先进制造技术试题与答
案
Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
先进制造技术试题
一、填空题（每空2分，共30分）
1、典型FMS的三个子系统是：加工系统、运储系统、计算机控制系统。
2、先进制造技术的特点：先进性、规范性、实用性、集成性、系统性、动态性。
3、CIMS系统的三要素：人、经营、技术。
4、FMS中央管理计算机肩负的任务：控制、监控、监视。
二、名词解释（共15分，每题3分）
1、DFC Design For Cost的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For
X）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。
2、AM敏捷制造（Agile Manufacturing）敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。
3、CE 并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一切资源，在设计新产品时，就前瞻性地考虑和设计与产品的全生命周期有关的过程。在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等各种因素。
4、CIM Computer Integrated Manu-facturing,简称CIM。20年来，CIM概念不断得以丰富和发展。CIM在世界各工业国的推动下，历经了百家争鸣的概念演变而进入蓬勃发展时期。80年代初，美国和日本关于CIM的定交基本上都是紧密围绕制造和产品开发这一范围。德国自80年代初期开始注意探讨CIM这一主题，出现了各种不同的概念定义，直到1985年(联邦)德车经济和平委员会(AWFA)提出了CIM的推荐性定义，取得了一定程度上的统一。
5、FMS 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。
三、简答题（共15分,每题5分）
1、先进制造技术的内涵
目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、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，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。
2、数据库系统在CIMS中的作用和地位
数据库分系统是支持CIMS各个分系统、覆盖企业全部信息的数据存储和管理系统。它是逻辑上统一、物理上分布的全局数据库管理系统，可以实现企业数据和信息集成。数据库系统提供了定义数据结构和方便地对数据进行操纵的功能；具有安全控制功能，保证了数据安全性；提供完整性控制，保证数据正确性和一致性；提供并发控制，保证多个用户操作数据库数据的正确性。所以数据库技术是管理数据、实现共享的最通用的方法。
在CIMS中还有一个专用的工程数据库系统，用来处理大量的工程数据，如图形、工艺规程、NC代码等。工程数据库系统中的数据与生产管理、经营管理数据按一定的规范进行交换，从而达到全CIMS的信息集成和共享。
3、快速原型技术的基本过程
快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为：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。
该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。
1. FMS由哪几部分组成
2.简单说明扫描隧道显微镜工作原理。
3简要说明快速原型制造技术实现零件的成型过程。
4 ISO全面质量管理的内涵是什么全面质量管理的内容由哪四个方面问题补充：
最佳答案1.加工系统、物流系统和控制系统
2.扫描隧道显微镜(STM)的原理是用极尖的探针对被测表面进行扫描，探针和被测表面非常接近，在一定的电场作用下产生隧道电流。探针和表面间距离的极微小变化将使隧道电流产生很大变化。扫描时探针升降以保持隧道电流不变，因而可测出表面形貌高低。
3.（1）首先将CAD模型按一定厚度分层。即将模型离散成一系列的二维层面。（离散）
（2）根据各层面的轮廓数据，进行层面工艺规划，生成数控代码。（即层面信息处理或层面工艺规划）
（3）由数控成型机接收控制指会，以平面加工的方式，按顺序（从下往上）加工各单元层面，并逐层粘接起来。最后，得到与CAD模型相对应的三维实体。（堆积成型）
是国际标准化组织，与全面质量管理是两码事。
全面质量管理的内涵：
1）具有先进的系统管理的思想2）强调建立全面的有效的质量管理体系3）目的在于让顾客满意、社会受益。
全面质量管理的的内容：全面的、全过程的、全员参加的、多方法的质量管理。
四、分析题（共24分，每题8分）
1、分析CIMS和FMS的有哪些相同和不同的地方
CIMS是自动化程度不同的多个子系统的集成，如管理信息系统（MIS）、制造资源计划系统（MRPII）、计算机辅助设计系统（CAD）、计算机辅助工艺设计系统（CAPP）、计算机辅助制造系统（CAM）、柔性制造系统（FMS）,以及数控机床（NC，CNC）、机器人等。CIMS正是在这些自动化系统的基础之上发展起来的，它根据企业的需求和经济实力，把各种自动化系统通过计算机实现信息集成和功能集成。当然，这些子系统也使用了不同类型的计算机，有的子系统本身也是集成的，如MIS 实现了多种管理功能的集成，FMS实现了加工设备和物料输送设备的集成等等。
性制造系统
柔性制造系统是以数控机床或加工中心为基础，配以物料传送装置组成的生产系统。该系统由电子计算机实现自动控制，能在不停机的情况下，满足多品种的加工。柔性制造系统适合加工形状复杂，加工工序多，批量大的零件。其加工和物料传送柔性大，但人员柔性仍然较低。
2、并行工程于串行工程相比有哪些优缺点
并行工程是对产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、集成化处理的系统方法和综合技术。它要求产品开发人员从一开始就考虑到产品全生命周期（从概念形成到产品报废）内各阶段的因素（如功能、制造、装配、作业调度、质量、成本、维护与用户需求等等），并强调各部门的协同工作，通过建立各决策者之间的有效的信息交流与通讯机制，综合考虑各相关因素的影响，使后续环节中可能出现的问题在设计的早期阶段就被发现，并得到解决，从而使产品在设计阶段便具有良好的可制造性、可装配性、可维护性及回收再生等方面的特性，最大限度地减少设计反复，缩短设计、生产准备和制造时间。
3、敏捷制造的组成有哪些
敏捷性是通过将技术、管理和人员三种资源集成为一个协调的、相互关联的系统来实现的。首先，具有高度柔性的生产设备是创建敏捷制造企业的必要条件（但不是充分条件）。所必需的生产技术在设备上的具体体现是：由可改变结构、可量测的模块化制造单元构成的可编程的柔性机床组；“智能”制造过程控制装置；用传感器、采样器、分析仪与智能诊断软件相配合，对制造过程进行闭环监视，等等。
五、综合应用题（共16分）
1.由于飞机具有复杂的气动外形，外形表面要求光滑流线，内部结构十分复杂，全机零件有几万个，是离散型制造业中产品
设计、工程分析和工艺制造最为复杂、加工周期最长的高技术产品。因此，计算机辅助设计/辅助分析/辅助制造(CAD/CAE/CAM)技术是航空新产品开发必不可少的技术手段，异地无纸设计和制造是航空产品转包生产的主要特点。
2.在航空产品开发和转包生产中，产品图纸和工程信息的传递和管理、飞机工装设计、复杂骨架结构零件的编程与加工，与"航空产品质量第一"相适应的质量管理以及适应转包部件严格准时交付(JIT)的生产管理和项目管理等，都需要信息集成技术的支持。
先进制造技术复习题
先进制造技术测验题
一、填空题（每空1分，共计40分）
1、制造过程产品从设计、＿＿、＿＿、＿＿、报废、回收等的全过程，也称为产品＿＿＿＿。
2、制造业将制造资源利用＿＿＿＿，通过＿＿＿＿，转化为供人们使用或利用的＿＿＿或＿＿＿＿的行业。
3、制造生产的运行过程，包括市场分析、＿＿＿＿、工艺规划、＿＿＿＿、＿＿＿＿、产品销售、＿＿＿＿、报废、回收、再利用等。
4、恩格斯指出：“直立和＿＿创造了人类，而＿＿是从＿＿＿＿开始的。动物所做到的最多是收集,而人则从事＿＿。”
5、现代制造技术的四个基本特征是＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。
6、成功企业的关键因素主要有：上市时间、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、灵活性、＿＿＿＿。
7、整个生产过程实质上也是对信息的＿＿＿＿、传递和＿＿＿＿的过程，在企业中主要存在＿＿＿＿和＿＿＿＿这两种运动过程，而＿＿＿＿又是受＿＿＿＿控制的。
8、企业的产品形成过程是：＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿。
9、CIMS是一种基于CIM哲理构成的＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿的制造系统。
10、CIM技术是传统的制造技术与＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿等的有机结合。
二、选择题（每题2分，总计10分）
1、磨削加工时常用的切削液是（）
A、合成切削液；
B、低浓度乳化液；
C、切削油；
D、极压切削油；
2、粗加工后安排调质处理可提高零件的（）
A、硬度
B、耐磨性；
C、强度
D、综合力学性能；
3、制定零件工艺过程中，首先研究和确定的基准是（）
A、设计基准；
B、工序基准；
C、定位基准；
D、测量基准；
4、工序集中有利于保证各加工表面的（）
A、尺寸精度；
B、形状精度；
C、相互位置精度；
D、表面粗糙度；
5、划分工序的主要依据是（）
A、生产批量的大小；
B、零件在加工过程中工作地是否变动；
C、生产计划的安排；
D、零件结构的复杂程度；
三、判断题（每题1分，共计10分正确的打√，错误的打×）
1、硬质合金是在碳素钢中加入大量的钨、钛、钽等元素构成，它具有很高的硬度和耐磨性。（）
2、粗加工外圆表面时，一般依次从右到左、由小直径外圆到大直径外圆先后加工。（）
3、表面粗糙度值越小，加工表面的微观几何形状精度就越高。（）
4、车削时，工件的转速很高，切削速度就一定很大。（）
5、先进制造与自动化技术是实现各种高新技术的保障技术。（）
6、国际竞争和对抗的焦点由军备竞赛转向全球范围内的以科技为先导，经济为基础、军事为后盾的综合国力的较量；（）
7、试切法是通过试切—测量—调整—再试切的反复过程而获得规定尺寸精度的。（）
8、用三爪自定心卡盘装夹工件，夹紧力大，且能自动定心，不需要找正。（）
9、圆周铣具有能压紧工件，使铣削平稳、铣刀后面的挤压及摩擦小等优点，所以刀具磨损慢、工件加工表面质量好，一般
采用顺铣。（）
四、名词解释（每题4分，共计16分）
1、制造：
2、制造技术
3、先进制造技术
4、制造系统结构
五、简答（每题6分，共计24分）
1、电火花加工的物理本质是什么
2、未来十大高新技术及其产业领域有那些
3、简述制造业发展历程
4、简述制造业在国民经济中的重大意义
试题答案：
一、填空：
1、生产、使用、维修、生命周期
2、制造技术、制造过程、工业品、生活消费品。
3、产品设计、制造装配、检验出厂、售后服务。
4、劳动、劳动、制造工具、生产。
5、柔性化、集成化、智能化、网络化。
6、质量、产品成本、服务、环境。
7、采集、加工处理、信息流、物流、物流、信息流。
8、产品规划、概念设计、详细设计、生产准备。
9、计算机化、信息化、智能化、集成优化。
10、现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术
二、选择：
1、B
2、D
3、C
4、B
5、B
三、判断
1、×
2、×
3、√
4、×
5、√
6、√
7、√
8、×
9、√10、×
四、名词：
1、狭义：为机电产品的机械加工工艺过程
广义：制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。
2、按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物资工具，将原材料物化为人类所需产品的工程技术。即：使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称。
3、在传统制造技术基础上不断吸收机械.电子.信息.材料.能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计.制造.检测.管理.销售.使用.服务的制造全过程,以实现优质.高效.低耗.清洁.灵活的生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称,也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称.
