先进制造系统习题答案(机械工业出版社)

第一章先进制造系统总论1、理解制造的概念？从“制造过程”上来看，制造的含义有狭义与广义之分。狭义制造。又称为“小制造”，是指产品的制作过程。或者说，制造是使原材料在物理性质和化学性质上发生变化而转化为产品的过程。广义制造。又称为“大制造”或“现代制造”，它是指产品的全生命周期过程。广义制造包含了4个过程：1)概念过程（产品设计、工艺设计、生产计划等）；2）物理过程（加工、装配等）；3）物质（原材料、毛坯和产品等）的转移过程；4)产品报废与再制造过程。简述制造业的发展历程。制造业的发展可以分为3个时代：古代制造业的发展、近代制造业的发展、现代制造业的发展3、制造业是“夕阳产业”吗？为什么？制造业是发展现代物质文明的基础，是国防安全的保障；是国民经济的主体和支柱，是国家工业化、现代化建设的动力源；是技术进步的主要舞台，是在国际竞争中取胜的法宝。那种人为“现在已进入新的经济时期，制造业已经成为夕阳产业可不予重视”的观点和“非物质经济已成为主导”的提法是完全错误的。从整体上说，只有“夕阳产品”、“夕阳技术”，而没有“夕阳产业”。制造业是“永远不落的太阳”。4、产品生命周期的概念。产品全生命周期是指一个产品从构思到出生从报废到再生的全过程。5、中国制造业面临的最主要的问题是什么？试剖析其原因。有以下三种问题：（1）制造系统的问题。1）劳动生产率及工业增加值率低；2）我国制造业处于全球产业链的低端；3）技术创新能力十分薄弱。4）制造业的结构不尽合理。（2）制造模式的问题.。1）企业体制的不适应；2）经营理念的不适应；3)生产管理手段的不适应；4)企业组织结构的不适应。（3）制造技术问题。1)设计技术；2）制造工艺与装备；3）制造过程自动化。原因：1、资源和环境的约束；2、缺乏自主知识产权的技术和品牌以及面向全球市场的销售渠道；3、原材料和劳动力价格的上涨，使得中国制造业的成本急剧上升；4、人民币汇率大幅升值，导致外贸出口成本上涨。7、什么是系统？制造系统有哪些组成要素？系统的定义是：具有特定功能的、由若干互相联系的要素组成的一个整体。制造系统是由制造过程所涉及的人员、硬件和软件等构成的。先进制造系统（AMS）的定义是什么？先进制造系统是指在时间、质量、成本、服务和环境诸方面，能够很好地满足市场需求，采用了先进制造模式和先进制造技术，协调运行，获取系统资源投入的最大增值，具有良好社会效益，达到整体最优的制造系统。先进制造系统的特点。时间第一；满意质量；分集并存；以人为本；扁平组织；柔性更高；模块拼合；关注环境。什么是制造模式？它与制造技术有何关系。制造模式是指企业体制、经营、管理、生产组织和技术系统的形态和运作的模式。制造模式与制造哲理构成了制造技术发现的软环境。11、制造模式的影响因素。先进制造模式的共性是什么？影响因素：1、社会生产力水平；2、先进制造技术的应用；3、市场需求的变化；4、社会需要的变化。把AMM分为3层：1、技术和方法层；2.系统方法层；3.哲理层12、什么是先进制造技术（AMT）?先进制造技术是制造技术与信息技术、管理技术等有关科学技术交融而形成的新型技术。他是以人为主体、以计算机技术为支柱、综合的制造技术群。13、先进制造技术包括那些技术？1.按AMT的功能分：主体技术群；支撑技术群。2.按AMT的性质分：基础技术；新型单元技术；系统集成技术。3.按制造业技术系统的构成要素分：先进设计技术；制造自动化技术；先进制造工艺技术；材料技术；工业工程技术。第二章基本原理1、比较推动式生产与拉动式生产方式有何区别？推动式生产：在推进式生产中，每一工序都根据在推进式生产中，每一工序都根据生产计划，尽其所能地生产，尽快完成生产任务，不管下一工序当时是否需要。拉动式生产：相对于过去的推动式生产，拉动式生产是前一作业将零件生产出来“推给”后一作业加工，在拉式生产中，是后一作业根据需要加工多少产品，要求前一作业制造正好需要的零件。制造系统的结构在层次上可分为哪几级？（1)单元级制造系统；（2）车间级制造系统；（3）企业级制造系统；（4）全球制造系统；（5）制造系统的大小何为结构系统？