先进制造技术问题和答案.ppt

定义 指质量在生产过程中产生，因此可以预防、 发现缺陷，以及采取措施防止缺陷再发生的 方法。 反求工程中的定义？ 反求工程(Reverse Engineering,RE),也称逆向工 程、反向工程,是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数 据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程,是一个从样品生成产 品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。 简述非接触式测量方法有哪些？ 基于光学三角型原理的逆向工程扫描法 基于相位偏移测量原理的莫尔条纹法 基于工业CT断层扫描图像逆向工程法 立体视觉测量方法 * 1、简述广义CAM概念。 指利用计算机辅助完成从生产准备到产品制造整个过程的活动，其中包括直接制 造过程和间接制造过程。主要包括工艺过程设计、工装设计、NC自动编程、生产作业计 划、生产控制、质量控制等。凡涉及零件加工与检验、产品装配与检验的环节都属于广 义CAM的范畴。 2、CAD/CAM的特点。 1）.提高产品开发效率，缩短产品开发周期，大幅度提高劳动生产率； 2）.设计与分析统一。在一个系统中完成全部设计与分析，具有逻辑统一的工作模 式，实时交互的分析设计，可以达到最佳状态。 3）.有效提高企业应变能力和管理水平，适应多品种、小批量高效生产，满足市场 瞬息多变的需求，是参与国际合作和竞争的重要条件。 4）.有利于产品的标准化、系列化、通用化； 5）.有利于实现生产自动化，如实现计算机集成制造。 一、CIM与CIMS有什么区别 CIM是把人和经营知识及能力，与信息技术、制造技术综合应用，以 提高制造企业的生产率和灵活性，由此将企业所有的人员、功能、信 息和组织诸方面集成为一个整体。 CIM是一种概念，一种哲理。它指 出了制造业应用计算机技术的更高阶段。即在制造企业中将从市场分 析、经营决策、产品设计、经过制造过程各个环节，最后到销售和售 后服务，包括原材料、生产和库存管理、财务资源管理等全部运营活 动，在一种全局集成规划指导下，在更充分发挥大的集体智慧合作精 神的氛围中并联起来集合成一个整体，逐步实现全企业的计算机化。 目的是实现企业内更短的设计生产周期，改善企业的经营管理，适应 市场的迅速变化，获得更大的经济效益。 CIMS是在CIM哲理指导下建立的人机系统，是一种新型制造模式。它 从企业的经营战略目标出发，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结合，将产品从创意策划 、设计、制造、营销到售后服务全过程中有关的人和组织、经营管理 和技术三要素有机结合起来，使制造系统中的各种活动、信息有机集 成并优化运行，以达到产品上市快、成本低、质量高、能耗少，提高 企业的创新设计能力和市场竞争力。 思考题 二、CIMS的基本组成有哪些？ CIMS是个大型的复杂系统，包括人与机 构、经营、技术三要素。从功能上，可以 将CIMS划分为四个功能分系统：工程设计 系统、制造系统、质量保证系统、管理信 息系统以及两个支持分系统：计算机网络 系统和数据库系统 1.ERP的核心管理思想就是实现对整个供应链的有效管理，主要体现在那几个方面？ 答：体现对整个供应链资源进行管理的思想 体现精益生产、同步工程和敏捷制造的思想 体现事先计划与事中控制的思想 2.ERP同MRP的主要有哪几个方面不同？ 答：在资源管理范围方面的差别 在生产方式管理方面的差别 在管理功能方面的差别 在事务处理控制方面的差别 在跨国（或地区）经营事务处理方面的差别 在计算机信息处理技术方面的差别 参考答案：什么是JIT？ JIT是JIT生产思想、JIT生产系统设计、 计划技术和看板生产现场控制技术的有 机结合体。 “看板系统”是JIT的核心。 在正确的时间生产所需正确数量的零件 或产品，即准时生产。 