先進制造技術(shù)復習題

先進制造技術(shù)復習題 一、名詞解釋1、并行設(shè)計——指集成地、并行地處理產(chǎn)品設(shè)計制造及其相關(guān)過程的系統(tǒng)方法。2、摩擦學設(shè)計——運用摩擦學的理論、方法、技術(shù)和數(shù)據(jù)，將摩擦和磨損減小到最低程度，使產(chǎn)品具有高性能、低功耗、足夠的可靠性和壽命。3、優(yōu)化設(shè)計——在多個工程設(shè)計中尋找出最佳化方案的過程。4、變型設(shè)計——對于成熟產(chǎn)品，按市場需求進行結(jié)構(gòu)重組，最大限度地利用企業(yè)的原有產(chǎn)品資源，加快生產(chǎn)周期，控制成本，保證質(zhì)量。5、全壽命周期設(shè)計——對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、功能、制造、銷售、使用、維修直至回收再利用的全過程的設(shè)計。6、流體動壓潤滑——兩摩擦表面相對運動時，具有一定粘度的流體被帶進兩表面之間，靠粘性流體的動力學作用產(chǎn)生流體壓力，形成潤滑膜以承受載荷并將兩表面完全分隔開的潤滑方式。7、彈性流體動壓潤滑——具有點線接觸的兩彈性體相對運動時，在點線接觸運動副上產(chǎn)生很高的載荷使彈性體產(chǎn)生很大的局部變形，從而改變潤滑油膜的幾何形狀和壓力分布，以承受載荷并將兩表面完全分隔開的潤滑方式。8、流體靜壓潤滑——靠外部的流體壓力源向磨擦表面之間供給一定壓力的流體，借助流體靜壓力來承受載荷，運動副之間完全被油膜隔開的潤滑方式。9、電子束焊接——在真空條件下，利用聚焦后被加速的能量密度極高（106～108W/cm2）的電子束，以極高速度沖擊到工件表面極小面積上，在幾分之一微秒內(nèi)，其能量大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，從而引起材料的局部熔化達到焊接的目的。10、電火花加工技術(shù)——在一定的液體介質(zhì)中，利用脈沖放電對導電材料的電蝕現(xiàn)象來蝕除材料，獲得零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量的一種加工方法。11、高能束加工技術(shù)——利用聚焦到加工部位上的高能量密度射束，對工件材料進行去除加工的特種加工的總稱，通常指激光加工、電子束加工和離子束加工。12、激光表面合金化——利用激光束作為熱源，加熱熔化已涂覆合金元素的基體材料，使合金元素滲入到基體材料的表面的處理工藝。13、表面覆層技術(shù)——利用表面工程技術(shù)，在產(chǎn)節(jié)約資源。盡可能利用再生資源，節(jié)省材料，節(jié)省人力資源。延長產(chǎn)品適用壽命。采用可更換結(jié)構(gòu)?？苫厥招浴＿x用可回收材料，減少材料種類。6、系統(tǒng)的可靠性模型分幾種類型？畫圖說明。答：系統(tǒng)的可靠性模型分五種類型：串聯(lián)系統(tǒng)；并聯(lián)系統(tǒng)；混聯(lián)系統(tǒng)；備用冗余系統(tǒng)；復雜系統(tǒng)。圖7、優(yōu)化設(shè)計模型的三要素是什么？寫出優(yōu)化設(shè)計模型的數(shù)學表達式。答：優(yōu)化設(shè)計模型的三要素是目標函數(shù)、設(shè)計變量、約束條件。優(yōu)化設(shè)計模型的數(shù)學表達式：X=(x1，x2，…，xn)TMinF(X)s.t.gi((X)=0i=1，…，qgi((X)≤0i=q+1,…，p8、與傳統(tǒng)焊接相比，激光焊接有什么特點。答：與傳統(tǒng)焊接相比，激光焊接的特點如下：激光連續(xù)焊接速度極為迅速，因此，焊接材料不易被氧化，焊接效率高；激光功率密度高，激光束不與被焊工件材料接觸，故不產(chǎn)生焊渣；激光焊接輸入能量極小，故焊點小，焊縫窄，熱影響區(qū)間小，工件變形小，精度高；可焊同種金屬，異種金屬以及金屬和非金屬材料，焊縫具有很高的耐腐蝕性且力學性能高于母材；焊接件拼裝精度高，焊前焊后不需要熱處理；焊接系統(tǒng)柔性高，自動化程度高，設(shè)備價格昂貴。