何为过程系统？结构是指制造系统在空间上所具有的结构形态，过程是指制造系统在产品全生命周期中随时间变化的序列。制造系统有哪些基本要素？输入；输出（产品，服务，创造客户，社会责任）；转换；机制；约束和反馈。企业制造系统的制造过程有哪几种运动流？四种运动流：物料流、信息流、资金流和劳务流。制造系统的特性有哪些？转换性；分解性；集成性；动态性；进化性；开放性；随机性；复杂性。解释：制造能力、生产能力、集成度、柔性。制造能力：企业或工厂在时间上、技术上和物理上的限制。生产能力：指某一层次的AMS在合理的条件下单位时间能够生产产品的最大数量。集成度：指AMS的子系统之间功能交互、信息共享及数据传递畅通的程度。柔性：指AMS适应环境和过程改变的能力。8、制造系统的决策属性有哪些？在 AMS的规划与设计中，通常影响决策的属性因素有五个，即时间（Time）、质量（Quality）、服务（ Service）、成本（Cost）和环境（Environment）。何为制造系统的生命周期？是从提出建立或改进制造系统开始，到它脱离运行并被新系统代替而结束所经历的时间。制造系统生命周期的各阶段有哪几种效应？导入阶段——鸟尾效应；生成阶段——斜升效应；成熟和饱和阶段——随机效应；老化和衰亡阶段——劣化效应；在各阶段还存在突变效应。何谓产品生命周期成本？LCC是从计划、设计、生产和使用直到报废的整个生命周期内所花费用的总和。什么是顾客满意度？如何提高？顾客满意度是顾客满意状况的测评指标，是组织质量管理体系的最主要业绩。为了提高顾客满意度，应该做到完整掌握顾客信息，准确把握顾客需求，快速相应个性化需求，提供便捷的购买渠道、良好的售后服务与经常性的顾客关系等。自组织与超柔性先进制造装备及技术１1.什么是数控机床，他有哪部分组成，各部分基本功能是什么？数控机床是指采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床，是一种典型的光机电一体化的加工设备。他一般由控制介质，数控装置，伺服系统和机床本体组成。控制介质：控制介质上存储着加工零件所需要的全部操作信息和刀具相对工件的移动信息。数控装置：数控装置用来接受并处理输入介质的信息，并将代码加以识别存储运算并输出相应的命令脉冲，经过功率放大驱动伺服系统，使机床完成规定要求动作。伺服系统：伺服系统把数控装置输出的脉冲信号通过放大和驱动元件使机床移动部件运动或使执行机构动作以加工出符合要求零件。机床本体：2.与普通机床相比，数控机床有什么特点？高精度，高效率，高柔性，高自动化，高效益。加工中心与一般数控机床相比主要区别是什么？加工中心与一般数控机床显著区别是对零件具有多工序加工的能力，有一套自动换刀装置，包括刀库和换刀机械手等。3.工业机器人有那几部分组成各有什么作用？执行机构：具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或执行其他操作驱动系统：按照控制系统发出的的控制指令将信号放大，驱动执行机构运动。控制系统：控制工业机器人按规定要求动作检测装置：通过辐射的多种传感器检测机器人的运动位置和工作状态，并随时反馈给执行系统以使执行机构按要求达到指定位置。支撑系统：通常包括机身和机座，机身可支持机器人手臂并扩大手臂活动范围，机座承受相应的载荷，确定或改变机器人位置。4.工业机器人的工作范围指的是什么，在实际应用中如何考虑工作范围是指工业机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也称为工作区域在实际应用中应考虑是否会因为存在手部不能到达的作业死区而完不成任务并采用适当手段进行检验。5.在面向自动化装配的产品设计中应遵循哪些原则？1，针对零件自动化输送过程，零件的设计应避免零件在输送过程中发生缠结搭叠相互套入等影响装配问题，2，尽量采用自定位零件，对于需要在两个以上方向上使零件精确定位的装配过程中，零件上应设计有相应的定位辅助面3，保证零件和子装配在装配中便于抓取而且不易受损。