習題、先進制造技術(shù)10-11習題參考2031

1、1-1論論述先進制制造技術(shù)及及其主要特特點。答：1、系系統(tǒng)性先進制造技技術(shù)由于微微電子、信信息技術(shù)的的引入，使使制造技術(shù)術(shù)成為一個個能駕馭生生產(chǎn)過程的的物質(zhì)流、信息流和和能量流的的系統(tǒng)工程程。如柔性性制造系統(tǒng)統(tǒng)（FMSS）、計算算機集成制制造系統(tǒng)（CCIMS）技技術(shù)是先進進制造技術(shù)術(shù)全過程控控制物質(zhì)流流、信息流流和能量流流的典型應(yīng)應(yīng)用案例。2、集成性性現(xiàn)代制造技技術(shù)使各專專業(yè)、學科科間不斷交交叉、融合合，其界限限逐漸淡化化甚至消失失，發(fā)展成成為集機械械、電子、信息、材材料和管理理技術(shù)為一一體的新型型交叉學科科。集成技技術(shù)顯示出出高效率、多樣化、柔性化、自動化、資源共享享等特點。3、廣泛性性現(xiàn)代

2、制造技技術(shù)則貫穿穿了從產(chǎn)品品設(shè)計、加加工制造到到產(chǎn)品銷售售及用戶服服務(wù)等整個個產(chǎn)品生命命周期全過過程，成為為“市場產(chǎn)品設(shè)設(shè)計制制造市市場 ”的的大系統(tǒng)。4、高精度度現(xiàn)代制造對對產(chǎn)品、零零件的精度度要求越來來越高，在在飛機、潛潛艇等軍事事設(shè)施中使使用的精密密陀螺、大大型天文望望遠鏡以及及大規(guī)模集集成電路的的硅片等高高新技術(shù)產(chǎn)產(chǎn)品都需要要超精密加加工技術(shù)的的支持。這這些需求使使激光加工工、電子束束、離子束束加工、納納米制造、微機械制制造等新方方法迅速發(fā)發(fā)展。、實現(xiàn)優(yōu)優(yōu)質(zhì)、高效效、低耗、清潔、靈靈活的生產(chǎn)產(chǎn)先進制造技技術(shù)的核心心是優(yōu)質(zhì)、高效、低低耗、清潔潔、靈活生生產(chǎn)等基礎(chǔ)礎(chǔ)制造技術(shù)術(shù)，它是從從傳統(tǒng)

3、的制制造工藝發(fā)發(fā)展起來的的，并與新新技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)了局部或或系統(tǒng)集成成。1-2敘敘述先進制制造技術(shù)的的構(gòu)成及分分類。答：先進制制造技術(shù)的的構(gòu)成：、基礎(chǔ)技技術(shù)第一層次是是優(yōu)質(zhì)、高高效、低耗耗、少或無無污染的基基礎(chǔ)制造技技術(shù)。鑄造造、鍛壓、焊接、熱熱處理、表表面保護、機械加工工等基礎(chǔ)工工藝至今仍仍是生產(chǎn)中中大量采用用、經(jīng)濟適適用的技術(shù)術(shù)，這些基基礎(chǔ)工藝經(jīng)經(jīng)過優(yōu)化而而形成的基基礎(chǔ)制造技技術(shù)是先進進制造技術(shù)術(shù)的核心及及重要組成成部分。這這些基礎(chǔ)技技術(shù)主要有有精密下料料、精密成成形、精密密加工、精精密測量、毛坯強韌韌化、無氧氧化熱處理理、氣體保保護焊及埋埋弧焊、功功能性防護護涂層等。2、新型單單元技術(shù)第二個

