先进制造技术 (2)
先进制造技术 第2版 教学课件 ppt 作者 王隆太 第2章
巨大的信息存储及处理能力，弥补了人不足。 5）并行化、最优化、虚拟化和自动化
--并行化 在产品设计阶段综合考虑产品全生命周期中的所有因素。 --最优化 对产品进行方案优选、结构优选和参数优选，实现系统整体
性能最优化。 --虚拟化 利用虚拟现实技术，在虚拟环境下评估产品性能。 --自动化 应用CAD/CAM等工具，完成建模、分析、测试、评价任务。 6）主动性 对产品全生命周期各种性能作出准确预测，及早发现产品潜
--技术设计 将产品功能原理化为具体机械结构，决定产品最终形态 和性能。
--施工设计 指零部件和产品工程图绘制以及工艺文件和说明书编写。 2）逻辑维 设计过程中解决问题的逻辑步骤。
--分析 明确设计任务，是解决设计问题的前提； --综合 是探求解决方案的创新过程，可采用抽象、发散、逆向等思维
方法寻求尽可能多的方案解； --评价 对多种方案进行比较和评定，对方案不断进行调整和改进，直
3）支撑技术 为设计过程的信息处理、加工、推理与验证提供支撑。 --现代设计方法学：包括系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、 反求工程、绿色设计、模糊设计等； --可信性设计：包括可靠性设计、安全性设计、动态设计、疲劳设计、 耐腐蚀设计、耐环境设计等； --设计试验技术：包括性能试验、可靠性试验、仿真试验和虚拟试验等。
• 等式约束： hv ( X ) 0
v 1， 2， ， p n
x2
• 可行域：指设计变量所允许取值 的设计空间，即在该区域内满足 设计约束条件；
g（X）>0 非可行域
• 而非可行域：不允许设计变量取 值的空间。
g（X）<0
先进制造技术 第2章 高速切削技术2-1
萨洛蒙在l924一1931年间，进行了一系列的高速切削实验： 在非黑色金属材料，如铝、铜和青铜上，用特大直径的刀 盘进行锯切，最高实验的切削速度曾达到14000m／min， 在各种进给速度下，使用了多达20齿的螺旋铣刀。l931年 申请了“超极限速度”专利，随后卖给了“Krupp钢与工 具制造厂”。 萨洛蒙和他的研究室实际上完成了大部分有色金属的切削 试验研究，并且推断出铸铁材料和钢材的相关曲线。 萨洛蒙理论提出了一个描述切削条件的区域或者是范围， 在这个区域内是不能进行切削的。萨洛蒙没有提出可靠的 理论解释，而且他的许多实验细节也没有人知道。
刀具磨损曲线
三、高速切削切屑形成
高速切削试验表明，工件材料及 性能对切屑形态 有决定性影响。
低硬度和高热物理性能的工件材料（铝合金、低碳钢、未 淬硬钢等）易形成连续带状切屑。 高硬度和低热物理性能的工件材料（钛合金钢、未淬硬钢 等）易形成锯齿状切屑。
切削速度对切屑形态有重要影响。对钛合金，在 （1.5~4800)m/min的切削速度范围内形成锯齿状 切屑，随切削速度的增加，锯齿程度（锯齿的齿 距）在增加，直至成为分离的单元切屑。
不同切削速度下车削45钢件的切削形态。
一方面，切削速度增加，应变速度加大，导致脆 性增加，易于形成锯齿状切屑；另一方面，切削 速度增加，切屑温度增加，导致脆性降低，不易 形成锯齿状切屑；
绝热剪切理论（Adiabatic Shear Theory) 周期脆性断裂理论（Periodic brittle fracture theoty）
萨洛蒙（Salomon）曲线
1600
切削温度/℃
钢
1200
青铜
铸铁 硬质合金980℃ Stelite合金850℃ 高速钢650℃ 碳素工具钢450℃
先进制造技术第2版ppt作者王隆太第3章
如：电刷镀、化学镀、气相沉积、热喷涂、激光表面、离子注入等。 7）新型成形工艺的产生和应用
如：多点成形、数控渐进成形、快速原型、金属喷射等新型成形工艺。
3、先进制造工艺技术特点
• 优质 产品质量高性能好、尺寸精确表面光洁、使用寿命和可靠性高。 • 高效 极大提高劳动生产率高，大大降低操作者劳动强度和生产成本。 • 低耗 大大节省原材料和能源消耗，提高自然资源利用率。 • 洁净 零排放或少排放，不污染环境，符合环境保护要求。 • 灵活 快速响应市场和生产过程变化，多品种柔性生产，适应多变的消
粉末锻造：将粉末冶金件进行再次精密锻造的工艺方法。 粉末锻造工艺特点：
①克服粉末冶金件密实度低的不足，兼具粉末冶金和锻压工艺优点； ②成形精度高，力学性能好，组织无偏析、无各向异性； ③疲劳寿命高，比普通锻造提高20%。
粉末锻造成形工艺过程
粉末锻造
粉末冶金 + 精密锻造
粉末制取 模压成形
