先进制造技术复习题.docx
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先进制造技术复习题
先进制造技术复习题
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环境三个技术群。
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。
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。
35.LIGA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术。
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。
39.MRP和MRPII分别是指物料需求计划和制造资源计划，而ERP是指企业资源计划，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
46.PDM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。
47.CIMS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。
22、
二、单项选择题
2．高速加工机床的进给系统机构大多采用（a）
a.直线电机b.滑动丝杠传动机构c.摩擦传动机构
4．机床进给伺服系统常用的检测角位移的原件是（d）
a.感应同步器；b.光栅；c.容栅；d.脉冲编码器
5.ERP的含义是（c）
a.制造资源计划b.物料需求计划c.企业资源计划d.产品数据管理
6．下列哪种说法不符合绿色制造的的思想（c）
a.对生态环境无害b.资源利用率高，能源消耗低c.为企业创造利润
8．计算机集成制造技术强调（c）
a.企业的经营管理b.企业的虚拟制造c.企业的功能集成
9．FMS非常适合（c）
a.大批大量生产方式b.品种单一、中等批量生产方式c.多品种、变批量生产方式
10．在进行纳米级测量非导体的零件表面形貌时，常采用的测量仪器为（c）
a.光学显微镜b.扫描隧道显微镜c.原子力显微镜
13.光刻加工的工艺过程为：
（c）
a.①氧化②沉积③曝光④显影⑤还原⑦清洗
b.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦扩散
c.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦还原
14.光刻加工采用的曝光技术中具有最高分辨率的是（c）
a.电子束曝光技术b.离子束曝光技术c.X射线曝光技术
15.硅微体刻蚀加工和硅微面刻蚀加工的区别在于（a）
a.体刻蚀加工对基体材料进行加工，而面刻蚀加工不对衬底材料进行加工；
b.体刻蚀加工不对基体材料进行加工，而面刻蚀加工对衬底材料进行加工；
c.体刻蚀加工可获得高纵横比的结构，而面刻蚀加工只能获得较低纵横比的结构；
16.工业机器人有多种分类方式，下列不属于按驱动方式分类的是（d）
a.气压传动机器人;b.液压传动机器人;c.电器传动机器人;d.智能机器人；
21.在进行纳米级测量两个导体的表面形貌时，常采用的测量仪器为（b）
a.电镜b.扫描隧道显微镜c.图像处理技术
23.微细加工技术中的刻蚀工艺可分为下列哪两种（b）
a离子束刻蚀、激光刻蚀b.干法刻蚀、湿法刻蚀c.溅射加工、直写加工
25.衡量机器人技术水平的主要指标是（a）
a.自由度b.工作空间c.提取重力d.运动速度
26.在机器人控制系统中下列不属于按其控制方式划分的是（d）
a.集中控制方式b.主从控制方式c.分散控制方式d.点位式
28.CIMS的两个支撑子系统是（c）
a.工程设计自动化子系统、管理信息子系统；
b.制造自动化子系统、质量保证子系统
c.计算机网络子系统、数据库子系统
29.下列不是制造自动化分系统的是（a）
a.机械加工系统b.控制系统物c.质量保证子系统d.监控系统
35.下列不属于先进制造工艺所具有的显着特点的是（b）
a.优质；b.能耗大；c.洁净；d.灵活
36.下列属于可回收性设计原则的是（d）
a.避免有相互影响的零件组合，避免零件的无损
b.避免使用与循环利用过程不想兼容的材料或零件
c.实现零部件的标准化、系列化、模块化，减少零件的多样性
d.易于拆卸，易于分离
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材料6、微型机构7、微型加工和装配技术
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
