先进制造技术复习题

先进制造技术复习题 一、名词解释1、并行设计——指集成地、并行地处理产品设计制造及其相关过程的系统方法。2、摩擦学设计——运用摩擦学的理论、方法、技术和数据，将摩擦和磨损减小到最低程度，使产品具有高性能、低功耗、足够的可靠性和寿命。3、优化设计——在多个工程设计中寻找出最佳化方案的过程。4、变型设计——对于成熟产品，按市场需求进行结构重组，最大限度地利用企业的原有产品资源，加快生产周期，控制成本，保证质量。5、全寿命周期设计——对产品的结构、功能、制造、销售、使用、维修直至回收再利用的全过程的设计。6、流体动压润滑——两摩擦表面相对运动时，具有一定粘度的流体被带进两表面之间，靠粘性流体的动力学作用产生流体压力，形成润滑膜以承受载荷并将两表面完全分隔开的润滑方式。7、弹性流体动压润滑——具有点线接触的两弹性体相对运动时，在点线接触运动副上产生很高的载荷使弹性体产生很大的局部变形，从而改变润滑油膜的几何形状和压力分布，以承受载荷并将两表面完全分隔开的润滑方式。8、流体静压润滑——靠外部的流体压力源向磨擦表面之间供给一定压力的流体，借助流体静压力来承受载荷，运动副之间完全被油膜隔开的润滑方式。9、电子束焊接——在真空条件下，利用聚焦后被加速的能量密度极高（106～108W/cm2）的电子束，以极高速度冲击到工件表面极小面积上，在几分之一微秒内，其能量大部分转变为热能，从而引起材料的局部熔化达到焊接的目的。10、电火花加工技术——在一定的液体介质中，利用脉冲放电对导电材料的电蚀现象来蚀除材料，获得零件的尺寸、形状和表面质量的一种加工方法。11、高能束加工技术——利用聚焦到加工部位上的高能量密度射束，对工件材料进行去除加工的特种加工的总称，通常指激光加工、电子束加工和离子束加工。12、激光表面合金化——利用激光束作为热源，加热熔化已涂覆合金元素的基体材料，使合金元素渗入到基体材料的表面的处理工艺。13、表面覆层技术——利用表面工程技术，在产节约资源。尽可能利用再生资源，节省材料，节省人力资源。延长产品适用寿命。采用可更换结构。可回收性。选用可回收材料，减少材料种类。6、系统的可靠性模型分几种类型？画图说明。答：系统的可靠性模型分五种类型：串联系统；并联系统；混联系统；备用冗余系统；复杂系统。图7、优化设计模型的三要素是什么？写出优化设计模型的数学表达式。答：优化设计模型的三要素是目标函数、设计变量、约束条件。优化设计模型的数学表达式：X=(x1，x2，…，xn)TMinF(X)s.t.gi((X)=0i=1，…，qgi((X)≤0i=q+1,…，p8、与传统焊接相比，激光焊接有什么特点。答：与传统焊接相比，激光焊接的特点如下：激光连续焊接速度极为迅速，因此，焊接材料不易被氧化，焊接效率高；激光功率密度高，激光束不与被焊工件材料接触，故不产生焊渣；激光焊接输入能量极小，故焊点小，焊缝窄，热影响区间小，工件变形小，精度高；可焊同种金属，异种金属以及金属和非金属材料，焊缝具有很高的耐腐蚀性且力学性能高于母材；焊接件拼装精度高，焊前焊后不需要热处理；焊接系统柔性高，自动化程度高，设备价格昂贵。9、什么是表面改性技术？其目的是什么？常用的表面改性技术有哪几种？答：表面改性技术是指采用工艺手段使材料表面获得与基体不同的组织和性能的一种工艺。目的：既能发挥基体材料的力学性能，又能使材料表面获得各种所需的特殊性能，同时可以掩盖材料表面的缺陷，延长材料的适用寿命。常用的表面改性技术有：喷丸强化、表面热处理、化学热处理。10、什么是超高速加工技术？在加工和应用上有什么特点？答：采用超硬材料刀具和能可靠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，提高工件尺寸的精度和工件表面质量的现代制造技术。加工上的特点：⑴可加工各种表面形状的零件，由毛坯一次加工成成品，并实现精密甚至超精密加工。⑵可实现小的磨粒切深，使陶瓷、钛合金、镍合金等难加工材料的切削性能大大提高，使磨削表面质量提高。应用上的特点：⑴大批生产的领域，如汽车行业；⑵工件本身刚度不足的领域，如航空领域；⑶加工复杂曲面领域，如模具行业；⑷难加工材料领域以及超精密微细加工领域。11、什么是快速原型制造技术？其应用上有什么特点？它有哪四种典型技术。答：快速原型制造技术是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、机械工程、电子技术及激光技术的技术集成以实现从零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。