后续处理
锻造
1、机械制造工艺内涵
机械制造工艺定义
原材料
改变形状,尺寸,性能,位置
方法和手段
机床、工具
传统机械制造工艺三步曲： ①零件毛坯的成形准备阶段 ②机械切削加工阶段 ③表面改性处理阶段
上述阶段划分逐渐模糊、交叉，甚至合而为一
成品 半成品
机械制造工艺流程
机械零件成形方法：
• 受迫成形 在特定边界和外力约束下成形 如铸造、锻压、粉末冶金和注射成形等；
2、超精密切削加工
1）超精密切削加工：通常采用金刚石刀具进行超精密切削铜、铝等非铁类 金属材料，以及玻璃、大理石、碳素纤维等非金属材料。
2）超精密切削对刀具的要求： --极高硬度、极高耐用度和极高弹性模量，保证刀具寿命和尺寸耐用度； --刃口能磨得极其锋锐，刃口圆弧半径ρ值极小，能实现超薄切削厚度； --刀刃无缺陷，避免刃形复印在加工表面； --抗粘结性好、化学亲和性小、摩擦系数低、能得到极好加工表面完整性。
先进制造技术(2、现代设计技术)
5)是一种“产品实现过程”的设计
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2.3.2 创造性设计
一、创造性思维形式 动作思维 形象思维 逻辑思维 直觉思维
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2.3.2 创造性设计
技术性的创新设计中常用的几种思维形式 分析与综合思维 收敛与发散式思维 对应与联想式思维 离散与组合式思维 换元与移植式思维
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2.2.4 现代CAD技术的研究内容
（1）现代设计理论与方法 （2）与设计环境相关的技术
（3）与设计工具相关的技术
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2.2.5 参数化设计和变量化设计
（1）参数化设计
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2.2.5 参数化设计和变量化设计
产品 product
软件 software
流程型材料 processed material
质量 quality
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2.5.1 可信性的概念 (creditability)
可用性 (availability) 可信性 可用性 影响因素 可靠性 (reliability) 维修性 (maintainability)
19世纪：70年 20世纪40年代：40年
20世纪60年代：20年
20世纪70年代：5－10年
现今：2－3年
竞争第一需要：快速响应市场
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2.3.3 快速响应设计
一、快速响应工程主要内容 （1）建立快速捕捉市场动态需求信 息的决策机制
吉大14秋学期《先进制造技术》在线作业二答案
C.精密冲裁工艺
D.辊轧工艺
?
正确答案：ABCD
13.砂轮自动平衡技术可分为哪几种？
A.机电式
B.液体注入式
C.液、气式
D.液式
?
正确答案：ABC
14.机床数控技术的功能发展方向有
A.用户界面图形化
B.科学计算可视化
C.内置高性能PLC
D.多媒体技术应用
?
正确答案：ABCD
15.先进制造技术包括
A.现代设计技术
B.先进制造工艺
C.加工自动化技术
D.先进制造生产模式及系统
?
正确答案：ABCD
二,判断题
1.天然单晶金刚石是高精密切削理想刀具材料,但价格昂贵,可用其他材料代理
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
2. RT是快速模具制造的缩写
A.错误
B.正确
?
正确答案：B
3.零件的反求只要达到样件的形状和精度要求就算反求成功，而整机反求则要复杂得多，不仅要达到样机的全部性能和功能要求，而且必须掌握它的设计思想。
A.错误
B.正确
?
正确答案：B
4.绿色制造从构思开始，到设计阶段、制造阶段、销售阶段、使用和维修阶段，直到回收阶段、再制造阶段，都必须充分涉及环境保护
A.错误
B.正确
?
正确答案：B
5. FMS是柔性制造单元的缩写
A.错误
B.正确
?
正确答案：A
6.制造概念有广义和狭义之分
A.错误
B.正确
?
正确答案：B
A.优质
B.高效
C.低耗
D.洁净
?
