶体纟R件的压电效应，将声发射波所引起的被检件表面振动转换成电压信号的换能设备，所有又常被人们称为声发射换能器或者声发射探头。
材料结构受外力或内力作用产生位错■滑移■微裂纹形成■裂纹扩展■断裂，以弹性波的形式释放出应变能的现彖称为声发射。
声发射传感器不同于加速度传感器，它受应力波作用时靠压电晶片自身的谐振变形把被检试件表面振动物理量转化为电量输出。
3-15有一批涡轮机叶片，需要检测是否行裂纹，请举出两种以上方法，并阐明所用传感器的工作原理。
涡电流传感器，红外辐射温度测量，声发射传感器（压电式）等。
3-16说明用光纤传感器测量压力和位移的工作原理，指出其不同点。
解答：
微弯测压力原理：力T微弯板T光纤变形T光纤传递的光强变化。
微弯测位移原理：位移-> 微弯板T光纤变形T光纤传递的光强变化。
不同点：压力需要弹性敏感元件转换成位移。
3-17说明红外遥感器的检测原理。为什么在空间技术屮有广泛应用？举出实例说明。
解答：红外遥感就是远距离检测被测目标的红外辐射能量。空间技术中利用飞船、航天飞机、卫星等携带的红外遥感仪器可以实现很多对地、对空观测任务。如观测星系，利川卫星遥测技术研究地壳断层分布、探讨地震前兆，卫星海洋观测等。
3-18试说明固态图像传感器（CCD器件）的成像原理，怎样实现光信息的转换、存储和传输过程，在工程测试屮有何应用？
CCD固态图像传感器的成像原理：MOS光敏元件或光敏二极管等将光信息转换成电荷存储在CCD的MOS电容屮，然后再控制信号的控制下将MOS电容屮的光生电荷转移出来。
应用：如冶金部门中各种管、线、带材轧制过程中的尺寸测量，光纤及纤维制造中的丝径测量，产品分类，产品表瓯质量评定，文字与图象识别，传真，空间遥感，光谱测量等。3-19在轧钢过程屮，需监测薄板的厚度，宜采用那种传感器？说明其原理。
解答：差动变压器、涡电流式、光电式，射线式传感器等。
3-20试说明激光测长、激光测振的测量原理。
解答：利用激光干涉测量技术。
3-21选用传感器的基木原则是什么？试举一例说明。
解答：灵敏度、响应特性、线性范围、可靠性、精确度、测量方法、体积、重量、价格等各方面综合考虑。
先进制造技术试卷
先进制造技术试卷 This manuscript was revised on November 28, 2020
2016—2017学年第一学期期末考试 先进制造技术试卷B 姓名_______ 学号____ __ 成绩_________ 一、填空题（40分，每空2分） 1、先进制造技术的四个基本特征是、、 、。 2.虚拟制造技术是以、、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。 3、CIMS分成五个层次，即、、、和设备级。 4、工业机器人的按系统功能分：1) 2) 3) 4) 。 5、先进制造技术的特点是、、 、、。 二、判断题（20分，每题2分） 1. 激光束、离子束、电子束均可对工件表面进行改性。（） 2. 敏捷制造的基本思想就是企业快速响应市场的需求。（） 3.刚性自动化制造以大批量生产为模式、以降低成本为目的。 （） 4.在快速原型制造技术中，SLA指的是选区激光烧结法。（）
5. 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。（） 6. 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。（） 7. 柔性制造系统按固定的生产节拍运行。( ) 8. 中小企业不宜采用先进制造技术。( ) 9. 电火花线切割采用细金属丝作电极。( ) 10、车削时，工件的转速很高，切削速度就一定很大。（） 三、问答题（40分） 1、什么是快速原型制造技术它有哪四种典型技术。 2、什么是工业机器人按自动化功能层次可分为几种类型。 3、LOM快速原型制造工艺方法的工作原理 4、什么是柔性制造系统柔性制造系统的组成
先进制造技术考试复习题及答案
6.绿色设计的主要内容包括：____________、____________、____________、____________和____________。 7.柔性制造系统组成包括：____________、____________和____________。 8.PDM四层体系结构分别为：____________、____________、____________和____________。 9.CIMS分为五个层次，即：____________、____________、____________、____________和____________。 10.MRP和MRPⅡ分别指____________和____________，而ERP指__________，其核心思想是____________。 二、判断题 1. 并行工程的主要目标是缩短产品的开发周期，降低产品的质量，提高产品的成本，从而增强企业的竞争力。（×） 2. 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学腐蚀将工件加工成形。电解加工的工具（阴极）发生溶解，可长期使用。可在一个工序内完成复杂形状的加工。（×） 3. 柔性制造系统是由数控加工设备（或FMC）,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。（√） 4. 特种加工是指直接利用电能、声能、光能、电化学能、热能以及特殊机械能对材料进行加工，它与传统的切削加工方法相比具有许多特点：在加工过程中工具与工件之间没有显著的切削力；加工用的工具材料硬度可以低于被加工材料的硬度；能用简单的运动加工出复杂的型面。（√） 5. FMS可使工艺人员避免查阅冗长的资料、数值计算，填写表格等重复的繁重工作，大幅度地提高工艺人员的工作效率，提高生产工艺水平和产品质量。 （×） 6.制造技术就是指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。（√） 三、名词解释 1.DFC DFC Design For Cost的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。 2.FMS 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。 3.CE 并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一
先进制造技术A卷答案
2016—2017学年第一学期期末考试 先进制造技术试卷A 姓名_______ 学号____ __ 成绩_________ 一、填空题（40分，每空2分） 1、先进制造技术的四个基本特征是柔性化、集成化、智能化、网络化。 2.虚拟制造技术是以信息技术、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，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。 3、CIMS分成五个层次，即工厂级、车间级、单元级、工作站级和设备级。 4、工业机器人的按系统功能分：1) 专用机器人2) 通用机器人3)示教再现机器人4)智能机器人。 5、先进制造技术的特点是先进性、广泛性、实用性、系统集成性、动态性。
