《先进制造技术》课程答题本(陈浩然)谭延平教授.doc

江汉大学文理学院考查类课程答题本考生姓名 陈浩然 考生学号 201303010423 系、年级 13机制4班 任课教师 谭延平教授 考试科目 先进制造技术 考试日期 2016.11.16 评 分题 目得 分题 目得 分总分：评卷人：注：1、无评卷人签名试卷无效2、必须用钢笔或圆珠笔阅卷，使用红色。用铅笔阅卷无效。1. 试分析国内先进制造技术的存在的主要问题、差距及对策。答：（1）国内先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology,AMT)的存在的主要问题： 制造业人均增加值低; 技术创新能力十分薄弱，缺乏核心技术; 竞争优势的层次低下; 产业组织的不合理。 （2）差距：联合国工业发展组织发布最新报告指出，按2000年美元的固定价格计算，2009年中国占世界制造业增加值（MVA）的15.6，而日本占15.4，美国仍保持19的份额名列第一。这三个国家的总产值占世界制造业产出的一半。但在人均制造增加值方面，中日的差距仍然悬殊，2008年，日本人均制造增加值接近9000美元为世界最高，而中国仅约为700美元，是中国人均制造增加值的13倍，说明中国制造业的获利能力不强，制造业技术水平较低。目前我国制造业大多集中在低水平层次上，增值能力有限，附加值较低，以劳动密集型产业居多，高技术产业严重不足。 (3)对策:由硬实力向软实力转移。 科技创新，人才是关键。 价值链由底端向高端挺进，优化产业结构。 加大国家政策的引导扶持力度。2. 试阐述精益生产的产生背景、含义、特点及典型应用。答：(1)精益生产的产生背景:日本丰田公司，当初年产量不如福特的日产量。在考察福特公司过程中，丰田面对福特模式中存在的大量人力和物力浪费，结合本国社会和文化背景及企业精神，提出了一套新的生产管理体制即LP生产。（2）精益生产含义:精益生产（Lean Production,LP)方式是指运用多种现代管理方法和手段，以社会需要为依据，以充分发挥人的积极性为根本，有效配置和合理使用企业资源，以彻底消除无效劳动和浪费为目标，最大限度地为企业谋取经济效益的生产方式。（3）特点:强调人的作用； 以简化为手段； 以尽善尽美为最终目标。（4） 精益生产的典型应用: 以丰田、本田、日产为代表的汽车制造业，在六、七十年代广泛实施精益生产管理，获得巨大成功，以低成本、高品质的产品享誉世界。日本丰田汽车实行了精益生产方式之后，在短短的三十几年里就将汽车产业落后于欧美的地位完全改观，2004年丰田所创造的利润全球第一，超过美国福特和通用的总和；到2007年其汽车销量全球第一，销售额为2528亿美元，净利润1654亿美元，这相当于美国汽车三巨头加上德国大众和宝马的利润总和，市值2000多亿美元，比底特律三巨头总和的7倍还多，在世界的汽车舞台上独占鳌头。 3. 论述快速成形技术的概念、起源、主要类型及其应用领域。答：（1）快速成形技术的概念：其基本原理都是叠层制造，由快速原型机在X-Y平面内通过扫描形式形成工件的截面形状，而在Z坐标间断地作层面厚度的位移，最终形成三维制件。快速成型制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing，RPM)，就是根据零件的三维模型数据，迅速而精确地制造出该零件。它是在20世纪80年代后期发展起来的，被认为是最近20年来制造领域的一次重大突破，是目前先进制造领域研究的热点之一。快速成型制造技术是集CAD技术、数控技术、激光加工、新材料科学、机械电子工程等多学科、多技术为一体的新技术。传统的零件制造过程往往需要车、钳、铣、磨等多种机加工设备和各种夹具、刀具、模具，制造成本高，周期长，对于一个比较复杂的零件，其加工周期甚至以月计，很难适应低成本、高效率的加工要求。快速成型制造技术能够适应这种要求，是现代制造技术的一次重大变革。 （2）起源：是二十世纪九十年代发展起来的一项先进制造技术，是为制造业企业新产品开发服务的一项关键共性技术， 对促进企业产品创新、缩短新产品开发周期、提高产品竞争力有积极的推动作用。自该技术问世以来，已经在发达国家的制造业中得到了广泛应用，并由此产生一个新兴的技术领域。（3） 主要类型：目前市场上的快速成型技术分为3DP技术、FDM熔融层积成型技术、SLA立体平版印刷技术、SLS选区激光烧结、DLP激光成型技术和UV紫外线成型技术等。（4） 应用领域：近年来,快速成型技术在工业造型、制造、建筑、艺术、医学、航空、航天、考古和影视等领域得到迅速良好的应用。主要包括以下几个方面:设计和功能验证。通过快速成型技术可以快速制作产品的物理模型,以验证设计人员的构思,发现产品设计中存在的问题。非功能性样品制作。在新产品正式投产之前或按照定单制造时,需要制作产品的展览样品或摄制产品样本照片,采用快速成型是理想的方法。快速模具制造。传统的模具制造方法周期长、成本高,一套简单的塑料注塑模具其价值也在10万元以上。设计上的任何失误反映到模具上都会造成不可挽回的损失。提出利用快速成型技术,可以按照下列两种方式制造模具:1、软模。通常指的是硅橡胶模具,用SLA、FDM、LOM或SLS等技术制作的原型,再翻成硅橡胶模具后,向模中灌注双组份的聚氨酯,固化后即得到所需的零件。2、硬模。用SLA、SLS、FDM或LOM方法加工熔模铸造中的蜡模,对原型表面进行特殊处理后代替木模,直接制造石膏型或陶瓷型,或是由RP原型经硅橡胶模过渡转换得到石膏型或陶瓷型,再由石膏型或陶瓷型浇注出金属模具,这是目前生产金属模具最主要的途径。4. 请从发展历史、发展阶段、典型的自动化技术及其主要应用等方面对制造自动化加以论述。答：（1）发展历史：自从1913年美国人福特（Henry Ford)建立第一条装配流水线开始，到1952年美国麻省理工学院（MIT)发明第一台三轴立式数控铣床，揭开了数字化制造技术的序幕，经过近几十年的探索和发展，制造自动化技术得到了飞速发展，并已进入了实用化阶段。（2） 发展阶段：刚性加工。数控加工。柔性加工。计算机集成技术。智能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络制造、全球制造、绿色制造。（3） 典型的自动化技术：CAD/CAM技术。数控技术。机械加工自动化技术，包含上下料自动化技术、装卡自动化技术、换刀自动化技术、加工自动化技术和零件检验自动化技术等。物料储运过程自动化技术，包含工件储运自动化技术、刀具储运自动化技术和其它物料储运自动化技术等。装配自动化技术，包含零部件供应自动化技术和装配过程自动化技术等。质量控制自动化技术，包含零件检测自动化技术、产品检测自动化技术和刀具检测自动化技术等。主要应用：高速数控机床。 智能数控系统。 工业机器人。5. 论述并行工程的概念特点、理论基础、运行机制及其典型应用。答：（1）并行工程的概念：(Concurrent Engineering,CE)是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产品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。并行工程是近年来国际制造业中兴起的一种新型企业组织管理理论，旨在提高产品质量，降低产品成本和缩短开发周期。 （2）CE的特点：并行工程的主要特点是设计的出发点必须是产品的整个生命周期的技术要求。并行设计能与用户保持密切对话，可以充分满足用户要求，缩短新产品投放市场的周期，实现产品质量、成本和可靠性的最优化。 （3）CE的理论基础：从本质上讲，CE是一种以空间换取时间、处理系统复杂性的系统化方法，它以信息论、控制论和系统论为理论基础，在数据共享、人-机交换等工具及集成工具的智能技术的支持下，按多学科、多层次协同一致的组织方式工作。与传统的串行工作模式相比，它大大地扩大了系统状态空间，大大地缩短了复杂问题交互式求解进程的迭代次数，促使最终目标一次成功，以非线性的管理机制和整体性思想，赢得集成附加的协同效益。 （4）CE的运行机制：将CE思想贯穿于产品开发过程中，需要管理、设计、制造、支持等知识源的有机协调。它不仅仅依靠各知识源之间有效的通信，同时要求有良好的决策支持结构，其运行机制的要点为： 突出人的作用、强调人的协同工作。 一体化、并行地进行产品及其有关过程的设计，其中尤其要注意早期概念设计阶段的并行协调。 重视满足客户的要求。 持续地改善产品生产的有关过程。CE的工作模式中要注意持续，尽早地交换、协调、完善关于产品有关的制造/支持等各种过程的约定和定义，从而实现CE的目标。 五个“不”。CE不是不费气力就能成功的“魔术方法”；CE不能省去产品串行工程中的任一环节；CE不是使设计与生产重叠或同时进行；CE不同于“保守设计”；CE不需保守测试策略。（5）CE典型应用：美国洛克希德(Lockheed)导弹与空间公司(LMSC)于1992年10月接受了美国国防部(DOD)用于“战区高空领域防御”的新型号导弹开发，该公司的导弹开发一般需要5年时间，而采用并行工程的方法，最终将产品开发周期缩短60%。齐齐哈尔铁路车辆并行工程中改进后的棚车开发流程。其改进的措施包括：在产品开发的早期阶段，就能够充分考虑冲压件、铸钢件等零件的可制造性问题和铁路货车的结构强度、刚度及动力学品质等产品性能问题，从而能够尽量减少设计错误，提高设计质量。实现工艺和工装的并行开发，精简设计过程;制造系统与产品开发过程不构成大循环，从而缩短产品开发周期，提高产品质量与水平。6. 试阐述敏捷制造的概念、特点及关键技术，并列举3-5个典型的工业应用案例。答：（1）敏捷制造的概念：（Agile manufacturing,AM)敏捷制造就是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。（2） 特点：全新的企业合作关系虚拟企业（Virtual Enterprise)联盟。准时信息系统（Just-In-Time-Information System)。在信息交换和通信联系方面，必须有一个能将正确的信息在正确的时间送给正确的人的“准时信息系统”，作为灵活的管理系统基础，通过信息高速公路与互联网络将全球范围的企业相联。“高质量”的产品。敏捷制造的质量观念已变成使整个产品生命周期内的用户满意度，企业将质量跟踪持续到产品报废为止。高度柔性的、模块化的、可伸缩的生产制造系统。为订单而设计、为订单而制造的生产方式。有技术的人是企业成功的关键因素。在敏捷企业中，认为解决问题靠的是人，不单是技术，敏捷制造系统的能力将不受限于设备，而只受限于劳动者的想象力、创造力和技能。（3）关键技术：信息支持技术。 虚拟企业。 敏捷制造的使能技术。（4）3-5个典型的工业应用案例：1991年美国AT&T生产的笔记本式计算机。从决策到产品展览仅4个月，全部元件由国外企业承担，在美国组装。1987年日本松下国家自行车工业公司生产的自行车。每辆车生产时间为8-10个工作日，是大批量生产的一半，价格为1300美元（原为2500-3500美元）。1988年美国空气压缩机公司生产的空气压缩机。耗资为12.525万美元（原为50万美元），时间为原来的1/31/2。1991年通用汽车公司生产的匹兹堡万能夹具。与原来相比，成本为3/70，时间为1/37，占地1/300，可伸缩重用/重构、适用性好。 7. 结合自己的认识，谈谈你对制造业的展望及对本课程的认识和建议。答：（1）对制造业的展望：现代制造将以先进制造技术为支撑，以资源和资源转换为对象，以现代制造科学与技术为基础，以制造系统为载体，以信息化、网络化、生态化和全球化为环境和背景，追求社会经济的持续快速发展。归纳先进制造技术的发展趋势，大致有以下几个方面： 先进制造技术向超精微细领域扩展。 制造过程的集成化。 制造科学与制造技术、生产管理的融合。 绿色制造将成为制造业的重要特征 虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用。