第一篇：航空發(fā)動機先進材料高性能零部件制造技術(shù)進展

過去10多年中，IHPTET 等研究計劃將低涵道比渦扇發(fā)動機的推重比逐步提高了60％以上，達到了10:1，而ADVENT 計劃還在進一步實現(xiàn)變循環(huán)發(fā)動機技術(shù)的跨越；商用大推力大涵道比航空發(fā)動機也在控制油耗、改進效率、降低噪聲、提高安全可靠性、削減研制生產(chǎn)成本等多個方面取得了重要進步。主要的航空發(fā)動機制造商——通用電氣（GE）、羅爾斯·羅伊斯、普惠和賽峰等所取得的這些重大成就都與其在航空發(fā)動機先進加工制造技術(shù)中的不斷進步密不可分。GE9X、GEnx、LEAP、Trent 1000 及PW8000 等新型航空發(fā)動機的試驗研究和研制經(jīng)歷都表明，具有很高機械物理性能的新材料零部件的可加工性、可生產(chǎn)性的改善及其工程化應(yīng)用，是航空發(fā)動機從機體結(jié)構(gòu)減重和渦輪工作溫度增高兩方面提升性能，改進效率，取得持續(xù)進步的重要推動力。

新型復合材料風扇的加工制造技術(shù) 碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料風扇

大涵道比渦扇發(fā)動機的碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料(CFRP)風扇葉片加工制造技術(shù)已經(jīng)日益成熟。如圖1 所示，GE90 系列的大型CFRP 風扇葉片約有1.2m 長，經(jīng)過超聲切割技術(shù)精確加工的數(shù)百層碳纖維預(yù)浸料布，進行鋪設(shè)后進行熱壓制成。風扇葉形經(jīng)過先進的計算機三元流優(yōu)化設(shè)計，榫頭到葉尖的厚度逐步從10cm 降低到0.6cm，并采用鈦合金（后改為合金鋼提高強度）包邊增強的方式，重量也僅有22.7kg。此類經(jīng)過氣動優(yōu)化、大尺寸、少葉數(shù)的風扇已經(jīng)顯示了突出優(yōu)勢，GE90-115B的風扇葉片有22 個，GEnx降低到18 個，而GE9X又降低到了16 個，既擴大了涵道比、增大了空氣流量，又減少了風扇系統(tǒng)的重量。由于通過外涵道排出空氣所形成的推力占據(jù)了商用發(fā)動機總推力的70%~90%，因此，增大空氣流量、減少風扇系統(tǒng)的重量，會帶來更好的燃油效率。例如，GE公司指出GE90-115B 僅此就提高了約1.5% 的燃油效率[1]。CFM 公司LEAP 發(fā)動機的直徑約3m，共用了18 個總重量為76kg 的CFRP 葉片，相比之下，CFM56 則有36 個總重高達150kg的鈦合金葉片。新的碳纖維三維編織/ 樹脂傳遞模塑成形（RTM）制造工藝可以進一步提高風扇葉片的強度，因此，新一代GEnx及LEAP 發(fā)動機上都將采用這一技術(shù)制造風扇葉片。斯奈克瑪公司為LEAP 發(fā)動機CFRP 風扇葉片開發(fā)的碳纖維三維編織/RTM 制造工藝中，長度以千米計的碳纖維進行三維編織后經(jīng)超聲加工方法制成預(yù)制體，再在專門開發(fā)的RTM 模具中注射樹脂并進行熱壓固化制成葉片（圖2）。葉片的成型過程需要24h，然后再進行鈦合金包邊并完成LEAP 發(fā)動機風扇葉片的最終加工[2]。不過，普惠等公司開展的一些試驗也表明，為保證零件強度——例如防鳥撞，CFRP 材料風扇葉片要做的比傳統(tǒng)鈦合金葉片相對厚一些，這會降低發(fā)動機的氣動性能。因此，在直徑較小的發(fā)動機上采用超塑成形/ 擴散連接（SFP/DB）工藝制成風扇葉片的優(yōu)勢仍然存在。這樣，風扇葉片可以做的較薄、強度夠、氣動性能也好。CFM 也在進一步將碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料（CFRP）制作的風扇機匣在LEAP 發(fā)動機上進行測試。2 金屬基/ 陶瓷基復合材料風扇

金屬基/ 陶瓷基復合材料（MMC/CMC）風扇的研發(fā)也一直在深入開展。MMC/CMC 材料比CFRP 具有更好的強度、剛度以及高溫性能，因此，在發(fā)動機上多種類型的零件都有較好的應(yīng)用前景。GE 公司在GE9X 的技術(shù)驗證評估中認定，CMC 材料輕質(zhì)高強的特點使得他們能夠在與現(xiàn)有GE90 的CFRP 風扇葉片相同強度的情況下，可以做得更薄，并減少到16 個風扇葉片，這有望將發(fā)動機效率提高10%。羅爾斯· 羅伊斯公司也在一個名為UltraFanTM的項目中對新型C/Ti 復合材料葉片進行驗證，計劃在未來一代大型發(fā)動機上替換SPF/DB 鈦合金風扇葉片。他們預(yù)期，如果未來將風扇及機匣都替換為此類C/Ti 復合材料，將有望使發(fā)動機減重700kg。3 新型復合材料風扇的零部件加工制造工藝 如何進一步提高新型復合材料的可加工性，以穩(wěn)定的工藝方法確保表面完整性并降低零件的疲勞破壞概率，仍然是夯實航空發(fā)動機新型復合材料工程應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)。由于復合材料的內(nèi)部微結(jié)構(gòu)較常用合金材料要特殊得多，其組成成分構(gòu)成比較復雜，相對于基體材料，增強相（纖維或者顆粒增強體）的硬脆性高、可加工性普遍很低；運用傳統(tǒng)車銑等加工方法時，切削力不穩(wěn)定、刀具磨損太快、表面完整性差，有時候還會導致纖維和基體結(jié)合面上發(fā)生纖維拉出、脫開等損壞。近年來，非傳統(tǒng)加工方法在CFRP 零件加工上的應(yīng)用取得了明顯的效果，如圖3、4 所示。超聲切割、激光切割等方法已經(jīng)成為碳纖維預(yù)制體加工中的重要手段，而水射流加工（包括高壓水加工、磨料水射流（AWJ）加工等）在CFRP工件的材料去除上有更好的成本效益，旋轉(zhuǎn)超聲加工(RUM)則在CFRP/Ti 合金的疊層結(jié)構(gòu)制孔上比較有優(yōu)勢。因此，近年來CFRP 零件在風扇等冷端零部件上的應(yīng)用與其加工制造工藝的逐漸穩(wěn)定成熟有直接的關(guān)系。不過對于金屬基/ 陶瓷基復合材料（MMC/CMC）而言，其工程性能更高，但是，制成工藝也更難。MMC/CMC 零件制成工藝的穩(wěn)定性還有待進一步提高，以SiC復合材料為例，盡管已經(jīng)開展了多年的密集試驗研究及驗證測試，如何克服硬脆特性，實現(xiàn)高表面完整性和精度的加工，還是擺在其加工機理研究中的一個核心問題。鈦合金壓氣部件的加工制造技術(shù) 鈦合金的精密高效加工技術(shù)

鈦合金材料在航空發(fā)動機中有極其廣泛的應(yīng)用，特別是用以生產(chǎn)壓氣機等冷端零部件或結(jié)構(gòu)件。其中，中等強度高損傷容限型鈦合金Ti-6Al-4V 因在耐熱、強韌、耐腐蝕、抗疲勞及可加工性方面具有較好的綜合性能而占據(jù)主體地位。Ti-6Al-4V 材料零件加工制造技術(shù)在歐美發(fā)達國家、俄羅斯及我國都經(jīng)過了幾十年的研究及廣泛應(yīng)用，當前技術(shù)研究重點集中于如何高效率地實現(xiàn)高精度、高表面完整性和高性價比的鈦合金零件加工，如圖5 所示。新一代的刀具，如超細晶粒硬質(zhì)合金刀具、無粘結(jié)劑微晶粒立方氮化硼（CBN）刀具等的技術(shù)驗證研究都表明：通過合理采用切削參數(shù)，如微晶粒CBN刀具加工試驗中選擇切削速度約為400m/min，進給速度約為0.01mm/r，能夠?qū)⑩伜辖鸬那邢餍曙@著提高，并實現(xiàn)更高的刀具壽命[3]。當然，對于鈦合金高速切削加工技術(shù)仍有待深入探索，例如，表面氧化、燒傷及不合理的殘余應(yīng)力等影響表面完整性的情況對切削工藝條件，包括主要加工參數(shù)、切削液等，都非常敏感。能否發(fā)展少或者無冷卻液的加工技術(shù)，如何實現(xiàn)高速切削又少磨損等成為研究的重點。無余量精密鍛造壓氣葉片的加工制造技術(shù)

無余量精密鍛造轉(zhuǎn)子葉片技術(shù)也是航空發(fā)動機鈦合金零件制造及應(yīng)用的重要發(fā)展趨勢之一。通過無余量精密鍛造工藝直接形成葉片的復雜曲面，能大幅度改善葉身在高溫、高壓及高速旋轉(zhuǎn)條件下的抗疲勞性能和有效工作壽命，如圖6 所示。當然，鈦合金轉(zhuǎn)子葉片的無余量精密鍛造工藝要遠比普通的模鍛技術(shù)復雜，成本也要高出數(shù)倍以上。同時，此類葉片的榫頭部分的精密加工是一項技術(shù)難題。由于葉身所具有的自由曲面及薄壁特性，以無余量成形的薄壁曲面葉身為零件的定位夾緊、加工測量基準時，容易出現(xiàn)過大的偏差及變形，精度不易保證。傳統(tǒng)上用于無余量精密成形葉片加工的方法是使用低熔點合金澆注方式形成過渡基準，把葉身曲面點定位轉(zhuǎn)換成規(guī)則的面定位，再進行加工。但這種工藝存在非常明顯的缺陷，包括基準轉(zhuǎn)換與定位誤差擴大、加工過程中零件表面污染、工藝鏈長效率低等。西方先進的發(fā)動機制造企業(yè)已經(jīng)基本淘汰此類技術(shù)，轉(zhuǎn)而應(yīng)用基于多點定位支撐方式、“安裝/ 檢測/ 優(yōu)化”集成控制的自適應(yīng)保形精密加工技術(shù)，通過工裝與機床刀具之間實現(xiàn)自適應(yīng)數(shù)控聯(lián)動，以最大限度地保障加工精度和表面質(zhì)量。3 鈦合金整體葉盤的加工制造技術(shù) 鈦合金整體葉盤制造技術(shù)也是一個極其重要的技術(shù)領(lǐng)域，如圖7 所示。整體葉盤在小尺度緊湊結(jié)構(gòu)的發(fā)動機上有重要應(yīng)用。例如，小涵道比的EJ 200 發(fā)動機上就采用了6 個整體葉盤，包括一個帶有大扭轉(zhuǎn)率的寬弦葉形風扇葉盤。常用加工方法包括對整體盤坯進行銑削加工、電化學加工（ECM）方法加工等，水射流（WJC）加工方法在葉盤去余量粗加工中也有應(yīng)用（余量可以高達幾十mm，甚至加工出某些三維輪廓）。對于有更高性能表現(xiàn)的雙性葉盤而言，通過線性摩擦焊（LFW）將葉盤與精密鍛造的葉片進行連接，從而形成整體結(jié)構(gòu)，也是一項有重大意義的工藝。表面強化工藝能極大地增強零件抗疲勞、微動磨損及應(yīng)力腐蝕的能力，羅爾斯·羅伊斯公司發(fā)展的激光沖擊噴丸（LSP）強化技術(shù)，通過釹玻璃激光器產(chǎn)生1000MW 峰值功率及百萬磅/平方英尺的壓力波，能在鈦合金葉片表面形成1.0 mm 深的壓應(yīng)力層，大幅度提升葉片的工作性能。熱端部件的新材料應(yīng)用及加工制造技術(shù) 新型伽馬鈦合金零部件

