先进制造,知识点

1、第一章1、制造技术 是制造业为国民经济建设和人民生活生产各类物资所使用的一切 生产技术的总称，是将原材料和其他生产要素经济合理地转换为可直接使用的 具有高附加值的成品、办成品和技术服务的技术群。2、 制造技术 发展经历 的5个发展时期：工厂式生产时期 （18世纪70年代）、工 业化规模生产时期（19世纪中叶）、刚性自动化发展时期（20世纪初期）、柔 性自动化发展时期（20世纪中期）、综合自动化发展时期（20世纪80年代后）。3、先进制造技术 是制造业不断吸收机械、电子、信息，材料、能源、和现代管理技术等方面的成果， 将其综合利用于产品设计、 加工、检验、管理、销售、 使用、服务、乃至回收的制造

2、全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活 生产，提高对动态多变市场的应变能力和竞争力的制造技术的总称。4、先进制造技术的 内涵与特征：内涵、是制造业不断吸收机械、电子 /信息，材料、能源、和现代管理技术 等方面的成果，将其综合利用于产品设计、加工、检验、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， 提高对动态多变市场的应变能力和竞争力的制造技术的总称。5、 特征：01先进制造技术是一项综合型技术。02是一项动态发展技术。03是面向工业应用的技术。04 ，面向全球竞争的技术。05,面向21 世纪的技术。6、先进制造技术的 体系结构：主体技术群（设计技

3、术群“产品工艺设计、快 速原型制造技术、并行工程”、制造工艺技术群“材料生产工艺、加工工艺、 连接和装配、测试和检验、环保技术、维修技术、其他技术”），支撑技术群（信息技术、标准和框架、机床和工具技术、传感器和控制技术），制造技术基础设施（质量管理，用户/供应商交互作用，工作人员培训和教育，全国监督和 基准评测，技术获取和利用）7、谈谈你对发展我国先进制造技术的认识。（论述题）第二章，先进设计技术1）现代设计技术的 核心因素：质量、时间、成本。2）逆向工程的内涵：以设计方法为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础， 运用各种专业人员的工程设计经验知识和创新思维，对已有产品进行解剖、深化、和再创

4、造，使之成为新产品的开发模式即为逆向工程。也成为反求工 程。3）逆向工程的基本方法：实物、软件、影像反求法。4）逆向工程设计的 基本步骤：逆向工程设计的基本步骤：反求对象信息，分析阶段（样本信息分析，确定技术指标、明确几何元素之间的拓扑关系），再设计阶段（通过检测，获取样本零件数据、修正测量数据、重构反求对象的几何模型、模型的再分析和再设计），制造阶段（制造工艺规划，加工零件、 进行精度检验、性能测试），新产品。5）逆向工程中的测量技术：快速、准确的获取实体的三维几何数据，即对实物的三维几何型面进行三维离散数字化处理，是实施逆向工程的重要步骤之测量方法分为：破坏性测量和非破坏型测量、接触式测量

5、（三坐标测量机测量、自动断层扫描法）和非接触式测量（激光线结构扫描法、投影光栅法、计算机断层扫描法、立体视差法6) 优化设计数学模型 的三个基本要素：设计变量、约束条件、目标函数。7) 价值工程：在价值工程中，产品价值 V与产品功能F和产品成本C之间的关系可表示为V=F/C。产品价值V不是指产品的价格，是指产品好的程度。 功能F是分析对象满足某种需求的一种属性。对产品而言，功能就是产品的用途、产品所担负的职能或所起的作用。价值分析在本质上不是以产品为对 象，而是以功能为中心，价值分析方法使功能成为可以度量的东西。产品成本C是指实现功能支付的全部费用。8) 价值工程的对象选择基本方法：综合加权评

6、分法、ABC分类法、价值系数分析法等。9) .价值工程的功能分析：1.主要任务：分析所选择对象的功能并将其量化，分析选择对象的功能与成本之间的关系；确定对象价值的高低即改善期望值的大小。2.功能分析过程包括功能定义、功能整理、功能评价。10) 可靠性设计：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定 功能的能力。11) 可靠性设计的 主要内容：故障机理和故障模型研究、可靠性试验技术研究、可靠性水平研究。12) 常用指标：产品的工作能力、可靠度、失效率、平均寿命。13) 可靠性预测：是一种根据所得的有效率数据计算器件或系统可能达到的 可靠性指标或对于实际应用的产品计算出它在特定条件下完成规