参考答案：JIT的目标 1、废品量最低 2、准结时间最短 3、库存量最低 4、搬运量最低 5、机器损坏率最低 6、生产提前期最短 7、批量小 JIT目标 1、板形控制（Shape Control）的内容： 凸度控制（Crown Control）和平坦度控制（Flatness Control）。 凸度控制主要由局部突起量来控制。 局部突起量：横截面上局部范围内的厚度偏离名义厚度的大小 。 平坦度：带钢表观的平坦性或者说平坦程度，直观上指轧制方 向上带钢的瓢曲程度。当压应力的大小满足了使带钢局部 瓢曲失稳的条件时，带钢就会产生外观可见的浪形。带钢 中不同的内应力分布将引起不同模式的瓢曲变形，由此可 把带钢的平坦度缺陷分为边浪、中浪、边中复合浪、四分 之一浪以及其它复杂浪形或局部浪形等。 2、影响板形的因素有哪些？ 轧件厚度、轧机刚度、空载辊缝。 1.并行工程的特点是什么？ 并行工程强调产品设计与工艺过程设计、生产技术准 备、采购、生产等种种活动并行交叉进行。 并行工程强调面向过程（process-oriented）和面向对 象（object-oriented） 并行工程强调系统集成与整体优化 2.并行工程能带来怎样的经济效益？ 1）缩短产品投放市场的时间 （2）降低成本 （3）提高质量 （4）保证了功能的实用性 （5）增强市场竞争能力 问题 v（1）什么是工业机器人？ v美国机器人协会(RIA)的定义 机器人是“一种用于移动各种材料、 零部件、工具或专用装置的,通过程序化的动作来执行各种任务.并具 有编程能力的多功能操作机” 。 v国际标准化组织(ISO)的定义 “机器人是一种自动的、位置可控的 、具有编程能力的多功能操作机。这种操作机具有多个轴,能够借助可 编程操作来处理各种材料、零部件、工具和专用装置,以执行各种任务 ”。 v日本工业机器人协会的定义 “工业机器人是在三维空间具有类似人 体上肢动作机能及结构,并能完成复杂空间动作的、多自由度的自动机 械” 。 v中国机械工业部(1986)的定义 “工业机器人是一种能自动定位、可 重复编程的多功能、多自由度的操作机。它能搬运材料、零件或夹持 工具,用以完成各种作业” （2）典型的工业机器人有哪些？弧焊机器人点焊机器人装配机器人喷涂 机器人搬运机器人水切割机器人、激光加工机器人检查和测量机器人 工业机器人的主要组成部分及每部分的作用各是什么？ 答：工业机器人一般由操作机、驱动装置和控制系统三部分组成。 1.操作机。操作机也称执行机构，由末端执行器、手腕、手臂和机 座组成。 末端执行器又称手部，是操作机直接执行操作的装置。 手腕是连接手臂与末端执行器的部件，用来支承末端执行器并调整 其资态。 手臂用于支承和调整手腕和末端执行器。 机座是承力部件，在机器人中相对固定。 2.驱动装置。驱动装置为操作机工作提供动力。按所采用的动力源 分为电动、液动和气 动三种类型。 3.控制系统。控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统，其功能 是控制工业机器人按 照要求动作。 1.结结合当前国内经济发经济发 展的具体情况，机器人领领域应该应该 重点开展哪些相关的研究。根据国内外机器人发发展的经经 验验、现现状及近几年的动态动态 ，结结合当前国内经济发经济发 展的具 体情况，重点开展: 示教再现现型工业业机器人产业产业 化技术术 研究； 智能机器人、机器人化机械及其相关技术术的开发发 及应应用；以机器人为为基础础的重组组装配系统统及其相关技术术 的开发发研究； 多传传感器融合及决策、控制一体化技术术及 应应用的研究。 2.简简述机器人在汽车车制造业业中的应应用情况。1、汽车车装配 作业业及液体物质质的填充2、点焊焊和弧焊焊作业业3、涂胶作业业 4、涂装喷喷漆作业业 问题： 1、机器人的分类 ？ 2、机器人的应用？ 3、机器人由哪几个部分组成？ 思考题: 1.什么是精益生产?谈谈你对 精益生产的认识。(通过系统结构、 人员组织、运行方式和市场供求等方面的改革，使生 产系统很快的适应用户需求的不断变化，并能使生产 过程中一切无用、多余的东西被精简，最终达到包括 市场供销在内的生产各个方面的最好结果。) 2.精益思想的基本原则有那 些？其核心原则是什么？(价 值、价值流、流动、拉式生产、追求完美。其中核心 原则是追求完美。） 