二、判断题（20分，每题2分） 1. 制造系统是一个将生产要素转变成离散型产品的输入输出系统。( √) 2. 现代机械制造技术是传统机械制造技术与高新技术相结合的产物( √) 3. 柔性制造系统按固定的生产节拍运行。(×) 4. 中小企业不宜采用先进制造技术。( ×) 5. 制造技术基础设施要求采用最先进的设备和工具。( ×) 6.超精密加工又称为纳米加工。( √) 7.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、表面粗糙度值越小，加工表面的微观几何形状精度就越高。（√） 9、车削时，工件的转速很高，切削速度就一定很大。（×） 10.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。（√）
三、问答题（40分） 1、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 2、CIMS是指什么从功能角度看，它的基本部分有那些 答：（1）CIMS就是计算机集成制造系统，是在计算机技术、信息处理技术、自动控制技术、现代管理技术、柔性制造技术基础上，将企业的全部生产、经营活动所需的各种分散的自动化系统，经过新的生产管理模式，把企业全部生产过程中的有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物料流有机地集成起来，以获得适用于多品种、中小批量生产的高效益、高柔性、高质量的制造系统。 （2）CIMS由管理信息系统(MIS)、工程设计自动化系统(CAD/CAM)、制造自动化系统（或柔性自动化系统）(FMS)、质量保证系统(CAQ)
先进制造技术复习题
复习题： 简答 1、先进制造技术含有哪些技术群？各技术群又含有哪些技术？ 2、简述机电产品开发的过程。 3、CAD/CAM集成关键技术有哪些？CAD/CAM系统由哪几部分组成？主要任务有哪些？ 4、FMS由哪几部分组成？FMS零件运输系统主要完成哪些任务？主要运输工具有哪些？ 5、简述“5S”的含义及内容。 6、简述激光加工的特点及应用场合。 7、列表比较LOM、SLA、SLS、FDM四种快速原型技术的特点及应用材料。 8、加工中心刀库有哪几种刀库？各有何特点？FMS刀具信息应含哪些内容？ 9、什么是CIM？简述CIMS技术内涵实现的途径。 10、RP技术在产品设计中有何作用？为什么说RP技术给产品设计带来革命？ 11、生产管理技术的发展分为三个阶段，科学管理阶段和现代生产管理阶段的主要技术有哪些？： 12、PDM的主要功能有哪些？PDM管理的与产品相关的信息和过程有哪些？ 13、ERP系统是由哪些系统组成的？
14、MRP的输入和输出各有哪些？ 15、制造过程中的七大损耗是指哪些损耗？ 16、简述超精密加工所涉及的技术范围。 17、简述特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别。 18、高速切削与普通切削相比有何特点？ 19、简述绿色再制造的关键技术和一般步骤。 填空 1、CAD/CAM系统的主要任务有：几何建模、、、、计算机辅助工艺规划、、工程数据库管理等。 2、CAD/CAM系统软件系统分三个层次：系统软件、、。 3、制造系统的“三流”是指、、。 4、先进制造技术的核心技术是。 5、FMS系统有哪三种软件：、、FMS数据管理和通信网络。 6、FMS零件运输系统的作用是、
现代制造技术试题含答案
现代制造技术与装备A卷 一、填空题20 1.现代制造技术，其内涵就是“_________+_________+管理科学”而形成的制造技术。 2.CIMS的含义是___________，___________含义是柔性制造系统。 3.切削液主要有___________作用、___________作用、排屑作用。 4.数控机床按伺服系统的类型分为__________，__________，__________。 5.数控机床主要有__________、__________、__________、测量反馈装置、控制介质五部 分组成。 6.机械手按驱动方式可分为__________、__________、气动式和机械式机械手。 7.三维几何建模的方式有线框模型、__________、__________。 8.柔性制造系统主要有__________、__________、计算机控制与管理系统。 9.广义的产品质量概念，除了包括狭义的产品本身质量概念外，还涵盖了__________，服 务质量，工作质量。 10.MRP基本原理是将企业产品中的各种物料分为独立物料和__________。 二：概念解释15 柔性（2`）： 高速加工（3`）： 加工中心（3`）： 三坐标测量仪(3`)： 并行设计(4`)： 三．简答题30 1.列举快速原型制造技术的主要五种方法。5 2.简述FMS的组成及其功能。6 3.激光加工的装置由哪些部分组成？激光有哪些作用？5 4.机床夹具按其使用范围主要可分为哪几种？5 5.APT语言的源程序有哪几种类型的语句组成？4 6.请简单阐述一下PDM的含义。5 四．分析理解35 1、超声波加工18 （1）将下超声加工原理图中的各部分（1～7）写出答案。14
先进制造技术试卷与答案
《先进制造技术》试题 考试说明： 1.首先下载试题及《标准答卷模版》，完成答题后，答卷从网上提交。 2.答卷电子稿命名原则：学号.doc。如：11031020512002.doc。 3.网上提交起止时间：2016年5月16日8：00—6月16日18：00。 试题： 一、简述先进制造技术的特点有哪些？（15分） 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？（15分） 三、什么是智能制造系统？为什么说智能制造是影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。（15分） 四、试阐述立体光刻技术的具体实现方法。（20分） 五、钢铁行业环保问题已经越来越成为被注重和研究的热点，查阅相关文献，撰写一篇主题为“绿色制造 在钢铁工业中如何应用”的短文，要求字数不少于500字。（35分）
