先进制造技术之制造自动化技术四

思考题第一章1．说明制造、制造系统与制造业概念，比较广义制造与狭义制造的区别。

答：制造（manufacturing）是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于手工或可以利用的客观物质工具，采用有效的工艺方法和必要的能源，将原材料转化为最终物质产品并投放市场的全过程。

制造系统是指由制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个具有特定功能的有机整体。

制造业是指以制造技术为主导技术进行产品制造的行业。

广义制造与狭义制造的区别：狭义的制造，是指生产车间内与物流有关的加工和装配过程；而广义的制造，则包含市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期内一系列相互联系的生产活动。

2．制造业在国民经济中的地位与作用如何?答：（1）人们的物质消费水平的提高，有赖于制造技术和制造业的发展。

（2）制造业是实现经济增长的物质保证。

（3）提高制造技术是影响发展对外贸易的关键因素。

（4）制造业是加强农业基础地位的物质保障，是支持服务业更快发展的重要条件。

（5）制造业是加快信息产业发展的物质基础。

（6）制造业是加快农业劳动力转移和就业的重要途径。

（7）制造业是加快发展科学技术和教育事业的重要物质支撑，它不仅为科技发展和教育发展提供经费支持，还为研究开发提供许多重要的研究方向与课题及先进的实验装备。

（8）制造业也是实现军事现代化和保障国家基本安全的基本条件。

3．先进制造技术是在什么样的背景之下产生与发展起来的。

答：1．社会经济发展背景近20多年来，市场环境发生了巨大的变化，一方面表现为消费者需求日趋主题化、个性化和多样化，消费行为更具有选择性，产品的生命周期缩短，产品的质量和性能至关重要；另一方面全球性产业结构调整步伐加快，制造商着眼于全球市场激烈竞争的同时，着力于实力与信誉基础上的合作和协作。

制造业的核心要素是质量、成本和生产率。

教案第四节 柔性制造技术一、柔性制造技术概述1.概念：柔性制造技术(FMT)：是一种主要用于多品种中小批量或变批量生产的制造自动化技术，它是对各种不同形状加工对象进行有效地且适应性转化为成品的各种技术总称。

柔性：是指制造系统对系统内部及外部环境的一种适应能力，也是指制造系统能够适应产品变化的能力，可以分为瞬时、短期和长期柔性三种。

瞬时柔性：是指设备出现故障后，自动排除故障或将零件转移到另一台设备上继续进行加工的能力；短期柔性：是指系统在短时期（间隔几个小时或几天）内，适应加工对象的能力，任意时刻混合地进行加工两种以上零件的能力；长期柔性：是指系统在长期使用（几周或一个月）中，能进行加工各种工件的能力。

2.不同应用形式：柔性制造单元、柔性制造系统、柔性制造生产线和柔性制造工厂 。

但统称为柔性制造系统。

（1）柔性制造单元（FMC ）： 它是由1台计算机控制的数控机床或加工中心、环形（圆形或椭圆形）托盘输送装置或工业机器人所组成，采用切削监视系统实现自动加工，不停机转换工件进行连续生产。

它是一个可变加工单元，是组成柔性制造系统的基本单元。

（2）柔性制造系统（FMS ）： 它是指由两台或两台以上的数控机床或加工中心或柔性制造单元所组成，配有自功输送装置（有轨、无轨输送车或机器人），工件自动上下料装置（托盘交换或机器人），自动化仓库，外有计算机并综合控制功能、数据管理功能、生产计划和调度管理功能和监控功能等（3）柔性制造生产线（FML ）： 它是针对某种类型（族）零件的，带有专业化生产或成组化生产的特点。

由多台加工中心或数控机床组成，其中有些机床带有一定的专用性，全线机床按工件的工艺过程布局，可以有生产节拍，但它本质上是柔性的，是可变加工生产线，具有柔性制造系统的功能。

