先进制造技术复习试题.doc

. . .先进制造技术复习题一、填空题1先进制造技术包含 主体技术群 、 支撑技术群 和 制造技术环境 三个技术群。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 。6微细加工中的三束加工是指 电子束 ， 离子束 ， 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 环境影响 和 资源效率 的现代制造模式。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 。12.快速原型制造常用的工艺方法 光固化成形 ， 叠层实体制造 ， 选择性激光烧结 ， 熔融沉积制造 。15.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。17.大规模集成电路的微细制作方法有 外延生长 ， 氧化 ， 光刻 ， 选择扩散 ， 真空镀膜 。18.优化设计的两个前提条件 以数学规划为理论基础 ， 以计算机为基础 。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 。27.优化设计的三要素是： 目标函数 ， 设计变量 ， 约束条件 。31.绿色设计的主要内容包括 ： 绿色产品设计的材料选择与管理 ， 产品的可拆卸性设计 ， 可维修设计 ，产品的可回收性设计， 绿色产品的成本分析 ，和 绿色产品设计数据库 。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) 深层同步辐射X射线光刻 ；(2) 电铸成型 ；(3) 模铸成型 。36.微细加工工艺方法主要有： 三束加工技术 ， 光刻加工，体刻蚀加工技术 ，面刻蚀加工技术，LIGA技术， 牺牲层技术 和 外延生长技术 。37.工业机器人一般由 机械系统 ， 控制系统 ， 驱动系统 和 智能系统 等几个部分组成。38.柔性制造系统的组成包括： 加工系统 ， 物流系统 ， 信息控制系统 和 一套计算机控制系统。39.MRP和MRPII分别是指 物料需求计划 和 制造资源计划 ，而ERP是指 企业资源计划 ，其核心思想是 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 超细晶粒硬质合金 3) 立方氮化硼 4) 氮化硅聚晶金刚石 44.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 45.工业机器人的性能特征： 通用性，柔性， 灵活性， 智能化46.PDM四层体系结构分别为：第一层 用户界面层 、第二层 核心功能 、第三层 框架核心层 、第四层 系统支持层 。47.CIMS的三大特征分别为 数据驱动 、 集成 、 柔性 。49. 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 。21、压电驱动技术是 压电学 和 超声学 在机械领域的应用。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 ）a. 直线电机 b. 滑动丝杠传动机构 c. 摩擦传动机构4机床进给伺服系统常用的检测角位移的原件是（ d ）a.感应同步器； b.光栅； c.容栅； d.脉冲编码器5. ERP的含义是（ c ）a. 制造资源计划 b. 物料需求计划 c. 企业资源计划 d. 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 b. 资源利用率高，能源消耗低 c. 为企业创造利润8计算机集成制造技术强调（c ）a. 企业的经营管理 b. 企业的虚拟制造 c. 企业的功能集成9FMS非常适合（ c ）a. 大批大量生产方式 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 ）a. 光学显微镜 b. 扫描隧道显微镜 c. 原子力显微镜 13.光刻加工的工艺过程为：（ c ）a. 氧化沉积曝光显影还原清洗b. 氧化涂胶曝光显影去胶扩散c. 氧化涂胶曝光显影去胶还原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23.微细加工技术中的刻蚀工艺可分为下列哪两种（ b ）a离子束刻蚀、激光刻蚀 b. 干法刻蚀、湿法刻蚀 c. 溅射加工、直写加工25. 衡量机器人技术水平的主要指标是（ a ）a.自由度 b. 工作空间 c. 提取重力 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28. CIMS的两个支撑子系统是（ c ）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 ) a.机械加工系统 b.控制系统物 c. 质量保证子系统 d.