#青科大先进制造技术 答案

第一章：

1、制造的概念

狭义：为机电产品的机械加工工艺过程

广义：国际生产工程学会1990年：

制造是涉及制造工业中产品设计、物料选择、生产计划、生产过程、质量保证、经营管理、市场销售和服务的一系列相关活动和工作的总称。

2、四次产业革命

一、第一次产业革命：1733-1878

1）又称为：蒸汽革命。

2）产业革命的标志：瓦特发明的蒸汽机。

3）英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明

4）制造业和瓦特的发明推动了热力学理论的诞生。

二、第二次产业革命：1879-1945

1）又称为：电气革命。

2）产业革命的标志：电灯（爱迪生）、电话（贝尔）、电机（西门子）等电气化产品。

3）制造业肇始了电的使用，而后才有麦克斯韦电动力学理论的诞生。

4）麦克斯韦电动力学理论推动了20世纪初开始的无线电、微波、雷达、合成孔径、微波成像、卫星通信、宇宙微波探测等技术的发展。

5）牛顿力学和电动力学又为量子力学的发展指引了道路，导致了量子场论的创立。

三、第三次产业革命：1945-1972

1）又称为：电子（原子）革命。

2）产业革命的标志：原子弹（1945）、电子计算机（1946）、晶体管（1948）、集成电路、微电子技术等。

3）微电子制造技术开创了全新的信息时代。

四、第四次产业革命：1973-

1）又称为：高新技术产业革命。

2）产业革命的标志：众多高新技术产品，如微电子产品、电脑、新一代通信产品、新一代汽车、磁悬浮列车、新一代飞机、机器人、生物工程产品、新一代药物、绿色食品、转基因产品等等。

3）微器件制造工艺，如拉单晶、掺杂、扩散、离子注入、外延、溅射、化学沉积（CVD）、光刻、表面贴装、自动化组装、进而到纳米器件制造工艺将把高新技术产业革命推向顶峰。

3、先进制造技术的概念、体系结构、学科内容

课本P12

第二章：

1、现代设计的概念

▪现代设计：现代产品设计强调全生命周期设计，即产品设计是一个“设计-评价-再设计”的反复迭代过程。在产品的整个生命周期中，设计定型并不意味着设计工作的结束，只要产品还在生产和销售，就必将反馈大量的用户信息和生产制造信息，并要求对产品不断进行修改。因此，设计贯穿于产品的整个生命周期。

▪现代设计技术：现代设计技术是以满足市场产品质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的，以计算机辅助设计技术为主体，以知识为依托，以多学科方法及技术为手段，研究、改进、创造产品活动过程所用到的技术群体的总称。

2、现代设计的体系结构

⏹基础技术传统的设计理论和方法，特别是运动学、静力学和动力学、材料力学、结

构力学、热力学、电磁学、工程数学的基本原理和方法等方面。

⏹主体技术计算机科学和计算机辅助技术（如计算机辅助设计、智能CAD（Intelligent

CAD——ICAD）、优化设计、有限元分析程序、模拟仿真、虚拟设计和工程数据库等）

⏹支撑技术设计方法学、产品的可信性设计技术及设计试验技术所提供的多种理论和

方法及手段的支撑。

⏹使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彩的具体技术群。

3、计算机辅助设计的关键技术

1 几何造型技术

2 主模型技术和相关性设计

3 CAD和其它CAX系统的集成技术

4 标准化技术

4、有限元单元类型

✧板（壳单元）单元：三角形、四边形单元

薄板：实际结构的板的边长>板厚的5～10倍。

✧壳：圆筒、球、椭圆等的曲面板状结构。外径（R）和板厚（t）比R/t>5即视为壳。

✧实体单元：六面体、五面体、四面体

✧轴对称单元

分别采用轴对称梁单元和轴对称板单元。

✧刚体（Rigid）单元

✧质量单元

✧弹簧单元

✧阻尼单元

✧间隙单元

✧焊接单元

5、有限分析的步骤

⏹前处理

⏹几何模型

⏹网格模型

⏹单元、材料特性

⏹约束条件

⏹载荷条件

⏹求解

⏹选择分析类型，确定求解软件

⏹后处理

⏹输出结果：应力、应变、变形、温度等，进行评价

6、有限元分析、CAE的主要工具软件系统

课本P41手写

7、反求工程的概念、分类、测量系统、软件工具

⏹逆向工程(Reverse Engineering,RE)：由高速三维激光扫描机对已有的样品或模型进行

准确、高速的扫描，得到其三维轮廓数据，配合反求软件进行曲向重构，并对重构的曲面进行在线精度分析、评价构造效果，最终生成IGES或STL数据，据此就能进行快速成型或CNC数控加工。

⏹逆向工程技术:

“将产品样件转化为CAD模型的相关数字化技术和几何模型重建技术”的总称.

逆向工程分类

⏹(1)实物逆向：在已有实物条件下，通过试验、测绘和分折，提出再创造的关键；其

中包括功能逆向、性能逆向、方案、结构、材质、精度、使用规范等多方面的逆向。

实物逆向对象可以是整机、部件、组件和零件。

⏹(2)软件逆向：产品样本、技术文件、设计书、使用说明书、图纸、有关规范和标准、

管理规范和质量保证手册等均称为技术软件。软件逆向中有三类情况：1)既有实物，又有全套技术软件；2)有实物而无技术软件；3)无实物，仅有全套或部分技术软件。

⏹(3)影像逆向：无实物，无技术软件，仅有产品相片、图片、广告介绍、参观印象和

影视画面等，要从其中去构思、想象来逆向，称为影像逆向，这是逆向对象中难度最大的。影像逆向本身就是创新过程。目前还未形成成熟的技术。一般要利用透视变换和透视投影．形成不同透视图，从外形、尺寸、比例和专业知识，去琢磨其功能和性能，进而分析其内部可能的结构。

逆向工程测量系统

⏹接触式测量

根据测头的不同，可分为触发式和连续式。

如三坐标测量机

⏹非接触式测量

根据原理的不同，可分为三角形法、结构光法、计算机视觉法、激光干涉法、激光衍射法、CT测量法、MRI测量法、超声波法和层析法等。

▪三坐标测量机，逐点扫描，速度慢。

Imageware是著名的逆向工程软件

8、绿色设计、绿色产品的概念，和普通产品的不同

⏹绿色产品（Green product , GP），又称环境协调产品（Environment Conscious Product，

ECP）。可这样定义：GP就是在其生命周期全过程中，符合特定的环保要求，对生态环境无害或危害很小，资源利用率很高，能源消耗低的产品。

绿色设计

⏹绿色设计（Green Design，GD）又称生态设计（Ecological Design，ED），环境设计

（Design for Environment，DFE）等。

可这样定义：绿色设计是在产品的整个生命周期内（设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），着重考虑产品的环境属性（自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、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，并行地考虑并保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。

9、绿色设计的材料选择原则

绿色设计的材料选择原则：

⏹1、减少所用材料种类。Whirlpool公司把包装材料从20种减少到4种，处理废物的

成本下降了50％以上，材料成本降低，性能提高。

⏹2、减少在加工过程中对环境产生负面影响的材料。（能源）

⏹3、选用易回收材料或能再生材料。美国设计师利用再生材料制成的双层波纹板代替

木板制成包装用托架，和同强度木材比重量减轻3/4，节约了木材资源和运输成本，