正确答案：ABCD
先进制造技术两套卷及答案附带名词解释
先进制造技术卷一填空题（每空1分，共计40分）1、制造过程产品从设计、＿＿、＿＿、＿＿、报废、回收等的全过程，也称为产品＿＿＿＿。
2、制造业将制造资源利用＿＿＿＿，通过＿＿＿＿，转化为供人们使用或利用的＿＿＿或＿＿＿＿的行业。
3、制造生产的运行过程，包括市场分析、＿＿＿＿、工艺规划、＿＿＿＿、＿＿＿＿、产品销售、＿＿＿＿、报废、回收、再利用等。
4、恩格斯指出：“直立和＿＿创造了人类，而＿＿是从＿＿＿＿开始的。
动物所做到的最多是收集,而人则从事＿＿。
”5、现代制造技术的四个基本特征是＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。
6、成功企业的关键因素主要有：上市时间、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、灵活性、＿＿＿＿。
7、整个生产过程实质上也是对信息的＿＿＿＿、传递和＿＿＿＿的过程，在企业中主要存在＿＿＿＿和＿＿＿＿这两种运动过程，而＿＿＿＿又是受＿＿＿＿控制的。
8、企业的产品形成过程是：＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿，＿＿＿＿＿＿＿。
9、CIMS是一种基于CIM哲理构成的＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿、＿＿＿＿的制造系统。
10、CIM技术是传统的制造技术与＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿等的有机结合。
二、选择题（每题2分，总计10分）1、磨削加工时常用的切削液是（）A、合成切削液；B、低浓度乳化液；C、切削油；D、极压切削油；2、粗加工后安排调质处理可提高零件的（）A、硬度B、耐磨性；C、强度D、综合力学性能；3、制定零件工艺过程中，首先研究和确定的基准是（）A、设计基准；B、工序基准；C、定位基准；D、测量基准；4、工序集中有利于保证各加工表面的（）A、尺寸精度；B、形状精度；C、相互位置精度；D、表面粗糙度；5、划分工序的主要依据是（）A、生产批量的大小；B、零件在加工过程中工作地是否变动；C、生产计划的安排；D、零件结构的复杂程度；三、判断题（每题1分，共计10分正确的打√，错误的打×）1、硬质合金是在碳素钢中加入大量的钨、钛、钽等元素构成，它具有很高的硬度和耐磨性。
先进制造技术第2版复习思考题答案
第1章制造业与先进制造技术1.1简述制造、制造系统与制造业概念。
制造：利用合适的工具，采用有效的工艺方法，将原材料转变产品并投放市场的过程。
狭义制造：将原材料转变为成品的加工和装配的生产过程。
广义制造：包含产品设计、加工装配、生产管理、市场营销等整个产品生命周期的全过程。
制造系统：为实现制造目的所构建的物理型系统，包括制造过程、硬件、软件和相关人员等组成部分。
制造业：是将制造资源转化为可供人们使用和消费产品的行业，是所有与制造有关的生产和服务型企业群体的总称。
1.2制造业在国民经济中的地位和作用如何？制造业地位：制造业是一个国家经济发展的支柱，是国民经济收入的重要来源，不仅为现代工业社会提供物质基础，也为信息与知识社会提供先进装备和技术平台。
制造业作用：1)提高人们物质消费水平；2)实现经济稳定增长的物质保证；3)担当国际商品贸易的重要角色；4)是加强农业基础、支持服务业更快发展的物质保障和重要条件；5)是加快信息产业发展的物质基础；6)是劳动力就业的重要平台；7)是加快发展科学技术和教育事业的重要物质支撑；8)是实现军事现代化和保障国家基本安全的基本保证。
1.3简述制造技术发展历程。
在生产方式方面：经历了从单件/小批量生产--大批量生产--多品种小批量定制生产过程；在制造技术方面：经历了机械化--单机自动化--刚性自动化--柔性自动化--综合自动化过程；在资源配置方面: 经历了劳动密集型--设备密集型--技术密集型过程。
1.4试分析我国机械制造业的发展和面临的挑战。
我国机械制造业的发展：目前我国机械制造业产值超过了德国、日本和美国，跃居为世界第一，成为全球第一的机械制造大国。
我国机械制造业面临如下方面的挑战：1）西方发达工业国家回归实体经济；2）国外跨国集团公司技术优势；3）国内生产要素成本提高。
4）当前我国制造业面临工业发达国高技术和发展中国家低成本优势的双向挤压。
1.5先进制造技术在怎样背景下推出的，其内涵与特点如何？先进制造技术提出背景：1）社会经济背景：主题化、个性化和多样化社会消费需求；全球市场形成，加剧商品市场竞争。
中南大学《先进制造技术》课程作业(在线作业)二及参考答案
(一) 单选题1.制造资源计划的英文缩写是（）。
(A) MRP (B) MRPII (C) ERP (D) PDM参考答案：(B)2.成形精度最高的是（）。
(A) 立体光刻(B) 分层实体制造(C) 熔融沉积成型(D) 选择性激光烧结参考答案：(A)3.成形速度最快的是（）。
(A) 立体光刻(B) 分层实体制造(C) 熔融沉积成型(D) 选择性激光烧结参考答案：(B)4.基于“推”动的生产管理理念生产组织方式的最高发展阶段是（）。
(A) 订单生产计划(B) MRP (C) 闭环MRP (D) MRPII参考答案：(D)5.立体光刻的英文缩写是（）。
(A) LOM (B) SLS (C) SLA (D) FDM参考答案：(C)6.选择性激光烧结的英文缩写是（）。
(A) LOM (B) SLS (C) SLA (D) FDM参考答案：(D)7.准时制生产的实施手段是（）。