9、什么是表面改性技術(shù)？其目的是什么？常用的表面改性技術(shù)有哪幾種？答：表面改性技術(shù)是指采用工藝手段使材料表面獲得與基體不同的組織和性能的一種工藝。目的：既能發(fā)揮基體材料的力學性能，又能使材料表面獲得各種所需的特殊性能，同時可以掩蓋材料表面的缺陷，延長材料的適用壽命。常用的表面改性技術(shù)有：噴丸強化、表面熱處理、化學熱處理。10、什么是超高速加工技術(shù)？在加工和應(yīng)用上有什么特點？答：采用超硬材料刀具和能可靠實現(xiàn)高速運動的高精度、高自動化、高柔性的制造設(shè)備，以極大地提高切削速度來達到提高材料切除率，提高工件尺寸的精度和工件表面質(zhì)量的現(xiàn)代制造技術(shù)。加工上的特點：⑴可加工各種表面形狀的零件，由毛坯一次加工成成品，并實現(xiàn)精密甚至超精密加工。⑵可實現(xiàn)小的磨粒切深，使陶瓷、鈦合金、鎳合金等難加工材料的切削性能大大提高，使磨削表面質(zhì)量提高。應(yīng)用上的特點：⑴大批生產(chǎn)的領(lǐng)域，如汽車行業(yè)；⑵工件本身剛度不足的領(lǐng)域，如航空領(lǐng)域；⑶加工復雜曲面領(lǐng)域，如模具行業(yè)；⑷難加工材料領(lǐng)域以及超精密微細加工領(lǐng)域。11、什么是快速原型制造技術(shù)？其應(yīng)用上有什么特點？它有哪四種典型技術(shù)。答：快速原型制造技術(shù)是綜合利用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學、機械工程、電子技術(shù)及激光技術(shù)的技術(shù)集成以實現(xiàn)從零件設(shè)計到三維實體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)。應(yīng)用上的特點：⑴適合于各種材料、各種形狀復雜、不規(guī)則零件的加工；沒有或極少切削且是一種環(huán)保性技術(shù)；⑵解決了CAD設(shè)計中三維造型看得見、摸不著的問題；體統(tǒng)柔性高，只需修改CAD模型就可生成各種不同形狀的零件；⑶多技術(shù)集成設(shè)計制造一體化技術(shù)，不需要專用的夾具和模具，零件復雜程度與制造成本關(guān)系不大；新產(chǎn)品開發(fā)時間大大縮短?？焖僭椭圃旒夹g(shù)典型的四種技術(shù)：立體印刷；分層實體制造；選擇性激光燒結(jié)；熔融沉積成形。12、什么是特種加工？工藝上有什么特點？應(yīng)用上有什么特點？答：特種加工是將電、磁、聲、光、熱等物理、化學能或其組合乃至與機械能的組合直接施加在被加工部位，使材料去除、變形或則改變性能的一種工藝。工藝特點：⑴刀具材料的硬度可以大大低于工件材料的硬度；切削時，機械力很小，因此，工件切削變形小，加工精度高，表面質(zhì)量高；⑵可直接使用電能、電化學能、光能等對材料進行加工也可以復合成新的工藝；一種新能源的產(chǎn)生，會產(chǎn)生一種新的特種加工工藝。應(yīng)用特點：難加工材料的加工；復雜零件表面的加工；精密的、有特殊要求零件的加工。13、簡述現(xiàn)代企業(yè)生方式的巨大變革。答：現(xiàn)代企業(yè)面臨經(jīng)濟知識時代，技術(shù)不斷創(chuàng)新，產(chǎn)品生命周期縮短，市場競爭日趨激烈。因此現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)的方式由大規(guī)模定制即企業(yè)需要從客戶到供應(yīng)商的各個環(huán)節(jié)，業(yè)務(wù)模式進行全面重組?，F(xiàn)代企業(yè)的生產(chǎn)方式，以客戶為中心，企業(yè)的生存與發(fā)展最終取決于客戶與銷售能否實現(xiàn)。14、簡述制造資源計劃。