先进制造技术 重点整理

第一章

1、现代制造业面临的挑战

消费观念的变革和市场竞争日益剧烈

有限的资源和日益增长的环保压力

贸易自由化和制造全球化

科学技术与制造技术相互制约与促进

2、先进制造技术（advanced manufacturing technology）的内涵

先进制造技术是制造业不断吸收信息技术、自动化技术、新材料技术、微电子技术、生物技术、现代管理技术等方面的成果，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、敏捷、绿色生产，提高制造企业对市场的应变能力和竞争能力所涉及的相关制造技术的总称。

3、世界制造科技四大发展趋势是绿色制造、高新技术、信息化和极端制造。

4、先进制造技术的研究与实践领域主要涉及现代设计及技术、先进制造工艺与装备、柔性自动化制造技术与装备、现代制造管理技术与系统。

5、反求设计：反求设计是针对已有的先进产品，进行深入分析研究，探索并掌握其关键技术，在消化、吸收的基础上，开发能避开专利权利的创新产品。

6、简述反求工程中数据处理技术主要解决的问题。

在进行CAD模型重构之前，需要对测量数据进行预处理工作，目的是获得完整、准确的测量数据以方便后续的造型重构工作。其主要工作包括六个方面：格式转换；数据过滤及平滑；分块数据整合对齐；测头半径补偿；数据精简和数据分割等问题。

7、简述反求工程中测量数据需要进行测头半径补偿的原因以及常见的测头半径补偿方法。采用接触式测头系统测量时，受测头半径的影响，得到的坐标数据并不是测头所触及的表面点的坐标值，而是测头球心的坐标值，当测量点的表面法矢方向和测轴方向一致时，测头坐标值和测头中心相差一个测头半径值。通常的测头半径值在0.25-1.5mm之间，如果忽略测头半径，即测得的数据不进行半径补偿处理，则会带来数据补偿误差。

测头半径补偿有实时自动补偿和事后数据处理补偿两种方法。

8、简述多视测量数据重定位对齐技术。

在反求测量过程中，往往不能在同一坐标系下测量出实物的全部几何数据。对于激光扫描测量设备，需要从不同的角度对实物的各个面以及局部进行放大扫描，以获得实物的多视点云数据。几乎不可能在一个坐标系中测量实物的全部表面，即在多视环境下测量的不同表

面，得到多视测量点云数据。

在几何模型重构时必须将不同坐标系下的多视测量数据统一到同一个坐标系中，这个数据处理过程被称为多视测量数据的重定位对齐。

9、简述虚拟现实技术的基本概念。

虚拟现实技术通过设计者与计算机之间相互进行信息交流来再现设计者头脑中的世界，有沉浸式和非沉浸式之分。沉浸式虚拟现实技术是通过一些特殊的外部设备实现的，非沉浸式虚拟现实技术则是通过传统的标准外设，主要是依赖软件技术实现。

虚拟现实技术使传统的只能从计算机系统外部去观测计算处理的结果，发展到能够沉浸到计算机系统所创建的系统中；从设计人员只能通过键盘、鼠标与计算环境中的数字化信息发生交互作用，到能够利用多种传感器与多维化信息的环境发生交互作用；从过去只能以定量计算为主的结果中得到启发从而加深对事物的认识，到有可能从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的深刻认识从而深化概念和萌发新意。

实现虚拟现实技术的三种方式：桌面虚拟现实、投入式虚拟现实、增强虚拟现实

10、简述虚拟设计平台的基本构成

虚拟设计系统（virtual product development）以层次结构描述，依次分为界面层、应用层、活动层、数据层和支撑层。

第三章

1、现代表面工程的基本内涵及其主要方法

表面工程的基础理论是表面科学，包括表面分析技术、表面物理以及表面化学三个分支。表面工程的应用理论包括表面失效分析、摩擦学、腐蚀学以及设备综合工程学等，其核心内容是表面技术，包括表面工程技术设计，1表面覆盖层或改性层设计2匹配性设计3表面技术实施的工艺流程、工装设备、工艺规程以及控制与检测等4管理、经济以及环保等综合分析设计5再制造工程设计

表面技术是表面工程的核心。它包括电镀、自催化沉积、表面转化、化学气象沉积、物理气相沉积、粒子束/激光束/电子束等为代表的高性能束技术、表面热处理与化学处理、热浸镀、热喷涂

2、简述微机电系统的基本组成及其核心技术

微机电系统（micro electro mechanical system）

MEMS是指可批量制作的，集微型机构、微传感器、微执行器以及信号处理和控制电路，

直至接口、通信和电源等于一体的微型器件和系统。

微制造技术是发展MEMS的关键技术。

第四章

1、FMS的特点与意义

利用率高降低主要设备成本降低直接人工成本减少在制品库存量及生产周期

能响应生产变化的需求产品质量高设备、工艺、运行及流程、产品柔性

批量、扩展、生产力的柔性

2、为何要进行制造过程的检测与控制？简述目前主要采用的方法及其工作特点

为了保证柔性自动化制造系统的正常运行及其制造质量，需要对系统运行状态及其加工过程进行自动检测与监控，即采用检测与监控系统，通过传感和分析处理相关信息，提高系统运行的可靠性，主动控制加工质量、防止废品、降低不合格率，并提高机械加工效率和降低成本。

3、简述加工中心托盘的作用及其机床夹具在制造自动化工程中的作用和意义

托盘交换器是加工中心最为常见的换料装置，它不仅是加工系统输送工件接口，也是工件的缓冲站。在单机运行时，托盘交换器是加工中心的附件，但在FMS中，它完成或协助完成工件的装卸与交换并起缓冲作用，故通常又把托盘交换器列入物流系统。

4、简述柔性自动化制造技术系统中的物流子系统的功能、类型、配置要求与特点

在FMS中流动的物料主要包括工件、刀具、夹具、切屑以及切削液。物流系统是FMS 从进口到出口，实现对上述物料自动识别、存储、分配、输送、交换和管理的系统。主要由工件流系统和刀具流系统两部分组成。

对FMS输送装置的基本要求：

通用性、变更性、扩展性、灵活性、可靠性、安全性

对FMS物料存储装置的基本要求：

自动化设备与整个系统的物料流动过程的可衔接性

存放物料的尺寸、重量、数量和姿势与系统的匹配性

物料的自动识别、检索方法和计算机控制方法与系统的兼容性

放置方位，占地面积、高度与车间布局的协调性等