4、是制造过程所涉及的硬件（物料、设备、工具、能源等）、软件（制造理论、工艺、信息等）、人员所组成的具有特定功能的
有机整体。
五、简答：
1、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，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时
高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。
2、(1)信息科学技术 (2)生物科学技术 (3)新能源科学技术 (4)新材料科学技术 (5)环境科学技术 (6)航空航天科学技术 (7)海洋科学技术 (8)先进制造科学技术 (9)管理科学技术(10)认知科学技术
3、1）用机器代替手工，从作坊形成工厂
3）柔性化、集成化、智能化和网络化的现代制造技术
4、1）在发达国家中,制造业创造了约60%的社会财富、约 45%的国民经济收入。
2）据统计，美国68%的社会财富来自于制造业。
3）CIRP在1999年的报告中指出：在国家生产力的构成中，制造技术的作用一般占55%-65%。
4）在许多国家的科技发展计划中，先进制造技术都被列为优先发展的科技。
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。
21、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。
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
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。
和MRPII分别是指物料需求计划和制造资源计划，而ERP是指，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
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。
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。
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
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
一、名词解释
广义制造：产品整个生命周期内一系列相互联系的生产活动
狭义制造：生产车间内与物流有关的加工和装配过程
先进制造技术（ATM）：为了适应现代生产环境及市场的动态变化，在传统制造技术基础是哪个通过不断吸收科学技术的最新成果而逐渐发展起来的一个新兴技术群
制造系统：由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体
工业机械人：一种可重复编程的多自由度的自动控制操作机
柔性制造技术：集数控技术、计算机技术、机械人技术以及现代管理技术为一体的现代制造技术
柔性制造系统(FMS)：由若干台数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成，并能根据制造任务或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控制系统
绿色产品(GP)：在产品全生命周期内，能节约资源和能源，对生态环境无危害或少危害，且对生产者及使用者具有良好保护性的产品
高速加工技术：指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材料的切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术
制造业：指将制造资源，通过制造过程转化为可供人们使用和消费的产品的行业
计算机集成制造（CIM）；借助计算机，将与制造有关的技术集成起来，使各类功能得到整体优化，从而提高企业适应市场竞争的能力
计算机集成制造系统(CIMS)；基于计算机集成制造理念而组成的系统，是CIM的具体实现
敏捷制造（CE）；企业快速调整自己，以适应市场持续多变的能力
并行工程（CE）；对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行并行的、一体化的工作模式
广义制造自动化；包含产品制造全过程以及各个环节综合集成自动化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时、洁净的目标
特种加工技术；采用非常规的切削手段，达到材料去除、变形以及改变性能等目的的加工方法
超精密切削加工；主要指金刚石刀具超精密车削
反求工程(RE)；以已有产品为基础，进行消化、吸收并进行创新改进，使之成为在新产品的一种开发模式
精益生产（LP）；运用多种现代管理方法和手段，以社会需求为依托，以充分发挥人的作用为根本，有效配置和合理使用企业资源为企业谋求经济效益的一种新型企业生产方式
物料需求计划（MRP）：只在需要的时间，向需要的部门按照需要的数量提供该部门所需的物料
制造资源计划(MR PⅡ：将MRP和企业的财务系统连接起来，形成一个集企业生产、财务、销售、工程技术、供应等各个子系统为一体的生产管理信息系统
二、问答题
1、高速加工加工技术：采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材料切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术
高速切削理论：一定的工件材料对应有一个临界切削速度，再该切削速度下切削温度最高
高速加工的优点：切削力低、热变形小、材料切除率高、高精度、减少工序
应用：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、航空工业
关键技术：高速主轴、快速进给系统、高性能的CNC控制系统、先进的机床机构、高速切削的刀具系统
刀具材料：硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石刀具、立方氮化硼刀具
2、高速切削机床和普通数控机床的区别：高速主轴、快速进给系统、高性能的CNC控制系统、先进的机床机构、高速切削的刀具系统
3、快速原型制造（RPM）技术的工作原理：采用软件离散—材料堆积的原理
工作过程：零件CAD数据模型的建立、数据转换文件的生成、分层切片、快速堆积成形
典型的方法：光敏液相固化法、选区片层粘结法、选区激光烧结法、熔丝沉积成形法
4、工业机器人的组成：执行机构、控制系统、驱动系统、位置检测装置
工业机器人的大脑：控制系统，控制和支配机器人、存储信息
按结构形式分：直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人、关节机器人
关节机器人具有两个旋转轴和一个平移轴
直角坐标机器人由三个相互正交的平移坐标轴组成
圆柱坐标机器人由立柱和一个安装在立柱上的水平臂组成
球坐标机器人由回转机座、俯仰铰链和伸缩臂组成
5、广义制造自动化；包含产品制造全过程以及各个环节综合集成自动化，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时、洁净的目标
阶段划分：刚性自动化、柔性自动化和综合自动化
特点：提高劳动生产率、提高产品质量、降低制造成本、提高经济效益、改善劳动条件、有利于产品更新、提高企业的市场竞争力
6、狭义制造：生产车间内和物流有关的加工和装配过程
广义制造：产品生命周期内一系列相关联系的生产活动
制造技术发展的五个时期：工厂式生产时期、工业化规模生产时期、刚性自动化发展时期、柔性自动化法时期、综合自动化发展时期
7、绿色产品(GP)：在产品全生命周期内，能节约资源和能源，对生态环境无危害或少危害，且对生产者及使用者具有良好保护性的产品
特点：优良的环境友好性、最大限度的利用材料资源、最大限度的节约能源
8、与传统设计不同、绿色设计是以保护环境资源为核心的设计过程，在产品的生命周期内优先考虑的是产品的环境属性，在满足环境目标的同时保证产品的基本性能和使用寿命
绿色设计的主要内容：绿色产品的描述与建模、绿色设计的材料选择、面向拆卸性设计、产品的可回收性设计、绿色产品的成本分析、绿色产品设计数据库
9、现代设计技术是在传统设计方法基础上继承和发展起来的，是一门多专业和多学科交叉，其综合性很强的基础技术学科
特点：系统性、动态性、创造性、计算机化、并行化，最优化，虚拟化，自动化、主动性
体系结构：基础技术、主体技术、支撑技术、应用技术
现代设计技术的诞生和发展与计算机技术的发展息息相关，相辅相成，计算机辅助设计技术以其对数值计算和对信息与知识的独特处理，成为现代设计技术的主干。
10、反求工程(RE)；以已有产品为基础，进行消化、吸收并进行创新改进，使之成为在新产品的一种开发模式
基本步骤：分析阶段、再设计阶段、反求产品的制造阶段
关键技术：反求对象的分析、反求对象的几何参数采集、模型重构技术
基本步骤：数据预处理、网格模型生成、网格模型后处理
12、普通加工：加工精度在1 、表面粗糙度以上的加工方法
精密加工：加工精度在、表面粗糙度之间的加工方法
超精密加工：加工精度高于、表明粗糙度小于的加工方法
13、超精密加工机床应具有高精度、高刚度、高加工稳定性和高度自动化的要求
环境要求：净化的空气环境、恒定的温度环境、较好的抗振动干扰环境
14、超精密切削对刀具的要求：
1）极高的硬度、耐用度和弹性模量，以保证刀具的寿命和耐用度
2）刃口能磨的极其锋锐，刃口半径值极小，能实现超薄的切削厚度
3）刀刃无缺陷
4）与工件材料的抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦因数低，能得到极好的加工表面完整性
金刚石刀具的特征：
1）具有极高的硬度
2）能磨出极其锋锐的刃口，且切削刃没有缺口、崩刀等现象
3）热化学性能优越，导热性好、与金属间的摩擦因数低、亲和力小
4）耐磨性好，刀刃强度高
15、微机械特征：体积小，精度高，重量轻、性能稳定，可靠性高、能耗低，灵敏度和工作效率高、多功能和智能化、适用于大批量生产，制造成本低
光刻加工的工艺过程：氧化、涂胶、曝光、显影、腐蚀、去胶、扩散
LIGA技术的工艺过程：深层同步辐射X射线光刻、电铸成形、注射
16、特种加工技术是采用非常规的切削加工手段，利用电、磁、声、光、热等物理及化学能量直接加于被加工工件部位，达到材料去除、变形以及改变性能等目的的加工方法
方法：激光加工、超声波加工、电火花加工、电解加工、水射流切割加工
17、产品数据管理（PDM）是一种管理所有与产品相关的信息和过程的技术。
体系结构：第一层支持层，第二层对象层，第三层功能层，第四层用户层
主要功能：电子资料室管理和检索、产品配置管理、工作流程管理、项目管理功能
18、精益生产（LP）的基本思想：资源优越配置，消除无效浪费和劳动
特征：1）产品开发和生产以销售为起点 2）产品开发采用并行工程3）在生产制造中实行“拉动式”的准时化生产4）以“人”为中心，充分调动人的潜能和积极性5）追求无废品、零库存、零故障等目标，降低成本6）消除一切影响工作的“松弛点”7）主机厂和协作厂“共存共荣”
体系结构或措施：及时生产、组成技术、全面质量管理
主要内容：1）主查制的开发组织，并行式的开发程序2）拉动式的生产管路3）以人本管理为根本的劳动组织体制4）简化产品检验环节，强调一体化的现场质量管理5）总装厂和协作厂之间的相互依存6）以顾客为中心的销售政策
19、敏捷制造(AM)的关键因：企业的信息网、虚拟公司、敏捷制造的基础结构、敏捷型的员工、虚拟制造
敏捷制造的基础结构：物理、法律、社会、信息基础结构
20、并行工程的（CE）；对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行并行的、一体化的工作模式
目标：提高企业市场竞争力，赢得市场竞争
特征：并行、整体、协同集成
关键技术：产品开发过程的重构、集成的产品信息模型、并行设计过程的协调与控制
关键因素：1）并行工程是一种工作模式，而不是具体的工作方法
2）并行工程着重于产品设计一开始就对产品的关键因素进行全面考虑，以保证产品设计一次成功
第一章制造业与先进制造技术
1-1 叙述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的概念。