新型伽馬鈦合金（γ-TiAl）如圖8 的二元相圖所示，是一種極其復雜的金屬間化合物，在耐高溫、結(jié)構(gòu)強度、抗腐蝕性以及阻燃（抗鈦火）性能上有很好的表現(xiàn)，高溫工作性能與Inconel718 鎳基合金接近，但密度只有其一半。因此，γ-TiAl合金零部件近年來已經(jīng)成為航空發(fā)動機研制中的熱點之一[4]，逐步在熱端零部件上得到應(yīng)用，例如GE 公司在GEnx-1B 發(fā)動機上已經(jīng)采用γ-TiAl合金（Ti-48-2-2）制造低壓渦輪的最后兩級葉片[5-6]，如圖9 所示。不過，γ-TiAl合金的金屬延展性、損傷容限都比較低，脆性也大，傳熱性能低也比較黏，可成型性（如鑄造等）及可加工性都較差。相比之下，用它來替換的常用鎳基高溫合金，如Inconel718，則在延性和塑性變形方面工藝性更好，加工工藝也更成熟。因此，γ-TiAl屬于典型的難加工材料。羅爾斯·羅伊斯公司對γ-TiAl合金零件的可加工性、多種加工方法開展了多年的加工制造驗證性研究也表明，在銑削、車削、磨削、鉆孔、EDM 以及拋光過程中，加工表面的完整性一直是關(guān)鍵難點之一，加工工藝參數(shù)選擇不當會導致零件表面缺陷較多，在較薄結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)崩碎、尖銳邊以及裂紋等問題，刀具的磨損問題也更突出。近幾年，美國礦物、金屬和材料學會（TMS）也召開數(shù)次γ-TiAl合金技術(shù)的國際學術(shù)會議，以期望從材料屬性、工藝參數(shù)及加工方法等變化出發(fā)，探索與表面完整性破壞（如表面劃傷、表面燒傷、微裂紋、切屑瘤、殘余應(yīng)力等表面缺陷）之間的內(nèi)在作用與聯(lián)系，并進而尋求在γ-TiAl的機械加工過程中提高疲勞性能和抗應(yīng)力腐蝕性能的方法。2 新型高溫合金零部件

近年推出的ATI718Plus 超級合金也在高溫零部件制造上有很大的應(yīng)用前景。ATI 718Plus 作為一種低成本合金材料，工作溫度較傳統(tǒng)的Inconel718 合金提升了55℃，強度、可制造性等與傳統(tǒng)Inconel718 相似。718Plus 合金制造的熱端零件能夠比Waspaloy及其他類似高溫合金承受更高的強度，可成形性及可加工性、耐磨損性等也相對好些。因此，羅爾斯· 羅伊斯公司已經(jīng)開始在發(fā)動機上運用基于這種更佳性價比材料的轉(zhuǎn)子及靜子部件、緊固件等進行技術(shù)驗證。在關(guān)鍵的單晶超級合金高壓渦輪葉片制造上，國外第二代（如Rene N5、CMSX-

4、PWA1484）、第三代（如Rene N6、CMSX-10）的單晶超級合金經(jīng)過多年發(fā)展，零部件精密鑄造、涂層技術(shù)、加工工藝等已經(jīng)比較穩(wěn)定，如Meyer Tool 公司制造的渦輪導向葉片，能夠達到± 0.01mm 的加工誤差和R a 0.2 的粗糙度。這在各類主力發(fā)動機上都得到了廣泛應(yīng)用。GE90 發(fā)動機上采用的導向葉片是用Rene N5 制造的，在約1500 ℃的渦輪進氣溫度（TET）通過了18000 個循環(huán)的耐久測試（近似于6~7 年的商業(yè)化飛行服務(wù)）。各類高性能超級合金材料在GE 發(fā)動機熱端部件上的綜合運用，也將排氣溫度（EGT）提高了約20 ℃。能在長時間高溫度下工作，強度及微觀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性都比較好的單晶高溫合金ReneN6、MX4[7-8]都在進行深度工程驗證后也陸續(xù)投入到了發(fā)動機型號應(yīng)用上。由于單晶合金制成的高壓渦輪葉片要長時間暴露于1300℃以上的高溫氣流之中，因此，不僅需要復雜的內(nèi)部冷卻氣流通道，還要在表面使用特制的低熱導率熱障涂層(TBCs)。然而，沉積了TBC 涂層之后繼續(xù)精密加工氣膜孔的工作變成了一項極其困難的任務(wù)——既要在極難加工、高硬度、低熱導性TBC 和單晶超級合金基體上制孔，又要保持小孔的表面完整性防止裂紋。GE/Synova公司合作發(fā)展了能夠精密地穿透TBC 材料，加工出高質(zhì)量氣膜孔的Laser MicroJet微孔加工技術(shù)[9]。陶瓷基高溫復合材料零部件

陶瓷基高溫復合材料（CMC）的強度、剛度、高溫性能等都非常好，材料密度又較低，在發(fā)動機熱端零部件上具有極大的研究和應(yīng)用前景。NASA、GE 及PW 公司都注意到了熔滲法制備的碳化硅連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料（Melt Infiltrated SiC/SiC CFCC）制成的零部件具有較好的熱導率、抗熱沖擊、抗蠕變性等，在高溫環(huán)境下對冷卻空氣的需求（比高溫合金材料）更小，未來有極高應(yīng)用潛力[10]。不過由于在1200℃的高溫空氣（含水蒸氣等）下，SiC陶瓷材料存在氧化反應(yīng)，因此，他們發(fā)展了一種環(huán)境阻障涂層(EBC)[11]（圖10），以等離子噴涂技術(shù)在火焰筒內(nèi)層制成了包括125μm 厚的Si 粘結(jié)層、125μm 富鋁紅柱石（Mullite）中間層和125μm 厚的BSAS 表面層。GE公司在GEnx發(fā)動機的驗證試驗中測試了包括內(nèi)外火焰筒、第一級高壓渦輪罩殼、第一級導向葉片、第二級導向葉片等零件，這些碳化硅連續(xù)纖維增強陶瓷基復合材料零件在高溫實驗中展現(xiàn)了極高的抗氧化性（如圖11），預(yù)示了將來的巨大應(yīng)用前景。GE、羅爾斯·羅伊斯公司聯(lián)合開展的F136 發(fā)動機項目上進行的技術(shù)試驗也表明，SiC顆粒增強復合材料制作的低壓渦輪葉片比以前的鎳基合金葉片大幅減重，同時耐高溫性好減少了對冷卻氣體的使用，有望顯著改善發(fā)動機的推力和使用效率。高溫合金材料的蜂窩結(jié)構(gòu)的使用也有望進一步提高渦輪的結(jié)構(gòu)工藝性、降低重量并提高冷卻效率。GE 公司在渦輪導向葉環(huán)上安裝了高溫合金蜂窩結(jié)構(gòu)，在GE、Campbell 合作開展的研究中，能夠用VIT-CBN 砂輪和特制的高壓冷卻液加工蜂窩結(jié)構(gòu)材料，達到極高的品質(zhì)和公差水平，沒有毛刺和碎屑連接在零件上，從而極大減少了后續(xù)工序，提高生產(chǎn)效率。

結(jié)束語

在航空發(fā)動機中廣泛使用更高的比強度、高溫性能、性價比等機械物理性能的CFRP/CMC/MMC 復合材料、γ-TiAl金屬間化合物及新一代超級合金等材料制成關(guān)鍵零部件，是航空發(fā)動研制與性能提升的重要發(fā)展趨勢。但是，只有經(jīng)過深入地制造工藝探索并在極其嚴格的技術(shù)驗證過程中證明了零部件結(jié)構(gòu)及其工藝方法的可靠性及成本有效性之后，先進性能的材料及其零部件的制造工藝才能真正成為航空發(fā)動機先進制造技術(shù)發(fā)展的助推器。當前，我國航空發(fā)動機先進制造技術(shù)既面臨著寶貴的發(fā)展契機，又承受著巨大的發(fā)展挑戰(zhàn)。深入探索新型高性能材料的基本性質(zhì)、理清零部件制造的工藝特點，從理論本質(zhì)和工程技術(shù)兩個層面掌握零部件先進加工制造技術(shù)的內(nèi)涵，是推動我國航空發(fā)動機先進制造

技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵所在。在此基礎(chǔ)上，進一步重視將技術(shù)研究成果向工程化生產(chǎn)線凝聚，重視系統(tǒng)性的集成應(yīng)用也是不可或缺的環(huán)節(jié)。例如，德國MTU 公司的工作表明：優(yōu)化整體的工藝鏈并實現(xiàn)生產(chǎn)線工藝集成、功能集成（如將原來的外部非加工工序包括噴丸、檢測等投入在線應(yīng)用），形成良好的工藝組織管理能力，能夠降低55% 的質(zhì)量缺陷和縮短25% 的制造周期。因此，應(yīng)將發(fā)動機關(guān)鍵零部件的先進加工工藝技術(shù)研究與應(yīng)用作為航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)“強化基礎(chǔ)、提高能力”的一項關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)和工程體系協(xié)作發(fā)展的角度促進我國航空發(fā)動機關(guān)鍵零部件先進加工制造技術(shù)的跨越發(fā)展。

第二篇：先進制造技術(shù)

先進制造技術(shù)

定義:先進制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收信息技術(shù)及現(xiàn)代化管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動態(tài)多變的產(chǎn)品市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。特點: 1.動態(tài)性2.廣泛性3.實用性4.集成性5.系統(tǒng)性6.高效靈活性7.先進性

構(gòu)成: 從內(nèi)層到外層分別為基礎(chǔ)技術(shù)、新型單元技術(shù)、集成技術(shù)。

分類:（1）現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)（2）先進制造工藝技術(shù)（3）自動化技術(shù)（4）產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù) 發(fā)展趨勢: 1.集成化2.智能化3.網(wǎng)絡(luò)化4.信息化5.自動化6.柔性化7.數(shù)字化8.虛擬化

9.極端制造10.精密化11.綠色制造

自動化技術(shù)

制造技術(shù)的自動化包括產(chǎn)品設(shè)計自動化、企業(yè)管理自動化、加工過程自動化和質(zhì)量控制過程自動化。制造系統(tǒng)的自動化 突出特點是采用信息技術(shù)，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期中的信息集成，人、技術(shù)和管理三者的有效集成。

問: 制造自動化技術(shù)的研究現(xiàn)狀?

答: 1）制造系統(tǒng)中的集成技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)已成為制造自動化研究中熱點問題；

2）更加注重研究制造自動化系統(tǒng)中人的作用的發(fā)揮；

3）單元系統(tǒng)的研究仍然占有重要的位置；

4）制造過程的計劃和調(diào)度研究十分活躍，實用化的成果不多；

5）柔性制造技術(shù)的研究向著深度和廣義發(fā)展；

6）適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)模式的制造環(huán)境的研究正在興起；

7）底層加工系統(tǒng)的智能化和集成化研究越來越活躍。

柔性制造系統(tǒng)定義: 我國國家軍用標準 “柔性制造系統(tǒng)是由數(shù)控加工設(shè)備、物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的自動化制造系統(tǒng),它包括多個柔性制造單元,能根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進行調(diào)整,適用于多品種、中小批量生產(chǎn)。”

柔性制造系統(tǒng)的特點：（柔性和自動化）

（1）適應(yīng)市場需求，以利于多品種、中小批量生產(chǎn)。

（2）提高機床利用率，縮減輔助時間，以利于降低生產(chǎn)成本。

（3）縮短生產(chǎn)周期，減少庫存量，以利于提高市場響應(yīng)能力。

（4）提高自動化水平，以利于提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動強度、改善生產(chǎn)環(huán)境。柔性制造系統(tǒng)一般由三個子系統(tǒng)組成：加工系統(tǒng)、物流系統(tǒng)和控制與管理系統(tǒng)。加工系統(tǒng)的配置

互替形式（并聯(lián)）、互補形式（串聯(lián)）和混合形式（并串聯(lián)）三種。常見的物料存儲裝置有立體倉庫、水平回轉(zhuǎn)型自動料架、垂直回轉(zhuǎn)型自動料架和緩沖料架。柔性制造系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流,實質(zhì)上就是信息的流動.數(shù)據(jù)類型:基本數(shù)據(jù)、控制數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)。