(A) 计算机管理(B) 看板管理(C) 人工管理(D) 无人化管理参考答案：(B)8.哪项不属于快速成型制造技术的特点是（）。
(A) 制造过程柔性化(B) 制造过程智能化(C) 设计制造一体化(D) 产品开发快速化参考答案：(B)9.快速成形制造技术的原理是（）成型。
(A) 受迫(B) 离散/堆积(C) 去除(D) 切削参考答案：(B)10.物料需求计划的英文缩写是（）。
(A) MRP (B) MRPII (C) ERP (D) PDM参考答案：(A)11.准时制生产是从（）出发，组织管理生产。
(A) 完工日期(B) 零库存(C) 订货需求(D) 生产计划参考答案：(C)12.网络设计的最基本要求是（)。
(A) 实用性(B) 先进性(C) 开放性(D) 可伸缩性(E) 现代管理信息系统信息基础设施参考答案：(A)13.基于“推”动的生产管理理念生产组织方式源于20世纪（）年代。
(A) 60 (B) 70 (C) 80 (D) 90参考答案：(A)14.熔融沉积成型的英文缩写是（）。
吉大20秋《先进制造技术》在线作业二【标准答案】
吉大18春学期《先进制造技术》在线作业二 -0003 试卷总分:100 得分:100
一、多选题 (共 20 道试题,共 80 分)
1.优化设计的三要素包括
A.设计变量
B.目标函数
C.状态变量
D.设计约束
答案:ABD
2.快速模具制造的间接制模方法有
A.硅橡胶浇注法
B.树脂浇注法
C.电铸法
D.金属熔射喷涂法
答案:ABCD
3.现代设计方法包括
A.优化设计
B.可靠性设计
C.价值工程
D.绿色设计
答案:ABCD
4.清洁铸造技术包括
A.采用洁净的能源
B.采用无砂和少砂的特种铸造工艺
C.采用高溃散性型砂工艺
D.研究开发多种废弃物的再生和综合利用
答案:ABCD
5.先进制造技术包括的计数群包括
A.现代制造工程设计技术群
B.制造系统管理技术群
C.物料处理和设备技术群
D.支撑技术群
答案:ABCD
6.自动编程有哪些优点？
A.速度快
B.周期短
C.质量高
D.使用方便
答案:ABCD。
先进制造技术 第2版 教学课件 ppt 作者 王隆太 第4章
--计算机控制子系统 负责FMS计划、运行、管理、监控和通信等任务。 --辅助系统：冷却、润滑、排屑、清洗等附属系统。 FMS特征： ①柔性度高，满足多品种、中小批量生产要求； ②在工艺能力上系统中机床是相互补充或相互替代； ③可混流加工不同零件； ④局部调整或维修不中断整个系统运行； ⑤递阶控制结构可与上层计算机联网通信； ⑥可进行第三班无人值守生产。
3）FMS工件运储子系统 FMS工件运储子系统组成： --工件装卸站 设在FMS入口处，由人工完成工件装、卸任务。 --托盘缓冲站 是待加工零件的中间存储站。 --自动化仓库 多层立体布局结构，由计算机控制。 --物料运载装置 担负在各机床、自动化仓库和托盘缓冲站之间输运物料, 常见物料运载装置有传送带、自动输运小车和搬运机器人等。
“PLC+运动控制器”结构实现数字化控制。
多CPU结构的CNC系统
“PC+运动控制器”型CNC系统
某公司伺服压力机控制系统的构成
开放式数控与传统数控的性能比较
性能
开放式数控系统
传统数控系统
可扩展性 基于PC，通用操作系统，易扩展
专用软硬件，不易扩展
可维护性 跟随PC技术发展容易升级
需专业性开发，以适应竞争需要
--CAD/CAM系统编程：用CAD系统造型，用CAM系统计算生成刀具文件， 经后置处理生成数控加工程序。特点为无需用户编写程序， 在集成图形 环境下交互完成
--面向车间的编程：用图形符号代替数控语言，按照系统菜单提示选择相应 的图形符号，输入必要的工艺参数，然后由系统自动完成编程作业。
--数字化扫描编程：用扫描仪对实体型面进行扫描，获取加工面参数，再通 过编程系统，将这些参数转换为数控加工程序。
先进制造技术讲稿2-先进制造工艺技术
此外，精密加工与特种加工 一般都是计算机控制的自动化 加工。
• “精密加工”的含义:
–加工精度精密化
• 人造卫星的仪表轴承，其圆度、圆柱度、表面粗糙度等 均达纳米级；
–操作尺度细微化
• 基因操作机械，其移动距离为纳米级，移动精度为0.1纳 米级
–物理性能精确化
＿物理性能、力学性能、化学性能、生化性能等等
–控制要求纳米化
• 超精密加工
20世纪初：
30年代： 50年代： 70-80年代： 目前：
10微米
1微米 0.1微米 0.01微米 0.001微米
（纳米加工）
• 电子制造： 高精度：控制趋于纳米级 加工趋于亚纳米级 超微细：芯片线宽＜100nm 运动副间隙＜12nm 高加速度：封装运动＞12g 高可靠性：芯片千小时失效率＜1/109
2、先进制造工艺技术
2.1超精密加工技术和纳米加工技术
• 2.1.1 基本概念
• （1）精密制造技术：精密制造技术是指零件毛坯成 形后余量小或无余量、零件毛坯加工后精度达亚微米 级的生产技术总称。它是近净成形与近无缺陷成形技 术、超精密加工技术与超高速加工技术的综合集成。 • （2）近净成形与近无缺陷成形技术改造了传统的毛 坯成形技术，使机械产品毛坯成形实现由粗放到精化 的转变，使外部质量作到无余量或接近无余量，内部 质量作到无缺陷或接近无缺陷，实现优质、高效、轻 量化、低成本的成形。该项技术涉及到铸造成形、塑 性成形、精确连接、热处理改性、表面改性、高精度 模具等专业领域。
2.3.2 电解加工
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的 电化学腐蚀将工件加工成形，又称电化学加工。 电解加工的工具（阴极）不发生溶解，可长期使 用。可在一个工序内完成复杂形状的加工. 电镀修补。