7、定功能的 概率的预报方法。14) 目的：协调设计参数及指标，提高产品的可靠性、进行方案比较，选择最佳方案、发现薄弱环节，提出改进措施15）方法：数学模型法、布尔真值表法。16）逆向工程的关键技术是测量技术和CAD建模技术。17）价值工程的含义以及价值工程应用的工作程序？指以产品或作业的功能分析为核心，以提高和产品或作业的价值为目的。力求以最低寿命周期成本实现产品或作业使用所要求的必要能力的一项有组织的 长造型活动。18）工作程序：功能定义、功能整理、功能评价、制定改进方案、成本分析。第三章：先进制造工艺1）超精密加工分为：超精密磨削、超精密切削、超精密特种加工、复合加工。超精密加工的关键技术：

8、超精密加工机床技术、超精密管加工刀具技术、精密测量技术、超精密加工原理、超精密环境控制技术。2）超精密加工机床技术中机床基础部件技术：精密主轴、超精密导轨、传动系统、微进给装置。3）金刚石超精密车削 的关键技术：金刚石刀具及其刃磨 （目前的金刚石刀具材料均为天然金刚石和人造单晶金刚石。单晶金刚石刀具可分为直线刃、圆弧刃和多棱刃。天然单晶金刚石被公认为最理想、不能替代的超精密切削的刀具材料。）、加工设备4）超精密磨削机理：超精密磨削是一种极薄的切削方法，切削厚度极小，当磨削深度小于晶粒的大小时，磨削就在晶粒内进行，磨削力必须超过晶体内部 非常大的原子、分子结合力，因此磨粒上所承受的切应力会急速增

9、加并变得非常大，可能接近被磨削材料的剪切强度极限。同时，磨粒切削刃处受到高温和高压作用，磨粒材料必须有很高的高温强度和高温硬度。因此，在超精密磨削中一般多采用金刚石、 PCBN等超硬磨料砂轮。5）微型机械系统 是指集微型机构、微型传感器、微型执行器、信号处理系统、 电子控制电路，以及外围接口、通信电路和电源等于一体的微型机电一体化 产品。6）微型机械系统的特点：微型化、集成化、多样化。7）微细加工与一般尺度加工的不同体现在：（1）精度表示方法不同（一般尺度加工中，加工精度是用其加工误差与加工尺寸的比值来表示的。而在微细加工时，由于加工尺寸很小，精度就必须用尺寸的绝对值来表示）（2）加工机理存在

10、很大差异（在微细加工中必须考虑晶粒在加工中的作用）（3）加工特征明显不同（一般尺寸加工以尺寸、形状、位置精度为特征；微细加工由于 加工对象的微小型化，多以分离或结合原子、分子为特征）。8）X射线刻蚀电铸模技术 工艺过程（技术原理）：同步辐射光曝光、显影、电 铸、去胶成膜、模具注塑、去模制成零件。9）X射线刻蚀电铸模技术加工工艺的步骤：（1）深度同步辐射x射线光刻（2）电铸成形（3）注塑成形10）高速加工技术 是指采用超硬材料刀具和磨具，利用高速、高精度、高自 动化和高柔性的制造设备，以达到提高切削速度、材料去除率和加工质量目 的的先进加工技术。11）.超高速加工 的特点：加工效率高、切削力小、

11、加工精度高、切削热小、 减少工序。12）超高速切削理论：1931年，德国Carl Salomon博士首次提出超高速切削 理论。他认为在常规切削速度范围内，切削温度随切削速度的增大而急剧升高，但当切削速度增大到某一数值后，切削温度反而会随切削速度的增大而降低。13）高速切削加工 关键技术：高速主轴系统（电主轴、静压轴承高速主轴） 超高速切削机床的进给系统、超高速轴承技术、高性能的计算机数控系统、 先进的机床结构、超高速加工刀具。14）为什么电主轴是高速切削中的关键技术？（高速主轴）：电主轴取消了主电动机与机床主轴之间的一切中间传动环节，将主传动链的长度缩短为零，因此这种新型的驱动与传动方式称为零