4、層次次是新型的的先進制造造單元技術(shù)術(shù)。它是在在市場需求求及新興產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的帶動動下，制造造技術(shù)與電電子、信息息、新材料料、新能源源、環(huán)境科科學、系統(tǒng)統(tǒng)工程、現(xiàn)現(xiàn)代管理等等高新技術(shù)術(shù)結(jié)合而形形成的嶄新新的制造技技術(shù)。如：制造業(yè)自自動化單元元技術(shù)、極極限加工技技術(shù)、質(zhì)量量與可靠性性技術(shù)、系系統(tǒng)管理技技術(shù)、現(xiàn)代代設(shè)計基礎(chǔ)礎(chǔ)與方法、清潔生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)、新新材料成形形與加工技技術(shù)、激光光與高密度度能源加工工技術(shù)、工工藝模擬及及設(shè)計優(yōu)化化技術(shù)等。3、集成技技術(shù)第三個層次次是先進制制造集成技技術(shù)。它是是應(yīng)用信息息、計算機機和系統(tǒng)管管理技術(shù)對對上述兩個個層次的技技術(shù)局部或或系統(tǒng)集成成而形成的的先進制造造技術(shù)的高高級階

5、段，如如：FMSS、CIMMS、IMMS等。先進制造技技術(shù)的分類類：1、現(xiàn)代設(shè)設(shè)計技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)是根據(jù)據(jù)產(chǎn)品功能能要求，應(yīng)應(yīng)用現(xiàn)代技技術(shù)和科學學知識，制制定方案并并使方案付付諸實施的的技術(shù)。包包含的內(nèi)容容有：（1）現(xiàn)代代設(shè)計方法法?，F(xiàn)代設(shè)設(shè)計方法包包括產(chǎn)品動動態(tài)分析和和設(shè)計、摩摩擦學設(shè)計計、防蝕設(shè)設(shè)計、可靠靠性和可維維護性及安安全設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計計及智能設(shè)設(shè)計等。（2）設(shè)計計自動化技技術(shù)。設(shè)計計自動化技技術(shù)指應(yīng)用用計算機技技術(shù)，進行行產(chǎn)品造型型和工藝設(shè)設(shè)計、工程程分析計算算與模擬仿仿真、多變變量動態(tài)優(yōu)優(yōu)化，從而而達到整體體最優(yōu)功能能目標，實實現(xiàn)設(shè)計自自動化。（3）工業(yè)業(yè)設(shè)計技術(shù)術(shù)。工業(yè)設(shè)設(shè)計

6、技術(shù)指指開展機械械產(chǎn)品色彩彩設(shè)計和中中國民族特特色與世界界流派相結(jié)結(jié)合的造型型設(shè)計，增增強產(chǎn)品的的國際競爭爭力。2、先進制制造工藝現(xiàn)代制造工工藝技術(shù)包包括精密和和超精密加加工技術(shù)、精密成型型技術(shù)以及及特種加工工技術(shù)等方方面。（1）精密密和超精密密加工技術(shù)術(shù)。精密、超精密加加工技術(shù)是是采用去除除加工、結(jié)結(jié)合加工、變形加工工加工方法法使工件的的尺寸、表表面性能達達到極高的的精度?，F(xiàn)現(xiàn)在的精密密、超精密密加工已經(jīng)經(jīng)向納米技技術(shù)發(fā)展。（2）精密密成型技術(shù)術(shù)。精密成成型技術(shù)是是生產(chǎn)局部部或全部無無余量或少少余量半成成品的工藝藝方法的統(tǒng)統(tǒng)稱。包括括精密凝聚聚成型技術(shù)術(shù)、精密塑塑性加工技技術(shù)、粉末末材料構(gòu)件