答：制造資源計劃（MRP）是一種工業(yè)制造企業(yè)的物資計劃管理模式，根據(jù)產(chǎn)品各層次物品的從屬和數(shù)量關(guān)系，以每個物品為計劃對象，以完工日期為時間基準，倒排計劃，按提前期長短區(qū)別物品下達計劃時間的先后次序15、試述物料需求計劃答：物料需求計劃是一種以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)計劃與控制系統(tǒng)，它根據(jù)總生產(chǎn)進度計劃中規(guī)定的最終產(chǎn)品的交貨日期，編制所構(gòu)成最終產(chǎn)品的裝配件、部件、零件的生產(chǎn)進度計劃、對外的采購計劃、對內(nèi)的生產(chǎn)計劃16、簡述數(shù)控機床的特點。答：1、易于加工形狀復雜的零件加工精度高2、工件加工周期短，生產(chǎn)效率高3、加工質(zhì)量穩(wěn)定，勞動強度低。4、可實現(xiàn)精確成本計算和科學管理5、有利于實現(xiàn)優(yōu)化控制和生產(chǎn)系統(tǒng)的集成17、什么是虛擬制造技術(shù)？其目的是什么？答：虛擬制造技術(shù)是以計算機支持的仿真技術(shù)為前提，對設(shè)計、加工、成形、裝配、維護等，通過統(tǒng)一建模形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過程、虛擬的產(chǎn)品。虛擬制造的目的：⑴提供產(chǎn)品性能、制造成本、生產(chǎn)周期的相關(guān)信息，使決策者做出正確的設(shè)計和管理決策；⑵及時發(fā)現(xiàn)設(shè)計和制造過程中可能出現(xiàn)的錯誤，減少設(shè)計、工藝缺陷，優(yōu)化產(chǎn)品性能，降低成本，提高加工質(zhì)量；⑶優(yōu)化資源配置和物流管理，實現(xiàn)柔性制造和敏捷制造，提高企業(yè)在市場中的競爭優(yōu)勢。18、什么是智能4M系統(tǒng)？其主要研究的內(nèi)容是什么？答：智能4M系統(tǒng)是將建模、加工、測量、機器人操作四者一體化的智能系統(tǒng)，實現(xiàn)快速制造、檢測、相應(yīng)和重組。其主要研究的內(nèi)容是：信息共享和集成、傳感器信息的處理和融合、4M系統(tǒng)的建模以及一體化的制造仿真與控制語言研究，形成面向用戶的柔性加工高層控制語言、幾何信息提取、特征映射方法和4M系統(tǒng)集成的研究。19、什么是工業(yè)機器人？按自動化功能層次、控制方式可分為幾種類型。答：工業(yè)機器人是一種可以搬運物料、零件、工具或多種操作功能的專用機械裝置；由計算機進行控制，是無人參與的自主自動化控制系統(tǒng)；它是可編程的、具有柔性的自動化系統(tǒng)，可以允許進行人機聯(lián)系。按自動化功能層次分為：專用機器人、通用機器人、示教再現(xiàn)機器人、智能機器人。按控制方式分：固定程序控制機器人、可編程控制機器人。20、什么是柔性制造技術(shù)？其柔性具體體現(xiàn)在哪些方面？答：柔性制造技術(shù)是一種用于多品種中小批量或變批量生產(chǎn)的制造自動化技術(shù)，它是對不同形狀加工對象進行有效地適應(yīng)性轉(zhuǎn)化為成品的各種技術(shù)的總稱，其基本特性是柔性。其柔性具體指制造系統(tǒng)對系統(tǒng)內(nèi)部及外部環(huán)境的一種適應(yīng)能力，也是指制造系統(tǒng)能夠適應(yīng)產(chǎn)品變化的能力，可分為瞬時、短期和長期柔性三種。瞬時柔性是指設(shè)備出現(xiàn)故障后，自動排除故障或?qū)⒘慵D(zhuǎn)移到另一臺設(shè)備上繼續(xù)進行加工的能力；短期柔性是指系統(tǒng)在短期（幾小時或幾天）內(nèi)，適應(yīng)加工對象變化的能力，包括在任意時刻混合地進行加工兩種以上零件的能力；長期柔性是指系統(tǒng)在長期（幾周或一個月）使用中，能進行加工各種不同零件的能力。21、并行工程的概念及其特征是什么？