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 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、对于制造系统，简单的说是指制造过程及其所涉及的_硬件、_、 _软件_ 和 _制造信息_等组成的一个具有特定功能的有机整体。2、先进制造技术特别强调_人_的主体作用,强调_人_、 _技术_ 和 _的有机结合。3、FMS是由_数控加工设备_、 _物流储运_ 和 计算机控制系统_等组成的自动化系统，它一般包括多个_FMC_，能根据制造任务或者生产环境的变化迅速进行调整，适用于_多品种、中小批量生产_的生产。4、特种加工从广义上来说，就是利用电能、热能、声能、_光能_、_电化学能_、_化学能_、以及特殊机械能等多种能量或其复合施加在工件的被加工部位上，以实现材料被去除、变形、_改变性能_或_镀覆_等的非传统加工方法。5、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_局部融化_，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属_脉冲性火花放电_，甚至_气化_，从而将金属蚀除下来。6、上个世纪70年代,美国不重视_制造业_,把_制造业_称为“_夕阳工业_”,结果导致美国80年代的经济衰退。7、成组技术（GT）的基础是_相似性_，成组加工工艺就是将结构和加工工艺相接近的零件集中在一起以扩大_零件的批量_，使大批量生产中行之有效的高效率工艺方法和设备可以用到成批生产中去，以达到较高的技术经济指标。8、如果把精益生产体系看作是一幢大厦，那么大厦的基础就是计算机网络支持下的_小组工作方式_。在此基础上的三根支柱就是：_准时生产（IIT）_、 成组技术（GT）_和_全面质量管理（TQC）_。二、选择题1、由于技术的发展使市场呈现如下特点：（ A CDEF ） A竞争愈来愈激烈 B 价格低 C市场竞争的国际化 D 公司虚拟化 E市场的动态化 F 市场的多元化2、激光加工系统包括哪些组成部分：（ ABCD ）A 激光器 B导光系统 C 加工机床 D 控制系统及检测系统。 E 电子枪3、以下内容中那个不是线切割机床的主要工艺指标。（ A ）A、切割效率 B、加工精度C、表面粗糙度 D、电极丝损耗量 4、精益生产是对哪个国家创造的一种生产方式的美称？（ C ）A 中国 B美国 C 日本 D 法国 E 俄罗斯5、快速成形技术具有以下特点：（ ABCDF ） A高度柔性 B技术的高度集成 C设计制造一体化 D快速性 E制造难度大 F材料的广泛性三、名词解释1、先进制造技术先进制造技术是以提高制造企业综合效益为目的，以人为主体，以计算机技术为支柱，综合利用信息、材料、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术，对传统制造过程中与产品在整个寿命周期中的使用、维护、回收利用等有关环节，进行研究并改造的所有适用技术的总称。2、计算机集成制造我国863/CIMS主题认为：CIM是一种组织管理企业的新理念，它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机地结合，将企业生产过程中有关部门人/机构、经营管理和技术三要素，及其物质流、信息流和能量流有机地集成并优化运行，以实现产品上市快、高质、低耗、服务好，从而使企业赢得市场竞争。3、快速成形技术快速成形技术被认为是近20年里制造技术领域的一次重大突破，其对制造行业的影响可与数控技术的出现相比。RP系统综合机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动直接快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件/模具，有效地缩短产品的研究开发周期。4、成组技术成组技术研究和利用了有关事物中的相似性，将多种产品中的品种众多的零件，按一定的相似性准则分类编组以形成零件组，把同一零件组中诸零件原先分散的小的批量汇集成较大的成批生产量。这样就把原先的多品种转化为少品种，小批量转化为大批量，并以这些组为基础，组织生产的各个环节，从而实现多品种中小批生产的产品设计，使制造和管理合理化，从而克服了传统的小批量生产方式的缺点，使小批量生产能获得接近大批量生产的技术经济效果。四、简答1、与传统的机械加工相比，特种加工的不同点是什么？不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属材料。(2) 加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，故加工的难易与工件硬度无关。(3) 各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。