制造系统：制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品（含半成品）的有机整体，称为制造系统。制造系统还有以下三方面的定义：制造系统的结构定义；制造系统的功能定义；制造系统的过程定义。
制造业：是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、技术、信息和人力等），通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行业。它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。
制造技术：是完成制造活动所需的一切手段的总和，制造技术已成为一个涵盖整个生产过程、跨多个学科、高度集成的高新技术。
狭义制造是产品的机械工艺过程或机械加工过程。广义制造与狭义制造相比，制造的概念和内涵在范围和过程两方面大大拓展。在范围方面，制造涉及的工业领域远非局限于机械制造，而是涉及机械、电子、化工、轻工、食品、军工等国民经济的大量行业。在过程发面，广义制造不仅指集体的工艺过程，而是指包括市场分析、产品设计、计划控制、生产工艺过程、装配检验、销售服务和管理等产品整个生命周期的全过程。
1-2 试简述制造技术的发展历程。
制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。纵观近两百年制造业的发展历程，影响其发展最主要的因素是技术的推动及市场的牵引。人类科学技术的每次革命，必然引起制造技术的不断发展，也推动了制造业的发展。另一方面，随着人类的不断进步，人类的需求不断变化，因而从另一方面推动了制造业的不断发展，促进了制造技术的不断进步。
两百年来，在市场需求不断变化的驱动下，制造业的生产规模沿着“少品种大批量的规模生产——多品种小批量生产——个性化弹性批量生产；在科技高速发展的推动下，制造业的资源配置沿着“劳动密集——设备与资金密集——信息密集——知识密集”的方向发展，与之相适应，制造业的资源配置沿着“手工——机械化——单机自动化——刚性流水自动化——柔性自动化——智能自动化”的方向发展。制造技术则从机械化——机电—一体化与自动化——网络化与智能化发展。
在组织管理方式上，从集中、固定的组织管理方式——分布、自治的管理——协同、创新的组织管理发展；在生产管理方式上，从面向库存——面向订单——面向市场与顾客发展；与资源环境的关系上，从利用资源、破坏环境——节约资源、关心环境——主动更新资源和美化环境发展。1-3试简述机床发展历史及其各个阶段机床的技术特点。
1-4 论述制造业在国民经济中的地位与作用如何
它涉及到国民经济的许多部门，是国民经济和综合国力的支柱产业。在知识经济条件下，制造业是参与市场竞争的主体，它始终是国民经济的支柱产业。
1-5分析制造业在新世纪所面临的机遇与挑战及发展趋势。
人类进入21世纪后，社会与政治环境、市场需求、技术创新预示着制造业人类进入将发生巨大变化。美国国家科学研究委员会工程技术委员会、制造与工程设计院“制造业挑战展望委员会”对2020年制造业所面员会对临的形势，提出了六大挑战：快速响应市场能力的挑战——全部制造环节并行实现；打破传统经营面临的组织、地域及时间壁垒的挑战——技术资源的集成；信息时代的挑战——信息向知识的转变；日益增长的环保压力的挑战——可持续发展；制造全球化和贸易自由化的挑战——可重组工程；技术创新的挑战——全新制造工艺及产品的开发。
在知识经济时代，制造业面临着新的历史性发展机遇和更加严峻的挑战。其特点是：产品生命周期缩短；用户需求多样化；大市场和大竞争；交货期成为竞争的第一要素；信息化和智能化；人的知识、素质和需求的变化；环境保护意识的增强与可持续发展。
1-6 论述先进制造技术提出的背景，各国和我国对先进制造技术发展战略如何
进入80年代以来，各国制造业面临复杂多变的外部环境：科学技术突飞猛进，供求关系变化频繁，产品更新日新月异，各国经济与国际市场纵横交错，竞争对手林立等等。因此，当局和企业界都在寻求对策，以获取全球范围内竞争优势。传统的制造技术已变的越来越不适应当今快速变化的环境，先进的制造技术，尤其是计算机技术和信息技术在制造业中的广泛应用，使人们正在或已经摆脱传统观念的束缚，跨入制造业的新纪元。
先进制造技术AMT就是在这种大环境下，美国根据本国制造业的挑战与机遇，对制造业存在的问题进行了深刻反省，为了加强其制造业的竞争能力和促进贵民经济增长而提出来的。从技术的角度来看，以计算机为中心的新一代信息技术的发展，使制造业技术达到了前所未有的新高度，先进制造技术是提出也是这种进程的反映。“先进制造技术”这个专有名词一经提出，立即获得欧洲各国、日本及亚洲新兴工业化国家的响应。
美国的经济领导地位，无论在国内或国外，都面临着强烈的挑战。美国通过大量研究报告为美国制造业的发展勾画蓝图。国家自然科学院和工程科学院、
白宫科技政策办公室、国防部、商业部以及其他政府政府部门，都着手对制造业进行调查，以评估目前和近期的有多大能力对付可能面临的竞争。国会也参与有关美国企业竞争危机的讨论，并通过立法，促进制造业和制造技术的发展和进步。
日本从第二次世界大战的战败国一跃成为世界经济强国，在许多重要领域把工业实力很强、科学技术先进的美国和德国挤出了市场。从1992年秋至1994年的大约两年时间内，IMS选择了六个试验项目开展为期两年的研究，以探讨实施的可能性。
西欧制造业已明显受到来自美国和日本的压力，就连一向以产品质量技术高超而自豪的德国也不得不承认与日本存在不小的差距。1992年由显赫的企业家和政治家们共通掀起了一场旨在通过“欧共体统一市场法案”运动。这项法案得到众多的支持。这些国家表明，为避免在工业上落后，他们是愿意在政治上付出代价的。
我国制造技术经建国以来40余年的发展已形成脚完整的技术体系，为国民经济发展所需各类机械产品的制造提供基本的工艺技术，并取得了重要成就。然而与国外工业发达国家相比，仍存在着阶段性的差距。同时在80年代受到“第三次浪潮”的影响，一度认为制造业进入了夕阳阶段，影响到制造技术的发展。近几年来对制造技术的发展获得了重新认识，我国政府及有关领导对先进制造技术的发展给予了高度的关注。国家计委也十分重视先进制造技术的发展，在“九五”期间实施了一批发展先进制造技术项目。
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：
⑴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。
⑵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。
⑶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。
⑷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。
1-9 结合杨叔子院士的观点分析先进制造技术的特点和发展趋势。
先进制造技术是面向21世纪的技术系统，其目的是提高制造业的综合经济效益，赢得激烈的市场竞争。
人类已进入一个新的世纪，在新世纪中，制造业发展的重要特性是向全球化、网络化、模拟化方向发展。未来先进制造技术的发展的总趋势是向精密化、柔性化、智能化、集成化、全球化方向发展。
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
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。其显着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。3-4 试用单颗磨粒最小磨削厚度的概念来解释高速超高速磨削的现象。
3-5 试综述超高速加工机床的主轴单元系统的关键技术及国内外现状。
关键技术有：超高速主轴材料、结构、轴承的研究与开发，超高速主轴系统动态特性及热态特性研究，柔性主轴及其轴承的弹性支承技术的研究，超高速主轴系统的润滑与冷却技术研究，以及超高速主轴系统的多目标优化设计、虚拟设计技术研究等。
从目前发展现状来看，主轴单元形成独立的单元而成为功能部件以方便地配置到多种
工艺、加工中心及超高速磨床上，而且越来越多地采用电主轴加工类型。主轴支撑、轴承
选择及轴承设计制造是超高速主轴单元技术中的关键。超高速大功率主轴单元的基本方案是采用集成内装式电主轴，主轴支撑考虑功能和经济性的要求，采用陶瓷混合球轴承或油基动静压轴承是较好的可选方案，对于超高速的磁悬浮轴承是各制造商和研究机构更为重视的研究和应用领域。小功率的超高速主轴单元可以采用高精度的滚动轴承、液体动静压轴承或气浮动静压轴承。超高速主轴单元制造技术的发展前沿主要涉及以下几个方面：柔性主轴的设计技术，使得主轴可在系统的二阶或三阶固有频率以上稳定地工作；柔性主轴支撑技术，减小主轴系统向机架传递的动载荷和控制主轴系统的稳定性；主轴轴承的开发研究；主轴系统动态优化设计和计算机虚拟设计技术；新的主轴系统润滑与冷却技术的研究。
3-6 试综述超高速加工机床的进给系统的关键技术及国内外现状。
关键技术有：高速位置环芯片的研制，高速精密交流伺服系统及电机的研究，直线伺服电机的设计与应用的研究，加减速控制技术的研究，超高速进给系统的优化设计技术、虚拟设计技术，高速精密滚珠丝杠副及大导程滚珠丝杠副的研制，高精度导轨、新型导轨摩擦副的研究，以及新型导轨防护罩的结构与加工工艺研究等。
超高速进给单元制造技术发展趋势及特点可归纳为以下几个方面：
1.从80年代中期，快速移动速度已由8~12m/min提高到现在的30~50m/min，18~20m/min正在普及，某些加工中心已达到60m/min，采用直线伺服电机传动技术已成为当前超高速加工技术发展的必然趋势。
2.在进给系统的设计上，采用了新方法、新理论。
3. 采用新结构、新工艺。由交流伺服电机代替直流伺服电机，或者采用直线伺服电机；液体静压丝杠代替滚珠丝杠；滚柱丝杠副代替传统的滚珠丝杠副；采用静压导轨；采用新的制造工艺；简化进给系统，提高快速移动速度和定位精度。
4. 数字交流伺服系统及伺服电机将向高精度、更高的转速发展。
5. 带动一些相关技术如机床移动部件防护罩也将产生新的适应高速运动特点的结构，润滑方式也将有所突破。
6. 高精度加工的交流伺服系统、高分辨率及高响应速度的位置检测器和用于降低加工形状误差的插补前加减速控制方法得到研究和开发。
依据国内外比较分析，近期我国用于中等规格的加工中心的高速进给单元的相关指标是：快速进给速度为40~60m/min，切削进给速度为~10m/min，定位精度±。
3-7 超高速加工对刀具和砂轮有什么要求简述超高速加工用的工具具体有哪些。
要求：1.刀具的材料，需要耐高温、高压；2.刀具的几何角度必须选择最佳数值；3.刀具与机床的联结界面结构装夹要牢靠，工具系统应有足够整体刚性；4.砂轮的磨料、结合剂、基体三者之间的结合强度要高。
目前，超高速加工用刀具切削刃（如超高速铣刀的切削刃）一般选用以下刀具材料：超细晶粒硬质合金、聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼（CBN）、氮化硅（Si3N4）陶瓷材料、混和陶瓷和碳（氮）化钛基硬质合金以及采用气相沉淀法的超硬材料涂层刀具等。
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。
3-9 就目前技术条件下，普通加工、精密加工和超精密加工时如何划分的
目前，普通加工、精密加工和超精密加工的划分如下：
普通加工，加工精度在10μm左右，表面粗糙度R a值在~μm的加工技术，如车、铣、刨、磨、镗、铰等。
精密加工，加工精度在10~μm，表面粗糙度R a值在~μm的加工技术，如金刚车、金刚镗、研磨、珩磨、超精加工、砂带磨削、镜面磨削和冷压加工等。
超精密加工，加工精度在~μm，表面粗糙度R a值在~μm的加工技术，如金刚石刀具超精密切削、超精密磨料加工、超精密特种加工和复合加工等。
3-10 为什么当今超精密切削加工一般均采用金刚石刀具
超精密切削加工主要用于加工软金属材料，如铜、铝等非铁金属及其合金，以及光学玻璃、大理石和碳素纤维板等非金属材料，主要加工对象是精度要求很高的镜面零件，因此要求刀具的刃口半径要尽量小，而金刚石刀具的刃口半径可达到纳米级水平，所以当今超精密切削加工一般都采用金刚石刀具。
3-11 超精密磨削一般采用什么类型砂轮这些砂轮又如何修整
超精密磨削一般采用人造金刚石、立方氮化硼（CBN）等超硬磨料砂轮。