《先进制造技术》答卷 一、简述先进制造技术的特点有哪些？ 1.先进制造技术涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。 2.先进制造技术强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。 3.80年代以来，随着全球市场竞争越来越激烈，先进制造技术要求具有世界先进水平，它的竞争已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争，因此它是面向全球竞争的技术。 4.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。 总之，成形技术和加工技术日趋精密化，制造工艺、设备和工厂的柔性与可重性将成为制造业的显著特点，虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用，智能化、数字化是先进制造的发展方向，提高对市场快速反应能力的制造技术将超速发展和应用，信息技术在先进制造领域发挥越来越重要的作用。 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？ 车削中心是在数控车床的基础上，配置刀库和机械手，使之可选择使用的刀具数量大大增加。车削中心比较全能,可以车,铣,钻等多种功能,刀库容量大,轴也多,速度也比数控车床快得多,车削中心分立式,卧式还有立卧式加工中心,加工大批量 而且复杂零件时一般采用加工中心。车削中心也是一种多工序加工机床，它是数控车床在扩大工艺范围方面的发展。不少回转体零件上常常还需要进行钻孔、铣削等工序，例如钻油孔、钻横向孔、铣键槽、铣偏方及铣油槽等。在这种情况下，所有工序最好能在一次装夹下完成。这对降低成本、缩短加工周期、保证加工精度等都具有重要意义，特别是对重型机床，更能显示其优点，因为其加工的重型零件吊装不易。 车削中心主要以车削为主，还可以进行铣、钻、扩、铰、攻螺纹等加工。其加工对象主要有：复杂零件的锥面、复杂曲线为母线的回转体。在车削中心上还能进行钻径向孔、铣键槽、铣凸轮槽和螺旋槽、锥螺纹和变螺距螺纹等加工。回转体表面及端面、沟槽、螺纹、成形面和切断等。具体如下：车端面、车锥体、钻中心孔、车特型面、车外园、用成型刀车特性面、 钻孔、车螺纹、镗孔、滚花、绞孔、切断。车削中心一般还具有以下两种先进功能。 1)动力刀具功能即刀架上某些刀位或所有的刀位可以使用回转刀具(如铣刀、钻头)通过刀架内的动力使这些刀具回转。
先进制造技术复习题(1)
先进制造技术复习题 一、填空题 1.制造系统是由制造所涉及、和组成的 一个有机整体。 2.可靠性设计的常用评价指标主要包括， 和等。 3.反求工程的主要影响因素有， 和。 4.先进制造技术旨在实现、、、 和的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。 5.高能束加工通常包括，，。 6.超精密加工机床设备应该具有，， 和高自动化的要求。 7.绿色产品是指以和为核心而设计生产的，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。 8.物流配送流程包括，，，，， 等多个作业环节。 9.原子力显微镜的两种力模式为，。 10.高速机床主轴的轴承有，，，等形式。 11.快速原型制造常用的工艺方法，， ，。 12.在精益生产的大厦体系结构中，其目标支柱是， 和。 13.敏捷制造企业采用现代通信技术，以，，的形式，组 织新产品的开发。 14.虚拟制造技术旨在用、、去赢得竞争。
15.并行工程的特征为，，， 。 16.大规模集成电路的制作工艺过程主要包 括，，，， 。 17.光敏液相固化法(SLA)通常采用的原材料是。 18.超精密加工软金属时，常用的刀具材料为。 19.FMS的机床配置形式通常有，和。 20.先进制造技术包含、和三个技术群。 21.系统的可靠性预测要根据系统的组成形式分别按， 和可靠度进行计算。 22.根据产品的信息来源，反求工程可分为，和。 23.先进制造工艺技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括 和。 24.微细加工中的三束加工是指，，。25．超精密加工机床设备的关键部件主要有，， 。 26. 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 和的现代制造模式。 27.及时制生产追求的目标为零，零，零，零。28．扫描隧道显微镜的两种工作模式为，。
先进制造技术试题 考试题 习题 复习题 答案 (全)
《先进制造技术》考试试卷(A)答案 一、填空题（每空2分，共30分） 1、典型FMS的三个子系统是：加工系统、运储系统、计算机控制系统。 2、先进制造技术的特点：先进性、规范性、实用性、集成性、系统性、动态性。 3、CIMS系统的三要素：人、经营、技术。 4、FMS中央管理计算机肩负的任务：控制、监控、监视。 二、名词解释（共15分，每题3分） 1、DFC Design For Cost的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。 2、AM敏捷制造（Agile Manufacturing）敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。 3、CE 并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一切资源，在设计新产品时，就前瞻性地考虑和设计与产品的全生命周期有关的过程。在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等各种因素。 4、CIM Computer Integrated Manu-facturing,简称CIM。20年来，CIM概念不断得以丰富和发展。CIM在世界各工业国的推动下，历经了百家争鸣的概念演变而进入蓬勃发展时期。80年代初，美国和日本关于CIM的定交基本上都是紧密围绕制造和产品开发这一范围。德国自80年代初期开始注意探讨CIM这一主题，出现了各种不同的概念定义，直到1985年(联邦)德车经济和平委员会(AWFA)提出了CIM的推荐性定义，取得了一定程度上的统一。 5、FMS 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。 三、简答题（共15分,每题5分） 1、先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、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，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2、数据库系统在CIMS中的作用和地位 数据库分系统是支持CIMS各个分系统、覆盖企业全部信息的数据存储和管理系统。它是逻辑上统一、物理上分布的全局数据库管理系统，可以实现企业数据和信息集成。数据库系统提供了定义数据结构和方便地对数据进行操纵的功能；具有安全控制功能，保证了数据安全性； 提供完整性控制，保证数据正确性和一致性；提供并发控制，保证多个用户操作数据库数据的正确性。所以数据库技术是管理数据、实现共享的最通用的方法。 在CIMS中还有一个专用的工程数据库系统，用来处理大量的工程数据，如图形、工艺规程、NC代码等。工程数据库系统中的数据与生产管理、经营管理数据按一定的规范进行交换，从而达到全CIMS的信息集成和共享。 3、快速原型技术的基本过程