2、简述柔性制造系统FMS的主要功能 常见的FMS一般具有以下功能： 1）自动制造功能，在柔性制造系统中，由数控机床这类设备承担制造任务； 2）自动交换工件和刀具的功能； 3）自动输送工件和刀具的功能； 4）自动保管毛坯、工件、半成品、工夹具、模具的功能； 5）自动监视功能（即刀具磨损、破损的监测），自动补偿，自诊断等； 6）作业计划与调度。五、简述题2、简述CIMS的组成，一个制造型企业采用CIMS将给企业带来什么经济效益？组成部分：1.经营管理信息系统。它把企业内的各个管理环节有机地结合起来，各个功能模块可在统一的数据环境下工作，以实现管理信息的集成，从而达到缩短产品生产周期、减少库存、降低流动资金、提高企业应变能力的目的。2.工程设计自动化系统 工程设计自动化系统，是指在产品开发过程中引用计算机技术，使产品开发活动更高效、更优质、更自动地进行。产品开发活动包括产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准备阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAPP、CAM三大部分。 3.制造自动化系统制造自动化系统是CIMS的信息流和物料流的交汇点，是CIMS最终产生经济效益的聚集地，通常由CNC机床、加工中心、FMC或和FMS等组成。4.质量保证系统 由以下四个子系统组成： 1）质量计划子系统 2）质量检测子系统 3）质量评价子系统 4）质量信息综合管理与反馈控制子系统经济效益：一个制造型企业采用CIMS，概括地讲是提高了企业整体效率。具体而言，体现在以下方面： 1）在工程设计自动化方面，可提高产品的研制和生产能力，便于开发技术含量高和结构复杂的产品，保证产品设计质量，缩短产品设计与工艺设计的周期，加速产品的更新换代速度，满足用户需求，从而占领市场。2）在制造自动化或柔性制造方面，加强了产品制造的质量和柔性，提高了设备利用率，缩短了产品制造周期，增强了生产能力，加强了产品供货能力。 3）在经营管理方面，使企业的经营决策和生产管理趋于科学化。使企业能够在市场竞争中，快速、准确地报价，赢得时间；在实际生产中，解决“瓶颈”问题，减少在制品；同时，降低库存资金的占用。4 先进制造技术的定义、内涵及发展趋势 先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。从本质上可以说，先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融合。当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面。1 制造自动化技术向纵深方向发展2 设计技术不断现代化3 加工制造技术向着超精密超高速以及发展新一代制造装备的方向发展4 绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征5 虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用。6快速成形技术的基本原理、典型快速成型工艺及特点 RP技术的基本原理是：快速成形技术(快速原型技术，RP技术)是用离散分层的原理制作产品原型的总称（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。）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。 典型快速成型工艺：（1）立体光造形Stereolithography (SLA) 技术能制造形状复杂、精细的零件，效率高。（2）激光薄片叠层制造Laminated Object Manufacturing (LOM)技术是一种常用来制作模具的新型快速成形技术，LOM可制作一些光造型法难以制作的大型零件和厚壁样件，且制作成本低廉、速度高，并可简便地分析设计构思和功能。用来制作复合模、薄料模、级进模等，经济效益也甚为显著。（3）立体喷墨印刷 Ink-Jet Printing技术采用喷墨打印的原理，将液态造型墨水由打印头喷出，逐层堆积而形成一个三维实体。该项技术的主要特点是非常精细，可以在实体上造出小至0.1mm的孔。7 高速加工技术的原理与应用 超高速加工技术采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量。 高速切削加工目前主要用于汽车工业大批生产、难加工材料、超精密微细切削、复杂曲面加工等不同的领域。航空工业是高速加工的主要应用行业，飞机制造通常需切削加工长铝合金零件、薄层腹板件等，直接采用毛坯高速切削加工，可不再采用铆接工艺，从而降低飞机重量。 8 超精密加工的加工精度一般在什么范围 目前工业发达国家的一般工厂已能稳定掌握3 m的加工精度（我国为5 m）。同此，通常称低于此值的加工为普通精度加工，而高于此值的加工则你之为高精度加工。在高精度训工的范畴内，根据精度水平的不同，分为三个档次：精度为3O3 m，粗糙度为O3O03m的叫精密加工；精度为03003 m，粗糙度为0030005 m的叫超精密加工，或亚微米加工；精度为003 m（30纳米），粗糙度优于0005 m以上的则称为纳米（nm）加工。