1、对于制造系统，简单的说是指制造过程及其所涉及的__硬件、_____________、________软件______和___制造信息___________等组成的一个具有特定功能的有机整体。
2、先进制造技术特别强调__人_______的主体作用,强调___人____、____技术____和__________的有机结合。
3、FMS是由_______数控加工设备_________、_____物流储运_______________和计算机控制系统___等组成的自动化系统，它一般包括多个__________________FMC__，能根据制造任务或者生产环境的变化迅速进行调整，适用于_____多品种、中小批量生产_______________的生产。
4、特种加工从广义上来说，就是利用电能、热能、声能、__光能____、___电化学能_____、_化学能_____、以及特殊机械能等多种能量或其复合施加在工件的被加工部位上，以实现材料被去除、变形、_改变性能______或__镀覆_____等的非传统加工方法。
5、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__局部融化_____________，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属_脉冲性火花放电_______，甚至__气化_____，从而将金属蚀除下来。
6、上个世纪70年代,美国不重视_制造业________,把_制造业_______称为“__夕阳工业_____”,结果导致美国80年代的经济衰退。
7、成组技术（GT）的基础是___相似性_______，成组加工工艺就是将结构和加工工艺相接近的零件集中在一起以扩大____零件的批量_________，使大批量生产中行之有效的高效率工艺方法和设备可以用到成批生产中去，以达到较高的技术经济指标。
8、如果把精益生产体系看作是一幢大厦，那么大厦的基础就是计算机网络支持下的__小组工作方式_________。
在此基础上的三根支柱就是：
__准时生产（IIT）______、成组技术（GT）_________和_____全面质量管理（TQC）______。
二、选择题
1、由于技术的发展使市场呈现如下特点：
（ACDEF）
A竞争愈来愈激烈B价格低
C市场竞争的国际化D公司虚拟化
E市场的动态化F市场的多元化
2、激光加工系统包括哪些组成部分：
（ABCD）
A激光器B导光系统
C加工机床D控制系统及检测系统。
E电子枪
3、以下内容中那个不是线切割机床的主要工艺指标。
（A）
A、切割效率B、加工精度
C、表面粗糙度D、电极丝损耗量
4、精益生产是对哪个国家创造的一种生产方式的美称？
（C）
A中国B美国
C日本D法国
E俄罗斯
5、快速成形技术具有以下特点：
（ABCDF）
A高度柔性B技术的高度集成
C设计制造一体化D快速性
E制造难度大F材料的广泛性
三、名词解释
1、先进制造技术
先进制造技术是以提高制造企业综合效益为目的，以人为主体，以计算机技术为支柱，综合利用信息、材料、能源、环保等高新技术以及现代系统管理技术，对传统制造过程中与产品在整个寿命周期中的使用、维护、回收利用等有关环节，进行研究并改造的所有适用技术的总称。
2、计算机集成制造
我国863/CIMS主题认为：
CIM是一种组织管理企业的新理念，它将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机地结合，将企业生产过程中有关部门人/机构、经营管理和技术三要素，及其物质流、信息流和能量流有机地集成并优化运行，以实现产品上市快、高质、低耗、服务好，从而使企业赢得市场竞争。
3、快速成形技术
快速成形技术被认为是近20年里制造技术领域的一次重大突破，其对制造行业的影响可与数控技术的出现相比。
RP系统综合机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动直接快速、精确地将设计思想物化为具有一定功能的原型或直接制造零件/模具，有效地缩短产品的研究开发周期。
4、成组技术
成组技术研究和利用了有关事物中的相似性，将多种产品中的品种众多的零件，按一定的相似性准则分类编组以形成零件组，把同一零件组中诸零件原先分散的小的批量汇集成较大的成批生产量。
这样就把原先的多品种转化为少品种，小批量转化为大批量，并以这些组为基础，组织生产的各个环节，从而实现多品种中小批生产的产品设计，使制造和管理合理化，从而克服了传统的小批量生产方式的缺点，使小批量生产能获得接近大批量生产的技术经济效果。
四、简答