试题库之第七章先进制造技术
第七章：先进制造技术 一、单项选择题 1.按照系统的观点，可将生产定义为使生产（）转变为生产财富并创造效益的 输入输出系统。C A．对象；B．资料；C．要素；D．信息。 2.快速原型制造技术采用（）方法生成零件。C A．仿形；B．浇注；C．分层制造；D．晶粒生长 3.度量生产过程效率的标准是（）。D A．产量；B．产值；C．利润；D．生产率 4.在先进的工业化国家中，国民经济总产值的约（）来自制造业。C A．20%；B．40%；C．60%；D．80% 5.制造从广义上可理解为（）生产。B A．连续型；B．离散型；C．间断型；D．密集型。 6.精良生产是对（）公司生产方式的一种描述。 D A．波音；B．通用；C．三菱；D．丰田。 7.在机械产品中，相似件约占零件总数的（）。C A．30%；B．50% ；C．70%；D．90%。 8.零件分类编码系统是用（）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规 则和依据。 C A．文字；B．数字；C．字符；D．字母 9.成组技术按（）组织生产。D A．产品；B．部件；C．零件；D．零件组 10.CIM是（）和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应能 力。 B A．高新技术；B．信息技术；C．计算机技术；D．现代管理技术 11.并行工程是对产品及（）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。 D A．零件；B．设备；C．工艺装备；D．相关过程 12.实行并行工程的企业多采用（）的组织形式。C A．直线式；B．职能式；C．矩阵式；D．自由式 13.在多变的市场环境下，影响竞争力的诸要素中（）将变得越来越突出。A A．时间； B．质量； C．成本； D．服务 14.柔性制造系统（FMS）特别适合于（）生产。B A．单件；B．多品种、中小批量；C．少品种、中小批量；D．大批量 15.先进制造技术首先由美国于20世纪（）提出。D A．70年代中；B．80年代初；C．80年代末；D．90年代中 16.当前精密加工所达到的精度是（）。C
先进制造技术考试题
反求工程：消化吸收并改进国内外先进技术的一系列工作方法和技术的总和。 特种加工技术：利用电、化学、声、光、热等能量去除工件材料，在加工过程中往往工具不接触工件，二者之间不存在显著地切削力。 激光焊接技术：以高功率聚焦的激光束为热源，融化材料形成焊接接头的高精度、高效率的焊接方法。 敏捷制造技术：指制造系统在满足低成本和高质量的同时，对变幻莫测的市场需求的快速反应。 计算机集成制造：在自动化孤岛技术的基础上，将制造过程进行全面统一的设计并且将制造企业的全部声场经营活动通过数据驱动形式形成一个有机整体，以实现制造业的高效益、高柔性和智能化。 精益生产：有效运用现代先进制造技术和管理技术成就，以整体优化的观点，以社会需求为依据，以发挥人的因素为根本，有效配合和合理使用企业资源，把产品形成全过程诸要素进行优化组合，以必要的劳动，确保必要的时间内，按必要的数量，生产必要的零部件，达到杜绝超量生产，消除无效劳动和浪费，降低成本，提高产品质量，用最少的投入，实现最大的产出，最大限度的为企业谋求利益的一种新型生产方式。 并行工程：把传统的制造技术与计算机技术、系统工程技术和自动化技术相结合，采用多学科团队和并行过程的集成方法，将串行过程并行起来，在产品开发的早期阶段全面考虑生命周期中的各种因素，力争使产品开发能够一次获得成功，从而缩短产品开发周期，提高产品质量，降低产品成本的过程。 绿色制造：又称环境意识制造和面向环境的制造，是一个综合考虑环境和资源消耗的现代再造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境的负面影响最小，资源利用率最高并使企业经济效益和社会效益最高。 柔性制造系统：只用可编程、多功能的数字控制设备更换刚性自动化设备；用易编程、易修改、易扩展、易更换的软件控制代替刚性联接的工序过程，是刚性生产线柔性化，以快速响应市场的需求，更有效率地完成多品种、中小批量的生产任务。 快速成型技术：针对工程领域而言，其广义上的定义为：通过概念性的具备基本功能的模型快速表达出设计者意图的工程方法。 针对制造技术而言，其狭义上的定义为：一种根据CAD信息数据把成型材料层层叠加而制造零件的工艺过程。 制造系统：制造过程及其所涉及的硬件以及有关的软件，组成的具有特定功能的有机整体。先进制造技术：是传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术和管理科学等多学科先进技术的综合，并应用于制造工程之中所形成的一个科学体系。 先进制造技术分为三个技术群：主体技术群，支撑技术群，制造基础设施。 反求工程技术的研究对象主要可以分为实物、软件和影像三大类。 特种加工工艺：利用化学、电化学、物理（声、光、热、磁）等方法对材料进行加工工艺。快速成型工艺：直接根据产品CAD的三维实体模型数据，经计算机处理后，将三维模型转化为许多平面模型的叠加，再通过计算机控制，制造一系列平面模型并加以联接，形成复杂的三维实体零件。 光敏树脂液相固化成形（SL）原理： 具有一定波长和强度的紫外激光光束，在计算机控制下按加工零件各分层截面的形状对液态光敏树脂逐点扫描，被光照射到的薄层树脂发生聚合反应，从而形成一个固化的层面。当一层扫描完成后，未被照射到的地方仍是液态。然后升降台带动基板再下降一层高度，已成型的层面上方又填充一层树脂，在进行第二次扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上。如此反复直到整个零件制造完毕。
先进制造技术期末考试