1精益生产主要特征 对市场变化的快速反应能力、同一条流水线可以生产不同的产品、适时供 应、多技能和具有团队精神的劳动力、对生产过程不断改进的动力与能 力。 2精益生产核心 准时化生产(JIT) 3价值流动的两个主要工具 准时化和均衡生产计划 4实现拉动的方法 实行 JIT 生产和单件流 17 6. 问题思考 精益生产的优越性？ 精益生产的主要特征？ 以“用户”为上帝以“人”为中心以“精简”为手段 采用“Team work”和“并行设计” 采用“JIT” 供货方式 零缺陷 如何在中国制造业实行精益生产？ Company Logo （1）工业机器人的主要技术参数有什么？ 自由度、重复定位精度、工作范围、工作速度、 承载能力 （2）工业机器人由哪几部分组成？ 工业机器人由操作机、驱动装置和控制系工业机器人由操作机、驱动装置和控制系 统三部分组成。统三部分组成。 1.虚拟制造的分类有哪些？ (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 2.虚拟制造技术的应用有哪些? 1.机械产品的运动仿真 2.机械产品的装配仿真 3.产品的加工过程仿真 4.虚拟样机与产品工作性能检测 5.产品的布局设计 1：FMS的特点及其类型。FMS的主要特点：柔性和自动化。柔性， 是指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系 统能够适应产品变化的能力，可分为瞬时、短期和长期柔性三种。凡 具备上述三种柔性特征之一的、具有物料或信息流的自动化制造系统 都可以称为柔性自动化。 FMS的次要特点（1）设备利用率高，占地 面积小（2）减少直接劳动工人数（3）产品质量高而稳定（4）减少 在制品库存量（5）投资高、风险大，开发周期长、管理水平要求高 。 类型：配备互补机床的FMS 。配备可互相替换机床的FMS。混合式 FMS。 2：FMS有哪些部分组成？选择加工设备有哪些原则？FMS主要由以下 三个子系统组成：（1）加工系统（2）运储系统（3）计算机控制系 统 1.设备应该是可靠的、自动化的、高效率的和高柔性的。选择时需考 虑该FMS加工零件的尺寸范围、经济效益、零件工艺性、加工精度和 材料。2.FMS上待加工的零件族决定着各加工设备（如加工中心）所 需要的功率、加工尺寸范围和精度。此外，设备还会受物料运储系统 连接问题限制。3.加工中心都具有刀具存储能力，采用斗笠式、鼓形 和链形等各种形式的刀库。为满足柔性制造，通常加工中心具有一定 的刀库容量。 思考题： 1 网络化制造的基本特征有哪些？ 随着当前网络技术的发展，表现为：网络高速公路技术；网络硬件衔接的兼 容性；互动软件的设计等。自动化技术的快速发展，表现为：各种新型的可 编程控制器；方便网络控制生产行为传动装置的发展；以及方便快捷的软件 编程设置等。网络化生产表现为以下新的特征： 第一，网络化生产跨越Internet、Ethernet之间的界限。通过网络来组织和管 理企业的生产经营过程，突破了地理空间上的差距给企业的生产经营和企业 间协同造成的障碍；总部根据Internet上的信息研究出生产指令，快速传递到 企业内部的Ethernet服务器，经过服务器分析比对，发布生产任务。 第二，网络化生产覆盖企业生产的生产线流程。生产线的所有设备，小到一 个中继器，大的到一套大功率传动设备所有的状态通过相应的设备连接到网 络，先采集到各个客户机，然后交由生产服务器管理。有服务器发布统一的 生产调度。做到该动作的设备一定动作，不该动作一定不动作，使生产高度 优化，从而达到节能，提高生产率，生产效益的目的。 第三，技术内容丰富。网络生产从硬件到软件有着各种各样的技术，它的研 究与应用实施中涉及大量的组织、使能工具、平台、系统实施和运行管理技 术，这些技术的研究和应用既可以深化网络化制造系统的应用，同时又可以 促进先进制造和信息技术的理论、方法和工具系统的研究与发展。 2 对比以前，实现网络化制造后的经济效益如何？ 马钢合钢分公司2#连铸 网络化生产监控系统的设计完成，投入使用后，产品设计更加合理，产品合 格率提高到95%，生产设备故障率减少90%，故障修复时间大大缩短，生产效 率提高100%，所到来的经济效益比投用前提高了50%。 