先进制造技术的复习考试

1.先进制造技术的体系、内容、意义。

结合实例我国应该重点发展哪些先进制造技术。

体系：主体技术群、支撑技术群、制造技术环境。

主体技术群包括面向制造的设计技术群和制造工艺技术群，其中面向制造的设计技术群主要有产品、工艺设计，快速成型技术，并行工程；制造工艺技术群包括材料生产工艺、加工工艺、环保技术等；支撑技术群包括信息技术、标准和框架、机床和工具技术等；制造技术环境包括质量管理、工作人员培训和教育、技术获取和利用等。

内容(定义)：(Advanced Manufacturing Technology)(AMT)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、服务乃至回收的制造全过程，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。

意义：先进制造技术是现代制造业的关键技术,是一个国家综合实力和科技发展的重要标志,为提高一个国家的国际地位起着举足轻重的作用。

1实现快速响应市场能力的挑战；2实现打破传统经营面临的组织、地域、时间壁垒的挑战；3实现信息时代的挑战；4实现日益增长的环保压力的挑战；5实现制造全球化和贸易自由化的挑战；6实现技术创新的挑战。

我国还需大力发展：绿色制造（化工厂污染、切削液污染）；精密制造（手表，发动机制造）；微电子制造（无论是小到日常生活的电视机、VCD机、洗衣机、移动电话、计算机等家用消费品，还是大到传统工业的各类数控机床和国防工业的导弹、卫星、火箭、军舰等都离不开这小小的芯片）；生物制造；微、纳米制造；能源设备制造；重大型装备制造；制造自动化与数字制造；智能制造等。

2.现代设计技术的定义、内容。

定义：现代设计技术是根据产品功能要求和市场竞争(时间、质量、价格等)的需要，应用现代技术和科学知识，经过设计人员创造性思维、规划和决策，制定可以用于制造的方案，并使方案付诸实施的技术。

内容：①基础技术，传统的设计理论与方法，特别是运动学、静力学与动力学、材料力学、结构力学、热力学、电磁学、工程数学的基本原理与方法，是现代设计技术的坚实的理论基础，是现代设计技术发展的源泉。

②主体技术—CAD 支撑技术现代设计方法学平行设计、系统设计、功能设计、模块化设计、价值工程、质量功能配制、反求工程、绿色设计、模糊设计、面向对象的设计（DFXDF），工业造型设计等。

③可信性设计，主要包括：可靠性设计，安全性设计、防断裂设计、疲劳设计、防腐蚀件设计、减摩和耐磨损设计、动态分析与设计、健壮设计、耐环境设计、维修性设计和维修保障设计、人机工程设计等。

④耐环境设计，设计试验技术、产品性能试验、可靠性试验、环保性能试验与控制、数字仿真试验和虚拟试验。

⑤应用技术，针对实用目的解决各类具体产品设计领域的技术，如机床、汽车、工程机械、精密机械的现代设计内容，可以看作是现代设计技术派生出来的丰富多采的具体技术群，促进了产品质量与性能的提高。

3.绿色制造的定义、内容及意义。

定义：又称环境意识制造、面向环境的制造等。

它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响（负作用）最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。

绿色制造这种现代化制造模式，是人类可持续发展战略在现代制造业中的体现。

内容：①绿色设计，绿色设计是指在产品及其生命周期全过程的设计中，充分考虑对资源和环境的影响，在充分考虑产品的功能、质量、开发周期和成本的同时，优化各有关设计因素，使得产品及其制造过程对环境的总体影响和资源消耗减到最小。

②绿色工艺，绿色工艺规划就是要根据制造系统的实际，尽量研究和采用物料和能源消耗少、废弃物少、噪声低、对环境污染小的工艺方案和工艺路线。

③绿色材料，在选用材料的时候，不能要考虑其绿色性，还必须考虑产品的功能、质量、成本、噪声等多方面的要求。

减少不可再生资源和短缺资源的使用量，尽量采用各种替代物质和技术。

④绿色包装，绿色包装技术就是从环境保护的角度，优化产品包装方案，使得资源消耗和废弃物产生最少。

⑤绿色处理，产品寿命终结后，可以有多种不同的处理方案，如再使用、再利用、废弃等，各种方案的处理成本和回收价值都不一样，需要对各种方案进行分析与评估，确定出最佳的回收处理方案，从而以最少的成本代价，获得最高的回收价值。

意义：绿色制造作为当今全球性产业结构调整的战略，可以确保提高人类生活质量，也能促进经济可持续发展。

4.全寿命周期设计、并行工程的相关内容。

概念：不仅是设计产品的功能和结构，而且要设计产品的全寿命周期，即要考虑产品的规划、设计、制造、经销、运行、使用、维修、保养直到回收再用处置的全过程。

意味着在设计阶段就要考虑到产品生命历程的所有环节，以求产品全寿命周期设计的综合优化。

所以全寿命周期设计旨在时间、质量、成本和服务方面提高企业的竞争力。

技术特点：①是一个系统集成过程，以并行方式设计产品及相关过程。

②面向制造的设计是其重要组成内容。

③分布式设计环境。

④统一的数据模型，统一的知识表达模式，产品数据管理是实现该技术的关键。

应用优点：缩短了产品投放市场的时间；提高质量；降低成本；增强市场竞争力。

并行工程概述：并行设计是一种对产品及其相关过程〔包括制造过程和支持过程）进行并行和集成设计的系统化工作模式。

其思想是在产品开发的初始阶段，即规划和设计阶段，就以并行的方式综合考虑寿命周期中所有后续阶段，包括工艺规划、制造、装配、试验、检验、经销、运输、使用、維修、保养直至回收处置等环节，降低产品成本，提高产品质量。