1.先进制造技术概念；与传统制造技术的区别： 指在制造过程和制造系统中融合电子、信息、管理以及新工艺等科学技术，使材料转换为产品的过程更有效、成本更低、更能及时满足市场需求的先进的工程技术的总称。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。 由于先进制造技术涵盖了大量的新理念新技术，而且这些理念和技术更能适应当今市场的发展，与传统制造业相比其优越性也是显而易见的，主要表现在以下方面： （1）使制造企业能够适应市场快速变换和多样化的需要，提高为用户服务的水平。 （2）以较小的批量轮番生产，可以减少在制品占用，缩短制造提前期，减少成品的安全库存，从而加速流动资金的周转速度。 （3）先进的开发与设计是决定企业快速反应能力的首要因素，这些技术主要是指基于信息基础上的，可使设计过程信息化与自动化，可使设计过程缩短，设计成本降低。 （4）以优质、高效、低耗、清洁、灵活的基础制造技术为核心，使得产品性质更好，生产效率更高，运作成本更少，人性化更完善，满足可持续发展的要求。（5）通过信息技术、计算机技术和系统管理技术将传统制造技术的基础及技术和新型制造单元局部或系统集成形成了先进制造集成技术，技术优势更加明显突出。 （6）企业组织更加有机化与柔性化，能够充分发挥人的主观能动性，充分利用高新技术和先进信息技术的扁平型，层次效率高，灵活迅速，应变能力强，充满活力，具有很强的竞争能力而且能够持续进行组织学习、管理创新和结构重组的组织。 （7）管理理念追求变革创新，重视人的作用，充分利用外部资源，如变革管理、人才管理、自主管理、团队管理、作业管理、流动管理等。 2.快速成型技术的基本概念与基本原理；SLA、SLS、FDM三个技术的特点： 基本概念：快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制 造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。 基本原理：快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。
先进制造技术试题与答案25
先进制造技术试题 一、填空题（每空2分，共30分） 1、典型FMS的三个子系统是：加工系统、运储系统、计算机控制系统。 2、先进制造技术的特点：先进性、规范性、实用性、集成性、系统性、动态性。 3、 CIMS系统的三要素：丄、经营、技术。 4、FMS中央管理计算机肩负的任务：控制、监控、监视。 二、名词解释（共15分，每题3分） 1、DFC Design For Cost 的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X ）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维 修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。 2、AM敏捷制造（Agile Manufacturing ）敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。 3、CE并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一切资源，在设计新产品时，就前瞻性地考虑和设计与产品的全生命周期有关的过程。在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等各种因素。 4、 CIM Computer Integrated Manu-facturing,简称CIM。20年来，CIM概念不断得以丰富和发展。CIM在世界各工业国的推动下，历经了 百家争鸣的概念演变而进入蓬勃发展时期。80年代初，美国和日本关于 CIM的定交基本上都是紧密围绕制造和产品开发这一范围。德国自 80年代初期开始注意探讨 CIM这一主题，出现了各种不同的概念定义，直到1985年（联邦）德车经济和平委员会（AWFA）提出了 CIM的推荐 性定义，取得了一定程度上的统一。 5、FMS柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系 统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物 料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产（即具有柔性”）并能及时地改变产品以满 足市场需求。 三、简答题（共15分，每题5分） 1、先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、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，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2、数据库系统在 CIMS中的作用和地位 数据库分系统是支持 CIMS各个分系统、覆盖企业全部信息的数据存储和管理系统。它是逻辑上统一、物理上分布的全局数据库管理系统，可以实现企业数据和信息集成。数据库系统提供了定义数据结构和方便地对数据进行操纵的功能；具有安全控制功能，保证了 数据安全性；提供完整性控制，保证数据正确性和一致性；提供并发控制，保证多个用户操作数据库数据的正确性。所以数据库技术是管理数据、实现共享的最通用的方法。 在CIMS中还有一个专用的工程数据库系统，用来处理大量的工程数据，如图形、工艺规程、NC代码等。工程数据库系统中的数据与生产管理、经营管理数据按一定的规范进行交换，从而达到全CIMS的信息集成和共享。 3、快速原型技术的基本过程 快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为：产品三维CAD模型-分层离散-按离散后的平面几何信息逐层 加工堆积原材料—生成实体模型。 该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作岀产品实体模型。 1.FMS由哪几部分组成 2简单说明扫描隧道显微镜工作原理。 3简要说明快速原型制造技术实现零件的成型过程。 4 ISO全面质量管理的内涵是什么？全面质量管理的内容由哪四个方面？问题补充：
先进制造技术的复习考试
1.先进制造技术的体系、内容、意义。结合实例我国应该重点发展哪些先进制造技术。体系：主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。主体技术群包括面向制造的设计技术群和制造工艺技术群，其中面向制造的设计技术群主要有产品、工艺设计，快速成型技术，并行工程；制造工艺技术群包括材料生产工艺、加工工艺、环保技术等；支撑技术群包括信息技术、标准和框架、机床和工具技术等；制造技术环境包括质量管理、工作人员培训和教育、技术获取和利用等。内容(定义)：(Advanced Manufacturing Technology)(AMT)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。意义：先进制造技术是现代制造业的关键技术,是一个国家综合实力和科技发展的重要标志,为提高一个国家的国际地位起着举足轻重的作用。1实现快速响应市场能力的挑战；2实现打破传统经营面临的组织、地域、时间壁垒的挑战；3实现信息时代的挑战；4实现日益增长的环保压力的挑战；5实现制造全球化和贸易自由化的挑战；6实现技术创新的挑战。