1、与传统的机械加工相比，特种加工的不同点是什么？
不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除金属材料。
（2）加工过程中工具和工件之间不存在显着的机械切削力，故加工的难易与工件硬度无关。
（3）各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。
2、简述柔性制造系统FMS的主要功能
常见的FMS一般具有以下功能：
1）自动制造功能，在柔性制造系统中，由数控机床这类设备承担制造任务；
2）自动交换工件和刀具的功能；
3）自动输送工件和刀具的功能；
4）自动保管毛坯、工件、半成品、工夹具、模具的功能；
5）自动监视功能（即刀具磨损、破损的监测），自动补偿，自诊断等；
6）作业计划与调度。
五、简述题
2、简述CIMS的组成，一个制造型企业采用CIMS将给企业带来什么经济效益？
组成部分：
1.经营管理信息系统。
它把企业内的各个管理环节有机地结合起来，各个功能模块可在统一的数据环境下工作，以实现管理信息的集成，从而达到缩短产品生产周期、减少库存、降低流动资金、提高企业应变能力的目的。
2.工程设计自动化系统
工程设计自动化系统，是指在产品开发过程中引用计算机技术，使产品开发活动更高效、更优质、更自动地进行。
产品开发活动包括产品的概念设计、工程与结构分析、详细设计、工艺设计以及数控编程等设计和制造准备阶段的一系列工作，即通常所说的CAD、CAPP、CAM三大部分。
3.制造自动化系统
制造自动化系统是CIMS的信息流和物料流的交汇点，是CIMS最终产生经济效益的聚集地，通常由CNC机床、加工中心、FMC或和FMS等组成。
4.质量保证系统
由以下四个子系统组成：
1）质量计划子系统
2）质量检测子系统
3）质量评价子系统
4）质量信息综合管理与反馈控制子系统
经济效益：
一个制造型企业采用CIMS，概括地讲是提高了企业整体效率。
具体而言，体现在以下方面：
1）在工程设计自动化方面，可提高产品的研制和生产能力，便于开发技术含量高和结构复杂的产品，保证产品设计质量，缩短产品设计与工艺设计的周期，加速产品的更新换代速度，满足用户需求，从而占领市场。
2）在制造自动化或柔性制造方面，加强了产品制造的质量和柔性，提高了设备利用率，缩短了产品制造周期，增强了生产能力，加强了产品供货能力。
3）在经营管理方面，使企业的经营决策和生产管理趋于科学化。
使企业能够在市场竞争中，快速、准确地报价，赢得时间；在实际生产中，解决“瓶颈”问题，减少在制品；同时，降低库存资金的占用。
4．先进制造技术的定义、内涵及发展趋势
先进制造技术是传统制造业不断地吸收机械、信息、材料及现代管理技术等方面最新的成果，并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、敏捷制造，并取得理想技术经济效果的前沿制造技术的总称。
从本质上可以说，先进制造技术是传统制造技术、信息技术、自动化技术和现代管理技术等的有机融合。
当前先进制造技术的发展趋势大致有以下几个方面。
1制造自动化技术向纵深方向发展2设计技术不断现代化3加工制造技术向着超精密超高速以及发展新一代制造装备的方向发展4绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征5虚拟现实技术在制造业中获得越来越多的应用。
6．快速成形技术的基本原理、典型快速成型工艺及特点
RP技术的基本原理是：
快速成形技术（快速原型技术，RP技术）是用离散分层的原理制作产品原型的总称（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。
）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。
典型快速成型工艺：
（1）立体光造形Stereolithography（SLA）技术能制造形状复杂、精细的零件，效率高。
（2）激光薄片叠层制造LaminatedObjectManufacturing（LOM）技术是一种常用来制作模具的新型快速成形技术，LOM可制作一些光造型法难以制作的大型零件和厚壁样件，且制作成本低廉、速度高，并可简便地分析设计构思和功能。
用来制作复合模、薄料模、级进模等，经济效益也甚为显着。
（3）立体喷墨印刷Ink-JetPrinting技术采用喷墨打印的原理，将液态造型墨水由打印头喷出，逐层堆积而形成一个三维实体。
该项技术的主要特点是非常精细，可以在实体上造出小至0.1mm的孔。
7．高速加工技术的原理与应用
超高速加工技术采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量。
