先进制造技术第四版习题答案

模块1答案：一、单项选择题1.下列不属于制造业发展历程阶段的是（D）。A.手工制造时代B.蒸汽动力制造时代C.数字化制造时代D.生物基因制造时代2.制造系统的核心功能是（C）。A.物料运输B.信息处理C.将原材料转化为产品D.能源供应3.下列属于先进制造技术特征的是（B）。A.高能耗、低效率B.集成化、智能化C.单一技术主导D.仅适用于传统制造业4."工业4.0"的核心技术基础是（B）。A.电气自动化B.信息物理系统（CPS）C.蒸汽动力D.流水线生产二、判断题1.先进制造技术仅指自动化设备的使用。（×）2.制造系统包含物流、信息流和能量流三大要素。（√）3.第一次工业革命的标志是电力技术的应用。（×）4.绿色制造要求在产品全生命周期减少环境影响。（√）5.CIMS（计算机集成制造系统）属于传统制造模式。（×）三、填空题1.制造业按技术特征可分为______、______、______三个阶段。（劳动密集型、资本密集型、技术密集型）2.制造系统的四个基本组成部分是______、______、______、______。（加工设备、物料储运系统、控制系统、人力资源）3.工业4.0提出的三大集成是______、______、______。（纵向集成、横向集成、端到端集成）4.先进制造技术的"三化"特征是指______、______、______。（数字化、网络化、智能化）四、简答题1.简述制造业在国民经济中的支柱作用。答案：提供就业岗位/推动技术创新/保障国防安全/促进国际贸易列举5项先进制造关键技术并说明其应用场景。答案：（1）增材制造（3D打印）应用于航空航天复杂部件一体化打印、医疗领域个性化植入物按需生产。（2）工业机器人广泛用于汽车制造中的焊接、装配，以及电子制造中的贴片、检测等。（3）数字孪生技术用于工厂能耗动态调控、设备故障秒级诊断、新产品虚拟测试验证。（4）柔性电子制造应用于可弯曲的平板电脑、智能服装等消费电子设备。（5）纳米制造用于高效太阳能电池板、电池生产，以及医疗领域的体内传感器。模块2一、单项选择题1.柔性制造系统（FMS）的核心特征是（B）。A.单一品种大批量生产B.多品种小批量快速切换C.完全人工操作D.仅适用于机械加工2.并行工程的核心思想是（B）。A.串行开发流程B.跨部门协同与并行作业C.仅关注设计阶段D.减少计算机辅助工具使用3.计算机集成制造（CIM）的核心是（B）。A.独立子系统运行B.信息流与业务流的集成C.完全替代人工决策D.仅包含硬件设备联网4.虚拟制造技术可实现的场景是（A）。A.生产线布局仿真验证B.直接输出实体产品C.替代所有物理试验D.仅用于游戏开发5.敏捷制造强调的核心竞争力是（B）。A.固定生产流程B.快速响应市场变化C.最大化库存量D.单一供应商管理6.云制造的服务模式不包括（B）。A.IaaS（基础设施即服务）B.HaaS（硬件即服务）C.PaaS（平台即服务）D.SaaS（软件即服务）二、判断题1.FMS必须包含工业机器人才能实现柔性化。（×）2.并行工程要求在设计阶段同步考虑制造工艺。（√）3.CIM系统仅适用于离散型制造业。（×）4.数字孪生技术是虚拟制造的重要支撑。（√）5.云制造无需实体工厂即可完成产品生产。（×）三、填空题1.FMS三大组成系统是______、______。（加工系统、物流系统、控制系统）2.并行工程的关键技术包括______、______。（DFM（面向制造的设计）、PDM（产品数据管理））3.CIM系统的五层体系结构包括______层、______层、______层等。（企业、车间、单元）4.虚拟制造可分为______型、______型、______型三类。（以设计为中心、以生产为中心、以控制为中心）5.敏捷制造的四大要素是______、______、______、______。（快速响应、动态联盟、知识驱动、虚拟组织）6.智能制造三大特征______、______、______。（自感知、自决策、自执行）四、简答题1.对比柔性制造系统与传统刚性生产线的差异。答案：产品适应性、设备配置、切换效率、成本结构2.阐述并行工程在产品开发中的实施路径。答案：跨职能团队组建、协同平台搭建、DFX技术应用、迭代优化机制3.分析CIM系统中ERP与MES的功能边界。答案：ERP侧重战略层资源计划，MES侧重车间层执行控制。4.论述数字孪生技术在虚拟制造中的具体应用。答案：工艺参数优化、故障预测、远程监控5.云制造如何支持制造资源共享？请举例说明。答案：共享3D打印设备、云端工艺知识库、分布式产能调度