（4）柔性制造工厂（FMF ）： 它可以实现全厂范围内生产管理过程、机械加工过程和物料储运过程全盘自动化。

FMF 全部的日程进度和作业由主计算机和各级计算机通过在线控制系统进行调整。

第一章绪论1.制造（Manufacturing）: 制造时一种将物料、能源、资金、人力资源、信息等有关资源, 按照社会的需求, 转变为新的、有更高应用价值的有形物质产品和无形软件、服务等产品资源的行为和过程。

【运用制造资源（设计方法、工艺、设备和人力等）将材料“转变”为有用的物品的行为和过程】2.制造系统（Manufacturing System）: 制造过程及其所涉及的硬件（涉及人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置）以及有关的软件（涉及制造理论、制造工艺、制造方法和制造信息等）, 组成了一个具有特定功能的有机整体, 称之为制造系统。

【由制造过程及其所涉及的硬件及软件组成的一个具有特定功能的有机整体】3.制造技术（Manufacturing Technology）: 制造技术则是按照人们所需的目的, 运用知识和技能, 运用客观物质工具, 使原材料转变为产品的技术总和。

也可以说是完毕制造活动所需的一切手段的总和。

4.制造业（Manufactury）: 制造业是所有与制造活动有关的实体或公司机构的总称。

5、先进制造技术（Advanced Manufacturing Technology,AMT）：是传统制造技术、信息技术、计算机技术、自动化技术与科学管理等多学科先进技术的综合, 并应用于制造工程之中所形成的一个学科体系。

6、先进制造技术分为三个技术群: 主体技术群（涉及面向制造的设计技术群和制造工艺技术群）、支撑技术群、制造基础设施。

第二章先进设计技术1.反求工程: 反求工程技术是消化吸取并改善国内外先进技术的一系列工作方法和技术的总和。

2.反求工程技术的研究对象重要可分为实物、软件、影像三大类。

3、反求工程的过程:反求过程的基本环节: 获取数据、建模方案制定、数据预解决第三章先进制造工艺技术1.特种加工工艺: 特种加工工艺是运用化学、电化学、物理（声、光、热、磁）等方法对材料进行的加工工艺。

2、快速成形工艺：快速成型工艺是直接根据产品CAD的三维实体模型数据, 经计算机解决后, 将三维模型转化为许多平面模型的叠加, 再通过计算机控制, 制造一系列平面模型并加以联结, 形成复杂的三维实体零件。

《先进制造技术》复习提纲第一章先进制造技术概论1.制造有广义和狭义之分，理解这个知识点即可。

2.AMT是美国于20世纪80年代末提出来的，了解其产生背景即可。

3.美国提出来的先进制造技术三层次的体系结构以及我国提出来的三层次体系结构分别是什么。

4先进制造技术的分为五大类,记住这五类。

5名词解释：先进制造技术第二章现代设计技术1.名词解释：先进设计技术、计算机辅助工艺规程设计、可靠度、逆向工程2.产品建模技术分类3.问答题：派生型CAPP系统基本原理、创成型CAPP系统基本原理。

4.机械模块化设计的分类，及各分类间的区别。

5.逆向工程设计的三种基本方法。

6.逆向工程中的测量技术，可分为破坏性测量和非破坏性测量，也可分为接触性测量和非接触性测量，各自有哪些测量方法？7.创新设计中常用的思维形式和常用的创新技法分别有哪几种。

8.优化设计数学模型三个基本要素？9.价值工程定义。

第三章先进制造工艺1.名词解释：超高速加工2.根据加工方法的机理和特点，超精密加工可以分为哪几类？3精密和超精密加工的影响因素有哪些？.超精密加工的关键技术这部分是重点，考查形式为填空或判断。

4.金刚石超精密车削主要适用的材料的范围？注意其不可加工的材料是什么。

6.微机械按照尺寸特征如何分类？7.微细加工是指加工尺度为微米级范围的加工方式，纳米技术是在纳米尺度范围（0.1-100nm）内对原子、分子等进行操纵和加工的技术。

8.一般尺度加工和微细加工加工精度分别是如何表示的?9.微细加工技术可分为微细蚀刻加工、微细切削加工和微细特种加工三种，其中光刻加工这一部分为重点，包括光刻加工的定义、采用的几种曝光技术及特点、典型的光刻工艺过程？10.X射线刻蚀电铸模加工工艺主要包括三个主要步骤：深度同步辐射X射线光刻、电铸成注塑成形。