我国还需大力发展：绿色制造（化工厂污染、切削液污染）；精密制造（手表，发动机制造）；微电子制造（无论是小到日常生活的电视机、VCD机、洗衣机、移动电话、计算机等家用消费品，还是大到传统工业的各类数控机床和国防工业的导弹、卫星、火箭、军舰等都离不开这小小的芯片）；生物制造；微、纳米制造；能源设备制造；重大型装备制造；制造自动化与数字制造；智能制造等。 2.现代设计技术的定义、内容。定义：现代设计技术是根据产品功能要求和市场竞争(时间、质量、价格等)的需要，应用现代技术和科学知识，经过设计人员创造性思维、规划和决策，制定可以用于制造的方案，并使方案付诸实施的技术。内容：①基础技术，传统的设计理论与方法，特别是运动学、静力学与动力学、材料力学、结构力学、热力学、电磁学、工程数学的基本原理与方法，是现代设计技术的坚实的理论基础，是现代设计技术发展的源泉。②主体技术—CAD 支撑技术现代设计方法学平行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、质量功能配制、反求工程、绿色设计、模糊设计、面向对象的设计（DFXDF），工业造型设计等。③可信性设计，主要包括：可靠性设计，安全性设计、防断裂设计、疲劳设计、防腐蚀件设计、减摩和耐磨损设计、动态分析与设计、健壮设计、耐环境设计、维修性设计和维修保障设计、人机工程设计等。④耐环境设计，设计试验技术、产品性能试验、可靠性试验、环保性能试验与控制、数字仿真试验和虚拟试验。⑤应用技术，针对实用目的解决各类具体产品设计领域的技术，如机床、汽车、工程机械、精密机械的现代设计内容，可以看作是现代设计技术派生出来的丰富多采的具体技术群，促进了产品质量与性能的提高。 3.绿色制造的定义、内容及意义。定义：又称环境意识制造、面向环境的制造等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、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（负作用）最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造这种现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。内容：①绿色设计，绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中，充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计因素，使得产品及其制造过程对环境的总体影响和资源消耗减到最小。②绿色工艺，绿色工艺规划就是要根据制造系统的实际，尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、噪声低、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。③绿色材料，在选用材料的时候，不能要考虑其绿色性，还必须考虑产品的功能、质量、成本、噪声等多方面的要求。减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物质和技术。④绿色包装，绿色包装技术就是从环境保护的角度，优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物产生最少。⑤绿色处理，产品寿命终结后，可以有多种不同的处理方案，如再使用、再利用、废弃等，各种方案的处理成本和回收价值都不一样，需要对各种方案进行分析与评估，确定出最佳的回收处理方案，从而以最少的成本代价，获得最高的回收价值。意义：绿色制造作为当今全球性产业结构调整的战略，可以确保提高人类生活质量，也能促进经济可持续发展。 4.全寿命周期设计、并行工程的相关内容。概念：不仅是设计产品的功能和结构，而且要设计产品的全寿命周期，即要考虑产品的规划、设计、制造、经销、运行、使用、维修、保养直到回收再用处置的全过程。意味着在设计阶段就要考虑到产品生命历程的所有环节，以求产品全寿命周期设计的综合优化。所以全寿命周期设计旨在时间、质量、成本和服务方面提高企业的竞争力。技术特点：①是一个系统集成过程，以并行方式设计产品及相关过程。②面向制造的设计是其重要组成内容。③分布式设计环境。④统一的数据模型，统一的知识表达模式，产品数据管理是实现该技术的关键。应用优点：缩短了产品投放市场的时间；提高质量；降低成本；增强市场竞争力。并行工程概述：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。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寿命周期中所有后续阶段，包括工艺规划、制造、装配、试验、检验、经销、运输、使用、維修、保养直至回收处置等环节，降低产品成本，提高产品质量。最重要的问题是如何处理各个任务间的耦合及协调并行设计群体的活动方式，因此，有效建立并行设计模型和优先顺序是并行设计技术发展的突破点。优点：使早期生产中工程变更次数减少50﹪以上；产品开发周期缩短40﹪?60﹪；制造成本降低30﹪?40﹪；产品的报废及返工率减少75﹪。 5.可靠性设计、优化设计的相关内容。可靠性设计理论基础是概率统计学。概念：产品在规定条件下和规定时间区间内，完成规定功能的能力，当用数值来表示时，就称为可靠度。可靠性设计就是在满足产品功能、成本等要求的前提下，使产品可靠地运行的设计过程。它包括确定产品的可靠度、失效率、平均无故障的工作时间(平均寿命)；系统的可靠性设计包括：①可靠性模型：串联、并联、混联、备用冗余系统；②可靠度预测；③可靠度分配。可靠性设计的主要内容：故障机理和故障模型硏究；可靠性试验技术硏究；可靠性水平的确定。可靠性设计的常用指标：产品的工作能力；可靠度；失效率；平均寿命；可靠度的许用值。优化设计选定在设计时力图改善的一个或几个量作为目标函数，在一定约束条件下，以数学方法和电子计算机为工具，不断调整设计参量，最后使目标函数获得最佳的设计。优化问题的分类：①按目标函数数量：单目标优化和多目标优化；②按设计变量数量(n)；③按约束条件：无约束优化和有约束优化；④求解方法：准则法、数学规划法、线性规划、非线性规划和动起规划. 优化设计步骤：设计对象的分析；设计变量和设计约束条件的确定；目标函数的建立；合适的优化计算方法的选择；优化结果分析。 6.先进制造工艺包含的主要内容及核心目标。先进制造技术(Advanced Manufactuing Technology), 定义：是传统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、先进机械加工技术等。目标：优质高效低耗灵捷洁净 7.特种加工包含哪些典型技术。其基本的原理、特点、应用范围是什么。电火花加工：原理：当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小 凹坑。