9 了解常用的微制造（MEMS）工艺 一、STM（隧道显微镜）加工 它的基本原理是用极细的探针与被研究的样品表面分别作为两个电极（构成势垒）。当样品与针尖离得十分近（纳米量级或小于纳米）（足够薄），在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极间的势垒流向另一电极。 二、离子束加工（IBM，Ion Beam Machining） 离子束加工的原理与电子束加工原理基本类似，即在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之打到工件表面。离子束加工方法按照其所利用的物理效应和达到目的的不同，可以分为四类，即利用离子撞击和溅射效应的离子刻蚀、离子溅射沉积和离子镀，以及利用注入效应的离子注入。10 比较公认的微机电系统的多少尺寸范围量级的机械 在日常生活中，人们往往是把眼睛看不清的东西称之为微小物体，也可以说是指大小在0.1m到100 m左右的物体。不同学者对微机电系统的尺寸范围看法也不尽一致。有些学者把大小在1mm以上到10mm量级的机械称之为超小型机械，把1mm以下量级的机械称为微型机械。比较公认的范围是是指1mm到0.01 m量级的机械称为微型机械。有些学者把近来十分热门的纳米技术也列入微型机械的范围内。 13虚拟现实系统的特性（3I特性）、主要结构形式与应用虚拟现实技术的基本特征有三个：沉浸性、交互性和想象性。（1）沉浸性是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。（2）交互性是指用户对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度（3）想象性是指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。虚拟现实系统按其交互程度和沉浸程度的不同，可以分为以下几类： （1）桌面式VR系统（2）沉浸式VR系统。（3）叠加式VR系统。（4）分布式VR系统。应用1教育应用：虚拟教学平台、虚拟实验室、虚拟教学软件、虚拟校园等等在大众化教育及军事、医学、航空等的教育方面都得到了广泛应用2工程应用 3商业应用 4娱乐应用 等等17RE（逆向工程）、RP（快速成型）在产品开发的集成应用 逆向工程Reverse Engineering，RE)是在没有设计图纸或没有CAD模型的情况下按照现有零件，利用各种数字化设备对现有的实物进行扫描和测量，获得密集的空间点资料，然后通过计算机技术处理得到实物的数字模型和三维实体造型的过程。 快速成型(Rapid Prototyping，RP)技术于20世纪80年代起源于机械工程领域，是集新型材料科学、计算机辅助设计、数控技术、激光技术为一体，基于离散、堆积原理逐层累加进行物理模型快速制作的综合。18. 环境意识（绿色）设计的含义和应遵循的规则在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性，可回收性、可维护性、可重复利用性等）并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，即Reduce,Reuse,Recycle，减少环境污染、减小能源消耗，产品和零部件的回收再生循环或者重新利用。第一章 制造业与先进制造技术1-7 简述先进制造技术内涵、技术构成及特点。先进制造技术在不同的发展水平的国家和同一国家的不同发展阶段，有不同的技术内涵和构成，对我国而言，它是一个多层次的技术群。先进制造技术的内涵和层次及其技术构成包括:基础技术；新型单元技术；集成技术。以上三个层次都是先进制造技术的组成部分，但其中每一个层次都不等于先进制造技术的全部。 先进制造技术有以下特点：先进性；广泛性；实用性；系统性；动态性；集成性；技术与管理的更紧密结合；先进制造技术强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产。1-8 简述先进制造技术的技术分类及其具体有哪些先进制造技术。将目前各国掌握的制造技术系统化，对先进制造技术的研究分为如下4大领域：现代设计技术。包括计算机辅助设计技术、性能优良设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计、可持续发展产品设计、设计实验技术。先进制造工艺。包括精密捷径铸造成型技术、精确高效塑性成形技术、优质高效焊接及切割技术、优质低耗洁净热处理技术、高效高精密机械加工工艺、现代特种加工工艺、新型材料成型与加工工艺、优质洁净表面工程新技术、快速模具制造技术、模拟制造成型加工技术。自动化技术。包括数控技术、工业机器人、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)、传感技术、自动检测及信号识别技术、过程设备工况监测与控制。系统管理技术。包括先进制造生产模式、集成管理模式、生产组织方式。第二章 现代设计技术2-1 试分析现代设计技术的内涵与特点并简述现代设计技术的体系结构。