4，设计中应考虑零件插装方向，路径对装配难度的影响。6、自动导向车（AGV）的常用导向技术主要有哪几种？电磁导向，（分为单频制导向，多频制导向），光学导向，激光导向，视觉导向。7、试述柔性制造系统（FMS）的定义？FMS是由数控加工系统，物料储运系统以及计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速调整的自动化制造系统8、什么是FMC，它与FMS有何联系与区别？FMC通常由1至3台具有零件缓冲区，刀具换刀，及托盘自动更换装置的数控机床或加工中心以及工件储存，运输装置组成。它是在加工中心的基础上发展起来，具有FMS部分特点的一种制造单元。它具有适应加工品种（几十种）产品的灵活性和柔性，可以作为FMS中的基本单元，也可将其视为一个小规模的FMS。FMC的自动化程度随略低于FMS但其投资比FMS少得多而经济效益接近。１7.FMS通常有哪几部分组成，各部分主要功能是什么？FMS通常包括三部分多工位数控加工系统，自动化物料系统，计算机控制的信息系统加工系统：以任意顺序自动加工各种工件并能自动的更换工件和刀具。流系统：可以实现工件在机床之间，加工单元之间，自动仓库与机床或加工单元之间以及托盘存放站与机床之间的输送和搬运。信息系统：通过主控计算机或分布式计算机系统来实现系统的主要控制功能8.简述FMS的工作原理？可变制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和技术信息后，由其信息流系统(可编程控制系统)进行数据信息的处理，分配，并按照所给的程序对物流系统进行控制。9.FMS单元控制系统是一个分层递阶控制系统，简述各级的作用？A设备控制器：将工作站控制其命理把那个转换成可操作做的有次序的简单任务并通过各种那个传感器监控这些任务的执行。B工作站控制器：负责指挥协调车间内一个设备小组的活动处理有物料储运系统叫来的零件托盘并通过控制工件调整零件加紧切削加工，切削清除加工过程中检验，卸下工件以及清洗工件等功能对设备级各子系统进行调整。C单元控制器：作为制造单元最高一级控制器是FMS全部生产活动的总体控制系统。10.FMS单元控制系统的基本任务是什么？单元内各加工设备的任务管理与调度其中包括指定单元作业计划，加工的管理与调度，运行状态的登录与上报，2，单元内物流系统的管理与调度，3，刀具系统的管理，包括向车间控制器和刀具预调仪提出刀具请求将刀具发至需要的机床等。先进制造工艺技术11.物体成型方法有哪几种？并举例说明受迫成型，去除成型，添加成型何谓先进制造工艺技术,其主要内容是什么？先进制造工艺技术是指研究与物料处理工程和物料直接相关的各项技术，要求市县优质高效低耗清洁和灵活。主要内容：精密超精密加工技术，精密成型制造技术，特种加工技术，表面工程技术。12.简述RPM的基本过程？1，由CAD软件设计出所需零件的计算机三维曲面和实体模型2，根据工艺要求，将三维模型按一定方向离散成一系列有序的二维层片3，根据每层轮廓信息，进行工艺规划，选择加工参数，自动生成刀具移动轨迹和数控加工代码4，对对加工过程进行仿真，确认数控代码的正确性5，成型机制造一系列层片并自动将他们联系起来，得到三维物理实体。13.简述SLA法的工艺原理及特点？SLA法是基于液态光敏树脂的光聚合原理工作的。这种液态材料在一定波长和强度的紫外激光的照射下能迅速发生光聚合反应，分子量急剧增大，材料也就从液态转变为固态。特点：成形的零件精度较高，需要支撑，树脂收缩导致精度下降光敏树脂有一定的毒性。14.简述LOM法的工艺原理及特点？LOM工艺采用薄片材料。片材表面事先涂覆上一层热熔胶。加工时，热压滚热压片材，使之与下面已成型的工件粘结；用二氧化碳激光器，在刚粘结的新层上切割出零件界面轮廓和工件外框，并在截面轮廓与外框之间的多与区域内切割出上下对齐的网格；激光切割完成后，工作台带动已成型的工件下降，与带状片材分离；供料机构转动收料轴和供料轴带动料带移动，使新层移到加工区域；工作台上升到加工平面；热压辊热压，工件的层数增加一层高度增加一个料厚；再在新层上切割出界面轮廓。