7、件精密成型型技術(shù)、精精密焊接技技術(shù)及復(fù)合合成型技術(shù)術(shù)等。其目目的在于使使成型的制制品達到或或接近成品品形狀的尺尺寸，并達達到提高質(zhì)質(zhì)量、縮短短制造周期期和降低成成本的效果果，其發(fā)展展方向是精精密化、高高效化、強強韌化和輕輕量化。（3）特種種加工技術(shù)術(shù)。特種加加工技術(shù)是是指那些不不屬于常規(guī)規(guī)加工范疇疇的加工，如如高能束流流（電子束束、離子束束、激光束束）加工、電加工（電電解和電火火花加工）、超聲波加加工、高壓壓水加工以以及多種能能源的組合合加工。（4）表面面改性、制制膜和涂層層技術(shù)。表表面改性、制膜和涂涂層技術(shù)是是采用物理理、化學、金屬學、高分子化化學、電學學、光學和和機械學等等技術(shù)及其其組合技

8、術(shù)術(shù)對產(chǎn)品表表面進行改改性、制膜膜和涂層，賦賦予產(chǎn)品耐耐磨、耐蝕蝕、耐（隔隔）熱、抗抗疲勞、耐耐輻射以及及光、熱、磁、電等等特殊功能能，從而達達到提高產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量、延長使用用壽命和賦賦予新性能能的新技術(shù)術(shù)統(tǒng)稱，是是表面工程程的重要組組成部分。3、自動化化技術(shù)制造自動化化是指用機機電設(shè)備取取代或放大大人的體力力，甚至取取代和延伸伸人的部分分智力，自自動完成特特定的作業(yè)業(yè)，包括物物料的存儲儲、運輸、加工、裝裝配和檢驗驗等各個生生產(chǎn)環(huán)節(jié)的的自動化。其目的在在于減輕勞勞動強度、提高生產(chǎn)產(chǎn)效率、減減少在制品品數(shù)量、節(jié)節(jié)省能源消消耗以及降降低生產(chǎn)成成本。自動化技術(shù)術(shù)主要包括括數(shù)控技術(shù)術(shù)、工業(yè)機機器人技術(shù)術(shù)、

9、柔性制制造技術(shù)、計算機集集成制造技技術(shù)、傳感感技術(shù)。自自動檢測及及信號識別別技術(shù)和過過程設(shè)備工工況監(jiān)測與與控制技術(shù)術(shù)等。4、系統(tǒng)管管理技術(shù)系統(tǒng)管理技技術(shù)是指企企業(yè)在市場場開發(fā)、產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)制造造、質(zhì)量控控制到銷售售服務(wù)等一一系列的生生產(chǎn)經(jīng)營活活動中，為為了使制造造資源（材材料、設(shè)備備、能源、技術(shù)、信信息以及人人力）得到到總體配置置優(yōu)化和充充分利用，使使企業(yè)的綜綜合效益（質(zhì)質(zhì)量、成本本、交貨期期）得到提提高而采取取的各種計計劃、組織織、控制及及協(xié)調(diào)的方方法和技術(shù)術(shù)的總稱。它是現(xiàn)代代制造技術(shù)術(shù)體系中的的重要組成成部分，對對企業(yè)的最最終效益提提高起著重重要的作用用。系統(tǒng)管理技技術(shù)包括工工程管理、

10、質(zhì)量管理理、管理信信息系統(tǒng)等等，以及現(xiàn)現(xiàn)代制造模模式（如精精益生產(chǎn)、CIMSS、敏捷制制造、智能能制造等）、集成化的的管理技術(shù)術(shù)、企業(yè)組組織結(jié)構(gòu)與與虛擬公司司等生產(chǎn)組組織方法。1-3先先進制造的的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)。答：1、集集成化技術(shù)術(shù)。在過去去制造系統(tǒng)統(tǒng)中僅強調(diào)調(diào)信息的集集成，這是是不夠的。現(xiàn)在更強強調(diào)技術(shù)、人和管理理的集成。在開發(fā)制制造系統(tǒng)時時強調(diào)“多多集成”的的概念，即即信息集成成、智能集集成、串并并行工作機機制集成、資源集成成、過程集集成及人員員集成。2、智能化化技術(shù)。應(yīng)應(yīng)用人工智智能技術(shù)實實現(xiàn)產(chǎn)品生生命周期（包包括產(chǎn)品設(shè)設(shè)計、制造造、發(fā)貨、支持用戶戶到產(chǎn)品報報廢等）各各個環(huán)節(jié)智智能化，實實