柔性制造技術(shù)是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的.計算機集成制造

定義:基于企業(yè)資源的一種先進制造模式是計算機集成制造系統(tǒng)，簡稱CIMS。信息集成和總體優(yōu)化是集成制造系統(tǒng)與一般制造系統(tǒng)的最主要區(qū)別之一。

組成: 人與機構(gòu)、經(jīng)營、技術(shù)三要素。

從功能角度看，一般可以將CIMS分為四個功能分系統(tǒng)和兩個支撐分系統(tǒng)。

四個功能系統(tǒng): 1）工程設(shè)計自動化分系統(tǒng)

2）管理信息分系統(tǒng)（MIS）

3）CIMS制造自動化分系統(tǒng)(MAS)

4)CIMS質(zhì)量保證分系統(tǒng) 質(zhì)量保證分系統(tǒng)的目標: a.保證用戶對產(chǎn)品的需求；

b.使這些要求在實際生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)得到實現(xiàn)。兩個支撐分系統(tǒng): 計算機網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng) , 數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫：就是以一定的組織方式將相關(guān)的數(shù)據(jù)組織在一起存放在計算機存儲器上形成的、能為多個用戶共享的、與應(yīng)用程序彼此獨立的一組相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。

先進制造工藝技術(shù)

特點: 具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、潔凈和靈活五個方面的顯著特點 特種加工技術(shù)

定義：是用非常規(guī)的切削加工手段，利用電、磁、聲、光、熱等物理及化學能量直接施加于被加工工件部位，達到材料去除、變形以及改變性能等目的的加工技術(shù)。

特種加工與傳統(tǒng)切削加工的不同特點主要有：

①不是主要依靠機械能，而是用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學能等）去除工件材料；

②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情況下，例如在激光加工、電子束加 工、離于束加工等加工過程中，根本不需要使用任何工具； 激光加工

定義：激光加工是利用材料在激光聚焦照射下瞬時急劇熔化和氣化，并產(chǎn)生很強的沖擊波，使被熔化的物質(zhì)爆炸式地噴濺來實現(xiàn)材料去除地加工技術(shù)。

基本原理和特點：利用光能經(jīng)過透鏡聚焦后達到很高的能量密度，依靠光熱效應(yīng)加工各種材料。基本設(shè)備包括：激光器、電源、光學系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及機械系統(tǒng)等。

激光加工技術(shù)的應(yīng)用：（1）激光打孔（2）激光切割(3)激光焊接(4)激光表面處理等加工制造領(lǐng)域。

電子束加工

離子束加工分為離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍及離子注入 4類。

激光加工、電子束加工、離子束加工都是利用高能量密度的束流作為熱源，對材料或構(gòu)件進行加工的技術(shù)，又稱為高能束加工。

超聲波加工 主要是磨粒的撞擊作用

超聲波加工 適合于加工硬脆材料，尤其是不導電的非金屬材料。(玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石)微細加工技術(shù) 是指微小尺寸零件的生產(chǎn)加工技術(shù)。

包括三級：微米級

亞微米級

納米級

快速原型制造技術(shù) 原理：基于“材料逐層堆積”的制造理念，將復雜的三維加工分解為簡單的材料二維添加的組合。

RPM技術(shù)的特點：（1）可以制造任意復雜的三維幾何實體，不受傳統(tǒng)機械加工中刀具無法達到某些型面的限制。

（2）成形過程中無人干預(yù)或較少干預(yù)，大大減少了對熟練技術(shù)工人的需求。

（3）任意復雜零件的加工只需在一臺設(shè)備上完成，也不需要專用的工裝、夾具和模具。

快速堆積成形

快速成形系統(tǒng)根據(jù)切片的輪廓和厚度要求，用片材、絲材、液體或粉末材料制成所要求的薄片，通過一片片的堆積，最終完成三維實體原型的制備。

選擇性激光燒結(jié)則使用粉末材料。

超高速加工技術(shù)

常用的刀具材料有：涂層刀具 金屬陶瓷刀具 立方氮化硼（CBN）刀具

聚晶金剛石（PCD）刀具 超高速切削機床 電主軸采用陶瓷滾動球軸承 磁懸浮軸承

PDM技術(shù)的發(fā)展可以分為以下三個階段：配合CAD工具的PDM系統(tǒng)、專業(yè)PDM系統(tǒng) 產(chǎn)生和PDM的標準化階段。

PDM系統(tǒng)標準化包括:管理對象的標準化和管理過程的標準化

第三篇：先進制造技術(shù)

簡述先進制造技術(shù)及其現(xiàn)代

集成制造系統(tǒng)

概述：綜述先進制造技術(shù)的概念、內(nèi)涵、特點、主要內(nèi)容等，結(jié)合現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)理解先進制造技術(shù)及其發(fā)展歷程

1先進制造技術(shù)概述 2 先進制造技術(shù)的內(nèi)涵 3 先進制造技術(shù)的特點 4現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

1先進制造技術(shù)概述

先進制造技術(shù)是系統(tǒng)的工程技術(shù)，可以劃分為三個層次和四個大類。三個層次：一是優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔的基礎(chǔ)制造技術(shù)。這一層次的技術(shù)是先進制造技術(shù) 的核心，主要由生產(chǎn)中大量采用的鑄造、鍛壓、焊接、熱處理、表面保護、機械加工等基礎(chǔ) 工藝優(yōu)化而成。二是新型的制造單元技術(shù)。這是制造技術(shù)與高技術(shù)結(jié)合而成的嶄新制造技術(shù)。這是運用信息技術(shù) 和系統(tǒng)管理技術(shù)，對上述兩個層次進行技術(shù)集成的結(jié)果，系統(tǒng)駕馭生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流、能 量流和信息流。如成組技術(shù)（CT）、系統(tǒng)集成技術(shù)（SIT）、獨立制造島（AMI）、計算機集 成制造系統(tǒng)（CIMS）等。四個大類：一是現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)，是根據(jù)產(chǎn)品功能要求，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)和科學知識，制定方案 并使方案付諸實施的技術(shù)。它是門多學科、多專業(yè)相互交叉的綜合性很強的基礎(chǔ)技術(shù)。現(xiàn)代 設(shè)計技術(shù)主要包括：現(xiàn)代設(shè)計方法，設(shè)計自動化技術(shù)，工業(yè)設(shè)計技術(shù)等；二是先進制造工藝技術(shù)，主要包括精密和超精密加工技術(shù)、精密成刑技術(shù)、特種加工技術(shù)、表而改性、制模和 涂層技術(shù)；三是制造自動化技術(shù)，其中包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計 算機集成制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(shù)和過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制技術(shù)等； 四是系統(tǒng)管理技術(shù)，包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式（如精 益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技術(shù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與虛擬公司等 生產(chǎn)組織方法。關(guān)于先進制造技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)。2先進制造技術(shù)的內(nèi)涵

目前對先進制造技術(shù)尚沒有一個明確的、一致公認的定義，經(jīng)過近年來對發(fā)展先進制造 技術(shù)方面開展的工作，通過對其特征的分析研究，可以認為：先進制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸 收信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、加工、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對動 態(tài)多變的市場的適應(yīng)能力和競爭能力的制造技術(shù)的總稱。3 先進制造技術(shù)的特點

先進制造技術(shù)最重要的特點在于，它是一項面向工業(yè)應(yīng)用，具有很強實用性的新技術(shù)。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進制造技術(shù)更具有系統(tǒng)性、集成性、廣泛性、高精度性。先進制造 技術(shù)雖然仍大量應(yīng)用于加工和裝配過程，但在其制造過程中還綜合應(yīng)用了設(shè)計技術(shù)、自動化 技術(shù)、系統(tǒng)管理技術(shù)等。先進制造技術(shù)比傳統(tǒng)的制造技術(shù)更加重視技術(shù)與管理的結(jié)合，更加 重視制造過程組織和管理體制的簡化以及合理化，從產(chǎn)生了一系列先進的制造模式，并能 實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)。先進制造技術(shù)主要有如下特征：

1）系統(tǒng)性 由于計算機技術(shù)，信息技術(shù)，傳感技術(shù)，自動化技術(shù)，和先進管理等等技術(shù)的應(yīng)用，并與傳統(tǒng)的制造技術(shù)相結(jié)合，使先進制造技術(shù)成為能夠駕駛在生產(chǎn)過程中的物質(zhì)流，信息流，和能量流的系統(tǒng)工程

2）廣泛性 傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是將原材料變成成品的各種工藝加工，而先進制造技術(shù)貫穿了從生產(chǎn)設(shè)計，加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維修的整個過程，“成為市場——設(shè)計開發(fā)——加工制造——市場”的大系統(tǒng)

3）集成性 傳統(tǒng)制造技術(shù)的學科專業(yè)單一，獨立相互界限分明。而先進制造技術(shù)由于專業(yè)和學科的不斷深入，交叉，融合其界限逐漸淡化和消失，技術(shù)系統(tǒng)化，集成化的現(xiàn)代交叉性制造系統(tǒng)工程。

4）動態(tài)性 先進制造技術(shù)是針對一定的應(yīng)用目標不斷吸收各種高新技術(shù)逐漸形成和發(fā)展起來的新技術(shù)因而其內(nèi)涵不是絕對的和一成不變的。

5）實用性 先進制造技術(shù)的發(fā)展是針對某一具體的制造要而發(fā)展起來的先進實用技術(shù)，有著明確的需求方向 4現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)

1）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的含義與定位

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)是計算機集成制造系統(tǒng)新的發(fā)展階段，在繼承計算機集成制造系統(tǒng)優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，它不斷吸收先進制造技術(shù)中相關(guān)思想的精華，從信息集成、過程集成向企業(yè)集成方向迅速發(fā)展，在先進制造技術(shù)中處于核心地位。具體地說，它將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進行有機地結(jié)合，通過計算機技術(shù)使企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化，達到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)、成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。從集成的角度看，早期的計算機集成制造系統(tǒng)側(cè)重于信息集成，而現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴展，除了信息集成外，還實現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)過程的整體優(yōu)化，即過程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢互補的企業(yè)之間的集成階段。

現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究范圍應(yīng)該介于國家攀登計劃和國家攻關(guān)計劃之間。與攀登計劃研究項目相比較，它更注重成果的應(yīng)用性，盡可能將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，并推動我國制造業(yè)的現(xiàn)代化進程；與國家攻關(guān)計劃相比較，它更注重解決我國制造業(yè)發(fā)展中的關(guān)鍵的共性問題、前瞻性問題和示范性問題。2）現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成

先進制造技術(shù)(AMT Advanced Manufacturing Technology)作為一個專有名詞至今還沒有一個明確的、一致公認的定義。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認識是：先進制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟效果的制造技術(shù)的總稱。它具有如下一些特點：

從以技術(shù)為中心向以人為中心轉(zhuǎn)變，使技術(shù)的發(fā)展更加符合人類社會的需要；

從強調(diào)專業(yè)化分工向模糊分工、一專多能轉(zhuǎn)變，使勞動者的聰明才智能夠得到充分發(fā)揮；

從金字塔的多層管理結(jié)構(gòu)向扁平的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，減少層次和中間環(huán)節(jié)；

從傳統(tǒng)的順序工作方式向并行工作方式轉(zhuǎn)變，縮短工作周期，提高工作質(zhì)量；

從按照功能劃分部門的固定組織形式向動態(tài)的自主管理的小組工作方式轉(zhuǎn)變。

通過對先進制造技術(shù)的定義和特點的分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)擁有先進制造技術(shù)的絕大部分特點，只不過先進制造技術(shù)所涉及的范圍要比現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)大，因此通過對先進制造技術(shù)的綜合考察，提出了一個現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成模式。在先進制造技術(shù)中，現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)在吸收計算機集成制造系統(tǒng)的優(yōu)秀成果的基礎(chǔ)上，繼續(xù)推動并行工程、虛擬制造、敏捷制造和動態(tài)聯(lián)盟的研究工作深入進行，并不斷吸收先進制造技術(shù)中的成功經(jīng)驗和先進思想，將它們進行推廣應(yīng)用，由此使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為先進制造技術(shù)的核心。3）我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略