11.扫描隧道显微镜和原子力显微镜加工技术的基本原理？请深刻理解。

12.1931年，德国萨洛蒙博士首次提出了超高速切削理论，这个理论的内容是？13.高速切削加工的关键技术包括哪几种？高速主轴系统中采用电主轴、静压轴承高速主轴、磁悬浮轴承高速主轴，其中气体静压轴承和液体静压轴承各自特点和适用场合？超高速加工用的刀具材料有哪些？14.问答题：激光加工、电子束加工、离子束加工、超声波加工的的原理特点及其应用？四者至少考其一。

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。

2．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。

3．微细加工中的三束加工是指电子束，离子束，激光束。

4.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。

5.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。

6.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。

7.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。

8.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。

9.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。

10.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。

，和绿色1．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2．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3.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4．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5．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6．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7．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8.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9.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10.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；11.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；12.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13.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14.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15.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16.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17.下列不是制造自动化分系统的是(a)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。

先进制造技术复习资料第一章：1、制造：由原材料通过工艺、能源、知识、技能、工具到产品的过程。

狭义制造：生产车间的加工和装配过程广义制造：包括市场分析、经营决策、产品设计、工艺设计、加工装配、质量保证、生产管理、市场营销、维修服务，以及产品报废后的回收处理等整个产品周期2、制造技术：按照人们所需的目的，运用知识和技能，利用客观物资工具，将原材料物化为人类所需产品的工程技术。

即：使原材料成为产品而使用的一系列技术的总称3、制造过程：产品从设计、生产、使用、维修、报废、回收等的全过程，也称为产品生命周期。

4、制造业：将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等）利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。

5、制造业面临的竞争和挑战：制造业生产方式小批量→少品种大批量→多品种变批量；制造业资源配置劳动密集→设备密集→信息密集→知识密集；制造技术：手工→机械化→单机自动化→刚性自动化→柔性自动化→智能自动化；“中心”的变化，以产品为中心→以市场为中心→以顾客为中心6、成功企业的关键因素：上市时间T、质量Q、产品成本C、服务S、灵活性Ｆ、环境Ｅ7、21世纪制造业面临的挑战：1、快速响应市场竞争的挑战――实现制造环节并行；2、全球化竞争的挑战――技术资源的集成；有三个主要的因素促使技术资源的集成：（1）为满足市场需求，企业必须快速响应那些具有不同期望和多种选择的顾客。

（2）快速响应环境要求在组织的各个层次上进行高效的通信，特别是与顾客、供应者和合作者的通信。

（3）新技术的快速吸收要求整个企业具有快速的学习能力。

3、信息时代的挑战――信息向知识的转变；4、环境保护压力的挑战――可持续发展；5、制造全球化和贸易自由化的挑战――可重组工程；6、技术创新的挑战――全新制造工艺及产品的开发8、先进制造技术的发展趋势：（1）.绿色制造将成为21世纪制造业的主流（2）.不断现代化的设计技术（3）成形制造技术向精密成形或净成形的方向发展（4）.加工制造技术向超精密、超高速及发展新一代制造装备的方向发展（50）. 新型加工方法以及复合工艺的不断发展（6）. 应用快速原型制造技术的快速制造技术得到迅速发展和应用（7）. 虚拟技术将广泛应用（8）. 工艺模拟技术的迅速发展（9）. 技术创新将成为21世纪企业竞争的焦点9、先进制造技术的定义：在传统制造技术基础上不断吸收机械.电子.信息.材料.能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计.制造.检测.管理.销售.使用.服务的制造全过程,以实现优质.高效.低耗.清洁.灵活的生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称,也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称.10、先进制造技术的特点：（1）实用性（2）广泛性（3）动态特征（4）集成性（5）系统性（6）强调实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产（7）最终目标是要提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力11、先进制造技术被分为：现代设计技术、先进制造工艺、工自动化技术、现代生产管理技术、先进制造生产模式等。