12、传动。15）电主轴的优点：振动小，减少了高精密齿轮等关键零件，消除了齿轮的传动误差。16）为什么电主轴是高速切削中的关键技术（高速主轴）？17）提高高速精密轴承 的极限转速的措施：（1）提高制造精度等级，但是这样会使轴承价格成倍增长。（2）合理选择材料，如用陶瓷材料制成的球轴承 具有重量轻、热膨胀系数小、硬度高、耐高温、超高温时尺寸稳定、 耐腐蚀、 弹性模量比钢高、非磁性等优点。（3）改进轴承结构，例如将球直径缩小至原来的70%，增加球数，提高系统的刚性。18）快速原型制造技术 的基本原理：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；然后根据工艺要求将计算机内的三维数据模型

13、进行分层切片，得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光束有选择性的切割一层一层的纸或烧结一层一层的粉末材料，或固化一层一层的液态光敏树脂，或用喷嘴喷射一层层的热熔材料或粘接剂，形成一系列具有一个微笑厚度的片状实体；在采用熔结聚合黏结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造处所设计的新产品的样件、模型或模具。19）典型快速原型制造工艺：（1）立体光刻即液态光敏树脂固化成形（2）分 层实体制造（3）选择性激光烧结（4）熔融沉积成形20）快速原型制造技术的特点 ：1制造过程柔性化，2.产品开发快速化，3.快速原型制造技术改变了传统制造加工采用的去除原理，而是采用了离散堆积原理，可以制造任意复杂的三

14、维几何实体。4.制造过程可实现完全数字化。5.材料来源广泛。6.发展的可持续性。21）绿色制造技术：是在保证产品的功能、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，其目标是使得产品在设计， 制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品寿命周期中，对环境的影响（负面） 最小，资源效率最高。22）绿色产品的定义和特点：指产品的全生命周期内包括原材料的制备设计制造包装运输使用回收再用或 再生过程对生态环境无害或危害极少，对资源利用率极高能源消耗最低的产 品。特点：资源最佳利用、能源消耗最少、零污染、零损害、技术先进。生态 环境效益最佳。绿色设计：也称面向环境的设计，是将产品全寿命的周

15、期中的设计、制造、使 用、回收及再生等各个环节作为有机整体的设计方式。绿色设计的原则及特点：a资源利用最佳原则。b能量消耗最少原则。C零污 染原则。D零损害原则。E技术先进原则。F生态经济效益最佳原则。绿色加工：是指在不牺牲产品的质量，成本。可靠性、功能和能量利用率的前 提下，充分利用资源，尽量减轻加工过程对环境产生的有害影响。其内涵是指 在加工过程中实现优质、低耗、高效及清洁化。1点式磨削的 以下特点：1点式磨削用提高磨削速度的方法来提高加工效率，去除率高，变形速度超过热量传导速度，热量又磨屑带走，砂轮表面温度不高，冷态磨削。2.点式磨削的砂轮的厚度只有几毫米。降低砂轮的造价，提高砂轮的制造

16、质量，薄砂轮的重量和不平衡度小，轴上的离心力小。3为减少砂轮与工件的磨削接触，砂轮轴线与工件轴线形成一定的倾角，使砂轮与工件的接触是点接触，减小了磨削接触区的面积，不存在磨削封闭区，利于磨削热的散发。4磨削力小，相当于增加了机床刚度， 减轻了磨削产生的振动， 使磨削平稳， 同时提高了砂轮寿命和加工质量。5.点式磨削砂轮寿命长修正频率低。第四章：制造自动化技术1）工业机器人 的定义：（综合定义？）工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成各种操作功能的专用机械装置；它由计算机控制，是无人参与的自主、自动化控制系统；它是可编程的 具有柔性的自动化系统，可以允许人机联系。2. 工业机器人的基本组