CBN砂轮一般采用金刚石滚轮整形，金刚石滚轮是采用电镀法或粉末冶金法将金刚石颗粒固结在金属基体的圆周表面上制成的高效成型修整工具，其修整机理是通过金刚石滚轮与CBN砂轮的旋转运动之间产生的相对运动来实现砂轮整形。修整进给量ar和修整速比
q(q=vr/vs，vr为金刚石滚轮线速度，vs为CBN砂轮线速度)对修整后CBN砂轮的磨削性能有重要影响。采用较大修整速比q，修整后的CBN砂轮磨削力较小，但工件表面粗糙度较大。采用较大修整进给量ar修整后的砂轮较锋利。
3-12 相比较普通机床，超精密加工机床的主轴部件和进给系统有何具体的特点主轴部件：主轴转速高速化、高精度；一般采用柔性主轴，稳定性好。
进给系统：移动速度快，普遍采用直线伺服电机传动技术；在进给系统的设计上，采用了新方法、新理论；采用新结构、新工艺；数字交流伺服系统及伺服电机将向高精度、更高的转速发展；润滑方式的突破；采用新的控制方法。
3-13 综述精密超精密加工技术的现状和发展趋势。
先进制造技术试卷 This manuscript was revised on November 28, 2020
2016—2017学年第一学期期末考试 先进制造技术试卷B 姓名_______ 学号____ __ 成绩_________ 一、填空题（40分，每空2分） 1、先进制造技术的四个基本特征是、、 、。 2.虚拟制造技术是以、、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。 3、CIMS分成五个层次，即、、、和设备级。 4、工业机器人的按系统功能分：1) 2) 3) 4) 。 5、先进制造技术的特点是、、 、、。 二、判断题（20分，每题2分） 1. 激光束、离子束、电子束均可对工件表面进行改性。（） 2. 敏捷制造的基本思想就是企业快速响应市场的需求。（） 3.刚性自动化制造以大批量生产为模式、以降低成本为目的。 （） 4.在快速原型制造技术中，SLA指的是选区激光烧结法。（）
5. 绿色设计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。（） 6. FMS的自动化仓库一般由货架、堆垛机和计算机控制管理系统组成。（） 7. 柔性制造系统按固定的生产节拍运行。( ) 8. 中小企业不宜采用先进制造技术。( ) 9. 电火花线切割采用细金属丝作电极。( ) 10、车削时，工件的转速很高，切削速度就一定很大。（） 三、问答题（40分） 1、什么是快速原型制造技术它有哪四种典型技术。 2、什么是工业机器人按自动化功能层次可分为几种类型。 3、LOM快速原型制造工艺方法的工作原理 4、什么是柔性制造系统柔性制造系统的组成
第十一章现代制造技术简介 本章主要介绍以下内容： ．概述 1 2．现代制造系统物流技术 3．现代制造生产管理技术 课时分配：1、2、3，共两学时 重点：难点：略 现代科学技术的发展与交叉融合，给制造技术提出了新的要求，也给予了强大支持。因此，涌现了许多先进制造技术。超高速切削、超精密加工、微机械制造等技术近年来有了长足的发展。 制造系统主要由物流、信息流和资金流组成。制造系统的设计主要对这三个系统进行设计。快速响应制造技术主要包括产品的快速设计、快速开发、快速制造及生产系统的快速组成。先进制造技术的许多重要概念都与快速响应密切相关。其中主要有快速成形制造（RP&M，Rapid Prototyping & Manufacturing），并行工程、虚拟制造、CIMS、敏捷制造、动态联盟与虚拟公司等。 可持续发展战略以高技术努力降低自然资源消耗，把环境保护与自然资源统筹考虑地发展11．1制造技术的新发展制造技术的新发展 一、超精密加工 现代机械工业之所以要致力于提高加工精度，其主要原因在于：提高产品的性能和质量，提高其稳定性和可靠性，促进产品的小型化，增强零件的互换性，提高装配生产率，并促进自动化装配。超精密加工。它是尖端技术产品发展中不可缺少的关键加工手段。精密、超精密加工技术的提高，有力地推动了各种新技术的发展。 精密和超精密加工目前包含三个领域： ①超精密切削。如超精密金刚石切削，可加工各种镜面，它成功地解决了高精度大型抛物面镜的加工，用于激光光核聚变系统和天体望远镜。 ②精密和超精密磨削研磨。可以解决大规模集成电路基片的加工和高精度硬磁盘的加工等。 ③精密特种加工。如电子束、离子束加工，使美国超大规模集成电路线宽达0.1μm(八十年代水平)。 二、微机械制造技术 在机械装置的小型化过程中出现两类机械，即小型机械和微型机械。可以这样划分：10mm～1mm 为小型机械,用精密加工的方法可以制造出来;1mm～1um为微型机械,需要用硅是分子级的,为纳米机械1nm～1um技术等微细加工方法才能制造出来；LIGA微加工技术或． 零件,需采用生物工程的方法制造。 微型机械不是传统机械的简单微型化，而是指集微型机构、微型传动器以及信号处理和控制电路，甚至外围接口电路、通讯电路和电源等于一体的微型机电系统。因此，微型机械远远超出了传统机械的概念和范畴，是基于现代科学技术，用崭新的思维方法指导的产物。
2016—2017学年第一学期期末考试 先进制造技术试卷A 姓名_______ 学号____ __ 成绩_________ 一、填空题（40分，每空2分） 1、先进制造技术的四个基本特征是柔性化、集成化、智能化、网络化。 2.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。 3、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。 4、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。 5、先进制造技术的特点是先进性、广泛性、实用性、系统集成性、动态性。
二、判断题（20分，每题2分） 1. 制造系统是一个将生产要素转变成离散型产品的输入输出系统。( √) 2. 现代机械制造技术是传统机械制造技术与高新技术相结合的产物( √) 3. 柔性制造系统按固定的生产节拍运行。(×) 4. 中小企业不宜采用先进制造技术。( ×) 5. 制造技术基础设施要求采用最先进的设备和工具。( ×) 6.超精密加工又称为纳米加工。( √) 7.虚拟制造的类别有：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。（×） 8、表面粗糙度值越小，加工表面的微观几何形状精度就越高。（√） 9、车削时，工件的转速很高，切削速度就一定很大。（×） 10.超高速切削加工有色金属时，通常采用金刚石砂轮进行磨削。（√）
三、问答题（40分） 1、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 2、CIMS是指什么从功能角度看，它的基本部分有那些 答：（1）CIMS就是计算机集成制造系统，是在计算机技术、信息处理技术、自动控制技术、现代管理技术、柔性制造技术基础上，将企业的全部生产、经营活动所需的各种分散的自动化系统，经过新的生产管理模式，把企业全部生产过程中的有关人、技术、经营管理三要素及其信息流与物料流有机地集成起来，以获得适用于多品种、中小批量生产的高效益、高柔性、高质量的制造系统。 （2）CIMS由管理信息系统(MIS)、工程设计自动化系统(CAD/CAM)、制造自动化系统（或柔性自动化系统）(FMS)、质量保证系统(CAQ)
6.绿色设计的主要内容包括：____________、____________、____________、____________和____________。 7.柔性制造系统组成包括：____________、____________和____________。 8.PDM四层体系结构分别为：____________、____________、____________和____________。 9.CIMS分为五个层次，即：____________、____________、____________、____________和____________。 10.MRP和MRPⅡ分别指____________和____________，而ERP指__________，其核心思想是____________。 二、判断题 1. 并行工程的主要目标是缩短产品的开发周期，降低产品的质量，提高产品的成本，从而增强企业的竞争力。（×） 2. 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学腐蚀将工件加工成形。电解加工的工具（阴极）发生溶解，可长期使用。可在一个工序内完成复杂形状的加工。（×） 3. 柔性制造系统是由数控加工设备（或FMC）,物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。（√） 4. 特种加工是指直接利用电能、声能、光能、电化学能、热能以及特殊机械能对材料进行加工，它与传统的切削加工方法相比具有许多特点：在加工过程中工具与工件之间没有显著的切削力；加工用的工具材料硬度可以低于被加工材料的硬度；能用简单的运动加工出复杂的型面。（√） 5. FMS可使工艺人员避免查阅冗长的资料、数值计算，填写表格等重复的繁重工作，大幅度地提高工艺人员的工作效率，提高生产工艺水平和产品质量。 （×） 6.制造技术就是指按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物资工具，将原材料物化为人类所需产品的工程技术。即：使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称。（√） 三、名词解释 1.DFC DFC Design For Cost的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。 2.FMS 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。 3.CE 并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一
复习题： 简答 1、先进制造技术含有哪些技术群？各技术群又含有哪些技术？ 2、简述机电产品开发的过程。 3、CAD/CAM集成关键技术有哪些？CAD/CAM系统由哪几部分组成？主要任务有哪些？ 4、FMS由哪几部分组成？FMS零件运输系统主要完成哪些任务？主要运输工具有哪些？ 5、简述“5S”的含义及内容。 6、简述激光加工的特点及应用场合。 7、列表比较LOM、SLA、SLS、FDM四种快速原型技术的特点及应用材料。 8、加工中心刀库有哪几种刀库？各有何特点？FMS刀具信息应含哪些内容？ 9、什么是CIM？简述CIMS技术内涵实现的途径。 10、RP技术在产品设计中有何作用？为什么说RP技术给产品设计带来革命？ 11、生产管理技术的发展分为三个阶段，科学管理阶段和现代生产管理阶段的主要技术有哪些？： 12、PDM的主要功能有哪些？PDM管理的与产品相关的信息和过程有哪些？ 13、ERP系统是由哪些系统组成的？
14、MRP的输入和输出各有哪些？ 15、制造过程中的七大损耗是指哪些损耗？ 16、简述超精密加工所涉及的技术范围。 17、简述特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别。 18、高速切削与普通切削相比有何特点？ 19、简述绿色再制造的关键技术和一般步骤。 填空 1、CAD/CAM系统的主要任务有：几何建模、、、、计算机辅助工艺规划、、工程数据库管理等。 2、CAD/CAM系统软件系统分三个层次：系统软件、、。 3、制造系统的“三流”是指、、。 4、先进制造技术的核心技术是。 5、FMS系统有哪三种软件：、、FMS数据管理和通信网络。 6、FMS零件运输系统的作用是、
《先进制造技术》试题 考试说明： 1.首先下载试题及《标准答卷模版》，完成答题后，答卷从网上提交。 2.答卷电子稿命名原则：学号.doc。如：11031020512002.doc。 3.网上提交起止时间：2016年5月16日8：00—6月16日18：00。 试题： 一、简述先进制造技术的特点有哪些？（15分） 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？（15分） 三、什么是智能制造系统？为什么说智能制造是影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。（15分） 四、试阐述立体光刻技术的具体实现方法。（20分） 五、钢铁行业环保问题已经越来越成为被注重和研究的热点，查阅相关文献，撰写一篇主题为“绿色制造 在钢铁工业中如何应用”的短文，要求字数不少于500字。（35分）