第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲 又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去，工 具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需 要的加工表面。特点： 1：电火花加工速度与表面质量模具在电火 花机加工一般会采用粗、中、精分档加工方式。粗加工采用大功率、 低损耗的实现，而中、精加工电极相对损耗大，但一般情况下中、精 加工余量较少，因此电极损耗也极小，可以通过加工尺寸控制进行补 偿，或在不影响精度要求时予以忽略。2电火花工件与电极相互损耗范 围：电火花加工主要用于加工各种高硬度的材料（如硬质合金和淬火 钢等）和复杂形状的模具、零件，及切割、开槽和去除折断在工件孔 内的工具（如钻头和丝锥）等。电子束加工：原理：在真空条件下， 利用电子枪中产生的电子，经加速、聚焦形成高能量大密度的细电子 束，轰击工件被加工部位，使该部位的材料熔化和蒸发，从而进行加 工，或利用电子束照射引起的化学变化而进行加工的方法特点：功率 高和功率密度大，能在瞬间把能量传给工件范围：利用电子束的热效 应可以对材料进行表面热处理、焊接、刻蚀、钻孔、熔炼，或直接使 材料升华。 超声波加工：原理：加工时工具以一定的静压力作用于工件上，在工 具和工件之间加入磨料悬浮液（水或煤油和磨料的混合物）。超声波换 能器产生16kHz以上的超声频轴向振动，并借助变幅杆把振幅放大到 0.02~0.08mm，迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度不断撞击，抛磨 被加工表面，把加工区的材料粉碎成非常小的微粒。并从工件上去除 下来。虽然每次撞击去除的材料很少，但由于每秒撞击的次数多达 16000次以上，所以仍然有一定的加工速度。在一过程中，工作液受工 具端面的超声频率振动而产生高频，交变的液压冲击，使磨料悬浮液 在加工间隙中强迫循环，不但带走了从工作上去除下来的微粒，而且 使钝化了的磨料及时更新。由于工具的轴向不断进给，工具端面的形 状被复制在工件上。当加工到一定的深度即成为和工具形状相同的型 孔或型腔。特点：可采用比工件软的材料做成形状复杂的工具。去 除加工余量是靠磨料瞬时局部的撞击作用，工具对工件加工表面宏观 作用力小，热影响小，不会引起变形和烧伤，因此适合于薄壁零件及 工件的窄槽，小孔。适应范围：适用于加工脆硬材料（特别是不导电 的硬脆材料），如玻璃，石英，陶瓷，宝石，金刚石，各种半导体材料， 淬火钢，硬质合金钢等。 8.现代切削技术包含哪些典型的内容。高速切削技术内容、特点。现 代切削技术包括高速切削、硬切削、干式切削、低温冷风切削、精密 与超精密切削、加热、导电切削、振动切削等。高速切削技术内容： 高速切削技术是指采用超硬材料刀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，采用极高切削速度和进给速度， 来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代切削加工技术。 特点：①切削速度高，切削时间平均可减少30％以上，有利于提高生 产率。②切削特性发生显著变化：切削力降低，有利于加工薄壁零件 和脆性材料；工件温升小，95％一98％以上的切削热被切屑飞速带走， 工件可基本上保持冷态，因而特别适合于加工容易热变形的零件；提 高刀具寿命，应用直径较小的刀具；③高刚性：避免在加工中, 因加/ 减速移动产生切削力快速交替的影响而产生振动；④切削力减小，激 振力减小。工作频率远离系统低阶固有频率，几乎无振动发生；⑤加 工精度高，表面粗糙度低，表面质量较高；⑥扩大加工范围，可加工 多种难加工材料；⑦加工效率高、降低加工成本、单件加工时间缩短； ⑧工序集约化，一次装夹可完成粗、半精、精加工过程关键技术：1） 高速切削机理。2）高速切削刀具技术。3）高速切削机床技术4）高速 切削工艺技术5）高速加工的测试技术4.高速切削的应用：①航空航 天。整体结构成为主流，相对于焊接、组装模式，大型整体结构可大 量减少零件数量和装配工序，并有效减轻飞机整机重量，提高零件强 度和可靠性，使飞机的质量质量显著提高。零件结构日趋复杂，带有 大量薄壁、细筋的大型轻合金整体构件加工，刚度差，易变形；镍合 金、钛合金加工，切削速度达 200~1000 m/min1000 min；材料去除率 达；100~180cm3/min。几何精度不断提高。装配协调面，交点孔等数 量多。高性能材料大量应用，由铝合金为主过渡到铝合金、钛合金、 复合材料并重的局面。②汽车工业。③模具制造：快速原型制造；高 速铣削代替传统的电火花成形加工，效率提高33--55倍。④仪器仪表： 精密光学零件加工。 9.快速原型制造的原理、分类与适用范围。RPM技术获得零件的途径不 同于传统的材料去除或材料变形方法，而是在计算机控制下，基于离 散/堆积原理采用不同方法堆积材料最终完成零件的成形与制造的技 术。原理：将计算机内的三维实体模型进行分层切片得到各层截面的 轮廓，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地切割一层又 一层的片状材料（或固化一层层的液态光敏树脂，烧结一层层的粉末 材料，或喷射一层层的热熔材料或粘合剂等方法）形成一系列具有一 个微小厚度的片状实体，再采用粘接、聚合、熔结、焊接或化学反应 等手段使其逐层堆积成一体制造出所设计的三维模型或样件。分类： 光固化立体造型、分层物件制造、选择性激光烧结、熔融沉积造型、 挤压成形。适用范围：制造业（快速产品开发、快速工具、微型机械）、 与美学有关的工程（建筑设计、桥梁设计、首饰）、医学（颅外科、牙 科）、康复考古工程（假肢、考古）、其他（三维地图）。RPM技术的特 征：（1）高度柔性（2）技术的高度集成（3）设计制作一体化（4） 快速性（5）自由形状制造（6）材料的广泛性。快速原型制造的优 点：（1）从设计和工程的角度出发，可以设计更加复杂的零件。（2） 从制造角度出发，减少设计、加工、检查的工具 3）从市场和用户角 度出发，减少风险，可实时地根据市场需求低成本地改变产品。 10.FMS的特点、基本结构。FMS的特征：柔性高，适应多品种中小批量 生产；系统内的机床在工艺能力上是相互补充或相互替代的；可混流 加工不同的零件；系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；递阶 结构的计算机控制，可以与上层计算机联网通信；课进行三班无人值 守生产。基本结构：①加工系统，包括有两台以上的CNC机床、加工 中心或柔性制造单元（FMC）以及其他的加工设备所组成，例如测量机、 清洗机、动平衡机和各种特种加工设备等。②工件运储系统，由工件 装卸站、自动化仓库、自动化运输小车、机器人、托盘缓冲站、托盘 交换装置等组成，能对工件和原材料进行自动装卸、运输和存储。③ 刀具运储系统，包括中央刀库、机床刀库、刀具预调站、刀具装卸站、 刀具输送小车或机器人、换刀机械手等。