答：并行工程是對于產(chǎn)品和其有關(guān)的過程（包括制造和保障過程）進行并行設(shè)計的一種系統(tǒng)的綜合方法，它要求研制者從一開始就考慮整個產(chǎn)品壽命周期（從概念形成到產(chǎn)品報廢處置）中的全部要素，包括質(zhì)量、成本、進度及顧客要求。并行工程要求特別重視源頭設(shè)計，在設(shè)計的開始階段，就設(shè)法吧產(chǎn)品開發(fā)所需的所有信息進行綜合考慮，把許多學科專家的經(jīng)驗匯集在一起，融為一體。特征：并行特征；整體特征；協(xié)同特征；集成特征。三、論述題1、試論述現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)有什么特點。答：現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)是在傳統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上繼承和發(fā)展起來的一門多專業(yè)、多學科且相互交叉的綜合性很強的基礎(chǔ)技術(shù)科學，其設(shè)計范圍不斷擴大，設(shè)計手段不斷現(xiàn)代化，已發(fā)展到采用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)異地設(shè)計、虛擬設(shè)計與制造?，F(xiàn)代設(shè)計的特點：⑴設(shè)計范疇擴展化，強調(diào)產(chǎn)品全壽命周期設(shè)計。現(xiàn)代設(shè)計強調(diào)從市場調(diào)研、用戶要求，到產(chǎn)品設(shè)計、制造、銷售、維修直至回收再利用的產(chǎn)品全壽命周期的綜合最優(yōu)化；⑵設(shè)計手段的計算機化。產(chǎn)品在物理模型實現(xiàn)之前，通過計算機仿真、有限元分析，進行多變量的最佳化設(shè)計方案選擇，使系統(tǒng)整體最佳化。⑶設(shè)計過程的并行化和智能化?，F(xiàn)代設(shè)計借助于網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫，人工智能和專家系統(tǒng)，使計算機完成了一部分創(chuàng)造性設(shè)計；各設(shè)計團隊互相協(xié)作，強調(diào)各個設(shè)計過程的交叉進行，使設(shè)計質(zhì)量、設(shè)計效率大大提高。強調(diào)產(chǎn)品的宜人性和環(huán)保性?，F(xiàn)代設(shè)計強調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量的同時還強調(diào)產(chǎn)品外觀的美觀性，使產(chǎn)品具有時尚性和藝術(shù)性。綠色設(shè)計是產(chǎn)品的最終要求，要求產(chǎn)品的制造、使用過程中，對使用者和環(huán)境沒有危害。試論述制造業(yè)生產(chǎn)模式的演變過程。答：制造業(yè)生產(chǎn)模式大致經(jīng)歷了四個主要階段：（1）手工與單件生產(chǎn)方式。1765年瓦特蒸汽機的發(fā)明，出現(xiàn)了工場式的制造廠，從手工業(yè)到機器作業(yè)，從作坊到批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率有了較大提高。其基本特征是采用手動操作的通用機床按用戶要求進行生產(chǎn)，產(chǎn)品的可靠性和一致性不能得到保證；工廠管理簡單，生產(chǎn)成本低，效率低。（2）大批量生產(chǎn)方式。19世紀中葉到20世紀中葉，互換性概念和大批量生產(chǎn)的要求，將傳送帶引入生產(chǎn)系統(tǒng)，推動了工業(yè)化進程，為社會提供了大量的經(jīng)濟產(chǎn)品，促進了市場經(jīng)濟的高度發(fā)展。