应用上的特点：⑴适合于各种材料、各种形状复杂、不规则零件的加工；没有或极少切削且是一种环保性技术；⑵解决了CAD设计中三维造型看得见、摸不着的问题；体统柔性高，只需修改CAD模型就可生成各种不同形状的零件；⑶多技术集成设计制造一体化技术，不需要专用的夹具和模具，零件复杂程度与制造成本关系不大；新产品开发时间大大缩短。快速原型制造技术典型的四种技术：立体印刷；分层实体制造；选择性激光烧结；熔融沉积成形。12、什么是特种加工？工艺上有什么特点？应用上有什么特点？答：特种加工是将电、磁、声、光、热等物理、化学能或其组合乃至与机械能的组合直接施加在被加工部位，使材料去除、变形或则改变性能的一种工艺。工艺特点：⑴刀具材料的硬度可以大大低于工件材料的硬度；切削时，机械力很小，因此，工件切削变形小，加工精度高，表面质量高；⑵可直接使用电能、电化学能、光能等对材料进行加工也可以复合成新的工艺；一种新能源的产生，会产生一种新的特种加工工艺。应用特点：难加工材料的加工；复杂零件表面的加工；精密的、有特殊要求零件的加工。13、简述现代企业生方式的巨大变革。答：现代企业面临经济知识时代，技术不断创新，产品生命周期缩短，市场竞争日趋激烈。因此现代企业生产的方式由大规模定制即企业需要从客户到供应商的各个环节，业务模式进行全面重组。现代企业的生产方式，以客户为中心，企业的生存与发展最终取决于客户与销售能否实现。14、简述制造资源计划。答：制造资源计划（MRP）是一种工业制造企业的物资计划管理模式，根据产品各层次物品的从属和数量关系，以每个物品为计划对象，以完工日期为时间基准，倒排计划，按提前期长短区别物品下达计划时间的先后次序15、试述物料需求计划答：物料需求计划是一种以计算机为基础的生产计划与控制系统，它根据总生产进度计划中规定的最终产品的交货日期，编制所构成最终产品的装配件、部件、零件的生产进度计划、对外的采购计划、对内的生产计划16、简述数控机床的特点。答：1、易于加工形状复杂的零件加工精度高2、工件加工周期短，生产效率高3、加工质量稳定，劳动强度低。4、可实现精确成本计算和科学管理5、有利于实现优化控制和生产系统的集成17、什么是虚拟制造技术？其目的是什么？答：虚拟制造技术是以计算机支持的仿真技术为前提，对设计、加工、成形、装配、维护等，通过统一建模形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品。虚拟制造的目的：⑴提供产品性能、制造成本、生产周期的相关信息，使决策者做出正确的设计和管理决策；⑵及时发现设计和制造过程中可能出现的错误，减少设计、工艺缺陷，优化产品性能，降低成本，提高加工质量；⑶优化资源配置和物流管理，实现柔性制造和敏捷制造，提高企业在市场中的竞争优势。18、什么是智能4M系统？其主要研究的内容是什么？答：智能4M系统是将建模、加工、测量、机器人操作四者一体化的智能系统，实现快速制造、检测、相应和重组。其主要研究的内容是：信息共享和集成、传感器信息的处理和融合、4M系统的建模以及一体化的制造仿真与控制语言研究，形成面向用户的柔性加工高层控制语言、几何信息提取、特征映射方法和4M系统集成的研究。19、什么是工业机器人？按自动化功能层次、控制方式可分为几种类型。答：工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或多种操作功能的专用机械装置；由计算机进行控制，是无人参与的自主自动化控制系统；它是可编程的、具有柔性的自动化系统，可以允许进行人机联系。按自动化功能层次分为：专用机器人、通用机器人、示教再现机器人、智能机器人。按控制方式分：固定程序控制机器人、可编程控制机器人。20、什么是柔性制造技术？其柔性具体体现在哪些方面？答：柔性制造技术是一种用于多品种中小批量或变批量生产的制造自动化技术，它是对不同形状加工对象进行有效地适应性转化为成品的各种技术的总称，其基本特性是柔性。其柔性具体指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力，可分为瞬时、短期和长期柔性三种。瞬时柔性是指设备出现故障后，自动排除故障或将零件转移到另一台设备上继续进行加工的能力；短期柔性是指系统在短期（几小时或几天）内，适应加工对象变化的能力，包括在任意时刻混合地进行加工两种以上零件的能力；长期柔性是指系统在长期（几周或一个月）使用中，能进行加工各种不同零件的能力。21、并行工程的概念及其特征是什么？答：并行工程是对于产品和其有关的过程（包括制造和保障过程）进行并行设计的一种系统的综合方法，它要求研制者从一开始就考虑整个产品寿命周期（从概念形成到产品报废处置）中的全部要素，包括质量、成本、进度及顾客要求。