④一套计算机控制系统能够 实现对FMS进行计划调度、运行控制、物料管理、系统监控和网络通信 等。除了上述4个基本组成部分之外，FMS还包含集中冷却润滑系统、 切屑运输控制系统、自动清洗装置、自动去毛刺设备等附属系统。 11.质量管理的发展阶段。①20世纪初的质量检验，美国工程师泰勒 (F.W.Taylor)②20世纪四五十年代的统计过程控制，休哈特 (W.A.Shewhart)、戴明博士③20世纪五十年代以后的全面质量管理， 朱兰和费根保姆。④后全面质量管理阶段（ISO 9000族标准）。 12.SPC控制方法的基本原理。统计过程控制（SPC）是一种借助数理统 计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息 及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维 持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。当过 程仅受随机因素影响时，过程处于统计控制状态（简称受控状态）；当 过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态（简称失控状 态）。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服 从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。SPC正是利用过 程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而，它强调过程在受 控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。 附加题：制造自动化的内容、发展阶段制造自动化的任务就是研究对 制造过程的规划、管理、组织、控制与协调优化等的自动化，以使产 品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。制造自动化 的广义内涵：1.）在形式方面，制造自动化有三个方面的含义，即： 代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人、机器 及整个系统的协调、管理、控制和优化。2）在功能方面，制造自动化 的功能目标是多方面的，该体系可用TQCSE功能目标模型描述。TQCSE 模型中，T、Q、C、S、E是相互关联的，它们构成了一个制造自动化功 能目标的有机体系。3) 在范围方面，制造自动化不仅仅涉及到具体生 产制造过程，而且涉及到产品生命周期所有过程。其主要有制造系统 开放式智能体系结构及优化与调度理论，生产过程和设备自动化技术 以及产品研究与开发过程自动化技术等。先进制造技术（AMT）；质量、 时间、成本（T,Q,C）；虚拟现实（VR）；仿真与虚拟设计（Virtual Design）； 面向制造的设计DFM(Design For Manufacturing)；计算机辅助概念设 计(CACD)；面向环境的设计技术(DFE)；面向对象的设计（DFX）；消失 模铸造（ Lost Foam Casting Lost Casting，简称，LFC）；搅拌摩擦 焊（FRICTION STIR WELDING）；搅拌摩擦塞焊（Friction Plug Welding, FPW）；微型机电系统(micro electro-mechanical systems)(MEMS)； LIGA（光刻电铸）；集成电路（IC）；快速原型制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing ——RPM)；立体印刷(SLA）；分层实体制 造(LOM)；选择性激光烧结(SLS)；熔融沉积成形(FDM)CE并行工程 14.质量、质量管理、质量控制、质量改进、质量工程的概念（1）质 量：质量是反映实体满足明确或隐含需要的能力的特性总和。其中“实 体”是指能够单独描述和考虑的对象；“需要”有两种情况，即“明确 需要”和“隐含需要”。（2）质量管理：确定质量方针、目标和职责， 并在质量体系中通过诸如质量计划、质量控制、质量保证和质量改进 等手段来实施的全部管理职能的所有活动。质量管理活动包括：制定 质量方针和质量目标、质量策划、质量保证、质量控制、质量改进。（3） 质量控制：质量控制是为了满足质量要求所采取的一系列作业技术和 活动。其目的在于监视过程并排除所有阶段导致质量不满意的原因， 使产品质量保持在一定的水平。（4）质量改进：质量改进是质量管理 的一部分，致力于增强满足要求的能力。（5）质量工程的内涵：质量 工程的涵义比质量比质量管理宽泛，它将现代质量管理的理论及其实 践与现代科学和工程技术成果相结合，以设计、保证、控制、改进产 品和服务质量为目标，进行相关技术、方法、和技能的研究、开发和 应用。质量工程是将质量管理与优化设计、仿真技术、质量控制技术 等相互融合、交叉，是对质量管理的深化、量化和发展完善。现代质 量工程倡导：管理和技术是质量保证的两个轮子，缺一不可。 15.现代质量工程涉及的学科现代质量工程是一门新兴的交叉性学科， 它涉及管理学、产品设计与制造、现代测试技术、概率论与数理统计、 产品质量控制技术等多门学科。 16.SPC控制图的判异准则：（1）判异准则一：超出控制限的点：出现 一个或多个点超出任何一个控制限，是处于失控状态的主要证据。（2） 判异准则二：a：点均未出界，但排列不随机，判异。b：链：有下列 现象之一表明过程失控：*连续点（7点）位于平均值的一侧；*连续点 上升（后点等于或大于前点）或下降c：点子在控制界限附近，即在2 σ~3σ之间(称为警戒区间) 17.评价制造过程质量稳定性的指标是什么？从实际工程出发，该指标 在什么范围合适？并阐述提出该指标的意义。（1）产品质量分布是否 在合理的范围呈现正态分布，是判别产品质量稳定性的依据。工序能 力指数——就是工序能力对产品设计质量要求的保证程度。（2）正态 分布由两个参数决定：均值μ、标准差σ。理想的产品质量特性检测 数据分布应为：产品质量特性检测数据呈正态分布，平均值与指标公 差中心重合，产品质量特性检测数据分布的两边距规格限有一定的余 量。工序能力一般以±3σ作为控制界限。工序能力指数： S T T B T C P6 6 ≈ = = σ 当1 33 .1≥ ≥ p C时，0.27＞P≥ 0.006，工序能力尚可。σ–总体标准差； S-样本标准差； T-公差范 围；P-不合格率%通过计算工序能力指数可以判断质量稳态下加工过程 能力如何？过于充足？充足？尚可？使之在经济性原则下保持稳定。 18.对于多品种、小批量生产模式，简述你所了解的目前比较常用的质 量控制方法。（1）多品种、小批量工序质量预防控制技术（2）基于 Bootstrap方法的多品种小批量生产的质量控制（3）基于零件族的数 据转换方法