《先进制造技术》答卷 一、简述先进制造技术的特点有哪些？ 1.先进制造技术涉及到产品从市场调研、产品开发及工艺设计、生产准备、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容，它的目的是提高制造业的综合经济效益和社会效益，是面向工业应用的技术。 2.先进制造技术强调计算机技术、信息技术、传感技术、自动化技术、新材料技术和现代系统管理技术在产品设计、制造和生产组织管理、销售及售后服务等方面的应用。它驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流，是生产过程的系统工程。 3.80年代以来，随着全球市场竞争越来越激烈，先进制造技术要求具有世界先进水平，它的竞争已经从提高劳动生产率转变为以时间为核心的时间、成本和质量的三要素的竞争，因此它是面向全球竞争的技术。 4.先进制造技术的最新发展阶段保持了过去制造技术的有效要素，同时吸收各种高新技术成果，渗透到产品生产的所有领域及其全部过程，从而形成了一个完整的技术群，具有面向21世纪新的技术领域。 总之，成形技术和加工技术日趋精密化，制造工艺、设备和工厂的柔性与可重性将成为制造业的显著特点，虚拟制造技术和网络制造技术将广泛应用，智能化、数字化是先进制造的发展方向，提高对市场快速反应能力的制造技术将超速发展和应用，信息技术在先进制造领域发挥越来越重要的作用。 二、车削中心应具有哪些特征，其工艺范围是什么？ 车削中心是在数控车床的基础上，配置刀库和机械手，使之可选择使用的刀具数量大大增加。车削中心比较全能,可以车,铣,钻等多种功能,刀库容量大,轴也多,速度也比数控车床快得多,车削中心分立式,卧式还有立卧式加工中心,加工大批量 而且复杂零件时一般采用加工中心。车削中心也是一种多工序加工机床，它是数控车床在扩大工艺范围方面的发展。不少回转体零件上常常还需要进行钻孔、铣削等工序，例如钻油孔、钻横向孔、铣键槽、铣偏方及铣油槽等。在这种情况下，所有工序最好能在一次装夹下完成。这对降低成本、缩短加工周期、保证加工精度等都具有重要意义，特别是对重型机床，更能显示其优点，因为其加工的重型零件吊装不易。 车削中心主要以车削为主，还可以进行铣、钻、扩、铰、攻螺纹等加工。其加工对象主要有：复杂零件的锥面、复杂曲线为母线的回转体。在车削中心上还能进行钻径向孔、铣键槽、铣凸轮槽和螺旋槽、锥螺纹和变螺距螺纹等加工。回转体表面及端面、沟槽、螺纹、成形面和切断等。具体如下：车端面、车锥体、钻中心孔、车特型面、车外园、用成型刀车特性面、 钻孔、车螺纹、镗孔、滚花、绞孔、切断。车削中心一般还具有以下两种先进功能。 1)动力刀具功能即刀架上某些刀位或所有的刀位可以使用回转刀具(如铣刀、钻头)通过刀架内的动力使这些刀具回转。
先进制造技术复习题 一、填空题 1.制造系统是由制造所涉及、和组成的 一个有机整体。 2.可靠性设计的常用评价指标主要包括， 和等。 3.反求工程的主要影响因素有， 和。 4.先进制造技术旨在实现、、、 和的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。 5.高能束加工通常包括，，。 6.超精密加工机床设备应该具有，， 和高自动化的要求。 7.绿色产品是指以和为核心而设计生产的，可以拆卸和分 解的产品，其零部件经过翻新处理后可以重新利用。 8.物流配送流程包括，，，，， 等多个作业环节。 9.原子力显微镜的两种力模式为，。 10.高速机床主轴的轴承有，，，等形式。 11.快速原型制造常用的工艺方法，， ，。 12.在精益生产的大厦体系结构中，其目标支柱是， 和。 13.敏捷制造企业采用现代通信技术，以，，的形式，组 织新产品的开发。 14.虚拟制造技术旨在用、、去赢得竞争。
15.并行工程的特征为，，， 。 16.大规模集成电路的制作工艺过程主要包 括，，，， 。 17.光敏液相固化法(SLA)通常采用的原材料是。 18.超精密加工软金属时，常用的刀具材料为。 19.FMS的机床配置形式通常有，和。 20.先进制造技术包含、和三个技术群。 21.系统的可靠性预测要根据系统的组成形式分别按， 和可靠度进行计算。 22.根据产品的信息来源，反求工程可分为，和。 23.先进制造工艺技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括 和。 24.微细加工中的三束加工是指，，。25．超精密加工机床设备的关键部件主要有，， 。 26. 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 和的现代制造模式。 27.及时制生产追求的目标为零，零，零，零。28．扫描隧道显微镜的两种工作模式为，。
《先进制造技术》课程教学大纲 一、课程简介 课程名称：先进制造技术 英文名称：Advanced Manufacturing Technology 课程代码：0110993 课程类别：专业课 学分：2 总学时数：32 先修课程：机械基础，机械制造技术，机械CAD/CAM 课程概要： 先进制造技术课程是工科院校机械相关专业的一门重要的专业课。课程主要介绍先进制造技术的内涵、体系结构及发展趋势，以及现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、现代生产管理技术以及先进制造生产模式，全面介绍了先进制造技术的基本内容和最新技术。 二、教学目的及要求 先进制造技术是学生掌握和了解现代制造技术的发展情况和技术前沿,是机械各专业教学计划中的主干课程。先进制造技术已经成为各国经济发展和满足人民日益增长需要的主要技术支撑，成为高新技术发展的关键技术，通过本课程学习，使学生全面了解制造技术的现状与发展趋势，掌握先进制造技术方法，先进制造工艺，更新制造技术理念。本门课程涉及到计算机技术、自动控制技术、人工智能技术、生物工程技术和现代检测技术等多学科内容。 本课程的主要任务是培养学生： 掌握目前制造业中先进的制造技术和制造工艺; 2．了解国内外先进制造技术的发展趋势; 3．了解先进制造技术的应用情况和场合; 4．了解先进制造技术对推动制造技术发展的重要性; 三、教学内容及学时分配 第一章先进制造技术概论（4学时） 1 制造与制造技术 2 先进制造技术的提出 3 先进制造技术的体系结构和分类 4 先进制造技术的发展趋势
重点掌握：介绍先进制造技术的由来、概念、特点、现状和发展前景 一般掌握：十大先进制造技术简介及其基本发展理念 了解：与课程相关的一些基本概念 第二章先进设计技术（6学时） 1 先进设计技术概述 2 计算机辅助设计技术 3 计算机辅助工艺规程设计 4 模块化设计 5 逆向工程 6 其他先进设计方法 重点掌握：先进设计技术概述、计算机辅助设计技术、计算机辅助工艺规程设计、模块化设计。 一般掌握: 未来精密加工、微型设备制造和精品仪器设备的发展蓝图 了解：逆向工程，其他先进设计方法 第三章先进制造工艺（6学时） 1 先进制造工艺的发展及其内容 2 超精密加工 3 微细/纳米加工技术 4 高速加工技术 5 现代特种加工技术 6 快速原型制造技术 7 绿色制造技术 重点掌握：现代制造业中最新工艺及其发展 一般掌握：世界快速制造的基本原理和方法 了解：市场发展规律和企业自身有效技术改造的方法，培养宏观驾驭能力 第四章制造自动化技术（4学时） 1 制造自动化技术概述 2 现代数控加工技术 3 工业机器人技术 4 柔性制造技术
第七章：先进制造技术 一、单项选择题 1.按照系统的观点，可将生产定义为使生产（）转变为生产财富并创造效益的 输入输出系统。C A．对象；B．资料；C．要素；D．信息。 2.快速原型制造技术采用（）方法生成零件。C A．仿形；B．浇注；C．分层制造；D．晶粒生长 3.度量生产过程效率的标准是（）。D A．产量；B．产值；C．利润；D．生产率 4.在先进的工业化国家中，国民经济总产值的约（）来自制造业。C A．20%；B．40%；C．60%；D．80% 5.制造从广义上可理解为（）生产。B A．连续型；B．离散型；C．间断型；D．密集型。 6.精良生产是对（）公司生产方式的一种描述。 D A．波音；B．通用；C．三菱；D．丰田。 7.在机械产品中，相似件约占零件总数的（）。C A．30%；B．50% ；C．70%；D．90%。 8.零件分类编码系统是用（）对零件有关特征进行描述和识别的一套特定的规 则和依据。 C A．文字；B．数字；C．字符；D．字母 9.成组技术按（）组织生产。D A．产品；B．部件；C．零件；D．零件组 10.CIM是（）和生产技术的综合应用，旨在提高制造型企业的生产率和响应能 力。 B A．高新技术；B．信息技术；C．计算机技术；D．现代管理技术 11.并行工程是对产品及（）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。 D A．零件；B．设备；C．工艺装备；D．相关过程 12.实行并行工程的企业多采用（）的组织形式。C A．直线式；B．职能式；C．矩阵式；D．自由式 13.在多变的市场环境下，影响竞争力的诸要素中（）将变得越来越突出。A A．时间； B．质量； C．成本； D．服务 14.柔性制造系统（FMS）特别适合于（）生产。B A．单件；B．多品种、中小批量；C．少品种、中小批量；D．大批量 15.先进制造技术首先由美国于20世纪（）提出。D A．70年代中；B．80年代初；C．80年代末；D．90年代中 16.当前精密加工所达到的精度是（）。C
先进制造技术_第七次 教案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
教案
讲稿 第三节高速加工技术 一、高速加工的概念与特征 普通加工超过70％是辅助时间（零件的上下料、测量、换刀和调整机床）几十年，主要是减少加工过程的辅助时间。 20世纪50年代美国麻省理工学院发明了数控技术，实现了多品种、小批量生产的柔性自动化，成功解决了形状复杂、重复加工精度高的零件的加工，节省了辅助工时，提高了生产效率。 机床空行程动作（自动换刀、上下料）大大加快，辅助工时也大为缩短。自动换刀时间缩短小于1s，空行程速度提高到30～60m/min。但再减少辅助工时，技术上有难度，经济上不合算。可以减少切削的工时，提高切削速度和进给速度。 高速加工可以成倍提高机床的生产效率，还可以改善加工质量和精度。 高速加工技术：是指采用超硬材料的刀具和磨具，能可靠地实现高速运动的自动化制造设备，极大地提高材料的切除率，并保证加工精度和加工质量的现代制造加工技术。 以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的5～10倍。 以主轴转速界定：高速加工的主轴转速≥10000 r/min。 刀具：PCD、CBN、超细晶粒硬质合金、Si3N4陶瓷、TiN基硬质合金，涂层刀具。 高速切削和普通切削的比较
机床价格低高 环境状况噪声、油污、烟尘清洁生产 1. 高速加工切削速度的范围 高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异 铝合金：1000-7000 m/min◎铜：900-5000 m/min◎钢：500-2000 m/min◎灰铸铁：800-3000 m/min◎钛：100-1000m/min 高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同 ◎车削：700-7000 m/min◎铣削：300-6000 m/min◎钻削：200-1100 m/min◎磨削：50-300 m/s 2. 切削理论的提出 泰勒（Frederick W.Taylor）是最早研究金属切削机理的学者之一。提出了传统的切削速度和刀具寿命的关系为线性，即刀具的速度越高，刀具的磨损越快。但在实际生产中出现了违反这一规律的现象。 由德国Carl Salmon 博士,在1931 年4 月，根据实验曲线，提出著名的“萨洛蒙曲线”和高速切削理论。 Carl Salmon萨洛蒙对铝和铸铜等有色金属进行了高速实验，所得结果图中的实线所示。虚线是推算出来的，并没有经过实验验证。 萨洛蒙指出：A 区（常规切削区），切削速度t 随切削温度v 的提高而升高，但是在B 区（不可用切削区），当速度v增大到某一数值v0 后（ v 0的大小同工件材料的种类有关）， v 再增大， t 反而下降了。 由于在这个区域，t 太高，任何刀具材料都无法接受， 切削加工不可能进行，因此，这个区域被称之为“死谷”。 C区，高速切削区。