如此反复直至零件的所有截面粘结，切割完得到分层制造的实体零件。特点：LOM法只需在片材上切割出零件截面的轮廓不用扫描整个截面因此成形厚壁零件的速度较快易于制造大型零件，工艺过程中不存在材料相变因此不宜引起翘曲变形，零件精度较高小鱼0.15mm工件外框与界面轮廓之间的多与材料在加工中起到支撑作用所以LOM工艺无需加支撑。15.简述SLS法的工艺原理及特点?原理：是利用粉末状材料成型的。将材料粉末铺洒在已成型零件的上表面，并刮平，用高强度的二氧化碳激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面，材料粉末在高强度的激光照射下被烧接在一起，得到零件的截面，并与下面已成型的部分连接，当一层截面烧结完后铺上新的一层材料粉末，有选择的烧结下层截面。特点：材料适应面广，不仅能制造塑料零件还能制造陶瓷蜡等材料的零件特别是可以制造金属零件，SLS法无需加支撑因为没有烧结的粉末起到了支撑作用。16.简述FDM法的工艺原理及特点原理：材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将融化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围材料凝结。特点：不用激光器件使用维护简单成本低17.简述激光加工技术的原理与应用当激光照射到工件表面，光能被工件吸收并迅速转换成热能，光斑区域的温度可达10000℃以上，使材料熔化甚至汽化，随着激光能量的不断吸收，材料凹坑内的金属蒸汽迅速膨胀压力突然增大并产生很强的冲击波，是被融化物质爆炸式的喷溅来实现材料的去除。应用：激光表面改性，激光焊接，激光切割，激光打孔，激光打标，激光雕刻。18.简述电子束加工技术的原理与应用原理：利用阴极发射电子，经加速，聚焦，成离子束，直接射到放置于真空室中的工件上，其能量密度集中在5-10μm的斑点内，在0.2-0.3s内可达1000℃的高温，使工件表面局部熔化，汽化和蒸发而实现加工。应用：电子束焊接，电子束打孔，电子束表面改性，电子束固化。19.简述离子束加工技术的原理与应用在真空条件下把氩氪氙等惰性气体通过离子源产生离子束经过加速，集束和聚焦后，投射到工件表面的加工部位进行加工。应用：离子束刻蚀，粒子束溅射沉积镀膜，离子束辅助镀膜，离子注入。20.简述水射流加工技术的原理与应用用压力为300-1000MPa的水作为携带能量的载体，以2-3倍音速的水射流对各类材料进行切割，穿孔和表层材料去除。应用：主要用在汽车制造，石油化工，航空航天，建筑，造船，造纸，皮革及食品等工业领域。21.在目前条件下，普通加工精密加工超精密加工时如何划分的按加工精度划分22.分析微系统的基本特征和关键技术特征：体积小，重量轻，耗能低，性能稳定，有利于大量生产，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，附加值高。关键技术：微系统设计技术，微细加工技术，微系统组装和封装技术，微系统的表征和测试技术。23.目前有哪些纳米加工技术光刻电铸技术，半导体加工技术，集成电路技术，超微机械加工和电火花线加工技术，键和技术，分子装配技术绿色设计与制造可持续发展的含义是什么？可持续发展意指在生态允许的限度内，不断改善或提高人们的生活质量。它包括两个方面：要在生态允许的限度内求生存；要兼顾或平衡社会发展、经济增长和生态环境诸多因素。何为绿色消费、绿色技术？绿色消费意指人类的消费活动是无污染或最小污染的消费。绿色技术意指能够最大限度地节约资源和环境，减少环境污染，有利于人类生存而使用的各种现代技术、工艺和方法的总称。何为绿色产品？在生命周期方面，绿色产品与普通产品有何区别？绿色产品源于前联邦德国，它意指那些在生产和使用过程中都符合环保要求，且对生态环境和人体健康无损害的产品。相对于传统产品而言，绿色产品能在产品全生命周期内，保护蓝天碧水，创建一个无烟、无尘、无毒、少噪声及无污染的清新世界。简述绿色标志及其意义，绿色标志的认证原则？