先进制造技术第2章第3节2可靠性
可靠性工程的重要性主要表现在三个方面：
高科技的需要 经济效益的需要 政治声誉的需要
总之，无论是人民群众的生活，国民经济建设的需要出发， 还是从国防、科研的需要出发，研究可靠性问题是具有深 远的现实意义。
高科技的需要
现代科技迅速发展导致各个领域里的各种设
把应力s值在它一切可能值的范围内进行积分
P(c s) 0 f (s)g(s)ds 0 [0 f (c)dc]g(s)ds
当f (c) 和g(s)服从指数分布或正态分布时，
计算量不是很大。
三、系统可靠性预计和分配
系统可靠性预计和分配是可靠性设计的 重要任务之一，它在系统设计的各阶段(如 方案论证、初步设计及详细设计阶段)要反复进 行多次。
0
可靠性指标
(3)
平均寿命是指产品从投入运行到发生故障的平均 工作时间,θ。对于不维修产品又称失效前平均时 间MTTF(Mean time to failure)，
1 N
N
ti
i 1
失效率曲线
λ(t) 失效率
使用寿命 A
偶然失效期 早期失效期
B 规定的失效率
t时间 耗损失效期
失效曲线分析
“浴盆曲线”。 (a)早期故障期：产品早期故障反映了设
致整个系统故障的系统称串联系统。它属于非贮 备可靠性模型，其逻辑框图如图所示。
1
23
……
n
系统可靠性模型(串联模型)
根据串联系统的定义及逻辑框图，其数学模型为：
n
Rs (t) Ri (t)
i 1
式中 Rs (t)——系统的可靠度； Ri (t)——第i个单元的可靠度。
系统可靠性模型(串联模型)
先进制造技术英文版第二版课程设计
先进制造技术英文版第二版课程设计1. IntroductionAdvanced manufacturing has emerged as one of the key drivers of economic growth and development in many countries around the world. In order to meet the challenges of the modern industrial landscape, it is essential for students of engineering and related disciplines to have a strong understanding of the latest manufacturing techniques and technologies. This course, based on the second edition of the Advanced Manufacturing Technology textbook, is designed to provide students with an in-depth understanding of the key principles and practices of advanced manufacturing.2. Course ObjectivesThe objectives of this course are as follows:1.To familiarize students with the latest manufacturingtechnologies and techniques2.To provide students with an understanding of the keyprinciples and practices of advanced manufacturing3.To develop students’ critical thinking and problem-solvingskills in the context of advanced manufacturing4.To enhance students’ ability to communicate effectivel y inan academic and professional context3. Course OutlineThe course will be divided into nine modules, each of which will cover a specific aspect of advanced manufacturing. The topics to be covered are as follows:1.Introduction to advanced manufacturing2.Manufacturing processes for advanced materials3.Advanced metrology and quality control4.Robotics and automation in manufacturing5.Sustnable manufacturing practices6.Additive manufacturing and 3D printing7.Digital manufacturing and Industry 4.08.Case studies in advanced manufacturing9.Future trends in advanced manufacturing4. Course Format and AssessmentThe course will be delivered through a combination of lectures, tutorials, and group assignments. Students