反求工程：消化吸收并改进国内外先进技术的一系列工作方法和技术的总和。 特种加工技术：利用电、化学、声、光、热等能量去除工件材料，在加工过程中往往工具不接触工件，二者之间不存在显著地切削力。 激光焊接技术：以高功率聚焦的激光束为热源，融化材料形成焊接接头的高精度、高效率的焊接方法。 敏捷制造技术：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。 计算机集成制造：在自动化孤岛技术的基础上，将制造过程进行全面统一的设计并且将制造企业的全部声场经营活动通过数据驱动形式形成一个有机整体，以实现制造业的高效益、高柔性和智能化。 精益生产：有效运用现代先进制造技术和管理技术成就，以整体优化的观点，以社会需求为依据，以发挥人的因素为根本，有效配合和合理使用企业资源，把产品形成全过程诸要素进行优化组合，以必要的劳动，确保必要的时间内，按必要的数量，生产必要的零部件，达到杜绝超量生产，消除无效劳动和浪费，降低成本，提高产品质量，用最少的投入，实现最大的产出，最大限度的为企业谋求利益的一种新型生产方式。 并行工程：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。 绿色制造：又称环境意识制造和面向环境的制造，是一个综合考虑环境和资源消耗的现代再造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个生命周期中，对环境的负面影响最小，资源利用率最高并使企业经济效益和社会效益最高。 柔性制造系统：只用可编程、多功能的数字控制设备更换刚性自动化设备；用易编程、易修改、易扩展、易更换的软件控制代替刚性联接的工序过程，是刚性生产线柔性化，以快速响应市场的需求，更有效率地完成多品种、中小批量的生产任务。 快速成型技术：针对工程领域而言，其广义上的定义为：通过概念性的具备基本功能的模型快速表达出设计者意图的工程方法。 针对制造技术而言，其狭义上的定义为：一种根据CAD信息数据把成型材料层层叠加而制造零件的工艺过程。 制造系统：制造过程及其所涉及的硬件以及有关的软件，组成的具有特定功能的有机整体。先进制造技术：是传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术和管理科学等多学科先进技术的综合，并应用于制造工程之中所形成的一个科学体系。 先进制造技术分为三个技术群：主体技术群，支撑技术群，制造基础设施。 反求工程技术的研究对象主要可以分为实物、软件和影像三大类。 特种加工工艺：利用化学、电化学、物理（声、光、热、磁）等方法对材料进行加工工艺。快速成型工艺：直接根据产品CAD的三维实体模型数据，经计算机处理后，将三维模型转化为许多平面模型的叠加，再通过计算机控制，制造一系列平面模型并加以联接，形成复杂的三维实体零件。 光敏树脂液相固化成形（SL）原理： 具有一定波长和强度的紫外激光光束，在计算机控制下按加工零件各分层截面的形状对液态光敏树脂逐点扫描，被光照射到的薄层树脂发生聚合反应，从而形成一个固化的层面。当一层扫描完成后，未被照射到的地方仍是液态。然后升降台带动基板再下降一层高度，已成型的层面上方又填充一层树脂，在进行第二次扫描，新固化的一层牢固地粘在前一层上。如此反复直到整个零件制造完毕。
1.先进制造技术概念；与传统制造技术的区别： 指在制造过程和制造系统中融合电子、信息、管理以及新工艺等科学技术，使材料转换为产品的过程更有效、成本更低、更能及时满足市场需求的先进的工程技术的总称。具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。 由于先进制造技术涵盖了大量的新理念新技术，而且这些理念和技术更能适应当今市场的发展，与传统制造业相比其优越性也是显而易见的，主要表现在以下方面： （1）使制造企业能够适应市场快速变换和多样化的需要，提高为用户服务的水平。 （2）以较小的批量轮番生产，可以减少在制品占用，缩短制造提前期，减少成品的安全库存，从而加速流动资金的周转速度。 （3）先进的开发与设计是决定企业快速反应能力的首要因素，这些技术主要是指基于信息基础上的，可使设计过程信息化与自动化，可使设计过程缩短，设计成本降低。 （4）以优质、高效、低耗、清洁、灵活的基础制造技术为核心，使得产品性质更好，生产效率更高，运作成本更少，人性化更完善，满足可持续发展的要求。（5）通过信息技术、计算机技术和系统管理技术将传统制造技术的基础及技术和新型制造单元局部或系统集成形成了先进制造集成技术，技术优势更加明显突出。 （6）企业组织更加有机化与柔性化，能够充分发挥人的主观能动性，充分利用高新技术和先进信息技术的扁平型，层次效率高，灵活迅速，应变能力强，充满活力，具有很强的竞争能力而且能够持续进行组织学习、管理创新和结构重组的组织。 （7）管理理念追求变革创新，重视人的作用，充分利用外部资源，如变革管理、人才管理、自主管理、团队管理、作业管理、流动管理等。 2.快速成型技术的基本概念与基本原理；SLA、SLS、FDM三个技术的特点： 基本概念：快速成形技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，它集机械工程、CAD、逆向工程技术、分层制 造技术、数控技术、材料科学、激光技术于一身，可以自动、直接、快速、精确地将设计思想转变为具有一定功能的原型或直接制造零件，从而为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。即，快速成形技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。 基本原理：快速成形技术是在计算机控制下，基于离散、堆积的原理采用不同方法堆积材料，最终完成零件的成形与制造的技术。
《先进制造技术》考试试卷(A)答案 一、填空题（每空2分，共30分） 1、典型FMS的三个子系统是：加工系统、运储系统、计算机控制系统。 2、先进制造技术的特点：先进性、规范性、实用性、集成性、系统性、动态性。 3、CIMS系统的三要素：人、经营、技术。 4、FMS中央管理计算机肩负的任务：控制、监控、监视。 二、名词解释（共15分，每题3分） 1、DFC Design For Cost的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。 2、AM敏捷制造（Agile Manufacturing）敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。 3、CE 并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一切资源，在设计新产品时，就前瞻性地考虑和设计与产品的全生命周期有关的过程。在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等各种因素。 4、CIM Computer Integrated Manu-facturing,简称CIM。20年来，CIM概念不断得以丰富和发展。CIM在世界各工业国的推动下，历经了百家争鸣的概念演变而进入蓬勃发展时期。80年代初，美国和日本关于CIM的定交基本上都是紧密围绕制造和产品开发这一范围。德国自80年代初期开始注意探讨CIM这一主题，出现了各种不同的概念定义，直到1985年(联邦)德车经济和平委员会(AWFA)提出了CIM的推荐性定义，取得了一定程度上的统一。 5、FMS 柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产(即具有“柔性”)，并能及时地改变产品以满足市场需求。 三、简答题（共15分,每题5分） 1、先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、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，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2、数据库系统在CIMS中的作用和地位 数据库分系统是支持CIMS各个分系统、覆盖企业全部信息的数据存储和管理系统。它是逻辑上统一、物理上分布的全局数据库管理系统，可以实现企业数据和信息集成。数据库系统提供了定义数据结构和方便地对数据进行操纵的功能；具有安全控制功能，保证了数据安全性； 提供完整性控制，保证数据正确性和一致性；提供并发控制，保证多个用户操作数据库数据的正确性。所以数据库技术是管理数据、实现共享的最通用的方法。 在CIMS中还有一个专用的工程数据库系统，用来处理大量的工程数据，如图形、工艺规程、NC代码等。工程数据库系统中的数据与生产管理、经营管理数据按一定的规范进行交换，从而达到全CIMS的信息集成和共享。 3、快速原型技术的基本过程
先进制造技术试题 一、填空题（每空2分，共30分） 1、典型FMS的三个子系统是：加工系统、运储系统、计算机控制系统。 2、先进制造技术的特点：先进性、规范性、实用性、集成性、系统性、动态性。 3、 CIMS系统的三要素：丄、经营、技术。 4、FMS中央管理计算机肩负的任务：控制、监控、监视。 二、名词解释（共15分，每题3分） 1、DFC Design For Cost 的意思是面向成本的设计，它最早出现于九十年代初期，属于并行工程中的DFX（Design For X ）技术的一个分支。面向成本的设计是指在满足用户需求的前提下，尽可能地降低成本，通过分析和研究产品制造过程及其相关的销售、使用、维 修、回收、报废等产品全生命周期中的各个部分的成本组成情况，并进行评价后，对原设计中影响产品成本的过高费用部分进行修改，以达到降低成本的设计方法。DFC将成本作为设计的一个关键参数，并为设计者提供分析、评价成本的支持工具。 2、AM敏捷制造（Agile Manufacturing ）敏捷制造是在具有创新精神的组织和管理结构、先进制造技术（以信息技术和柔性智能技术为主导）、有技术有知识的管理人员三大类资源支柱支撑下得以实施的，也就是将柔性生产技术、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的市场需求和市场进度作出快速响应。敏捷制造比起其它制造方式具有更灵敏、更快捷的反应能力。 3、CE并行工程即concurrent engineering，简称CE，是集成地、并行地设计产品及其零部件和相关各种过程（包括制造过程和相关过程）的一种系统方法。换句话说，就是融合公司的一切资源，在设计新产品时，就前瞻性地考虑和设计与产品的全生命周期有关的过程。在设计阶段就预见到产品的制造、装配、质量检测、可靠性、成本等各种因素。 4、 CIM Computer Integrated Manu-facturing,简称CIM。20年来，CIM概念不断得以丰富和发展。CIM在世界各工业国的推动下，历经了 百家争鸣的概念演变而进入蓬勃发展时期。80年代初，美国和日本关于 CIM的定交基本上都是紧密围绕制造和产品开发这一范围。德国自 80年代初期开始注意探讨 CIM这一主题，出现了各种不同的概念定义，直到1985年（联邦）德车经济和平委员会（AWFA）提出了 CIM的推荐 性定义，取得了一定程度上的统一。 5、FMS柔性制造系统是由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系 统，英文缩写为FMS。FMS的工艺基础是成组技术，它按照成组的加工对象确定工艺过程，选择相适应的数控加工设备和工件、工具等物 料的储运系统，并由计算机进行控制，故能自动调整并实现一定范围内多种工件的成批高效生产（即具有柔性”）并能及时地改变产品以满 足市场需求。 三、简答题（共15分，每题5分） 1、先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、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，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 2、数据库系统在 CIMS中的作用和地位 数据库分系统是支持 CIMS各个分系统、覆盖企业全部信息的数据存储和管理系统。它是逻辑上统一、物理上分布的全局数据库管理系统，可以实现企业数据和信息集成。数据库系统提供了定义数据结构和方便地对数据进行操纵的功能；具有安全控制功能，保证了 数据安全性；提供完整性控制，保证数据正确性和一致性；提供并发控制，保证多个用户操作数据库数据的正确性。所以数据库技术是管理数据、实现共享的最通用的方法。 在CIMS中还有一个专用的工程数据库系统，用来处理大量的工程数据，如图形、工艺规程、NC代码等。工程数据库系统中的数据与生产管理、经营管理数据按一定的规范进行交换，从而达到全CIMS的信息集成和共享。 3、快速原型技术的基本过程 快速原型技术是用离散分层的原理制作产品原型的总称，其原理为：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。 该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体，依靠CAD软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作岀产品实体模型。 1.FMS由哪几部分组成 2简单说明扫描隧道显微镜工作原理。 3简要说明快速原型制造技术实现零件的成型过程。 4 ISO全面质量管理的内涵是什么？全面质量管理的内容由哪四个方面？问题补充：