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。

《先进制造技术》课程标准（GYZB/K××××-2009）0 概述0.1 适用专业本标准适用于机械制造与自动化专业的先进制造技术课程的开发、建设和实施。

0.2 学时与学分建议课程实施时量为48标准学时，建议课程学分为3学分。

1 课程定位1.1 课程性质与作用《先进制造技术》是机械类专业的一门专业选修课，其任务是使学生掌握和了解先进制造技术原理和方法、了解当前机械制造领域技术发展趋势，为以后从事制造行业工程技术工作、管理工作和决策工作打下基础。

该课程包括先进制造技术的发展及体系结构、现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术和先进制造生产模式等内容。

1.2 相关课程先修课程主要是专业基础课，有《机械工程图绘制》、《机械零部件的手工制作与机械普通加工》等。

后置课程是专业课，有《机电设备故障诊断与维修技术》等。

2 课程目标2.1 课程总体目标使学生对先进制造系统及其主要的先进制造技术有一个基本的了解，并掌握制造系统的构成、分析、决策、规划设计的基础知识和基本方法，从而适应现代工业工程技能型紧缺人才培养的需要。

2.2 知识、能力与素质目标2.1.1 知识目标（1）了解先进制造技术的发展历程和特点；（2）了解CAD/CAM技术的发展历史及软硬件配置；（3）理解集成制造、逆向工程、虚拟制造的概念；（4）理解各种快速成型的原理；（5）对其他先进制造技术，如：并行工程技术、敏捷制造技术、精量生产技术、绿色制造技术有一定的了解。

2.1.2 能力目标通过该课程的学习使学生掌握更多的机械制造知识及理论方法，能有针对性地正确选择应用，使学生具备更加合理更加经济的选择加工工艺方法的能力，并提高其解决关键工艺难题的能力。

2.1.3 素质目标（1）具有自主学习新知识、新技术、主动查阅资料，不断积累经验，善于举一反三的能力；（2）具备良好的思想政治素质和较强的计划组织与团队协作能力。

2mm工程2美国汽车制造业"2mm工程",美国密西根大学世界著名制造研究大师吴贤铭教授于1991年提出了命名为"2mm工程"的计划构想,其目的之一是试图用研究成果来证实美国汽车制造业完全可以在国际竟争中取胜,当时,汽车车体制造质量以日本丰田(Toyota)为领先,其车体制造综合误差在1mm之内,欧洲的最好水平则在士1.25-1.5mm左右,而美国的车体制造水平则远远落后于日本和欧洲,当时很多制造厂的水平在土2mm或更大.吴贤铭教授当时提出这一目标的动机是想增强美国制造业的自信心,用它来证明美国汽车同样能达到世界最好水平,其目的之二是试图找出一组行之有效的方法来解决汽车制造过程中质量的提高问题为此,美国政府和各参与的公司共同出资壹仟万多美元用于资助这项研究计划。

"2mm工程"的具体研究内容共包括11个项目,它们分别是:（I)光学坐标测量机的计算机辅助设计与装调2)工具验收的可观性分析和顺序模拟3)用于模具和试生产件的自由型面的测量和建模4)减少冲压件尺寸偏差用的在线测量和过程监视5)运行信息反溃以改进工艺和工具设计6)车身装配过程信息管理系统7)汽车车体制造偏差的降低,定性,公差分析与综合8)金属板件装配的夹具优化设计9)工件夹具的稳健设计10)车体总装配的优化11)技术转移。

自从开展"2mm工程"以来,由于有各方面的投入.所研究开发的方法科学有效.很快就取得了较好的效果,在汽车制造业中已产生了非常深远的影响,主要有:1）"从观念上改变了各部门对制造过程中质量的重视程度;2) "2mm"的观念己远远地超出了提高车体车身制造精度的方面,目前这种以客观实测数据为依据的质量控制方法己被广泛地应用于其他汽车制造过程中3)增强了自信心,美国汽车制造业在很短的时间己经基本上赶上了世界先进制造水平,目前己开始了"超"的进限:3)世界其他汽车制造公司,包括日本,德国,瑞典等国也己经开始关注"2mm工程"的计划及其影响。