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。特点：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；设计过程智能化；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；强调产品的宜人性；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。体系结构：1、基础技术（主体技术）：CAX技术。2、支持技术：设计方法学、可信任设计、试验设计技术。3、应用技术。2-2 决定产品（或企业）竞争力有哪些因素？质量：不仅满足用户功能要求还应以自身的特点满足用户的非物质功能方面的需求，符合有关法律、标准和生态环境要求，安全性、可靠性、合理的寿命、方便使用和维护保养并提供及时必要的用户培训、质量保证和维修服务。时间：设计开发的周期，供货的时间、方式、供货的数量、品种和方式等方面的适应能力。成本价格：产品成本、合理利润、一次性安装费用和经常性维持费用等。2-3 计算机辅助设计技术包括哪些主要内容？分析其中的关键技术？主要包括：有限元法；优化设计；计算机辅助设计；反求工程；技术；模糊智能CAD；工程数据库。关键技术：计算机辅助设计，包括CAD/CAE/CAM/CAPP/CAAP等技术。2-4 简述并行设计内涵、特点、技术体系及其对制造业的影响。并行设计是指集成地、平行地处理产品设计制造及其相关过程的系统方法。并行设计要求产品的设计开发者一开始就考虑产品整个生命周期（从概念设计到产品报废处理）的所有因素。特点：信息资源共享，即时交互和协同，系统集成。技术体系：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；3.支持并行设计的分布式计算机环境。影响：并行设计改变了传统的串行工作方法，使得在设计阶段就可能有制造和营销服务人员的介入和彼此信息交互。可以避免失误，减少反复，增强了综合协同，从而达到提高质量、缩短开发周期和降低成本的目的。可以预计并行设计在今后的虚拟制造体系中将大有作为。2-5 叙述绿色设计的主要内容与原则。主要内容：1.绿色产品设计的材料选择与管理；2.产品的可回收性设计；3.产品的可拆卸性设计；4.绿色产品的成本分析；5.绿色产品设计数据库。原则：产品在生命周期中符合环保、人类健康、能耗低资源利用率高。2-6 CAPP有哪三种？请简述派生式CAPP的工作原理。派生式CAPP，创成型CAPP，综合型CAPP。原理：它是利用成组技术将工艺设计对象按其相似性（例如，零件按其几何形状及工艺过程相似性；部件按其结构功能和装配工艺相似性等）分类成组（簇），为每一组（簇）对象设计典型工艺，并建立典型工艺库。当为具体对象设计工艺时，CAPP系统按零件（部件或产品）信息和分类编码检索相应的典型工艺，并根据具体对象的结构和工艺要求，修改典型工艺，直至满足实际生产的需要。2-7 分析PDM产生背景、内涵、主要功能及其结构组成。背景：在20世纪的60、70年代，企业在其设计和生产过程中开始使用CAD、CAM等技术，新技术的应用在促进生产力发展的同时也带来了新的挑战。对于制造企业而言，虽然各单元的计算机辅助技术已经日益成熟，但都自成体系，彼此之间缺少有效的信息共享和利用，形成所谓的“信息孤岛”。在这种情况下，许多企业已经意识到：实现信息的有序管理将成为在未来的竞争中保持领先的关键因素。产品数据管理（Product Data Management 简称PDM）正是在这一背景下运行而生的一项新的管理思想和技术。内涵：以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。主要功能：电子仓库管理；文档管理；产品结构管理；产品配置管理；项目管理；用户与组织团队管理；工作流与过程管理；系统集成；系统安全与权限管理；系统管理。结构组成：分为五层，即底层平台层、PDM核心服务层、PDM应用组件层、应用工具层和实施理念层。2-8 简述CAD/CAPP/CAE及PDM(C3P)集成技术的技术思想。 技术思想是：在开发制造系统时强调“多集成”的概念，即信息集成、智能集成、串并行工作机制集成、资源集成、过程集成、技术集成及人员集成。第三章 先进制造工艺技术3-1 简述先进制造工艺发展与特点。有哪几类零件成形方法？各自有哪些工艺内容？ 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及先进制造加工技术。 特点：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进展；热成形过程的计算机模拟技术研究有一定发展。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。