在市場競爭的推動下，先進制造技術(shù)發(fā)展十分迅速，新思想、新概念層出不窮，通過對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進制造技術(shù)關(guān)系的分析，我們認為在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時，應(yīng)該注重以人為本的思想，運用并行工程的哲理，使各種先進制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷吸收先進制造技術(shù)的成熟成果，為先進制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進的作用。

目前，在美國并行工程已到了推廣應(yīng)用階段，在虛擬制造方面也有商品化軟件投入市場，在這方面我們存在巨大的差距，主要表現(xiàn)在：研究工作方面，科研經(jīng)費緊缺，科研力量分散，科研成果難以推廣應(yīng)用，人才流失嚴重；企業(yè)方面，企業(yè)的整體素質(zhì)不高，管理工作落后，科研能力薄弱，當面臨國際競爭時大多難以為繼，很難在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)方面花費過多，而且受企業(yè)人員素質(zhì)的制約，一些先進的技術(shù)還不易取得立竿見影的效果，這些都挫傷了企業(yè)應(yīng)用先進制造技術(shù)的熱情；國家政策方面，雖然國家對制造業(yè)十分重視，但是，由于我國當前正處在改革過程中，多種機制同時運行，多方利益難以協(xié)調(diào)，在資金使用上往往顧此失彼，而且國家財政困難，也難以使用重金支持現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的研究。

綜上所述，發(fā)展我國的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)應(yīng)該以企業(yè)的需求為動力，通過政府的政策和計劃的協(xié)調(diào)，繼續(xù)深入開展并行工程、虛擬制造、敏捷制造和綠色制造的研究與應(yīng)用，并利用分布式網(wǎng)絡(luò)化研究中心，組織各地區(qū)的科研力量，集中突破與現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)密切相關(guān)的如STEP標準的應(yīng)用、CORBA規(guī)范的推廣、企業(yè)過程重構(gòu)理論的研究等具有重大戰(zhàn)略意義的理論研究工作，逐步使現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)成為我國制造業(yè)的靈魂。

第四篇：先進制造技術(shù)

一、簡述機械制造業(yè)的變革及挑戰(zhàn)。（10分）機械制造業(yè)的變革：

面對越來越激烈的國際市 場競爭，我國機械制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。我們在技術(shù)上已經(jīng)落后，加上資金不足，資源短缺，以及管理體制和周圍環(huán)境還存在許多問題，需耍改進和完善，這些 都給我們迅速趕超世界先進水平帶來極大的困難。但另一方面.隨著我國改革的不斷深人，對外開放的不斷擴大，為我國機械制造業(yè)的振興和發(fā)展提供了前所未有的 良好條件機械制造業(yè)作為一個傳統(tǒng)的領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)展了很多年，積累了不少理論和實踐經(jīng)驗，但隨著社會的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，各個方面的個性化需求越加強烈。作為已經(jīng)深入到各行各業(yè)并已成為基礎(chǔ)工業(yè)的機械制造業(yè)面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以概括為：（1）機械制造自動化。（2）精密工程。（3）傳統(tǒng)加工方法的改進與非傳統(tǒng)加工方法的發(fā)展。機械制造自動化技術(shù)始終是機械制造中最活躍的一個研究領(lǐng)域，也是制造企業(yè)提高生產(chǎn)率和贏得市場競爭的主要手段。

一、集成化

計算機集成制造（CIMS）被認為是21世紀制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。CIMS作為一個由若干個相互聯(lián)系的部分（分系統(tǒng)）組成，通常可劃分為5部分：

1.工程技術(shù)信息分系統(tǒng)

2.管理信息分系統(tǒng)（MIS）3.制造自動化分系統(tǒng)（MAS）

4． 質(zhì)量信息分系

5． 計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫分系統(tǒng)（Network & DB）

二、智能化

智能制造系統(tǒng)可被理解為由智能機械和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在制造過程中能進行智能活動，如分析、推理、判斷、構(gòu)思、決策等。在智能系統(tǒng)中，“智能”主要體現(xiàn)在系統(tǒng)具有極好的“軟”特性（適應(yīng)性和友好性）。

三、敏捷化 敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標共同努力來增強整體競爭能力。為了達到快速應(yīng)變能力，虛擬企業(yè)的建立是關(guān)鍵技術(shù)，其核心是虛擬制造技術(shù)，即敏捷制造是以虛擬制造技術(shù)為基礎(chǔ)的。實現(xiàn)敏捷制造的技術(shù)基礎(chǔ)包括：

1． 大范圍的通訊基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，要求在全國范圍內(nèi)建立工廠信息網(wǎng)絡(luò)和準時信息系統(tǒng)（Just-In-Time-Information）。

2． 柔性化、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計方法。3． 高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。4． 為定單而設(shè)計、制造的生產(chǎn)方式。5． 基于任務(wù)的組織與管理。6． 基于信任的雇傭關(guān)系。

四、虛擬化

虛擬制造”的概念于20世紀90年代初期提出。虛擬制造以系統(tǒng)建模和計算機仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，集現(xiàn)代制造工藝、計算機圖形學、信息技術(shù)、并行工程、人工智能、多媒體技術(shù)等高新技術(shù)為一體，是一項由多學科知識形成的綜合系統(tǒng)技術(shù)。虛擬制造利用信息技術(shù)、仿真計算機技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真，以發(fā)現(xiàn)制造中可能出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就采取預(yù)防的措施，從而達到產(chǎn)品一次性制造成功，來達到降低成本、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的。

五、清潔化

清潔生產(chǎn)是指：將綜合預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，以便減少對人類和環(huán)境的風險。

清潔生產(chǎn)的兩個基本目標是資源的綜合利用和環(huán)境保護。對生產(chǎn)過程而言，清潔生產(chǎn)要求滲透到從原材料投入到產(chǎn)出成品的全過程，包括節(jié)約原材料和能源，替代有毒的原材料和短缺資源，二次能源和再生資源的利用，改進工藝及設(shè)備，并將一切排放物的數(shù)量與毒性削減在離開生產(chǎn)過程之前。對于產(chǎn)品而言，清潔生產(chǎn)覆蓋構(gòu)成產(chǎn)品整個生命周期的各個階段，即從原材料的提取到產(chǎn)品的最終處理，包括產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)、包裝、運輸、流通、銷售及報廢等，合理利用資源，并最大限度地減少對人類和環(huán)境的不利影響。

機械制造業(yè)的挑戰(zhàn)： 面對21世紀世界經(jīng)濟一體化的挑戰(zhàn)，機械制造業(yè)存在的主要問題有以下幾個方面： 1．合資帶來的憂愁

改革開放以來，我國大量引進技術(shù)和技術(shù)裝備使機械制造業(yè)有了長足的發(fā)展，但也給人們帶來了許多擔憂.20世紀90年代以來，大型跨國公司紛紛進軍殺入國內(nèi)機械工業(yè)市場，主要集中在汽車、電工電器、文化辦公設(shè)備、儀器儀表、通用機械和工程機械等領(lǐng)域，這幾個行業(yè)約占機械工業(yè)外商直接投資金額的80％。存在著許多技術(shù)黑洞

中國的機械制造業(yè)除了面臨“外敵”之外，自身也存在著諸多問題。整個工業(yè)制造設(shè)備的骨干都是外國產(chǎn)品，這暴露了我國工業(yè)化的虛弱性。機械制造業(yè)是一個國家的脊椎和脊柱，中國今后如果不把腰桿鍛煉硬了，挺直了，那么整個經(jīng)濟和國防都是虛弱的。機械制造業(yè)落后近30年

機械制造產(chǎn)業(yè)在我國還處于起步階段，但在歐美等發(fā)達國家，已經(jīng)成為整個產(chǎn)業(yè)鏈上重要的一環(huán)，由于其具有對資源的循環(huán)利用、性價比高等優(yōu)點，在西方發(fā)達國家應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，但在我國機械市場中，機械制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展卻遇到了一系列現(xiàn)實挑戰(zhàn)。相比歐美等發(fā)達國家來說，我國的工程機械再制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要相對緩慢一些.國家扶持的支點偏離

業(yè)內(nèi)人士普遍認為，技術(shù)黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關(guān)。國家在過失的二十多年來忽視了發(fā)展機械行業(yè)，在政策、資金等方面都出現(xiàn)了偏差，從政策方面來看，國家大的政策是在鼓勵企業(yè)加強對資源的循環(huán)利用，但相關(guān)配套政策規(guī)定的不夠健全，使得工程機械制造產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)發(fā)展遭遇了現(xiàn)實尷尬。如制造產(chǎn)品被歸屬舊件回收，沒有增值稅發(fā)票，不能享受增值稅抵扣政策，也不能減免制造企業(yè)增值稅，這給企業(yè)的發(fā)展帶來較大的阻礙。

綜上所述，機械制造業(yè)的發(fā)展方向是將傳統(tǒng)的制造技術(shù)與現(xiàn)代信息技術(shù)、管理技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)進行有機的結(jié)合，通過計算機技術(shù)是企業(yè)產(chǎn)品在全生命周期中有關(guān)的組織、經(jīng)營、管理和技術(shù)有機集成和優(yōu)化運行，在企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中實現(xiàn)信息化、智能化、集成優(yōu)化達到產(chǎn)品上市快、服務(wù)好、質(zhì)量優(yōu)成本低的目的，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，是企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

二、簡述先進制造技術(shù)的定義、特點和發(fā)展趨勢。（10分）定義：先進制造技術(shù)(Advanced Manufacturing Technology，簡稱為AMT）是指微電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等先進技術(shù)給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說，就是指集機械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。

特點：1.先進制造技術(shù)涉及到產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設(shè)計、生產(chǎn)準備、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容，它的目的是提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益，是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)。

2.先進制造技術(shù)強調(diào)計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售及售后服務(wù)等方面的應(yīng)用。它駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流和信息流，是生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程。

3.80年代以來，隨著全球市場競爭越來越激烈，先進制造技術(shù)要求具有世界先進水平，它的競爭已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r間為核心的時間、成本和質(zhì)量的三要素的競爭，因此它是面向全球競爭的技術(shù)。

4.先進制造技術(shù)的最新發(fā)展階段保持了過去制造技術(shù)的有效要素，同時吸收各種高新技術(shù)成果，滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領(lǐng)域及其全部過程，從而形成了一個完整的技術(shù)群，具有面向21世紀新的技術(shù)領(lǐng)域。

發(fā)展趨勢：計算機技術(shù)、自動控制理論、數(shù)控技術(shù)、機器人、CAD/CAM技術(shù)、CIM技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等在內(nèi)的信息自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為先進制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了日益增多的高效能手段。

（一）工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，機械、電子、信息、材料及能源技術(shù)成果，綜合應(yīng)用于制造過程。

1.數(shù)控技術(shù)（Numerical Control），簡稱數(shù)控（NC），是用數(shù)字量及字符作為加工的指令，實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。服了傳統(tǒng)機械加工的缺點。

2.計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM），是計算機輔助設(shè)計依托強大軟件來完成產(chǎn)品設(shè)計中的建模、解算、分析、虛擬模擬、加工模擬、制圖、數(shù)控編程、編制工藝文件等工作。

3.特種加工技術(shù)，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求越來越高，工件材料越來越硬，加工表面越來越復雜，傳統(tǒng)的加工方法已不能滿足生產(chǎn)的需要，人們探索利用電、磁、聲、光、化學等能量或?qū)⒍喾N能量組合施加在工件的被加工部位，實現(xiàn)材料去除、變形、改變性能或被鍍覆等非傳統(tǒng)加工方法，這些方法統(tǒng)稱為特種加工。

（二）制造業(yè)綜合自動化，信息技術(shù)、自動化技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)的有機結(jié)合。

1.機器人技術(shù)，計算機控制的可再編程的多功能操作器，又稱工業(yè)機器人。它能在三維空間內(nèi)完成多種操作。

2.成組技術(shù)，人們用大批量生產(chǎn)的組織形式以高效的生產(chǎn)設(shè)備、高效的工藝技術(shù)去制造單件小批的零件，降低生產(chǎn)成本，成組技術(shù)（Group Technology簡稱GT）就應(yīng)運而生。