高速切削加工目前主要用于汽车工业大批生产、难加工材料、超精密微细切削、复杂曲面加工等不同的领域。
航空工业是高速加工的主要应用行业，飞机制造通常需切削加工长铝合金零件、薄层腹板件等，直接采用毛坯高速切削加工，可不再采用铆接工艺，从而降低飞机重量。
8．超精密加工的加工精度一般在什么范围
目前工业发达国家的一般工厂已能稳定掌握3μm的加工精度（我国为5μm）。
同此，通常称低于此值的加工为普通精度加工，而高于此值的加工则你之为高精度加工。
在高精度训工的范畴内，根据精度水平的不同，分为三个档次：
精度为3～O．3μm，粗糙度为O．3～O·03μm的叫精密加工；
精度为0．3～0．03μm，粗糙度为0．03～0．005μm的叫超精密加工，或亚微米加工；
精度为0．03μm（30纳米），粗糙度优于0．005μm以上的则称为纳米（nm）加工。
9．了解常用的微制造（MEMS）工艺
一、STM（隧道显微镜）加工
它的基本原理是用极细的探针与被研究的样品表面分别作为两个电极（构成势垒）。
当样品与针尖离得十分近（纳米量级或小于纳米）（足够薄），在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极间的势垒流向另一电极。
二、离子束加工（IBM，IonBeamMachining）
离子束加工的原理与电子束加工原理基本类似，即在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之打到工件表面。
离子束加工方法按照其所利用的物理效应和达到目的的不同，可以分为四类，即利用离子撞击和溅射效应的离子刻蚀、离子溅射沉积和离子镀，以及利用注入效应的离子注入。
10．比较公认的微机电系统的多少尺寸范围量级的机械
在日常生活中，人们往往是把眼睛看不清的东西称之为微小物体，也可以说是指大小在0.1μm到100μm左右的物体。
不同学者对微机电系统的尺寸范围看法也不尽一致。
有些学者把大小在1mm以上到10mm量级的机械称之为超小型机械，把1mm以下量级的机械称为微型机械。
比较公认的范围是是指1mm到0.01μm量级的机械称为微型机械。
有些学者把近来十分热门的纳米技术也列入微型机械的范围内。
13．虚拟现实系统的特性（3I特性）、主要结构形式与应用
虚拟现实技术的基本特征有三个：
沉浸性、交互性和想象性。
（1）沉浸性是指用户作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。
（2）交互性是指用户对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度
（3）想象性是指用户沉浸在多维信息空间中，依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求解答，形成新的概念。
虚拟现实系统按其交互程度和沉浸程度的不同，可以分为以下几类：
（1）桌面式VR系统
（2）沉浸式VR系统。
（3）叠加式VR系统。
（4）分布式VR系统。
应用1．教育应用：
虚拟教学平台、虚拟实验室、虚拟教学软件、虚拟校园等等．在大众化教育及军事、医学、航空等的教育方面都得到了广泛应用2．工程应用3．商业应用4．娱乐应用等等
17．RE（逆向工程）、RP（快速成型）在产品开发的集成应用
逆向工程ReverseEngineering，RE）是在没有设计图纸或没有CAD模型的情况下．按照现有零件，利用各种数字化设备对现有的实物进行扫描和测量，获得密集的空间点资料，然后通过计算机技术处理得到实物的数字模型和三维实体造型的过程。
快速成型（RapidPrototyping，RP）技术于20世纪80年代起源于机械工程领域，是集新型材料科学、计算机辅助设计、数控技术、激光技术为一体，基于离散、堆积原理逐层累加进行物理模型快速制作的综合。
18.环境意识（绿色）设计的含义和应遵循的规则
在产品整个生命周期内，着重考虑产品环境属性（可拆卸性，可回收性、可维护性、可重复利用性等）并将其作为设计目标，在满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、使用寿命、质量等要求。
绿色设计的原则被公认为“3R”的原则，即Reduce,Reuse,Recycle，减少环境污染、减小能源消耗，产品和零部件的回收再生循环或者重新利用。
第一章制造业与先进制造技术
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、
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