最重要的问题是如何处理各个任务间的耦合及协调并行设计群体的活动方式，因此，有效建立并行设计模型和优先顺序是并行设计技术发展的突破点。

优点：使早期生产中工程变更次数减少50﹪以上；产品开发周期缩短40﹪〜60﹪；制造成本降低30﹪〜40﹪；产品的报废及返工率减少75﹪。

5.可靠性设计、优化设计的相关内容。

可靠性设计理论基础是概率统计学。

概念：产品在规定条件下和规定时间区间内，完成规定功能的能力，当用数值来表示时，就称为可靠度。

可靠性设计就是在满足产品功能、成本等要求的前提下，使产品可靠地运行的设计过程。

它包括确定产品的可靠度、失效率、平均无故障的工作时间(平均寿命)；系统的可靠性设计包括：①可靠性模型：串联、并联、混联、备用冗余系统；②可靠度预测；③可靠度分配。

可靠性设计的主要内容：故障机理和故障模型硏究；可靠性试验技术硏究；可靠性水平的确定。

可靠性设计的常用指标：产品的工作能力；可靠度；失效率；平均寿命；可靠度的许用值。

优化设计选定在设计时力图改善的一个或几个量作为目标函数，在一定约束条件下，以数学方法和电子计算机为工具，不断调整设计参量，最后使目标函数获得最佳的设计。

优化问题的分类：①按目标函数数量：单目标优化和多目标优化；②按设计变量数量(n)；③按约束条件：无约束优化和有约束优化；④求解方法：准则法、数学规划法、线性规划、非线性规划和动起规划. 优化设计步骤：设计对象的分析；设计变量和设计约束条件的确定；目标函数的建立；合适的优化计算方法的选择；优化结果分析。

6.先进制造工艺包含的主要内容及核心目标。

先进制造技术(Advanced Manufactuing Technology), 定义：是传统机械制造工艺不断变化和发展后所形成的制造工艺技术，包括了常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型加工方法。

其主要技术体系由先进成形加工技术、现代表面工程技术、先进机械加工技术等。

目标：优质高效低耗灵捷洁净7.特种加工包含哪些典型技术。

其基本的原理、特点、应用范围是什么。

电火花加工：原理：当脉冲电压加到两极之间，便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放电通道。

由于通道的截面积很小，放电时间极短，致使能量高度集中（10～107W／mm），放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发，以致形成一个小凹坑。

第一次脉冲放电结束之后，经过很短的间隔时间，第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。

如此周而复始高频率地循环下去，工具电极不断地向工件进给，它的形状最终就复制在工件上，形成所需要的加工表面。

特点： 1：电火花加工速度与表面质量模具在电火花机加工一般会采用粗、中、精分档加工方式。

粗加工采用大功率、低损耗的实现，而中、精加工电极相对损耗大，但一般情况下中、精加工余量较少，因此电极损耗也极小，可以通过加工尺寸控制进行补偿，或在不影响精度要求时予以忽略。

2电火花工件与电极相互损耗范围：电火花加工主要用于加工各种高硬度的材料（如硬质合金和淬火钢等）和复杂形状的模具、零件，及切割、开槽和去除折断在工件孔内的工具（如钻头和丝锥）等。

电子束加工：原理：在真空条件下，利用电子枪中产生的电子，经加速、聚焦形成高能量大密度的细电子束，轰击工件被加工部位，使该部位的材料熔化和蒸发，从而进行加工，或利用电子束照射引起的化学变化而进行加工的方法特点：功率高和功率密度大，能在瞬间把能量传给工件范围：利用电子束的热效应可以对材料进行表面热处理、焊接、刻蚀、钻孔、熔炼，或直接使材料升华。

超声波加工：原理：加工时工具以一定的静压力作用于工件上，在工具和工件之间加入磨料悬浮液（水或煤油和磨料的混合物）。

超声波换能器产生16kHz以上的超声频轴向振动，并借助变幅杆把振幅放大到0.02~0.08mm，迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度不断撞击，抛磨被加工表面，把加工区的材料粉碎成非常小的微粒。

并从工件上去除下来。

虽然每次撞击去除的材料很少，但由于每秒撞击的次数多达16000次以上，所以仍然有一定的加工速度。

在一过程中，工作液受工具端面的超声频率振动而产生高频，交变的液压冲击，使磨料悬浮液在加工间隙中强迫循环，不但带走了从工作上去除下来的微粒，而且使钝化了的磨料及时更新。

由于工具的轴向不断进给，工具端面的形状被复制在工件上。

当加工到一定的深度即成为和工具形状相同的型孔或型腔。

特点：可采用比工件软的材料做成形状复杂的工具。

去除加工余量是靠磨料瞬时局部的撞击作用，工具对工件加工表面宏观作用力小，热影响小，不会引起变形和烧伤，因此适合于薄壁零件及工件的窄槽，小孔。

适应范围：适用于加工脆硬材料（特别是不导电的硬脆材料），如玻璃，石英，陶瓷，宝石，金刚石，各种半导体材料，淬火钢，硬质合金钢等。

8.现代切削技术包含哪些典型的内容。

高速切削技术内容、特点。

现代切削技术包括高速切削、硬切削、干式切削、低温冷风切削、精密与超精密切削、加热、导电切削、振动切削等。