17、成：执行机构、控制机构、驱动系统、位置检测装置3.工业机器人的性能特征：运动自由度、工作空间、提取重力、运动速度、位置精度2）工业机器人控制系统 的分类：按驱动方式分为：液动驱动、气动、 、电动。 按控制方式分为：顺序控制、程序控制、适应控制和人工智能控制系统。按其手部运动控制轨迹分为：点位控制、连续轮廓控制。按控制总线标准：国际标准总线控制系统和自定义总线控制系统。按编程方式：物理设置编程、示教编程和离线编程控制系统。3）工业机器人的组成 ：执行机构，控制系统，驱动系统，位置检测系统。4）工业机器人的性能指标：（1）自由度是指运动件相对于固定坐标系所具有的独立运动的趋势。（2）工作空间：是指

18、机器人应用手爪进行工作的空间 范围。取决于机器人的结构形式和每个关节的运动范围。（3）提取重力：反映其负载能力的一个参数。（4）运动速度：影响到机器人的工作效率。通用机器人的最大直线速度大多在1000mm/s以下。5）位置精度：实到位置中心之间的偏差。影响到机器人的工作质量。取决于位置控制方式、机器人运动部件本身的精度和刚度、提取的重力和运动速度有关。5）柔性制造技术 的定义：是由若干台数控加工设备、物料运输装置和计算机 控制系统组成，并能根据制造任务和生产品种的变化迅速进行调整，以适 应多品种、中小批量生产的自动化制造系统。其特征是，高柔性、高效率、 高度自动化。6）柔性制造系统的组成：中央

19、管理和控制计算机、物流控制装置、自动化仓 库、无人输送台车、制造单元、中央刀具库、夹具站、信息传输网络、柔 性制造系统随性工作台。7）柔性制造系统的类型和适用范围：（1）柔性制造单元柔性制造系统适用于多品种（10-50）、中小批量（1000-3000件/年）的生产规模（2）柔性生 产线 适用于2-10个品种、生产率达 5000-200000件/年的生产规模8）柔性制造系统的加工系统的功用与要求：加工系统承担着把原材料转化为最终产品的任务，是柔性制造系统最基本的组成部分。要求：工序集中、控制功能强，扩散性好、高刚度高精度高速度、自保护和自维护性能好、运行经济性好、具有环境适应性和友好性。9）加工

20、系统常用配置形式：互替式机床配置、互补式配置、混合式配置。10）P178物料运储系统 的组成：工件装卸站、托盘缓冲站、自动化仓库、物 料运输装置、11）刀具管理系统 的组成：（刀具管理系统的主要职能是负责刀具的运输，存储和管理，适时向加工单元提供所需的刀具，监控管理刀具的使用，及时取走已报废或者寿命已耗尽的刀具，在保证正常生产的同时，最大限度的降低刀具的成本。）典型的柔性制造系统刀具自动管理系统由刀库系统、刀具预调及刀具装卸站换装置以及管理和控制刀具流的刀具工作站计算机组成。刀库系统由中央刀库和刀库组成。习题4-5简述工业机器人的组成金额性能特征？4-6柔性制造系统由哪几部分组成？各部分的任务

21、是什么？4-9自动化仓库的组成和功能？第五章先进生产管理技术物料需求计划：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。最大限度地减少库存，降低库存成本基本目标：最大限度地减少库存，降低库存成本。1）企业资源规划ERP核心思想： 供应链”管理思想，通过前馈的物流和反馈的信息流和资金流，把客户需求、企业内制造活动、以及供应商的制造资源整合在一起。2） ERP的特点：A. 把企业所有制造场所、营销系统、财务系统紧密地结合在一起；B. 能很好地支持管理混合型制造环境；C. 具有较强的适时性；D. 具有较强的应用功能；E. 具有较广泛的应用范围；F. ERP系统具有较强的

22、网络支持功能。ERP系统的六大功能目标支持企业整体发展战略的战略经营系统；实现全球大市场营销战略与集成化市场营销；完善企业成本管理机制， 建立全面成本管理系统， 建立和保持企业的成本 优势；研究开发管理系统；建立敏捷的后勤管理系统；实施准时生产方式。产品数据管理的概念：以软件技术为基础，以产品管理为核心，实现对所有与产品相关的信息 （包 括电子文档、数字化产品模型数据记录等）过程（包括工作流程和更改流程等）和资源进行集成管理技术PDM的功能电子资料室管理和检索产品配置管理 以BOM为组织核心，把定义产品的所有数据和文档联系 起来，对产品对象关系进行维护和管理。工作流程管理项目管理功能 提供到每