其基本特征是產(chǎn)品的設(shè)計、制造采用標準化和專業(yè)化模式并采用高效的專業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)線進行生產(chǎn)；企業(yè)實現(xiàn)縱向一體化的管理模式，與產(chǎn)品相關(guān)的工作都由本企業(yè)完成。（3）柔性自動化生產(chǎn)方式。隨著市場的多變性和客戶需求的個性化，要求企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種多，批量小，生產(chǎn)計劃與調(diào)度的動態(tài)性，因此，70年代，出現(xiàn)了各種微型機數(shù)控系統(tǒng)、柔性制造單元、柔性生產(chǎn)線和自動化工廠。其基本特征是工序相對集中，多品種少批量生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量高，生產(chǎn)成本低；對市場具有較強的靈活性和適應(yīng)性。（4）高效、敏捷與集成經(jīng)營方式。面對科技的迅猛發(fā)展，全球市場競爭的日趨激烈，產(chǎn)品壽命不斷縮短，出現(xiàn)了先進制造生產(chǎn)模式的理念。其基本特征是以人為中心，產(chǎn)品采用并行制造，企業(yè)采用分布式扁平的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)創(chuàng)新成為企業(yè)競爭的焦點。3、試論述智能制造系統(tǒng)的定義以及基本特征。答：智能制造系統(tǒng)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能以一種高度柔性與集成的方式，借助計算機模擬人類專家的智能活動進行分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策，從而取代或延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動，同時，收集、存儲、完善、共享、繼承和發(fā)展人類專家的智能。其基本特征：⑴自組織能力。指智能制造系統(tǒng)中的各種設(shè)備，能夠按照工作任務(wù)的要求，自行集合成一種最合適的結(jié)構(gòu)，并按照最優(yōu)的方式運行。任務(wù)完成后，該結(jié)構(gòu)自動解散，以備下一個任務(wù)。自組織能力是智能制造系統(tǒng)的一個重要標志。⑵自律能力。智能制造系統(tǒng)能根據(jù)周圍環(huán)境和自身作業(yè)狀況的信息進行監(jiān)測和處理，并根據(jù)處理結(jié)果自行調(diào)整控制策略，以采取最佳行動方案，使整個制造系統(tǒng)具有抗干擾、自適應(yīng)和容錯能力。⑶自學習和自維護能力。智能制造系統(tǒng)能以原有專家知識為基礎(chǔ)，在實踐中，不斷學習，完善系統(tǒng)知識庫并刪除知識庫中錯誤信息，使知識庫最優(yōu)化。同時，還能對系統(tǒng)故障進行自我診斷、排除和修復。⑷整個制造環(huán)境的智能集成。智能制造涵蓋了產(chǎn)品的市場、設(shè)計、制造、服務(wù)和管理的整個過程，并將它們集成一體，系統(tǒng)地加以研究，實現(xiàn)整體的智能化。3、試述敏捷制造特點。答：敏捷制造是指制造系統(tǒng)在滿足低成本和高質(zhì)量的同時，對變幻莫測的市場需求的快速反應(yīng)。其基本特點：（1）敏捷制造是自主制造系統(tǒng)，即每個工件和加工過程、設(shè)備的利用以及人員的投入都由本單元自己掌握和決定，對于復雜產(chǎn)品，可將產(chǎn)品分成若干單元，使每一單元對相對獨立的分產(chǎn)品的生產(chǎn)負有責任，分單元之間分工明確，協(xié)調(diào)完成一個項目組的產(chǎn)品。（2）敏捷制造是虛擬制造系統(tǒng)，即能夠隨環(huán)境的變化迅速地動態(tài)重構(gòu)，對市場做出快速的反應(yīng)，實現(xiàn)