3.柔性制造系統(tǒng)（FMS-Flexible Manufacturing System），是以計算機為控制中心實現(xiàn)自動完成工件的加工、裝卸、運輸、管理的系統(tǒng)。它具有在線編程、在線監(jiān)測、修復、自動轉(zhuǎn)換加工產(chǎn)品品種的功能。

柔性制造系統(tǒng)具有：高柔性，在線編程使計算機響應(yīng)進行控制高自動化設(shè)備工作；高效率，合理控制設(shè)備的切削用量實現(xiàn)高效加工。

（三）系統(tǒng)管理技術(shù)，制造業(yè)綜合自動化、過程工業(yè)綜合自動化、系統(tǒng)技術(shù)等綜合應(yīng)用于制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，獲得理想技術(shù)經(jīng)濟效果。

1.并行工程（Concurrent Engineering），簡稱（CE）是對產(chǎn)品及其設(shè)計過程和制造過程進行并行、集成設(shè)計的一種系統(tǒng)化工作模式，這種模式使產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到從概念形成到產(chǎn)品報廢的全生產(chǎn)周期中的所有因素，包括加工的質(zhì)量、成本、進度和產(chǎn)品的技術(shù)性能及使用性能需求等，減少加工制造中可能出現(xiàn)的問題，加速產(chǎn)品開發(fā)過程，縮短開發(fā)周期。

2.虛擬制造（Virtual Manufacturing），簡稱（VM）利用計算機技術(shù)、建模技術(shù)、信息處理技術(shù)、仿真技術(shù)對現(xiàn)實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真模擬，以發(fā)現(xiàn)設(shè)計或制造中出現(xiàn)的問題，在產(chǎn)品實際生產(chǎn)前就改進完成，省略了產(chǎn)品的開發(fā)研制階段，達到降低設(shè)計和生產(chǎn)成本，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，增強產(chǎn)品競爭力的目的。

3.計算機集成制造系統(tǒng)（Computer Integrated Manufacturing Systen），簡稱（CIMS）是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過計算機網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫，將分散的自動化系統(tǒng)有機的集成起來，完成從原材料采購到產(chǎn)品銷售的一系列生產(chǎn)過程的高效益、高柔性的先進制造系統(tǒng)。

三、現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的核心因素及發(fā)展特點有哪些？ 列舉一些主要設(shè)計技術(shù)方法。（15分）

現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的核心因素：質(zhì)量、時間和成本。質(zhì)量：滿足用戶功能要求，符合有關(guān)法律、標準和生態(tài)環(huán)境要求，安全性、可靠性、合理壽命，方便使用和維護保養(yǎng)，用戶培訓、質(zhì)量保證和維修服務(wù)。

成本：產(chǎn)品成本、合理利潤、一次性安裝費用和經(jīng)常性維修費用。時間：設(shè)計開發(fā)的周期，供貨的時間、方式等方面的適應(yīng)能力。現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的特點：（1）系統(tǒng)性

強調(diào)用系統(tǒng)的觀點處理設(shè)計問題。整體上把握涉及對象，考慮對象與人、環(huán)境的聯(lián)系。

（2）動態(tài)性

要考慮產(chǎn)品的靜態(tài)特性，和實際工作狀態(tài)下的動態(tài)特性，考慮與周圍環(huán)境的物資、能量及信息的交互。

（3）創(chuàng)造性

是建立在先進的設(shè)計理論及工具，能充分發(fā)揮設(shè)計者的創(chuàng)造性思維，運用各種手段和方法，開發(fā)出創(chuàng)造性的產(chǎn)品。

（4）計算機化

計算機已滲透到產(chǎn)品設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，充分利用計算機的數(shù)值計算、嚴密的邏輯思維能力和巨大的信息存儲及處理能力：優(yōu)化設(shè)計、有限元分析和系統(tǒng)仿真等。

（5）并行化、最優(yōu)化、虛擬化和自動化

強調(diào)的是設(shè)計過程。綜合考慮產(chǎn)品全生命周期中的所有因素，強調(diào)并行設(shè)計。

在設(shè)計過程中，用優(yōu)化的理論與技術(shù)，對產(chǎn)品進行方案優(yōu)選、結(jié)構(gòu)優(yōu)選和參數(shù)優(yōu)選，達到整體優(yōu)化。自動化主要依靠計算機輔助設(shè)計技術(shù)和自動建模技術(shù)。

（6）主動性

現(xiàn)代設(shè)計在設(shè)計初期，就對產(chǎn)品全生命周期的各種可能做出準確預(yù)測，減少故障的發(fā)生，體現(xiàn)了主動性。

主要設(shè)計技術(shù)方法：

1.并行設(shè)計

并行設(shè)計是一種對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括設(shè)計制造過程和相關(guān)的支持過程)進行并行和集成設(shè)計的系統(tǒng)化工作模式。強調(diào)產(chǎn)品開發(fā)人員一開始就考慮產(chǎn)品從概念設(shè)計到消亡的整個生命周期里的所有相關(guān)因素的影響，把一切可能產(chǎn)生的錯誤、矛盾和沖突盡可能及早地發(fā)現(xiàn)和解決，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量。

二、虛擬設(shè)計

在達到產(chǎn)品并行的目的以后，為了使產(chǎn)品一次設(shè)計成功，減少反復，往往會采用仿真技術(shù)，而對機電產(chǎn)品模型的建立和仿真又屬于是虛擬設(shè)計的范疇。虛擬設(shè)計能實現(xiàn)在產(chǎn)品加工制造之前，建立產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)模型，并能對其進行修改和評審，以滿足不同客戶的要求。

三、綠色設(shè)計

綠色設(shè)計是指以環(huán)境資源保護為核心概念的設(shè)計過程，其基本思想就是在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納人產(chǎn)品設(shè)計之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標和出發(fā)點，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小。

四、可靠性設(shè)計

機電產(chǎn)品的可靠性設(shè)計可定義為:產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。可靠性設(shè)計是以概率論為數(shù)學基礎(chǔ)，從統(tǒng)計學的角度去觀察偶然事件，并從偶然事件中找出其某些必然發(fā)生的規(guī)律，而這些規(guī)律一般反映了在隨機變量與隨機變量發(fā)生的可能性(概率)之間的關(guān)系。

五、智能優(yōu)化設(shè)計

隨著與機電一體化相關(guān)技術(shù)不斷的發(fā)展，以及機電一體化技術(shù)的廣泛使用，我們面臨的將是越來越復雜的機電系統(tǒng)。解決復雜系統(tǒng)的出路在于使用智能優(yōu)化的設(shè)計手段。智能優(yōu)化設(shè)計突破了傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計的局限，它更強調(diào)人工智能在優(yōu)化設(shè)計中的作用。

六、計算機輔助設(shè)計

機械計算機輔助設(shè)計，是在一定的計算機輔助設(shè)計平臺上，對所設(shè)計的機械零、部件，輸入要達到的技術(shù)參數(shù)，由計算機進行強度，剛度，穩(wěn)定性校核，然后輸出標準的機械圖紙，簡化了大量人工計算及繪圖，效率比人工提高幾十倍甚至更多。

七、動態(tài)設(shè)計

動態(tài)設(shè)計法是在計算參數(shù)難以準確確定、設(shè)計理論和方法帶有經(jīng)驗性和類比性時，根據(jù)施工中反饋的信息和監(jiān)控資料完善設(shè)計，是一種客觀求實、準確安全的設(shè)計方法。動態(tài)設(shè)計通過建立監(jiān)測系統(tǒng)和信息反饋有利于控制施工安全，并不斷地將現(xiàn)場情況及變化反饋到設(shè)計單位，以便調(diào)整完善設(shè)計。

八、模塊化設(shè)計

結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計主要是以功能化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，分解現(xiàn)有的產(chǎn)品，在分解中考慮到各個要素的可行性，從而在早期就預(yù)測到設(shè)計中可能會出現(xiàn)的矛盾，提高設(shè)計的可行性和可靠性，降低產(chǎn)品的成本。

九、計算仿真設(shè)計

根據(jù)工程機械不同的作業(yè)功能，在計算機上模擬各種作業(yè)過程，以分析和確定各種狀態(tài)下的作業(yè)參數(shù)，研究工程機械各系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)合理性，借助數(shù)學實驗等方法預(yù)估工程機械的作業(yè)效果，從而可大大減少設(shè)計上的失誤，避免或減少走彎路。

十、人機學設(shè)計

應(yīng)用人體測量學、人體力學、勞動生理學、勞動心理學等學科的研究方法，對人體結(jié)構(gòu)特征和機能特征進行研究，提供人體各部分的尺寸、重量、體表面積、比重、重心以及人體各部分在活動時的相互關(guān)系和可及范圍等人體結(jié)構(gòu)特征參數(shù)；還提供人體各部分的出力范圍、以及動作時的習慣等人體機能特征參數(shù)，分析人的視覺、聽覺、觸覺以及膚覺等感覺器官的機能特性；分析人在各種勞動時的生理變化、能量消耗、疲勞機理以及人對各種勞動負荷的適應(yīng)能力；探討人在工作中影響心理狀態(tài)的因素以及心理因素對工作效率的影響等。

十一、摩擦學設(shè)計

摩擦學是研究相對運動的作用表面間的摩擦、潤滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊緣摩擦學系統(tǒng)過程研究學科。

十二、疲勞設(shè)計 疲勞就是材料、零件和構(gòu)件在循環(huán)加載下，在某點或某些點產(chǎn)生局部的永久性損傷，并在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋、或使裂紋進一步擴展直到完全斷裂的現(xiàn)象。

十三、反求設(shè)計

反求設(shè)計（也稱逆向設(shè)計），是指設(shè)計師對產(chǎn)品實物樣件表面進行數(shù)字化處理(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理)，并利用可實現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計的軟件來重新構(gòu)造實物的CAD模型(曲面模型重構(gòu))，并進一步用CAD/CAE／CAM系統(tǒng)實現(xiàn)分析、再設(shè)計、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程。

十四、無障礙設(shè)計

無障礙設(shè)計強調(diào)在科學技術(shù)高度發(fā)展的現(xiàn)代社會，一切有關(guān)人類衣食住行的公共空間環(huán)境以及各類建筑設(shè)施、設(shè)備的規(guī)劃設(shè)計，都必須充分考慮具有不同程度生理傷殘缺陷者和正常活動能力衰退者（如殘疾人、老年人）群眾的使用需求，配備能夠應(yīng)答、滿足這些需求的服務(wù)功能與裝置，營造一個充滿愛與關(guān)懷、切實保障人類安全、方便、舒適的現(xiàn)代生活環(huán)境。

十五、共用性設(shè)計

共用性設(shè)計UD(Universal Design)是指，在商業(yè)利潤的前提下河現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)條件下，產(chǎn)品（廣義的，包括器具﹑環(huán)境﹑系統(tǒng)和過程等）的設(shè)計盡可能使不同能力的使用者（例如殘疾人﹑老年人等），在不同的外界條件下能夠安全﹑舒適地使用的一種設(shè)計過程。

十六、有限元法

以電子計算機為工具的一種現(xiàn)代數(shù)值計算方法。它不僅能用于工程中復雜的非線行問題、非穩(wěn)態(tài)問題的求解, 還可用于工程設(shè)計中進行復雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力分析, 并能準確地計算形狀復雜零件的應(yīng)力分布和變形, 成為復雜零件強度和剛度計算的有力分析工具。

十七、機械系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的觀點,研究內(nèi)外系統(tǒng)和各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系,通過各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作,取長補短來實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳的總功能。

十八、機械動態(tài)設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品的動載工況,以及對產(chǎn)品提出的動態(tài)性能要求與設(shè)計準則,按動力學方法進行分析計算、優(yōu)化與試驗、并反復進行的一種設(shè)計方法。

十九、工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計

在保證產(chǎn)品實用功能的前提下,用藝術(shù)手段按照美學法則對工業(yè)產(chǎn)品進行造型活動,對工業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸、體面形態(tài)、色彩、材質(zhì)、線條、裝飾及人際關(guān)系等因素進行有機的綜合處理,從而設(shè)計出優(yōu)質(zhì)美觀的產(chǎn)品造型。