23、分钟项目和活动的状态信息，包括增加或修改项 目及其属性、任务的分派、项目的进展、人力资源利用、信息统计等PDM与ERP之间的区别管理对象PDM产品本身状态信息和信息之间逻辑关系ERP参与生产制造资源和制造资源利用的生产过程PDM产品逻辑形成相关过程，过程产物是描述产品状态信息ERP产品物理形成相关过程，过程产物是产品或零部件实体PDM从概念角度描述产品的几何拓扑信息ERP从物流配置对生产安排的一些资源信息3）准时制生产技术（JIT）核心是追求一种零库存、低成本的生产系统基本思想：只在必要的时间，按必要的数量，生产必要的产品JIT目标:库存量最低（零库存）废品量最低（零废品）设备保持完好（零故障

24、）准备时间最短（零准备时间）4）看板：是用于传递生产信息、进行生产与库存控制的工具，其本质上是传 递生产信息的媒介。分为生产看板和取货看板。5）生产看板两种类型:(1) 一般的生产看板。它指出需加工零件的零件号、零件名称、类型、零件存 放位置、所需物料、物料存放处、生产设备等。(2) 三角看板。它指出待加工零件号、零件名称、存放位置、批量及货盘数、 再订购点及货盘数、加工设备等。6) 取货看板两种类型：(1) 工序间取货看板。只在上道工序的出口存放处与下道工序的入口存放处之 间往返运动。(2) 外协取货看板。只在本企业与协作厂家之间往返运动。7) 看板管理和准时制生产 JIT的区别：a看板管理

25、不等同于准时生产：b准时生产是一种生产组织方式；c看板管理则是生产控制与调节方式，看板管理是准时化生产的外在表现形式8) 面质量管理：TQM (Total Quality Management)就是指一个组织以质量为中心，以全员参与为基础，目的在于通过顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。在全面质量管理中，质量这个概念和全 部管理目标的实现有关。ISO对TQM定义：以质量为中心，以全员参与为 基础，通过让顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管 理途径。9) 全面质量管理(TQM)TQM内涵：全员参加、贯穿产品全生命周期、力求全面经济效益的一种质量管理模式。强

26、调“源头质量”概念，每一员工对自身工作负责，每个人都是他本人工作的质量检查员，保证满足质量标准。10) 实施全面质量管理的四个循环：11）ISO对TQM定义：以质量为中心，以全员参与为基础， 通过让顾客满意 和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。12）全面质量管理TQM效果：使造成直接质量影响员工负起质量改进的责任；消除在质量检查员与工人之间产生的敌对情绪；激励工人为自己工作而骄傲，达到保证质量和改进质量的目的。第六章，先进制造模式1）计算机集成制造系统（CIM ）的概念：是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算 机及其软件，将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动

27、化系统有机地集 成，是适合多品种、中小批量生产的系统。有两个重要的的观点。（1）企业的各个生产环节是一个不可分割的整体，需要紧密连接，综合考虑；（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，最终形成的产品可以看作是数据的物质表现。CIM :是一种思想、模式、哲理，强调企业信息集成。IMS是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，通过计算机及其软件， 将制造工厂全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成，是适合多品种、中小批量生产的系统。CIMS:基于CIM哲理的一种工程集成系统。2）计算机集成制造系统的基本组成：四个功能分系统和两个支撑分系统：管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自动化系统、计算机辅助质量检测系统、数据库系统、计算机网络系统3）现代集成制造技术的发展趋势：集成化、数字化/虚拟化、网络化、柔性化、智能化、绿色化4）串行工程在前一工作环节完成之后才开始后一工作环节的工作，各工作环节作业时序上没有重叠和反馈，即使有反馈，也是事后的反馈。5）并行工程将时间上先后的知识处理和作业实施过程，转变为同时考虑，尽 可能同时处理的一种作业方式。6）并行工程特征：并行特征-在产品设计阶段并行考虑产品整个生命周期中的所有因素。（注意：并行工程不能省去任一生产环节，不是将 设计和生产环节重叠进行。）整体特征-强调全局考虑问题，追求整体最优。协同组织