will be assessed through a combination of individual and group assignments, presentations, and a final exam. The assignments and presentations will be designed to develop students’ critical thinking and problem-solving skills, as well as their ability to communicate effectively in an academic and professional context.5. Course MaterialsThe required textbook for this course is the second edition of Advanced Manufacturing Technology by T. K. Kuo and J. S. Yan. Inaddition to the textbook, supplementary readings and case studies will be provided to students throughout the course.6. ConclusionIn conclusion, this course is designed to equip students with the skills and knowledge necessary to succeed in the rapidly evolving field of advanced manufacturing. By the end of the course, students should be able to apply the key principles and practices of advanced manufacturing to real-world manufacturing challenges and communicate effectively about advanced manufacturing in an academic and professional context.。
江苏开放大学先进制造技术第二次形考任务
江苏开放大学先进制造技术形成性考核作业二及答案*名：***课程名称：先进制造技术1.磨削加工时常用的切削液是（）。
A.合成切削液B.低浓度乳化液C.切削油D.极压切削油正确答案：B2.粗加工后安排调质处理可提高零件的（）。
A.硬度B.耐磨性C.强度D.综合力学性能正确答案：D3.工序集中有利于保证各加工表面的（）。
A.尺寸精度B.形状精度C.相互位置精度D.表面粗糙度正确答案：B4.以下内容中那个不是线切割机床的主要工艺指标。
（）A.切割效率B.加工精度C.表面粗糙度D.电极丝损耗量正确答案： A5.划分工序的主要依据是（）。
A.生产批量的大小B.零件在加工过程中工作地是否变动C.生产计划的安排D.零件结构的复杂程度正确答案：B6.铣床加工系统属于机械加工工艺系统。
A.对B.错正确答案： A7.超精密加工是指加工精度在10-0.1μm，表面粗糙度R A.值在0.3-0.03μm的加工技术。
A.对B.错正确答案：B8.特种加工是指直接利用电能、声能、光能、电化学能、热能以及特殊机械能对材料进行加工，与传统的切削加工方法相比，在加工过程中工具与工件之间没有显著的切削力。
A.对B.错正确答案： A9.电火花线切割加工使用的电极丝材料有钼丝、钨丝、钨钼合金丝、黄铜丝、铜钨丝等。
A.对B.错正确答案： A10.柔性制造系统（FMS）特别适合于（）生产。
A.单件B.多品种、中小批量C.少品种、中小批量D.大批量正确答案：B11.磨削加工时常用的切削液是（）。
A.合成切削液B.低浓度乳化液C.切削油D.极压切削油正确答案：B12.电火花加工设备关键装置之一是（）。
A.直流电源B.稳压电源C.高压电源D.脉冲电源正确答案：D13.粗加工后安排调质处理可提高零件的（）。
A.硬度B.耐磨性C.强度D.综合力学性能正确答案：D14.粗加工外圆表面时，一般依次从右到左、由小直径外圆到大直径外圆先后加工。
A.对B.错正确答案：B15.车削时，工件的转速很高，切削速度就一定很大。
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2.典型的RPM技术
（1）立体印刷技术（SLA）
SLA（Stereo lithography Apparatus）法，其工作 原理是：SLA立体印刷又称立体光刻、光造型，液槽中盛 满液态光固化树脂，在一定剂量的紫外线激光照射下会 在一定区域内固化。成型开始时，工作平台在液面下， 聚焦后的激光光电在液面上按计算机的指令逐点扫描， 在同一层内侧逐点固化。当一层扫描完成后被照射的地 方就固化，未被照射的地方仍然是液态树脂。然后升降 架带动平台再下降一层高度，上面又布满一层树脂，以 便进行第二层的扫描，新固化的一层牢固的粘在前一层 上，如此重复直到三维零件制作完成。
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3、应用快速原型制造技术的意义