四、簡述超高速加工技術(shù)和超精密加工技術(shù)所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)問題有哪些？（20分）

超高速加工技術(shù)：超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地實現(xiàn)高速運動的高精度、高自動化和高柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來達到提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進加工技術(shù)。

超高速加工技術(shù)的特征：切削力低、熱變形小、材料切除率高、高精度、減少工序。

超高速加工技術(shù)主要包括：超高速切削與磨削機理研究，超高速主軸單元制造技術(shù)，超高速進給單元制造技術(shù)，超高速加工用刀具與磨具制造技術(shù)，超高速加工在線自動檢測與控制技術(shù)等。

超精密加工技術(shù)當前是指被加工零件的制造公差為0.30~0.03um，表面粗糙度值為Ra0.03~0.005um的加工。實現(xiàn)這些加工所采用的工藝方法和技術(shù)措施，則稱為超精密加工技術(shù)。

超精密加工技術(shù)主要包括：超精密加工的機理研究，超精密加工的設(shè)備制造技術(shù)研究，超精密加工工具及刃磨技術(shù)研究，超精密測量技術(shù)和誤差補償技術(shù)研究，超精密加工工作環(huán)境條件研究。

五、非傳統(tǒng)加工技術(shù)主要有哪些種類？ 非傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要特點有哪些？（10分）非傳統(tǒng)加工亦稱為“特種加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。

非傳統(tǒng)加工技術(shù)主要種類：化學加工(CHM)、電化學加工(ECM)、電化學機械加工(ECMM)、電火花加工(EDM)、電接觸加工(RHM)、超聲波加工(USM)、激光束加工(LBM)、離子束加工(IBM)、電子束加工(EBM)、等離子體加工(PAM)、電液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料噴射加工(AJM)、液體噴射加工(HDM)及各類復合加工等。非傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要特點

1、與加工對象的機械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學加工等，是利用熱能、化學能、電化學能等，這些加工方法與工

2、非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。

3、微細加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細進行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。

4、不存在加工中的機械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。

5、兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。

6、特種加工對簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。

六、簡述快速原型制造技術(shù)工作原理、其優(yōu)點是什么？主要類型有哪些？（15分）

RP 技術(shù)的基本原理是：將計算機內(nèi)的三維數(shù)據(jù)模型進行分層切片得到各層截面的輪廓數(shù)據(jù)，計算機據(jù)此信息控制激光器（或噴嘴）有選擇性地燒結(jié)一層接一層的粉末材料（或固化一層又一層的液態(tài)光敏樹脂，或切割一層又一層的片狀材料，或噴射一層又一層的熱熔材料或粘合劑）形成一系列具有一個微小厚度的片狀實體，再采用熔結(jié)、聚合、粘結(jié)等手段使其逐層堆積成一體，便可以制造出所設(shè)計的新產(chǎn)品樣件、模型或模具，簡單描述就是 “分層制造，逐層疊加” 類似于積分過程。如下圖：

快速原型制造技術(shù)優(yōu)點：

1.從制造角度出發(fā)，減少設(shè)計、加工、檢查的工具，不需要任何刀具，模具及工裝卡具的情況下，可將任意復雜形狀的設(shè)計方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實體模型或樣件。

2.從市場和用戶角度出發(fā)，減少風險，可實時地根據(jù)市場需求低成本地改變產(chǎn)品。模型或樣件可直接用于新產(chǎn)品設(shè)計驗證、功能驗證、外觀驗證、工程分析、市場訂貨以及企業(yè)的決策等，非常有利于早找錯早修改早優(yōu)化，提高了新產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，縮短了開發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。

3.從設(shè)計和工程的角度出發(fā)，快速、準確、以及制造復雜模型。

4.結(jié)合CAD/CAM 技術(shù)、激光技術(shù)、計算機數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)。

主要類型為

（1）立體印刷技術(shù)（SLA）

SLA（Stereo lithograghy Apparatus)法，其工藝原理是：從最底層開始，激光在光敏樹脂表面掃描，在掃描過程中，激光的曝光量超過樹脂固化所需的閾值能量的地方才會發(fā)生聚合反應(yīng)形成固態(tài)。

（2）選擇性激光燒結(jié)（SLS）

SLS（Selective laser sintering)是利用激光所提供的能量有選擇性地融化熱塑性塑料以形成三維零件。

（3）熔融沉積成型（FDM）

FDM（Fused Deposition Modeling)是利用熱塑性細絲在移動頭中進行熔化，熔化后的材料在移動的過程中被擠壓出來堆積零件。

（4）層壓物體制造技術(shù)（LOM）

LOM（Laminated Object Manufacturing)是通過逐層激光剪切薄紙材料制造零件的一種技術(shù)。

七、先進制造生產(chǎn)模式有哪些主要特點？主要的先進制造生產(chǎn)模式有哪些？（10分）

先進制造模式的先進性表現(xiàn)在企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)合理、管理手段得當、制造技術(shù)領(lǐng)先、市場反應(yīng)快、客戶滿意度高、單位產(chǎn)品成本低等諸多方面。

主要特點：通過對現(xiàn)代各種先進制造模式的研究分析，可以總結(jié)出它們具有如下幾個特點。(1)綜合性：是技術(shù)、管理方法和人的有效綜合和集成。(2)普適性：其概念、哲理和結(jié)構(gòu)，適用于不同企業(yè)，其核心思想和觀念具有普遍指導意義。(3)協(xié)同性：強調(diào)人一機協(xié)同、人一人協(xié)同因素的重要性，技術(shù)和管理是兩個平行推進的車輪。(4)動態(tài)性：與社會及其生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)的動態(tài)發(fā)展過程。

柔性生產(chǎn)模式

由英國莫林斯（Molins）公司首次提出的柔性生產(chǎn)模式，在20世紀70年代末得到推廣應(yīng)用。該模式主要依靠有高度柔性的以計算機數(shù)控機床為主的制造設(shè)備來實現(xiàn)多品種小批量的生產(chǎn)，以增強制造業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，可縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備使用效率和員工勞動生產(chǎn)率且改進產(chǎn)品質(zhì)量。智能制造模式該模式是在制造生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中，應(yīng)用智能制造技術(shù)和系統(tǒng)，以一種高度柔性和高度集成的方式，通過計算機模擬專家的智能活動，進行分析、判斷、推理、構(gòu)思和決策，以便取代或延伸制造過程中人的部分腦力勞動，并對人類專家的制造智能進行了完善、繼承和發(fā)展。因智能制造可實現(xiàn)決策自動化，實現(xiàn)“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”，進而實現(xiàn)制造生產(chǎn)的信息化和自動化。

敏捷制造模式產(chǎn)生于20世紀80年代后期的敏捷制造模式與虛擬制造生產(chǎn)模式一起被美國政府作為具有劃時代意義的“21世紀制造企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略”。該模式是將柔性制造的先進技術(shù)、熟練掌握的生產(chǎn)技能、有素質(zhì)的勞動力，以及促進企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間的靈活管理三者集成在一起，利用信息技術(shù)對千變?nèi)f化的市場機遇做出快速響應(yīng)，最大限度地滿足顧客的要求。這種模式促進了傳統(tǒng)的制造業(yè)發(fā)生根本性變化，以因特網(wǎng)為代表的信息技術(shù)導致制造企業(yè)的管理體制和生產(chǎn)模式發(fā)生根本變化。敏捷制造生產(chǎn)模式的新概念和新理論不斷出現(xiàn)，推動著制造科學發(fā)展，例如分形制造、生物制造、全球制造、全能制造和智能制造等新概念的問世。

高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式該模式是在對柔性生產(chǎn)、精益生產(chǎn)和敏捷制造這三種制造生產(chǎn)模式的優(yōu)點進行比較、綜合和創(chuàng)新之后，于1995年提出的，目前已開始推廣應(yīng)用。高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式是上述三種模式的理論和實踐在更高層次上的有機集成生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是對市場的靈活快速反應(yīng)的制造資源的有效集成。

虛擬制造生產(chǎn)模式

虛擬制造生產(chǎn)模式是利用制造過程計算機模擬和仿真來實現(xiàn)產(chǎn)品的設(shè)計和研制的模式，即在計算機中實現(xiàn)的制造技術(shù)。它將從根本上改變設(shè)計、試制、修改設(shè)計、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。在產(chǎn)品真正制造出來之前，首先應(yīng)在虛擬制造環(huán)境中完成軟產(chǎn)品原型（Soft Prototype），代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硬樣品（Hard Prototype）進行試驗，對其性能進行了預(yù)測和評估，從而大大縮短產(chǎn)品設(shè)計與制造周期、降低產(chǎn)品開發(fā)成本，提高其快速響應(yīng)市場變化的能力，以便更可靠地決策產(chǎn)品研制，更經(jīng)濟地投入、更有效地組織生產(chǎn)，從而實現(xiàn)制造系統(tǒng)全面最優(yōu)的制造生產(chǎn)模式。

極端制造模式

制造技術(shù)正在從常規(guī)制造、傳統(tǒng)制造向非常規(guī)制造及極端制造發(fā)展，因而出現(xiàn)了極端制造模式。極端制造是指在極端條件或環(huán)境下，制造極端尺度或極高功能的器件和功能系統(tǒng)。當前，極端制造已成為制造技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，極端制造集中表現(xiàn)在微細制造、超精密制造、巨系統(tǒng)制造和強場（如強能量場）制造，例如：制造空天飛行器、超常規(guī)動力裝備、超大型冶金和石油化工裝備等極大尺寸和極強功能的重大裝備，制造微納電子器件、微納光機電系統(tǒng)等極小尺度和極高精度的產(chǎn)品。

綠色制造模式

綠色制造是綜合運用生物技術(shù)、“綠色化學”、信息技術(shù)和環(huán)境科學等方面的成果，使制造過程中沒有或極少產(chǎn)生廢料和污染物的工藝或制造系統(tǒng)的綜合集成生態(tài)型制造技術(shù)。綠色制造模式是實現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)長遠發(fā)展的制造模式。

綠色制造主要體現(xiàn)在：

（1）綠色產(chǎn)品設(shè)計：使產(chǎn)品在生命周期內(nèi)都符合環(huán)保、健康、能耗低、資源利用率高的要求。

（2）綠色生產(chǎn)過程：在整個制造過程，對環(huán)境負面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高。綠色制造技術(shù)主要包含了綠色資源、綠色生產(chǎn)過程和綠色產(chǎn)品三方面的內(nèi)容。

（3）產(chǎn)品的回收和循環(huán)再利用：如生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)。它主要包括生產(chǎn)系統(tǒng)工廠－－致力于產(chǎn)品設(shè)計和材料處理、加工及裝配等階段，恢復系統(tǒng)工廠－－對產(chǎn)品（材料使用）生命周期結(jié)束時的材料處理循環(huán)再利用。

八、現(xiàn)代化機械制造系統(tǒng)自動化的關(guān)鍵技術(shù)主要有哪些？（10分）現(xiàn)代化機械制造系統(tǒng)自動化的關(guān)鍵技術(shù)主要有：

一、制造自動化系統(tǒng)開放式智能體系結(jié)構(gòu)

目標是使制造系統(tǒng)具備自組織和并行作用的能力，充分利用分布式計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，使制造自動化向柔性化、集成化、智能化和全球化方向發(fā)展。

二、智能4M系統(tǒng)中關(guān)鍵技術(shù)的研究

智能4M系統(tǒng)就是將建模(Modeling)、加工(Manufacturing)、測量(Measuring)、機器人操作(Manipulation)四者一體化的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享，促進建模、加工、測量、裝夾、操作的一體化，其目的是實現(xiàn)快速制造、快速檢測、快速響應(yīng)和快速重組。