依据现代成形学的观点从物质的组织方式上，可把成形方式分为如下四类：去除成形：它是运用分离的办法，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体中分离出去而成形的办法。受迫成形：它是利用材料的可成形性（如塑性等），在特定外围约束（边界约束或外力约束）下成形的方法。堆积成形：它是运用合并与连接的办法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆积起来的成形方法。生成成形：是利用材料的活性进行成形的方法。3-2 分析高速超高速加工技术的产生背景及应用领域。产生背景：随着数控机床、加工中心、柔性制造系统的发展 ,机械加工中的“辅助工时”大为缩短 ,为了进一步提高机床的生产效率 ,必须极大地提高加工的切削速度和进给速度 ,以便大幅度地降低“切削工时”。高速加工技术就是在这样的历史背景下产生的。应用领域：大批生产领域如汽车工业；工件本身刚度不足的加工领域；加工复杂曲面领域；难加工材料领域；超精密微细切削、加工领域。3-3 分析高速加工的技术内涵特点及高速加工所需解决的关键技术。超高速加工技术是指采用超硬材料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。其显著标志是使被加工塑性金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某一域限值，开始趋向最佳切除条件，使得被加工材料切除所消耗的能量、切削力、工件表面温度、刀具磨具磨损、加工表面质量等明显优于传统切削速度下的指标，而加工效率则大大高于传统切削速度下的加工效率。关键技术：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，超高速加工用刀具、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。3-8 分析精密超精密加工技术的技术领域。超精密加工技术从加工技术范畴来说，其包括微细加工和超微细加工、精整和光整加工。所涉及的技术领域包含了以下几个方面：1.加工技术即加工方法与加工机理； 2.材料技术即加工工具和被加工材料；3.加工设备及其基础元部件； 4.测量即误差补偿技术； 5. 工作环境6.工件的定位与加紧； 7.人的技艺。3-13 综述精密超精密加工技术的现状和发展趋势。基于超精密及纳米加工技术的重要性，国内外对该技术的研究和开发都投入了大量的人力和财力。超精密加工技术在国际上处于领先地位的国家有美国、英国和日本，目前这些国家的超精密加工技术正向纳米精度发展。以精密和超精密机床为标志，目前世界各国的超精密机床已发展到了极高的水平。在测量技术方面，广泛采用激光干涉仪、电容式测微仪、莫尔条纹光学尺甚至扫描隧道显微镜等技术实现精密超精密测量。我国的超精密加工技术研究始于60年代末，在80年代有几个机床厂生产液体静压轴承主轴的超精密车床和空气轴承主轴的磁盘车床，80年代中后期，我国已具有世界先进水平的超精密加工机床及机床部件，并向专业化批量生产发展。当前，超精密及纳米加工技术的发展趋势主要表现在以下一些方面：1.向高精度方向发展，向加工精度的极限冲刺，由现阶段的亚微米级向纳米级进军，其最终目标是做到“移动原子”，实现原子级精度的加工。2向大型化方向发展，研制各种大型超精密加工设备，以满足航空航天、电子通信等领域的需要。3.向微型化方向发展，以适应微型机械、集成电路的发展。4.向超精结构、多功能、光机电一体化、加工检测一体化方向发展，并广泛采用各种测量、控制技术实时补偿误差。5.不断出现许多新工艺和复合加工技术，被加工的材料范围不断扩大。6.在作业环境建造方面诸如高性能的基础隔振技术、净化技术与环境温控技术将有更大发展。3-14 试分析工程陶瓷材料的加工(磨削)技术及加工（磨削）机理。 在陶瓷磨削方面由于陶瓷的高硬度和高脆性，大多数研究都使用了“压痕断裂力学”模型或“切削加工”模型来近似处理。陶瓷材料的去除机理通常为裂纹扩展和脆性断裂，而当材料硬度降低，压痕半径小，摩擦剧烈，并且载荷小时，就会出现塑性变形。3-15叙述MEMS（微型机电系统）的基本特征，目前有哪些微型机械加工技术？基本特征：体积小、重量轻、能耗低、性能稳定；有利于大批量生产，降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响应时间短；集约高技术成果，附加价值高等。目前微型机械加工技术主要有基于从半导体集成电路微细加工工艺中发展起来的硅平面加工工艺和体加工工艺，80年代中期以后在LIGA加工、准LIGA加工、超微细机械加工、微细电火花加工、等离子体加工、激光加工、离子束加工、电子束加工、快速原型制造以及健合技术等微细加工工艺方面取得了相当大的进展。3-16 什么是光刻加工技术？试简述光刻加工的原理和工艺流程。光刻加工技术就是用光刻加工方法，刻蚀出规定的图形的技术。光刻加工是用照相复印的方法将光刻掩膜上的图形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。工艺流程是：涂胶、曝光、显影、坚膜、腐蚀及去胶。