22 思考题 1. MEMS主要包括哪几部分 2. MEMS的特征 3. MEMS的研究包括哪几个部分 4. MEMS的加工方法有哪些 23 答案 1 1： MEMSMEMS主要包括三部分：微型传感器、执行器和主要包括三部分：微型传感器、执行器和 相应的处理电路。相应的处理电路。 2 2：器件微型化、集成化，尺寸达到纳米数量级：器件微型化、集成化，尺寸达到纳米数量级; ;功功 能多样化、智能化、特殊化能多样化、智能化、特殊化; ;能耗低、灵敏度高、工能耗低、灵敏度高、工 作效率高作效率高. . 3:3:基础理论、技术基础和应用领域三个部分。基础理论、技术基础和应用领域三个部分。 4: MEMS4: MEMS的加工方法有哪些的加工方法有哪些: :硅基微机械加工技术硅基微机械加工技术, ,表表 面硅微机械加工技术面硅微机械加工技术, LIGA, LIGA加工技术加工技术, ,激光微机械加激光微机械加 工技术工技术, ,深等离子体腐蚀技术深等离子体腐蚀技术, , 紫外线厚胶腐蚀技术紫外线厚胶腐蚀技术 思考题 1、传统加工和特种加工有哪些不同点？见下页 2、电火花加工的优点及其局限性？（1）适合于难切削材料的加工 （2 ）可以加工特殊及复杂形状的零件主要用于加工金属等导电材料，一 定条件下也可以加工半导体和非导体材料。加工表面微观形貌圆滑， 工件的棱边、尖角处无毛刺、塌边。（5）工艺灵活性大，本身有“正 极性加工”（工件接电源正极）和“负极性加工”（工件接电源负极）加 工之分；还可与其他工艺结合，形成复合加工，如与电解加工复合。 1）一般加工速度较慢（2）存在电极损耗和二次放电 3、简要概述激光加工的特点 ？ 1.适应性强激光加工的功率密度高，几 乎能加工任何材料2.加工质量好激光加工能量密度高,热作用时间很短, 整个加工区几乎不受热的影响,工件热变形极小，故可加工对热冲击敏 感的材料。3.加工精度高激光束可聚焦成微米级的光斑（理论上直径 可小于1um）适合精密微细加工4.容易实现自化加工激光束传输方便 ，易于控制，便于与机器人、自动检测、计算机数字控制等先进技术 相结合。5.激光可通过光学透明介质（玻璃、空气、惰性气体和某些 液体）对工件进行加工。 4、简述立式回转电火花线切割与传统电火花线切割相比优点有哪些。 特种加工与传统切削加工的不同点 1）主要依靠机械能以外的能量(如电、化学、光、 声、热等)去除材料；多数属于“熔溶加工”的范畴 。2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，即能 做到“以柔克刚”；3）加工过程中工具和工件之间 不存在显着的机械切削力；4）主运动的速度一般 都较低；理论上，某些方法可能成为“纳米加工” 的重要手段；5）加工后的表面边缘无毛刺残留。 微观形貌“圆滑”； R R r 传统的线切割加工 立式回转电火花线切割 电极丝沿轴线方向快速或者慢 速移动，电极丝在轴向移动时 ，没有圆周运动 。与工件相对 的圆柱面部分是产生电火花的 主要部位，因而也是电极丝磨 损的主要部位，并且在电极丝 反复移动的过程中始终是与工 件相对的那一圆柱面。 电极丝做旋转运动时，在放电 区内，与工件相对的电极丝圆 柱面是不同侧的，这种磨损是 对称的圆周磨损 圆周磨损要比单边磨损均匀得多，有效地避 免了因为单边放电磨损使电极丝强度降低从 而断裂的问题，延长了电极丝的使用寿命。 陀螺原理：当作用于陀螺上的外力矩为零时 ，高速旋转陀螺的自转轴在惯性空间的方向 将保持不变。这就是陀螺的“定轴性”。电极 丝旋转利用其高速旋转的定轴性来减小电极 丝加工时的振动量，从而提高工件表面加工 精度。 问题： 1.虚拟技术的三个流派是什么？ 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。 2.虚拟技术的主要研究内容是什么？ 虚拟制造的理论体系； 设计信息和生产过程 的三维可视化； 虚拟制造系统的开放式体系 结构； 虚拟产品的装配仿真； 虚拟环境中及虚拟制造过程中的人机协同作 业等。 思考题 一.微细加工技术分为哪几类： 微蚀刻加工，微细特种加工