三、制造自動化系統(tǒng)的優(yōu)化理論與調(diào)度方法

制造系統(tǒng)是一類離散事件動態(tài)系統(tǒng)(Discrete Event Dynamic System，DEDS)，其物流、信息流以及各種資源的規(guī)則、調(diào)度和控制等有獨特的要求。對這類系統(tǒng)的更精確的描述、分析和控制，需要在離散事件動態(tài)系統(tǒng)理論方面進一步突破。同時，由于實現(xiàn)各種先進的制造哲理和管理策略，如虛擬企業(yè)、敏捷制造、精益生產(chǎn)、準時生產(chǎn)等，作為先進制造模式賴以實現(xiàn)的基礎(chǔ)之一，生產(chǎn)組織與過程優(yōu)化中決策調(diào)度的成功與否對上述目標的實現(xiàn)有著最為直接的影響。

四、面向制造自動化的虛擬制造技術(shù)研究

虛擬制造關(guān)鍵技術(shù)的研究可分為四個層次，即：虛擬制造哲理研究、虛擬制造技術(shù)層、虛擬制造原型系統(tǒng)層，虛擬制造集成開發(fā)平臺層。虛擬制造哲理的研究為制造企業(yè)敏捷制造提供指導思路，在信息集成基礎(chǔ)上，通過組織管理、技術(shù)、資源和人機集成實現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)過程的集成。

五、CAD／CAPP／CAM一體化技術(shù)的研究

CAD／CAPP／CAM 一體化是一項綜合性的高新技術(shù)，當前正朝著集成化、智能化，可視化和標準化方向發(fā)展．主要研究內(nèi)容有：CAD系統(tǒng)面向產(chǎn)品的整個生命周期，充分考慮產(chǎn)品信息的繼承性，滿足并行設(shè)計的要求，CAD與產(chǎn)品信息標準化相結(jié)合，產(chǎn)品模型的可轉(zhuǎn)換性，面向全國乃至全球的產(chǎn)品信息編碼系統(tǒng)等方面的研究：具有很好的可移植性和自組織性的軟件系統(tǒng)、智能化CAD系統(tǒng)的研究，虛擬現(xiàn)實設(shè)計技術(shù)的研究．CAD／CAPP／CAM一體化技術(shù)一個重要研究內(nèi)容就是CAPP技術(shù)的研究，主要有；基于并行工程的CAPP技術(shù)；虛擬制造模式下CAPP技術(shù)：基于PDM的CAD／CAPP/CAM集成系統(tǒng)；面向CIMS／CAPP集成開發(fā)平臺等。

六、面向制造自動化的數(shù)控技術(shù)的研究

數(shù)控技術(shù)是自動化技術(shù)的基礎(chǔ)及關(guān)鍵單元技術(shù)，又是精密、高效、高可靠性加工技術(shù)的支撐，它正朝著集成化和實用化方向發(fā)展。對數(shù)控技術(shù)的研究與開發(fā)重點是：開放性結(jié)

構(gòu)系統(tǒng)的發(fā)展，采用新元件、新工藝不斷改善和擴展以高精、高速、高效為代表的功，改善和發(fā)展伺服技術(shù)，采用通信技術(shù)，研制開發(fā)超精數(shù)控系統(tǒng)等。

七、柔性制造技術(shù)和智能制造技術(shù)的研究

柔性制造系統(tǒng)的理論和技術(shù)所涉及領(lǐng)域很廣，主要包括：生產(chǎn)調(diào)度理論與算法的研究，主要涉及數(shù)學規(guī)劃、圖論、對策論、排隊論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、Petri網(wǎng)理論等應(yīng)用數(shù)學 理論及方法；計算機通信及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究；計算機仿真技術(shù)的研究；生產(chǎn)組織及控制模式理論和技術(shù)的研究，主要涉及動態(tài)邏輯單元重構(gòu)理論、多黑板結(jié)構(gòu)模型的智能單元控

制理論、系統(tǒng)擾動及再調(diào)度理論和技術(shù)、JIT技術(shù)、開放式體系結(jié)構(gòu)等；制造資源控制管理理論和技術(shù)的研究，主要涉及刀具管理理論及技術(shù)、加工設(shè)備的實時調(diào)度技術(shù)、物料儲運系統(tǒng)如AGV、立體倉庫等的控制技術(shù)。

八、機器人化制造技術(shù)的研究

機器人是一種高度柔性化的自動化設(shè)備，未來的典型制造工廠將是計算機網(wǎng)絡(luò)控制的包含多個機器人加工單元的分布式自主制造系統(tǒng)，工業(yè)機器人(IR)、智能加工中心(IMC)、坐標測量機(CMM)、自動導引小車(AGV)均被視為“智能機器”，這些智能機器依據(jù)不同的要求有機地組成機器人化制造單元，實現(xiàn)多元化產(chǎn)品生產(chǎn)。

九、先進制造智能傳感與檢測的研究

智能傳感與檢測研究主要包括智能傳感器、智能傳感和檢測技術(shù)以及光纖傳感技術(shù)等方面的研究。

智能傳感器主要功能為：感知環(huán)境條件的變化，并進行相應(yīng)補充，通過雙向通信，以一種可以理解和接受的格式及執(zhí)行機構(gòu)或控制器等與其他系統(tǒng)連接，對白身進行檢測式診斷，實現(xiàn)智能決策。

光纖傳感技術(shù)主要研究內(nèi)容為：光波調(diào)制原理、調(diào)制光波信號檢測技術(shù)、多傳感器復用技術(shù)、多傳感器網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、光纖傳感技術(shù)與光纖通信技術(shù)的結(jié)合原理和方法等。

第五篇：先進制造技術(shù)范文

第一次作業(yè)

1.先進制造技術(shù)的構(gòu)成有哪些？

答：(1)主技術(shù)群：①設(shè)計技術(shù)群；②制造工藝技術(shù)群；

(2)支撐技術(shù)群：①信息技術(shù)；②標準和框架；③機床和工具技術(shù)；④傳感器和控制技術(shù)；

(3)制造基礎(chǔ)技術(shù)：①質(zhì)量管理 ②用戶/供應(yīng)商交互作用 ③工作人員培訓和教育 ④監(jiān)督和評測 ⑤技術(shù)獲取合理用

2.狹義的制造和廣義的制造的概念是什么? 答：狹義的制造，是指生產(chǎn)車間內(nèi)與物流有關(guān)的加工和裝配過程；

廣義的制造，則包含市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計、生產(chǎn)準備、加工裝配、質(zhì)量保證、生產(chǎn)過程管理、市場營銷、售前售后服務(wù)，以及報廢后的回收處理等整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)一系列相互聯(lián)系的生產(chǎn)活動。

3.制造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和過程是什么？

答：結(jié)構(gòu)：是制造過程所涉及的硬件、軟件、人員所組成的具有特定功能的有機整體。功能：輸入制造系統(tǒng)的資源通過制造過程輸出產(chǎn)品

過程：制造生產(chǎn)的運行過程，包括市場分析、產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃、制造裝配、檢驗出廠、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)、報廢、回收、再利用等。

4.現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)內(nèi)涵是什么？

答：現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是以滿足應(yīng)市產(chǎn)品的質(zhì)量、性能、時間、成本、價格綜合效益最優(yōu)為目的，以計算機輔助設(shè)計技術(shù)為主體，以知識為依托，以多種科學方法及技術(shù)為手段，研究、改進、創(chuàng)造產(chǎn)品活動過程所用到的技術(shù)群體的總稱。

5.現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)是什么？

答：(1)基礎(chǔ)技術(shù)：是指傳統(tǒng)的設(shè)計理論與方法。(2)主體技術(shù)：計算機科學與設(shè)計技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生技術(shù)

(3)支撐技術(shù)：指現(xiàn)代設(shè)計方法學、可信性設(shè)計技術(shù)、試驗設(shè)計技術(shù)。(4)應(yīng)用技術(shù)：是針對實用目的解決各類具體產(chǎn)品設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)

6.CAE技術(shù)的基本概念是什么？

答：CAE仿真技術(shù)是以數(shù)學理論、相似原理、計算方法、評估理論為基本理論，以計算機技術(shù)、信息技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)以及與仿真應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機和各種物理效能設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對實際的或設(shè)想的系統(tǒng)進行動態(tài)試驗研究的一門多學科綜合性交叉技術(shù)。

7.成組工藝的基本概念是什么？

答：把尺寸、形狀、工藝相近似的零件組成一個個零件族(組)，按零件族制訂工藝進行生產(chǎn)制造，擴大了批量，減少了品種，提高了勞動生產(chǎn)率。

8.CAPP定義是什么？

答：向計算機輸入被加工零件的原始數(shù)據(jù)、加工條件和加工要求，由計算機自動進行編碼、編程直至最后輸出經(jīng)過優(yōu)化的工藝規(guī)程卡片的過程。

9.CAPP在CAD/CAM集成系統(tǒng)中的作用是什么？

答：CAPP是連接CAD與CAM之間的橋梁和紐帶。CAPP系統(tǒng)能直接接收CAD的零件信息，進行工藝規(guī)劃，生成有關(guān)工藝文件，并以工藝設(shè)計結(jié)果和零件信息為依據(jù)，經(jīng)過適當?shù)暮笾锰幚恚蒒C程序，從而實現(xiàn)CAD/CAPP/CAM 系統(tǒng)集成。

10.基于成組技術(shù)的派生式CAPP系統(tǒng)的基本工作原理是什么？ 答：(1)系統(tǒng)要預(yù)先對現(xiàn)有零件進行分組。(2)每個零件族或樣件有一通用的標準工藝規(guī)程。(3)存儲樣件信息文件、樣件標準工藝規(guī)程文件。(4)檢索標準工藝規(guī)程。

(5)從標準工藝規(guī)程中篩選派生出當前零件的工藝規(guī)程。(6)輸出工藝過程。

11.創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)基本工作原理是什么？

答：創(chuàng)成式系統(tǒng)的工藝規(guī)程是根據(jù)系統(tǒng)的決策邏輯和制造工程數(shù)據(jù)信息生成的。制造工程數(shù)據(jù)信息主要是有關(guān)各種加工方法的加工能力和對象、各種設(shè)備及刀具的適用范圍等基本知識。決策邏輯以程序代碼(一般的創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng))或者以規(guī)則的形式存入相對獨立的工藝知識庫，供主控程序調(diào)用。向創(chuàng)成式系統(tǒng)輸入待加工零件的信息后，系統(tǒng)能自動生成各種工藝規(guī)程文件，用戶不需或略加修改即可。

12.檢索式CAPP基本工作原理和特點是什么？

答：派生式CAPP系統(tǒng)的基本原理是將設(shè)計好的零件標準工藝進行編號，存儲在計算機中。當制定零件的工藝過程時，可根據(jù)輸入的零件信息進行搜索，查找合適的標準工藝。

第二次作業(yè)

13.反求工程的含義是什么？

答：針對已有樣件，可利用三維數(shù)字化測量儀器準確、快速地測量出產(chǎn)品外形數(shù)據(jù)，在逆向軟件中構(gòu)建曲面模型，再輸入CAD/CAM系統(tǒng)進一步編輯、修改，由CAM生成刀具NC代碼送至數(shù)控機床（CNC）制作所需模具，或者由快速成型機將樣品模型制作出來。

14.說明逆向工程的接觸式測量方式的特點? 答：接觸式測量不受樣件表面的反射特性、顏色及曲率影響，配合測量軟件，可快速準確地測量出物體的基本幾何形狀，如面、圓柱、圓錐、圓球等。接觸式測量的機械結(jié)構(gòu)及電子系統(tǒng)已相當成熟，有較高的準確性和可靠性。

接觸式測量的缺點有：① 確定測量基準點而使用特殊的夾具，測量費用較高。② 測量系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu)存在靜態(tài)及動態(tài)誤差。③ 檢測某些輪廓時，可能會有先天的限制。④ 以逐點進出方式進行測量，測量速度慢。⑤ 測頭尖端部分與被測件之間發(fā)生局部變形影響測量值的實際讀數(shù)。⑥ 不當?shù)牟僮魅菀讚p害樣件,也會使測頭磨耗、損壞。

15.說明逆向工程的非接觸光學測量方式的特點? 答：非接觸光學測量有如下優(yōu)點：① 沒有測量力，② 測量速度和采樣頻率較高，③ 不必進行測頭半徑的補償。④ 不少光學測頭具有大的量程。⑤ 同時探測的信息豐富。