3-17 试简述LIGA技术的原理、特点及主要工艺。 原理：LIGA技术的机理是由深层X射线光刻、电铸成形及塑注成形三个工艺组成。在用LIGA技术进行光刻过程中，一张预先制作的模板上的图像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，在随后的冲洗过程被熔解，剩余的掩膜即是待生成的微细结构的负体，在接下来的电镀成形过程中，从电解液中析出的金属填充到光刻出的空间而形成金属微结构。 特点：LIGA技术具有平面内几何图形的任意性、高深宽比、高精度小粗糙度、原始材料的多元性等突出优点；其不足之处在于LIGA工艺所需的X线同步辐射源比较昂贵稀少，致使其应用受到限制。 主要工艺：X光光刻掩模板的制作、X光深光刻、光刻胶显影、电铸成形、塑模制作、塑模脱模成形等组成。3-18 综述特种加工的产生背景、分类及应用领域。产生背景：特种加工是将电、磁、声、光、热等物理能量及化学能量或其组合乃至于机械能组合直接施加在被加工的部位上，从而使材料被去除、变形记改变性能等。分类：一般按能量形式和作用原理进行划分：1.电能与热能作用方式：电火花成形与穿孔技术、电火花线切割加工技术、电子束加工和等离子体加工。2. 电能与化学能作用方式：电解加工、电铸加工和刷镀加工。3.电化学能与机械能作用方式：电解磨削、电解珩磨。4.声能与机械能作用方式：超声波加工。5.光能与机械能作用方式：激光加工。6.电能与机械能作用方式：离子束加工。7.液流能与机械能作用方式：水射流切割、磨料水喷射加工和挤压珩磨。应用领域：解决各种难切削材料的加工问题；解决各种复杂零件表面的加工问题；解决各种精密的、有特殊要求的零件加工问题。3-23 分析RPM工作原理和作业过程，列举典型的RPM工艺方法。工作原理：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。作业过程：CAD模型建立、前处理（如生成STL文件格式，将模型分层切片）、快速原型过程（原型制作）和后处理（如去除支架、清理表面、固化处理）等四个步骤。典型工艺方法：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)。第四章 先进制造自动化技术4-1叙述制造自动化技术的内涵及技术地位制造自动化是人类在长期的生产活动中不断追求的主要目标，直走自动化技术是先进制造技术中的重要组成部分，也是当今制造工程领域中涉及面广、研究十分活跃的技术。制造自动化是在“大制造概念（广义）”的制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。制造自动化得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，一是产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。】就制造自动化技术的技术地位而言，制造自动化代表着先进技术的水平，促进制造业逐渐由劳动密集型产业转变为技术密集想和知识密集型产业，是制造业发展的重要表现和重要标志。制造自动化技术也体现了一个国家的科技水平。采用制造自动化技术可以有效改善劳动条件，显著提高劳动生产率，大幅度提高产品质量，显著降低制造成本，有效缩短生产周期，大大提高企业的市场竞争能力。4-5通过近几年国内外机床工具展览会的情况分析数控机床的发展现状和趋势发展现状：采用32位微型计算机，应用精简指令集计算机（RISC），能进行高速处理；数控系统具有高速化和高精度化；采用模块化结构；有丰实的软件功能；采用了全数字化交流变频伺服系统；具有智能化功能等。发展趋势： 数控技术向高速化、高精度化、高效加工、高柔性化、多功能化、复合化、智能化、模块化、小型化及开放式结构方向发展。4-9 分析FMS结构组成、特点和使用范围答：分为三个部分：多工位数控加工系统、自动化物料储运系统和计算机控制的信息系统。其特点是：高效率、高质量和高柔性。使用范围：随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批量生产方式受到了挑战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国有大中型企业。因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低产品成本，是终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系统便应运而生。4-11什么是智能制造？分析智能制造系统的特征答：智能制造技术旨在将人工智能溶进制造过程的各个环节，通过模拟专家的智能活动，对制造问题进行分析、判断、推理、构思和决策，旨在取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动；并对人类专家的制造智能进行收集、存贮、完善、共享、继承和发展；从而在制造过程中，系统能自动检测器运行状态，在手外界或内部激励时能够自动调整其