教学课程：绪论 教学目的： 1.了解课程的性质和内容 2.了解机械制造技术的发展现状 3.了解先进制造技术及其发展方向 4.了解课程的目的和要求 教学重点： 1.了解课程的性质和内容 2.了解课程的目的和要求 教学过程： 讲授新课： 一、本课程的性质和内容 本课程所讲的机械制造技术主要是指机械冷加工技术和机械装配技术。 内容包括： （1）掌握金属切削过程的基本规律和机械加工的基本知识。合理选择机械加工方法与机床、刀具、夹具及切削加工参数，并初步具备制订机械加工工艺规程的能力。 （2）掌握机械加工精度和表面质量的基本理论和基本知识。初步具备分析和解决现场工艺问题的能力。 二、机械制造技术的发展现状 我国的制造业得到长足发展，但还存在阶段性的差距。 1.数控机床在我国机械制造领域的普及率不高。 2.国产先进数控设备的市场占有率较低。
3.数控刀具、数控检测系统等数控机床的配套设备不能适应技术发展的需要。 4.机械制造行业的制造精度、生产效率、整体效益等都不能满足市场经济发展的要求。 三、先进制造技术的及其发展方向 先进制造技术是传统制造业不断吸收机械、电子、信息、材料及现代管理等方面的最新成果，将其综合应用于制造的全过程以实现优质、高效、低消耗、敏捷及无污染生产的前沿制造技术的总称。 先进制造技术的主要发展趋势 （1）制造技术向自动化、集成化和智能化的方向发展（CNC)机床、加工中心（MC)、柔性制造系统（FMS）以及计算机集成制造系统（CIMS）等自动化制造设备或系统的发展适应了多品种、小批量的生产方式，它们将进一步向柔性化、对市场快速响应以及智能化的方向发展，敏捷制造设备将会问世，以机器人为基础的可重组加工或装配系统将诞生，智能制造单元也可望在生产中发挥作用。加速产品开发过程的CAD／CAM一体化技术、快速成形（RP）技术、并行工程（CE）和虚拟制造（VM）将会得到广泛的应用。 （2）制造技术向高精度方向发展 21世纪的超精密加工将向分子级、原子级精度推进，采用一般的精密加工也可以稳定地获得亚微米级的精度。精密成形技术与磨削加工相结合，有可能覆盖大部分零件的加工。以微细加工为主要手段的微型机电系统技术将广泛应用于生物医学、航空航天、军事、农业、家庭等领域，而成为下世纪最重要的先进制造技术前沿之一。
1.先进制造技术的体系、内容、意义。结合实例我国应该重点发展哪些先进制造技术。体系：主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。主体技术群包括面向制造的设计技术群和制造工艺技术群，其中面向制造的设计技术群主要有产品、工艺设计，快速成型技术，并行工程；制造工艺技术群包括材料生产工艺、加工工艺、环保技术等；支撑技术群包括信息技术、标准和框架、机床和工具技术等；制造技术环境包括质量管理、工作人员培训和教育、技术获取和利用等。内容(定义)：(Advanced Manufacturing Technology)(AMT)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，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。意义：先进制造技术是现代制造业的关键技术,是一个国家综合实力和科技发展的重要标志,为提高一个国家的国际地位起着举足轻重的作用。1实现快速响应市场能力的挑战；2实现打破传统经营面临的组织、地域、时间壁垒的挑战；3实现信息时代的挑战；4实现日益增长的环保压力的挑战；5实现制造全球化和贸易自由化的挑战；6实现技术创新的挑战。我国还需大力发展：绿色制造（化工厂污染、切削液污染）；精密制造（手表，发动机制造）；微电子制造（无论是小到日常生活的电视机、VCD机、洗衣机、移动电话、计算机等家用消费品，还是大到传统工业的各类数控机床和国防工业的导弹、卫星、火箭、军舰等都离不开这小小的芯片）；生物制造；微、纳米制造；能源设备制造；重大型装备制造；制造自动化与数字制造；智能制造等。 2.现代设计技术的定义、内容。定义：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。内容：①基础技术，传统的设计理论与方法，特别是运动学、静力学与动力学、材料力学、结构力学、热力学、电磁学、工程数学的基本原理与方法，是现代设计技术的坚实的理论基础，是现代设计技术发展的源泉。②主体技术—CAD 支撑技术现代设计方法学平行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、质量功能配制、反求工程、绿色设计、模糊设计、面向对象的设计（DFXDF），工业造型设计等。③可信性设计，主要包括：可靠性设计，安全性设计、防断裂设计、疲劳设计、防腐蚀件设计、减摩和耐磨损设计、动态分析与设计、健壮设计、耐环境设计、维修性设计和维修保障设计、人机工程设计等。④耐环境设计，设计试验技术、产品性能试验、可靠性试验、环保性能试验与控制、数字仿真试验和虚拟试验。⑤应用技术，针对实用目的解决各类具体产品设计领域的技术，如机床、汽车、工程机械、精密机械的现代设计内容，可以看作是现代设计技术派生出来的丰富多采的具体技术群，促进了产品质量与性能的提高。 3.绿色制造的定义、内容及意义。定义：又称环境意识制造、面向环境的制造等。它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。绿色制造这种现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。内容：①绿色设计，绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中，充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计因素，使得产品及其制造过程对环境的总体影响和资源消耗减到最小。②绿色工艺，绿色工艺规划就是要根据制造系统的实际，尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、噪声低、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。③绿色材料，在选用材料的时候，不能要考虑其绿色性，还必须考虑产品的功能、质量、成本、噪声等多方面的要求。减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物质和技术。④绿色包装，绿色包装技术就是从环境保护的角度，优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物产生最少。⑤绿色处理，产品寿命终结后，可以有多种不同的处理方案，如再使用、再利用、废弃等，各种方案的处理成本和回收价值都不一样，需要对各种方案进行分析与评估，确定出最佳的回收处理方案，从而以最少的成本代价，获得最高的回收价值。意义：绿色制造作为当今全球性产业结构调整的战略，可以确保提高人类生活质量，也能促进经济可持续发展。 4.全寿命周期设计、并行工程的相关内容。概念：不仅是设计产品的功能和结构，而且要设计产品的全寿命周期，即要考虑产品的规划、设计、制造、经销、运行、使用、维修、保养直到回收再用处置的全过程。意味着在设计阶段就要考虑到产品生命历程的所有环节，以求产品全寿命周期设计的综合优化。所以全寿命周期设计旨在时间、质量、成本和服务方面提高企业的竞争力。技术特点：①是一个系统集成过程，以并行方式设计产品及相关过程。②面向制造的设计是其重要组成内容。③分布式设计环境。④统一的数据模型，统一的知识表达模式，产品数据管理是实现该技术的关键。应用优点：缩短了产品投放市场的时间；提高质量；降低成本；增强市场竞争力。并行工程概述：并行设计是一种对产品及其相关过程〔包括制造过程和支持过程）进行并行和集成设计的系统化工作模式。其思想是在产品开发的初始阶段，即规划和设计阶段，就以并行的方式综合考虑寿命周期中所有后续阶段，包括工艺规划、制造、装配、试验、检验、经销、运输、使用、維修、保养直至回收处置等环节，降低产品成本，提高产品质量。最重要的问题是如何处理各个任务间的耦合及协调并行设计群体的活动方式，因此，有效建立并行设计模型和优先顺序是并行设计技术发展的突破点。优点：使早期生产中工程变更次数减少50﹪以上；产品开发周期缩短40﹪?60﹪；制造成本降低30﹪?40﹪；产品的报废及返工率减少75﹪。 5.可靠性设计、优化设计的相关内容。可靠性设计理论基础是概率统计学。概念：产品在规定条件下和规定时间区间内，完成规定功能的能力，当用数值来表示时，就称为可靠度。可靠性设计就是在满足产品功能、成本等要求的前提下，使产品可靠地运行的设计过程。它包括确定产品的可靠度、失效率、平均无故障的工作时间(平均寿命)；系统的可靠性设计包括：①可靠性模型：串联、并联、混联、备用冗余系统；②可靠度预测；③可靠度分配。可靠性设计的主要内容：故障机理和故障模型硏究；可靠性试验技术硏究；可靠性水平的确定。可靠性设计的常用指标：产品的工作能力；可靠度；失效率；平均寿命；可靠度的许用值。优化设计选定在设计时力图改善的一个或几个量作为目标函数，在一定约束条件下，以数学方法和电子计算机为工具，不断调整设计参量，最后使目标函数获得最佳的设计。优化问题的分类：①按目标函数数量：单目标优化和多目标优化；②按设计变量数量(n)；③按约束条件：无约束优化和有约束优化；④求解方法：准则法、数学规划法、线性规划、非线性规划和动起规划. 优化设计步骤：设计对象的分析；设计变量和设计约束条件的确定；目标函数的建立；合适的优化计算方法的选择；优化结果分析。 6.先进制造工艺包含的主要内容及核心目标。先进制造技术(Advanced Manufactuing Technology), 定义：是传统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、先进机械加工技术等。目标：优质高效低耗灵捷洁净 7.特种加工包含哪些典型技术。其基本的原理、特点、应用范围是什么。电火花加工：原理：当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小 凹坑。第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲 又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高频率地循环下去，工 具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需 要的加工表面。特点： 1：电火花加工速度与表面质量模具在电火 花机加工一般会采用粗、中、精分档加工方式。粗加工采用大功率、 低损耗的实现，而中、精加工电极相对损耗大，但一般情况下中、精 加工余量较少，因此电极损耗也极小，可以通过加工尺寸控制进行补 偿，或在不影响精度要求时予以忽略。2电火花工件与电极相互损耗范 围：电火花加工主要用于加工各种高硬度的材料（如硬质合金和淬火 钢等）和复杂形状的模具、零件，及切割、开槽和去除折断在工件孔 内的工具（如钻头和丝锥）等。