（1）大大缩短新产品研制周期，确保新产品上市时间--使模型或模具的制造时间缩短数倍甚至数十倍。 （2）提高了制造复杂零件的能力---使复杂模型的直接制 造成为可能。 （3）显著提高新产品投产的一次成功率---可以及时发现 产品设计的错误，做到早找错、早修改，避免更改后续工 序所造成的大量损失。 （4）支持同步（并行）工程的实施---使设计、交流和评 估更加形象化，使新产品设计、样品制造、市场定贷、生 产准备等工作能并行进行。 （5）支持技术创新、改进产品外观设计---有利于优化产 品设计，这对工业外的概念
快速原型制造技术（RPM---Rapid Prototyping Manufacturing ）是一种借助计算机辅助设计，或用实体 反求方法采集得到有关原型或零件的几何形状、结构和材 料的组合信息，从而获得目标原型的概念并以此建立数字 化描述模型，之后将这些信息输出到计算机控制的机电集 成制造系统，通过逐点、逐面进行材料的“二维堆砌”成 型（添加成型又称堆积成型，是通过逐步连接原材料颗粒、 丝杆、层板等，或者是通过流体、熔体、液体或气体在指 定位置凝固定形达到目的，其最大特点是不受成型零件发 杂程度的限制），再经过必要的处理，使其在外观、强度 和性能等方面达到设计要求，达到快速、准确地制造原型 或实际零件、部件的现代化方法。
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2.典型的RPM技术
如图所示，快速成型机的加热喷 头受计算机控制，根据水平分层 数据作x-y平面运动。丝材由运丝 机构送至喷头，经过加热、熔化 ，从喷头挤出粘结到工作台面， 然后快速冷却并凝固。每一层截 面完成后，工作台下降一层的高 度，再继续进行下一层的造型。 如此反复，直至完成整个实体的 造型。每层的厚度根据喷头挤丝 的直径大小确定。
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1.3快速原型制造技术的原理及特点
CAD模型 Z向离散化（分 层） 层面信息处理 层面制造与连 接 N 加工完 成 Y 后处理 组 合 过 程 分 解 过 程 计 算 机 信 息 处 理 过 程 成 形 机 成 型 过 程
形并相互粘结（每成形一层 工作台便下移一个切片厚 度），这样一层层堆积便构 成三维实体制件。 3.后处理。为改善制件的性 能，往往需要进行后处理， 比如在纸质制件的表面涂覆 一层金属、陶瓷或高分子材 料，以提高制件表面的机械 强度、耐磨性和防潮性等。
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2.典型的RPM技术
(7)三维焊接工艺（Three Dimensional Welding, 3DW）
三维焊接工艺，采用现有各种成熟的焊接技术、焊接设备 及工艺方法，用逐层堆焊的方法制造出全部由焊缝金属组 成的零件，也称熔化成型或全焊缝金属零件制造技术。
(8)其他成型方法与技术
冰成型方法 基于液滴在电场中平行飞行轨迹控制的液滴成型 （Uniform Droplet Spray） 实体基础固化（Solid Ground Curing, SGC） 基于电磁偏转轨迹控制的抛射成型等
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2.典型的RPM技术
图 ：选择性激光烧结工作原理
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2.典型的RPM技术
（3）熔融沉积成型（FDM）
FDM （ Fused Deposition Modeling) 又称熔化堆积法。 熔融挤出成模。其基本原理为采用热熔喷头，使半流动状 态的材料按 CAD 分层数据控制的路径挤压并沉积在指定的 位置凝固成型，逐层沉积、凝固后形成整个原型或零件。 FDM 工艺关键是保持熔融的成型材料刚好在凝固点之 上，通常控制在比凝固点高 1 左右。目前，最常用的熔丝 线材主要是ABS、人造橡胶、铸蜡和聚酯热塑性塑料等。
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1.3快速原型制造技术的原理及特点
杂的三维加工离散成一系列层片的加工，大大降低了加工难 度，并且成形过程的难度与待成形的物理实体形状和结构的 复杂程度无关。
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1.3快速原型制造技术的原理及特点
原理示意图：
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1.3快速原型制造技术的原理及特点
RPM工作流程大致分为三个阶段： 1. 前处理。这个阶段除通过造型软件或反求工程构造三 维CAD模型外，通常还需对三维模型进行近似处理。常 用的近似处理方法是用一系列的小三角形平面来逼近自 由曲面，生成所谓STL格式文件。 2.在RPM设备上快速成形。首先用配置在RPM设备上的 切片软件沿成形制件的高度方向每隔一定距离 （多为 0.1mm ）从 CAD 模型上依次截取平面轮廓信息，随后 RPM设备上的激光头或喷射头在数控装置的控制下按截 面轮廓信息相对于X-Y平面工作台运动，进行选择性激光 扫描（实现固化、切割或烧结）或者进行选择性喷射 （喷射热熔材料或粘结剂），以物理或化学方法逐层成
快速原型制造技术
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目录
1、快速原型制造技术概述 2、典型的RPM技术
3、应用快速原型制造技术的意义
4、快速原型制造技术的现状及发展前景
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1、快速成型技术概述
1.1快速原型制造技术产生的背景