模块三答案：一、选择题1.以下哪种3D打印工艺不需要支撑结构？（C）A.SLA（光固化）B.FDM（熔融沉积成型）C.SLS（选择性激光烧结）D.DLP（数字光处理）2.水射流加工的主要优势是（B）。A.加工速度快B.无热影响区C.可加工所有金属材料D.设备成本低3.激光切割不锈钢薄板时，需调整的关键参数是（A）。A.激光功率与切割速度B.水压与磨料浓度C.超声振动频率D.电极材料4.电火花线切割加工使用的电极丝材料通常是（B）。A.铜丝B.钼丝C.钨丝D.铝丝5.离子束加工常用于以下哪种场景？（B）A.金属厚板切割B.纳米级表面抛光C.塑料零件成型D.木材雕刻二、判断题1.超声加工适合加工硬脆材料如陶瓷和玻璃。（√）2.化学蚀刻的加工深度不受材料均匀性影响。（×）3.电子束加工必须在真空环境中进行。（√）4.SLS工艺使用紫外光固化液态树脂。（×）5.电火花线切割可以加工非导电材料。（×）三、填空题1.3D打印中，通过三维扫描获取模型数据后，需进行________和切片处理。（逆向工程）2.水射流切割含磨料时，常用磨料是________或氧化铝。（石榴石砂）3.激光打孔时，焦点位置应调整到工件________。（表面）4.超声加工的工具头振动频率范围是________Hz。（15,000~40,000（或超声频段））5.电火花加工中，电极损耗与________和脉宽参数有关。（电流）6.离子束加工蓝宝石时，需通过多次________优化面形精度。（迭代加工）四、简答题1.简述激光切割与水射流切割的优缺点对比。答案：激光：精度高、速度快，但热影响区大，适合薄板金属/非金属。水射流：无热变形，可切厚板及复合材料，但速度慢、设备成本高。2.电火花线切割加工中，为什么钼丝比铜丝更适合作为电极丝？答案：钼丝熔点高、抗拉强度好，适合长时间连续加工，且损耗低于铜丝。说明SLS（选择性激光烧结）工艺的特点及适用材料。答案：使用激光烧结粉末（尼龙、金属等），无需支撑，适合复杂功能件和小批量生产。4.化学加工中的光刻技术分为哪几个步骤？简要描述其过程。答案：涂胶（光刻胶）→曝光（紫外光通过掩模）→显影（溶解未固化胶）→蚀刻（酸/碱腐蚀裸露区域）→去胶

模块四答案：一、单选题1.高速切削加工的定义之一是主轴转速不小于（B）。A.5000r/minB.10000r/minC.15000r/minD.20000r/min2.高速切削加工中，切削速度增大到一定程度后，切削温度会（C）。A.继续升高B.保持不变C.开始下降D.不确定3.干式切削加工的主要优点之一是（B）。A.提高切削速度B.环保无污染C.增加刀具寿命D.提高加工精度4.工业机器人按控制方法分类，能够精确计算出直线、圆弧等轨迹的机器人是（C）。A.点位控制机器人B.连续轨迹控制机器人C.可控轨迹机器人D.伺服型机器人5.数字孪生技术的关键组成部分不包括以下哪一项？（C）A.数据采集B.数据处理C.实体制造D.模拟仿真二、多选题1.高速切削加工的特点包括以下哪些？（ABCD）A.提高材料切除率B.降低切削力C.减少工件热变形D.提高加工表面质量2.干式切削加工的应用领域包括（ABCD）。A.钻削B.铣削C.镗削D.齿轮加工3.工业机器人的基本组成包括以下哪些部分？（ABC）A.机械部分B.传感部分C.控制部分D.电源部分4.数字孪生技术在工业制造中的应用包括（ABC）。A.产品设计优化B.生产过程监控C.故障预测与维护D.能源管理5.工业机器人按功能分类，包括以下哪些类型？（ABCD）A.顺序控制型机器人B.再现型机器人C.自适应机器人D.智能机器人三、填空题1.高速切削加工中，切削速度超过临界值后，切削温度会_________。（开始下降）2.干式切削加工中，为解决冷却问题，可采用_________或微量冷却等方法。（风冷）3.工业机器人按坐标形式分类，包括直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型、极坐标型和_________。（关节型）4.数字孪生技术的基本原理包括数据采集、数字化建模、_________和实时监测。（仿真分析）5.工业机器人控制系统可分为_________控制系统和闭环控制系统。（开环）四、简答题1.请简述高速切削加工的定义及其主要特点。答案：高速切削加工是指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。其主要特点包括：提高材料切除率、降低切削力、减少工件热变形、提高加工表面质量等。干式切削加工有哪些主要优点？请列举至少3点。答案：（1）环保无污染，省去切削液的使用和处理成本；（2）简化生产系统，降低设备占地面积；（3）提高加工效率，减少加工时间。3.数字孪生技术在工业制造中的应用有哪些？请列举至少3个应用场景。答案：（1）实时监测生产过程，优化生产效率；（2）预测设备故障，减少停机时间；（3）提高产品质量，降低生产成本。模块五答案：一、选择题1.企业需要快速响应市场变化，减少库存积压，最适宜采用（B）。A.MRP系统B.JIT模式C.传统批量生产D.手工记录库存2.灯塔工厂的典型技术特征是（B）。A.人工搬运物料B.数字孪生实时优化C.固定生产节拍D.纸质报表管理3.某产品BOM显示需A零件2个、B零件3个，若计划生产100件，A零件当前库存50个，则MRP净需求量为（A）A.150B.200C.250D.300二、判断题1.MRP系统仅适用于离散型制造企业。（×）2.JIT的“零库存”指完全无库存，需供应商即时响应。（×）3.数字孪生技术可通过仿真模拟提前发现生产瓶颈。（√）4.灯塔工厂必须使用全自动化设备，禁止人工参与。（×）5.绿色制造要求在生产中优先考虑资源循环利用。（√）三、填空题1.MRP运算的核心公式：净需求量=_____-现有库存+______。(总需求量、安全库存)2.灯塔工厂的三大技术支柱是______、______、______（答出三个即可）。(物联网（IoT）、人工智能（AI）、大数据分析（或数字孪生、5G、自动化）3.若某物料安全库存为200件，预计到货量为500件，当前库存为300件，则MRP建议订购量为______件。（400）四、简答题1.从需求驱动方式、库存策略两个维度，说明MRP与JIT的区别。答案：需求驱动：MRP：基于预测和计划推动生产；JIT：基于实际订单拉动生产。库存策略：MRP：允许合理库存缓冲；JIT：追求“零库存”，减少仓储成本。2.列举数字孪生技术在智能工厂中的3个应用场景，并简述其价值。答案：设备健康监测：实时监控设备状态，预测故障；生产