但非接觸式測量也還存在一些缺點：① 測量精度較差。② 使用CCD作探測器時，成像鏡頭的焦距會影響測量精度。③ 非接觸式測頭是接收工件表面的反射光或散射光，測量結(jié)果易受環(huán)境光線及工件表面的反射特性的影響，噪聲較高，噪聲信號的處理比較麻煩。

16.高速加工定義？

答：尚無統(tǒng)一定義，一般認為高速加工是指采用超硬材料的刀具，通過極大地提高切削速度和進給速度，來提高材料切除率、加工精度和加工表面質(zhì)量的現(xiàn)代加工技術(shù)。

17.簡述高速切削特點

答：(1)隨切削速度提高，單位時間內(nèi)材料切除率增加，切削加工時間減少。(2)隨切削速度提高，切削力減少，減少工件變形。

(3)切屑以很高的速度排出，切削熱大部分被切屑帶走，給工件的熱量大幅度減少，工件的熱變形相對較小。(4)高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度，加工表面質(zhì)量可提高1～2等級。(5)高速切削可加工淬硬鋼鐵件，18.高速切削對刀具的要求有哪些？

答：(1)高速切削時速度和自動化程度高，要求刀具應(yīng)具有很高的可靠性。并要求刀具的壽命高，質(zhì)量一致性好，切削刃的重復精度高。(2)刀具應(yīng)具有很好的高的耐熱性、抗熱沖擊性能和良好的高溫力學性能。(3)刀具應(yīng)具有很好的斷屑、卷屑和排屑性能。(4)刀具材料應(yīng)能適應(yīng)難加工材料和新型材料加工的需要

19.高速切削加工的實時監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)容有哪些？

答：(1)切削力監(jiān)測以控制刀具磨損，機床功率監(jiān)測亦可間接獲得刀具磨損信息；(2)主軸轉(zhuǎn)速監(jiān)測以判別切削參數(shù)與進給系統(tǒng)間關(guān)系；(3)刀具破損監(jiān)測；(4)主軸軸承狀況監(jiān)測；

(5)電器控制系統(tǒng)過程穩(wěn)定性監(jiān)測等。

20.高速回轉(zhuǎn)刀具的結(jié)構(gòu)特點有哪些？

答：(1)為了減輕所承受的離心力的作用，刀體材料的設(shè)計應(yīng)減輕質(zhì)量，選用比重小、強度高的刀體材料。(2)刀體結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免貫通式刀槽，減少尖角，盡量減少機夾零件的數(shù)量。刀體的結(jié)構(gòu)應(yīng)對稱于回轉(zhuǎn)軸。刀片和刀座的夾緊、調(diào)整結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能消除游隙，并且要求重復定位性好。

(3)刀體結(jié)構(gòu)和刀片夾緊結(jié)構(gòu)可靠。刀體與刀片之間的連接配合要封閉，刀片夾緊機構(gòu)要有足夠的夾緊力。(4)用于高速切削的回轉(zhuǎn)刀具必須經(jīng)過動平衡測試。

21.電火花加工的原理是什么？

答：在絕緣液體介質(zhì)中進行，自動進給調(diào)節(jié)裝置使工件與工具電極之間保持適當?shù)姆烹婇g隙，當在電極和工件之間施加很強的脈沖電壓時，就會擊穿介質(zhì)絕緣強度最低處形成瞬間火花放電，電流密度很大，放電區(qū)能量高度集中，瞬時溫度達10000－12000℃，工件和電極表面金屬放電點就被熔化，甚至汽化而被蒸發(fā)。

這些熔化或汽化的金屬在電、熱、流體、化學等各種力的作用下被拋入工作液中冷卻為金屬小顆粒，然后被工作液迅速沖離工作區(qū)，使電極和工件表面形成一個個微小的凹坑，同時放電過程中，電壓又隨之迅速降為零，介質(zhì)絕緣性能恢復，等待下一次放電。

如此反復，電極不斷下降，工件不斷被蝕除，最后就在工件上復制出了電極形狀型腔內(nèi)形，達到成形加工的目的。

22.電火花線切割的加工定義是什么？

答：電火花線切割加工直接利用電能對金屬材料進行加工，同屬蝕除加工。線切割采用細金屬絲為電極，線切割可以加工帶有一定錐度的型孔或型芯等。線切割加工時，一方面線電極對工件不斷地上下移動，另一方面裝夾工件的十字工作臺，由數(shù)控伺服電動機驅(qū)動，在x、y方向?qū)崿F(xiàn)進給，使線電極沿加工圖形的軌跡，對工件進行切割加工。

23.電火花線切割的加工特點有哪些？ 答：(1)不需要制造成形電極；(2)不需考慮電極損耗；

(3)能加工精密細小、形狀復雜的通孔零件或零件外形；(4)不能加工盲孔

(5)一般采用一個電規(guī)準一次加工完成；

第三次作業(yè)

1.超精密加工對微量進給裝置的要求是什么？

答：(1)微進給與粗進給分開，以提高微位移的精度、分辨率和穩(wěn)定性；(2)運動部分必須是低摩擦和高穩(wěn)定性，以便實現(xiàn)很高的重復精度；(3)末級傳動元件必須有很高的剛度，即夾固刀具處必須是高剛度的；(4)工藝性好，容易制造；(5)應(yīng)能實現(xiàn)微進給的自動控制，動態(tài)性能好。

2.電子束加工的特點要求是什么？

答：(1)電子束可實現(xiàn)極其微細的聚焦(可達0.1μm)，可實現(xiàn)亞微米和毫微米級的精密微細加工。(2)電子束加工主要靠瞬時熱效應(yīng)，工件不受機械力作用，因而不產(chǎn)生宏觀應(yīng)力和變形。

(3)加工材料的范圍廣，對高強度、高硬度、高韌性的材料以及導體、半導體和非導體材料均可加工。(4)電子束的能量密度高，如果配合自動控制加工過程，加工效率非常高。

(5)電子束加工在真空中進行，污染少，加工表面不易氧化，尤其適合加工易氧化的金屬及其合金材料。

3.離子束加工的原理是什么？

答：離子束加工的原理與電子束加工基本類似，也是在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速后，撞擊在工件表面上，引起材料變形、破壞和分離。由于離子帶正電荷，其質(zhì)量是電子的千萬倍，因此離子束加工主要靠高速離子束的微觀機械撞擊動能，而不是像電子束加工主要靠熱效應(yīng)。

4.試論述制造自動化技術(shù)的內(nèi)涵。

答：制造自動化技術(shù)是制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，是一個動態(tài)發(fā)展的過程。隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計算機的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，制造自動化的概念已擴展為不僅包括用機器代替人的體力勞動和腦力勞動，而且還包括人和機器及制造過程的控制、管理和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以使產(chǎn)品制造過程實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、及時和潔凈的目標。

5.以FMS為例說明自動化制造系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)。答：(1)加工系統(tǒng)：組成FMS的自動化加工設(shè)備。

(2)工件儲運系統(tǒng)：由工件庫、工件運輸設(shè)備和更換裝置等組成。(3)刀具儲運系統(tǒng)：由刀具庫、刀具輸送裝置和交換機構(gòu)等組成。(4)FMS的控制系統(tǒng)：采用計算機多層控制。(5)檢側(cè)與監(jiān)控系統(tǒng)。

6.FMS刀具運儲系統(tǒng)的主要職能是什么？

答：是負責刀具的運輸、存儲和管理，適時地向加工單元提供所需的刀具，監(jiān)控管理刀具的使用，及時取走已報廢或刀具壽命已耗盡的刀具，在保證正常生產(chǎn)的同時，最大程度地降低刀具成本。

7.自動化制造系統(tǒng)總體設(shè)計的主要內(nèi)容是什么？

答：確定加工對象的類型及范圍；對所確定的加工對象進行工藝分析、制定加工方案；建立系統(tǒng)的功能模型和信息模型；確定設(shè)備類型及配置，進行系統(tǒng)總體平面布局設(shè)計；確定物流系統(tǒng)方案、控制系統(tǒng)方案、質(zhì)量控制及監(jiān)控方案；計算機通信網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)設(shè)計；輔助裝置的確定；對系統(tǒng)配置及運行方案進行計算機仿真以確定最佳方案；對系統(tǒng)進行可靠性分析；對系統(tǒng)進行風險分析和經(jīng)濟效益評估等。

8.工件儲運系統(tǒng)在自動化制造系統(tǒng)中的作用是什么？

答：將被加工零件按系統(tǒng)的要求輸送到所需要的設(shè)備進行加工或處理，對暫時不需要加工的工件進行有效的存儲和管理，使其不仿礙其它工件的流動，對已加工完成的件要送出系統(tǒng)或送入倉庫等。

9.CIMS系統(tǒng)的定義是什么？

答：計算機集成制造系統(tǒng)借助于計算機的硬件、軟件技術(shù)，綜合運用現(xiàn)代管理技術(shù)、制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)、系統(tǒng)工程技術(shù)，對企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)、管理、計劃、調(diào)度、經(jīng)營、銷售等整個生產(chǎn)過程中的信息進行統(tǒng)一處理，并對分散在產(chǎn)品設(shè)計制造過程中各種孤立的自動化子系統(tǒng)的功能進行有機地集成，并優(yōu)化運行，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本，進而提高企業(yè)的柔性、健壯性和敏捷性，使企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。

10.CIMS系統(tǒng)的由哪幾部分功能組成？

答：(1)四個功能分系統(tǒng)：① 管理信息系統(tǒng)(MIS)；② 工程設(shè)計自動化系統(tǒng)；③ 制造自動化系統(tǒng)；④ 質(zhì)量保證系統(tǒng)。(2)兩個支撐分系統(tǒng)：① CIMS數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)；② CIMS計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

11.簡述并行工程的概念。

答：并行工程是集成地、并行地設(shè)計產(chǎn)品及其相關(guān)的各種過程(包括制造過程和支持過程)的系統(tǒng)方法。這種方法要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計一開始就考慮產(chǎn)品整個生命周期中從概念形成到產(chǎn)品報廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進度計劃和用戶要求。

12.PDM的定義是什么？

答：產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理(PDM)以產(chǎn)品為中心，通過計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，把企業(yè)生產(chǎn)過程中所有與產(chǎn)品相關(guān)的信息和過程集成起來，統(tǒng)一管理，使產(chǎn)品數(shù)據(jù)在其生命周期內(nèi)保持一致、最新和安全，從而縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低成本、提高質(zhì)量、改善性能，使企業(yè)贏得主動權(quán)和競爭優(yōu)勢。

13.試述精益生產(chǎn)的內(nèi)涵。

答：精益生產(chǎn)的核心內(nèi)容是準時制生產(chǎn)方式，這種方式通過看板管理，成功地制止了過量生產(chǎn)，實現(xiàn)了“在必要的時刻生產(chǎn)必要數(shù)量的必要產(chǎn)品”的目標，從而徹底消除產(chǎn)品制造過程中的浪費，以及由之衍生出來的種種間接浪費，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的合理性、高效性和靈活性。精益生產(chǎn)是一個完整的技術(shù)綜合體，包括經(jīng)營理念、生產(chǎn)組織、物流控制、質(zhì)量管理、成本控制、庫存管理、現(xiàn)場管理等在內(nèi)的較為完整的生產(chǎn)管理技術(shù)與方法體系。

14.簡述敏捷制造的基本概念？

答：敏捷制造(Agile Manufacturing)，以柔性生產(chǎn)技術(shù)和動態(tài)組織結(jié)構(gòu)為特點，以高素質(zhì)、協(xié)同良好的工作人員為核心，實施企業(yè)間網(wǎng)絡(luò)集成，形成快速響應(yīng)市場的社會化制造體系。

15.簡述MRP-II的基本思想？

答：在閉環(huán)MRP基礎(chǔ)之上，把物流和資金流結(jié)合在一起形成的完整的人機交互式的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。它主要完成企業(yè)的計劃管理、采購管理、庫存管理、生產(chǎn)管理、成本管理等功能，MRPII可以在周密的計劃下有效地利用企業(yè)的各種資源，控制資金占用、縮短生產(chǎn)周期、降低生產(chǎn)成本。