绿色标志是一种经过严格检查、检测、综合评定并经国家有关专门机构批准使用的标志。意义：有了绿色标志产品将受到法律保护；可使消费者明确哪些产品有益于环境和健康；在国际贸易中，产品的绿色标志就像一张“绿色通行证”，可作为贸易保护的有利武器，方便于产品的进出口，产品易于占领市场，参与世界经济大循环，增强生产企业的竞争力。认证原则：1）对实行标志制度的产品进行LCA2）突出重点，分阶段逐步扩大实施范围；3）与国际绿色标志工作接轨；4）保证质量，尽量经济合理，建立适当的标志标准阈值生态化设计含义、主要内容是什么？生态化设计与传统设计有何本质区别？生态设计是指在设计过程中考虑产品的功能、质量、开发周期及成本的同时，充分考虑生命周期过程对资源和环境的影响，优化各有关设计因素，为实现清洁化生产并生产出生态产品而提供全部信息。内容：生态材料选择、面向回收的设计、面向拆卸的设计、面向制造的设计、面向装配的设计、生态包装、产品生命周期分析、产品经济性分析、产品数据库等。区别：1）传统设计属于粗放型设计，其生产模式是产品生命周期表现为“摇篮到坟墓”。2）ED属于集约型设计，是从摇篮到再现的过程。生态化设计与传统设计在材料选择方面有何不同？ED中材料的选择原则是：考虑所用材料的环境友好性；所用材料在废弃后应能自然分解，且能被自然界所吸收；所用材料不需要附加任何涂镀；尽量减少所用材料的种类；尽量采用低能耗、低成本和少污染的材料；所用材料易于加工且加工中污染最小或无污染。传统设计选材时主要考虑材料的物理力学性能并依据产品的基本性能和市场因素来选择材料。简述拆卸设计的含义，目的，拆卸类型，拆卸设计的主要原则、评价指标。含义：是产品具有良好的拆卸性能的设计方法、设计工具和设计过程的集成。目的：产品零部件的直接或者间接再用；元器件的回收；材料的回收。拆卸类型：零部件再生、零部件特殊加工。原则：拆卸工作量最少；结构可拆卸；拆卸易于操作；易于分离；产品结构的可预估行。评价指标：拆卸费用、拆卸时间、拆卸能耗、拆卸造成的环境影响、可达性、标准化程度、拆卸方向、产品的结构复杂程度等。简述回收设计的含义、特点，影响回收的主要因素，回收设计的主要准则。DFR含义：在设计过程中，充分考虑产品零部件及材料回收的可能性、回收价值大小、回收处理方法回收处理结构工艺性等一系列涉及回收的问题，实现零部件、材料资源和能源的充分有效利用、环境污染最小的设计方法。特点：可使材料资源得到最大限度的利用，减少废弃物的数量；有利于可持续发展战略的实施；扩大就业门路，提供更多的就业机会；物流的封闭性；回收过程本身是清洁生产，不造成环境的二次污染。因素：产品的拆卸技术、回收利用成本。准则：首先拆卸产品中最有价值的部分，其次是尽量提高拆卸效率。简述绿色产品的主要属性，绿色包装的含义和特点，绿色包装材料的主要类型。属性：产品的功能、质量、生命、成本。含义：采用对环境和人体无污染或污染最小的，可回收再用或可再生的包装材料及其制品的包装。特点：材料最省、废弃物最少、节省能源和资源；易于回收利用和再循环；包装材料能自行降解且降解周期短；包装材料应对人体和生物系统无毒无害；包装产品应在其全生命周期中不会产生环境污染。类型：轻量化、薄型化、无氟化高性能的包装材料；重复再生和再生的包装材料；可食性包装材料；可降解包装材料；利用自然资源开发的天然生物包装材料；纸质的包装材料。简述清洁化生产的含义、特点和驱动力。含义：在不牺牲产品功能、质量和成本的前提下，系统的考虑产品开发制造及其活动对环境的影响，使产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。特点：系统性、预防性、适合性、经济性、有效性和动态性。驱动力：可持续发展要求、法令规定、国际标准要求、用户需求、产品服务要求、竞争压力要求、风险管理要求、生态工业要求等。简述清洁化材料的选择原则。原则：优先选用可再生材料，尽量选用回收材料，以提高资源利用率，实现可持续发展；尽量选用低能耗、少污染材料；尽量选用环境兼容性好的材料和零部件，避免选用有毒、有害和辐射特性的材料；尽量选用易于