并行工程要求特别重视源头设计，在设计的开始阶段，就设法吧产品开发所需的所有信息进行综合考虑，把许多学科专家的经验汇集在一起，融为一体。特征：并行特征；整体特征；协同特征；集成特征。三、论述题1、试论述现代设计技术有什么特点。答：现代设计技术是在传统设计的基础上继承和发展起来的一门多专业、多学科且相互交叉的综合性很强的基础技术科学，其设计范围不断扩大，设计手段不断现代化，已发展到采用计算机网络技术，实现异地设计、虚拟设计与制造。现代设计的特点：⑴设计范畴扩展化，强调产品全寿命周期设计。现代设计强调从市场调研、用户要求，到产品设计、制造、销售、维修直至回收再利用的产品全寿命周期的综合最优化；⑵设计手段的计算机化。产品在物理模型实现之前，通过计算机仿真、有限元分析，进行多变量的最佳化设计方案选择，使系统整体最佳化。⑶设计过程的并行化和智能化。现代设计借助于网络和数据库，人工智能和专家系统，使计算机完成了一部分创造性设计；各设计团队互相协作，强调各个设计过程的交叉进行，使设计质量、设计效率大大提高。强调产品的宜人性和环保性。现代设计强调产品质量的同时还强调产品外观的美观性，使产品具有时尚性和艺术性。绿色设计是产品的最终要求，要求产品的制造、使用过程中，对使用者和环境没有危害。试论述制造业生产模式的演变过程。答：制造业生产模式大致经历了四个主要阶段：（1）手工与单件生产方式。1765年瓦特蒸汽机的发明，出现了工场式的制造厂，从手工业到机器作业，从作坊到批量生产，生产率有了较大提高。其基本特征是采用手动操作的通用机床按用户要求进行生产，产品的可靠性和一致性不能得到保证；工厂管理简单，生产成本低，效率低。（2）大批量生产方式。19世纪中叶到20世纪中叶，互换性概念和大批量生产的要求，将传送带引入生产系统，推动了工业化进程，为社会提供了大量的经济产品，促进了市场经济的高度发展。其基本特征是产品的设计、制造采用标准化和专业化模式并采用高效的专业设备和生产线进行生产；企业实现纵向一体化的管理模式，与产品相关的工作都由本企业完成。（3）柔性自动化生产方式。随着市场的多变性和客户需求的个性化，要求企业生产的产品品种多，批量小，生产计划与调度的动态性，因此，70年代，出现了各种微型机数控系统、柔性制造单元、柔性生产线和自动化工厂。其基本特征是工序相对集中，多品种少批量生产，产品质量高，生产成本低；对市场具有较强的灵活性和适应性。（4）高效、敏捷与集成经营方式。面对科技的迅猛发展，全球市场竞争的日趋激烈，产品寿命不断缩短，出现了先进制造生产模式的理念。其基本特征是以人为中心，产品采用并行制造，企业采用分布式扁平的网络结构，产品质量、技术创新成为企业竞争的焦点。3、试论述智能制造系统的定义以及基本特征。答：智能制造系统是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统，它在制造过程中能以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟人类专家的智能活动进行分析、推理、判断、构思和决策，从而取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时，收集、存储、完善、共享、继承和发展人类专家的智能。其基本特征：⑴自组织能力。指智能制造系统中的各种设备，能够按照工作任务的要求，自行集合成一种最合适的结构，并按照最优的方式运行。任务完成后，该结构自动解散，以备下一个任务。自组织能力是智能制造系统的一个重要标志。⑵自律能力。智能制造系统能根据周围环境和自身作业状况的信息进行监测和处理，并根据处理结果自行调整控制策略，以采取最佳行动方案，使整个制造系统具有抗干扰、自适应和容错能力。⑶自学习和自维护能力。智能制造系统能以原有专家知识为基础，在实践中，不断学习，完善系统知识库并删除知识库中错误信息，使知识库最优化。同时，还能对系统故障进行自我诊断、排除和修复。⑷整个制造环境的智能集成。智能制造涵盖了产品的市场、设计、制造、服务和管理的整个过程，并将它们集成一体，系统地加以研究，实现整体的智能化。3、试述敏捷制造特点。答：敏捷制造是指制造系统在满足低成本和高质量的同时，对变幻莫测的市场需求的快速反应。其基本特点：（1）敏捷制造是自主制造系统，即每个工件和加工过程、设备的利用以及人员的投入都由本单元自己掌握和决定，对于复杂产品，可将产品分成若干单元，使每一单元对相对独立的分产品的生产负有责任，分单元之间分工明确，协调完成一个项目组的产品。（2）敏捷制造是虚拟制造系统，即能够随环境的变化迅速地动态重构，对市场做出快速的反应，实现