1.2快速原型制造技术的概念 1.3快速原型制造技术的原理及特 点
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1.1快速原型制造技术产生的背景
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2.典型的RPM技术
激光 XY扫描头
激光器
模型上表面 堆积中的 模型
热轧辊 材料
工作台
卷取辊
材料供 应辊
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2.典型的RPM技术
（5）三维印刷（Three Dimension Printing, 3DP）
它是指将固体材料熔融，采用喷墨打印原理将其有序的喷出， 一个层面一个层面的堆积建造而形成一个三维实体。其工艺 原理：首先铺粉或铺基底薄层，利用喷嘴按指定路径将液态 粘结剂喷在预先铺好的粉层或薄层上特定区域，逐层粘结后 去除多余底料便得到所需形状制件。也可以直接逐层喷涂陶 瓷或其他材料粉浆，硬化后得到所需形状的制件。
快速原型制造的发展前景：
现代快速原型制造技术发展的一个重要特点就是快速自动成 型与其它先进的设计制造技术的结合越来越紧密。目前，快 速原型制造技术朝着工业化、产业化方向迈进。完善制造工
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4、快速原型制造技术的现状及 发展前景
艺、系统与CAD等软件的接口，制定统一的数据交换标准， 进一步提高成型速度和精度，降低系统价格和运行成本，开 发出满足工程要求的材料和扩大应用领域等都是人们关注的 焦点。 （1）概念创新与工艺改进 （2）寻求适合集成制造的新材料 （3）开发强大的数据采集、处理和监控软件
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2.典型的RPM技术
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2.典型的RPM技术
（2）选择性激光烧结（SLS）
SLS （ Selective laser sintering) ，其基本原理如下 图。整个工艺装置由粉末缸和模型缸组成，工作时粉末缸 活塞上升，由铺粉辊将粉末在模型缸活塞上均匀铺上一层， 计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹， 有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。在烧 结之前，整个工作台被加热至稍低于粉末熔化温度，以减 少热变形，并利于与前一层面的结合。粉末完成一层后， 工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺设新粉，控制激光束 扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，就得到三维零 件。
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3、应用快速原型制造技术的意义
（6）成倍降低新产品研发成 本 --- 节省了大量的开模费用 。 快速模具制造可迅速实现单 件及小批量生产，使新产品 上市时间大大提前，迅速占 领市场。
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4、快速原型制造技术的现状及 发展前景
快速原型制造技术现状：
我国RPM方面的研究始于20世纪90年代初，最早是清华大 学1992年开始首次从事RPM技术的研究工作。目前华中理 工大学、西安交通大学、北京隆源自动成形有限公司和清华 大学等单位在RPM工艺原理研究、成形设备开发、材料和 工艺参数优化研究等方面做了大量卓有成效的工作，有些单 位开发的RPM设备已接近或达到商品化机器的水平。
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1.3快速原型制造技术的原理及特点
RPM与传统制造技术相比具有的特点：
（1）产品的单价几乎与产品批量无关 ,特别适合新产品的 开发和单件小批量生产。 （2）产品的造价几乎与产品的复杂程度无关 ,这是传统的 制造方法无法比拟的。 （3）高度的柔性制造过程和完全数字化。 （4）高度的集成化。RPM技术可与传统制造技术集合 ,实现 了 CAD/ CAPP/ CAM的集成。 （5）生成的零件可实现少或无切屑加工。 （6）无需专用模具、 夹具等专用工装即可获得零件。
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1.3快速原型制造技术的原理及特点
快速原型制造技术的原理：
RPM是由CAD模型直接驱动的快速制造任意复杂形 状三维实体的技术总称。其基本过程是：首先由CAD软件 设计出所需要的计算机三维曲面或实体模型，即数字模型 或称电子模型；然后根据工艺要求，按照一定的规划将该 模型离散为一系列有序的单元，通常在z向将其按一定厚 度进行离散（习惯称为分层），把原来的三维电子模型变 成一系列的二维层片；再根据每个层片的轮廓信息，进行 工艺规划，选择合理的加工参数，自动生成数控代码；最 后由成形机接受控制指令制造一系列层片并自动将它们联 接起来，得到一个三维实体。这样就将一个物理实体的复
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2.典型的RPM技术
（4）层合实体制造技术（LOM）