电子束加工：原理：在真空条件下， 利用电子枪中产生的电子，经加速、聚焦形成高能量大密度的细电子 束，轰击工件被加工部位，使该部位的材料熔化和蒸发，从而进行加 工，或利用电子束照射引起的化学变化而进行加工的方法特点：功率 高和功率密度大，能在瞬间把能量传给工件范围：利用电子束的热效 应可以对材料进行表面热处理、焊接、刻蚀、钻孔、熔炼，或直接使 材料升华。 超声波加工：原理：加工时工具以一定的静压力作用于工件上，在工 具和工件之间加入磨料悬浮液（水或煤油和磨料的混合物）。超声波换 能器产生16kHz以上的超声频轴向振动，并借助变幅杆把振幅放大到 0.02~0.08mm，迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度不断撞击，抛磨 被加工表面，把加工区的材料粉碎成非常小的微粒。并从工件上去除 下来。虽然每次撞击去除的材料很少，但由于每秒撞击的次数多达 16000次以上，所以仍然有一定的加工速度。在一过程中，工作液受工 具端面的超声频率振动而产生高频，交变的液压冲击，使磨料悬浮液 在加工间隙中强迫循环，不但带走了从工作上去除下来的微粒，而且 使钝化了的磨料及时更新。由于工具的轴向不断进给，工具端面的形 状被复制在工件上。当加工到一定的深度即成为和工具形状相同的型 孔或型腔。特点：可采用比工件软的材料做成形状复杂的工具。去 除加工余量是靠磨料瞬时局部的撞击作用，工具对工件加工表面宏观 作用力小，热影响小，不会引起变形和烧伤，因此适合于薄壁零件及 工件的窄槽，小孔。适应范围：适用于加工脆硬材料（特别是不导电 的硬脆材料），如玻璃，石英，陶瓷，宝石，金刚石，各种半导体材料， 淬火钢，硬质合金钢等。 8.现代切削技术包含哪些典型的内容。高速切削技术内容、特点。现 代切削技术包括高速切削、硬切削、干式切削、低温冷风切削、精密 与超精密切削、加热、导电切削、振动切削等。高速切削技术内容： 高速切削技术是指采用超硬材料刀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，采用极高切削速度和进给速度， 来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代切削加工技术。 特点：①切削速度高，切削时间平均可减少30％以上，有利于提高生 产率。②切削特性发生显著变化：切削力降低，有利于加工薄壁零件 和脆性材料；工件温升小，95％一98％以上的切削热被切屑飞速带走， 工件可基本上保持冷态，因而特别适合于加工容易热变形的零件；提 高刀具寿命，应用直径较小的刀具；③高刚性：避免在加工中, 因加/ 减速移动产生切削力快速交替的影响而产生振动；④切削力减小，激 振力减小。工作频率远离系统低阶固有频率，几乎无振动发生；⑤加 工精度高，表面粗糙度低，表面质量较高；⑥扩大加工范围，可加工 多种难加工材料；⑦加工效率高、降低加工成本、单件加工时间缩短； ⑧工序集约化，一次装夹可完成粗、半精、精加工过程关键技术：1） 高速切削机理。2）高速切削刀具技术。3）高速切削机床技术4）高速 切削工艺技术5）高速加工的测试技术4.高速切削的应用：①航空航 天。整体结构成为主流，相对于焊接、组装模式，大型整体结构可大 量减少零件数量和装配工序，并有效减轻飞机整机重量，提高零件强 度和可靠性，使飞机的质量质量显著提高。零件结构日趋复杂，带有 大量薄壁、细筋的大型轻合金整体构件加工，刚度差，易变形；镍合 金、钛合金加工，切削速度达 200~1000 m/min1000 min；材料去除率 达；100~180cm3/min。几何精度不断提高。装配协调面，交点孔等数 量多。高性能材料大量应用，由铝合金为主过渡到铝合金、钛合金、 复合材料并重的局面。②汽车工业。③模具制造：快速原型制造；高 速铣削代替传统的电火花成形加工，效率提高33--55倍。④仪器仪表： 精密光学零件加工。 9.快速原型制造的原理、分类与适用范围。RPM技术获得零件的途径不 同于传统的材料去除或材料变形方法，而是在计算机控制下，基于离 散/堆积原理采用不同方法堆积材料最终完成零件的成形与制造的技 术。原理：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。分类： 光固化立体造型、分层物件制造、选择性激光烧结、熔融沉积造型、 挤压成形。适用范围：制造业（快速产品开发、快速工具、微型机械）、 与美学有关的工程（建筑设计、桥梁设计、首饰）、医学（颅外科、牙 科）、康复考古工程（假肢、考古）、其他（三维地图）。RPM技术的特 征：（1）高度柔性（2）技术的高度集成（3）设计制作一体化（4） 快速性（5）自由形状制造（6）材料的广泛性。快速原型制造的优 点：（1）从设计和工程的角度出发，可以设计更加复杂的零件。（2） 从制造角度出发，减少设计、加工、检查的工具 3）从市场和用户角 度出发，减少风险，可实时地根据市场需求低成本地改变产品。 10.FMS的特点、基本结构。FMS的特征：柔性高，适应多品种中小批量 生产；系统内的机床在工艺能力上是相互补充或相互替代的；可混流 加工不同的零件；系统局部调整或维修不中断整个系统的运作；递阶 结构的计算机控制，可以与上层计算机联网通信；课进行三班无人值 守生产。基本结构：①加工系统，包括有两台以上的CNC机床、加工 中心或柔性制造单元（FMC）以及其他的加工设备所组成，例如测量机、 清洗机、动平衡机和各种特种加工设备等。②工件运储系统，由工件 装卸站、自动化仓库、自动化运输小车、机器人、托盘缓冲站、托盘 交换装置等组成，能对工件和原材料进行自动装卸、运输和存储。③ 刀具运储系统，包括中央刀库、机床刀库、刀具预调站、刀具装卸站、 刀具输送小车或机器人、换刀机械手等。④一套计算机控制系统能够 实现对FMS进行计划调度、运行控制、物料管理、系统监控和网络通信 等。除了上述4个基本组成部分之外，FMS还包含集中冷却润滑系统、 切屑运输控制系统、自动清洗装置、自动去毛刺设备等附属系统。 11.质量管理的发展阶段。①20世纪初的质量检验，美国工程师泰勒 (F.W.Taylor)②20世纪四五十年代的统计过程控制，休哈特 (W.A.Shewhart)、戴明博士③20世纪五十年代以后的全面质量管理， 朱兰和费根保姆。④后全面质量管理阶段（ISO 9000族标准）。 12.SPC控制方法的基本原理。统计过程控制（SPC）是一种借助数理统 计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息 及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维 持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。当过 程仅受随机因素影响时，过程处于统计控制状态（简称受控状态）；当 过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态（简称失控状 态）。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服 从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。SPC正是利用过 程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而，它强调过程在受 控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。 附加题：制造自动化的内容、发展阶段制造自动化的任务就是研究对 制造过程的规划、管理、组织、控制与协调优化等的自动化，以使产 品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。制造自动化 的广义内涵：1.）在形式方面，制造自动化有三个方面的含义，即： 代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力劳动，制造系统中人、机器 及整个系统的协调、管理、控制和优化。2）在功能方面，制造自动化 的功能目标是多方面的，该体系可用TQCSE功能目标模型描述。TQCSE 模型中，T、Q、C、S、E是相互关联的，它们构成了一个制造自动化功 能目标的有机体系。3) 在范围方面，制造自动化不仅仅涉及到具体生 产制造过程，而且涉及到产品生命周期所有过程。其主要有制造系统 开放式智能体系结构及优化与调度理论，生产过程和设备自动化技术 以及产品研究与开发过程自动化技术等。先进制造技术（AMT）；质量、 时间、成本（T,Q,C）；虚拟现实（VR）；仿真与虚拟设计（Virtual Design）； 面向制造的设计DFM(Design For Manufacturing)；计算机辅助概念设 计(CACD)；面向环境的设计技术(DFE)；面向对象的设计（DFX）；消失 模铸造（ Lost Foam Casting Lost Casting，简称，LFC）；搅拌摩擦 焊（FRICTION STIR WELDING）；搅拌摩擦塞焊（Friction Plug Welding, FPW）；微型机电系统(micro electro-mechanical systems)(MEMS)； LIGA（光刻电铸）；集成电路（IC）；快速原型制造技术(Rapid Prototyping Manufacturing ——RPM)；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)CE并行工程 14.质量、质量管理、质量控制、质量改进、质量工程的概念（1）质 量：质量是反映实体满足明确或隐含需要的能力的特性总和。其中“实 体”是指能够单独描述和考虑的对象；“需要”有两种情况，即“明确 需要”和“隐含需要”。（2）质量管理：确定质量方针、目标和职责， 并在质量体系中通过诸如质量计划、质量控制、质量保证和质量改进 等手段来实施的全部管理职能的所有活动。质量管理活动包括：制定 质量方针和质量目标、质量策划、质量保证、质量控制、质量改进。（3） 质量控制：质量控制是为了满足质量要求所采取的一系列作业技术和 活动。其目的在于监视过程并排除所有阶段导致质量不满意的原因， 使产品质量保持在一定的水平。（4）质量改进：质量改进是质量管理 的一部分，致力于增强满足要求的能力。（5）质量工程的内涵：质量 工程的涵义比质量比质量管理宽泛，它将现代质量管理的理论及其实 践与现代科学和工程技术成果相结合，以设计、保证、控制、改进产 品和服务质量为目标，进行相关技术、方法、和技能的研究、开发和 应用。质量工程是将质量管理与优化设计、仿真技术、质量控制技术 等相互融合、交叉，是对质量管理的深化、量化和发展完善。现代质 量工程倡导：管理和技术是质量保证的两个轮子，缺一不可。 15.现代质量工程涉及的学科现代质量工程是一门新兴的交叉性学科， 它涉及管理学、产品设计与制造、现代测试技术、概率论与数理统计、 产品质量控制技术等多门学科。 16.SPC控制图的判异准则：（1）判异准则一：超出控制限的点：出现 一个或多个点超出任何一个控制限，是处于失控状态的主要证据。（2） 判异准则二：a：点均未出界，但排列不随机，判异。b：链：有下列 现象之一表明过程失控：*连续点（7点）位于平均值的一侧；*连续点 上升（后点等于或大于前点）或下降c：点子在控制界限附近，即在2 σ~3σ之间(称为警戒区间) 17.评价制造过程质量稳定性的指标是什么？从实际工程出发，该指标 在什么范围合适？并阐述提出该指标的意义。（1）产品质量分布是否 在合理的范围呈现正态分布，是判别产品质量稳定性的依据。工序能 力指数——就是工序能力对产品设计质量要求的保证程度。（2）正态 分布由两个参数决定：均值μ、标准差σ。理想的产品质量特性检测 数据分布应为：产品质量特性检测数据呈正态分布，平均值与指标公 差中心重合，产品质量特性检测数据分布的两边距规格限有一定的余 量。工序能力一般以±3σ作为控制界限。工序能力指数： S T T B T C P6 6 ≈ = = σ 当1 33 .1≥ ≥ p C时，0.27＞P≥ 0.006，工序能力尚可。σ–总体标准差； S-样本标准差； T-公差范 围；P-不合格率%通过计算工序能力指数可以判断质量稳态下加工过程 能力如何？过于充足？充足？尚可？使之在经济性原则下保持稳定。 18.对于多品种、小批量生产模式，简述你所了解的目前比较常用的质 量控制方法。（1）多品种、小批量工序质量预防控制技术（2）基于 Bootstrap方法的多品种小批量生产的质量控制（3）基于零件族的数 据转换方法