11、現(xiàn)生產(chǎn)過過程（包括括組織、管管理、計劃劃、調(diào)度、控制等）各各個環(huán)節(jié)的的智能化，并并實現(xiàn)人與與制造系統(tǒng)統(tǒng)的融合及及人的智能能的充分發(fā)發(fā)揮。3、網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)絡(luò)技術(shù)包括括硬件與軟軟件的實現(xiàn)現(xiàn)。各種通通信協(xié)議及及制造自動動化協(xié)議、信息通信信接口、系系統(tǒng)操作控控制策略等等，是實現(xiàn)現(xiàn)各種制造造系統(tǒng)自動動化的基礎(chǔ)礎(chǔ)。4、分布式式并行處理理技術(shù)。該該技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)制造系統(tǒng)統(tǒng)中各種問問題的協(xié)同同求解，獲獲得系統(tǒng)的的全局最優(yōu)優(yōu)解，進而而實現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)的最優(yōu)決決策。5、多學科科、多功能能綜合產(chǎn)品品開發(fā)技術(shù)術(shù)。機電產(chǎn)產(chǎn)品的開發(fā)發(fā)設(shè)計不僅僅涉及到機機械科學的的理論與知知識而且還還涉及到電電磁學、光光學、控制制理論等。不僅要

12、考考慮技術(shù)因因素，還必必須考慮到到經(jīng)濟、心心理、環(huán)境境、人文及及社會等方方面因素。機電產(chǎn)品品的開發(fā)要要進行多目目標全性能能的優(yōu)化設(shè)設(shè)計，以追追求機電產(chǎn)產(chǎn)品動靜特特性、效率率、精度、使用壽命命、可靠性性、制造成成本與制造造周期的最最佳組合。6、虛擬現(xiàn)現(xiàn)實技術(shù)。利用虛擬擬現(xiàn)實技術(shù)術(shù)、多媒體體技術(shù)及計計算機仿真真技術(shù)，實實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)設(shè)計制造過過程中的幾幾何仿真、物理仿真真、制造過過程仿真，采采用多種介介質(zhì)來存儲儲、表達、處理多種種信息，融融文字、語語音、圖像像、動畫于于一體，給給人一種真真實感及身身臨其境感感。7、人機機環(huán)境系系統(tǒng)技術(shù)。將人、機機器和環(huán)境境作為一個個系統(tǒng)來研研究，發(fā)揮揮系統(tǒng)的最最佳效益

13、。研究的重重點是：人人機環(huán)境的的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)及集成技技術(shù)、人在在系統(tǒng)中的的作用及發(fā)發(fā)揮、人機機柔性交互互技術(shù)、人人機智能接接口技術(shù)、清潔制造造等。這些些主要關(guān)鍵鍵技術(shù)體現(xiàn)現(xiàn)了21世世紀制造技技術(shù)對CAAD/CAAM集成系系統(tǒng)的要求求，表達了了CAD/CAM集集成發(fā)展的的方向。1-4我我國機械制制造業(yè)的發(fā)發(fā)展狀況。答：近100年來，我我國制造業(yè)業(yè)的發(fā)展受受到嚴重削削弱，陷入入了前所未未有的困境境。制造業(yè)業(yè)的發(fā)展滯滯后已成為為制約我國國經(jīng)濟發(fā)展展的重要因因素。據(jù)統(tǒng)統(tǒng)計:全社社會固定資資產(chǎn)投資中中，設(shè)備投投資的2/3依賴進進口。目前前，光纖制制造裝備的的100%、集成電電路芯片制制造裝備的的85%、石

14、油化上上裝備的880%、轎轎車工業(yè)裝裝備、數(shù)控控機床、紡紡織機械、膠印設(shè)備備的70%被進口產(chǎn)產(chǎn)品占領(lǐng)，國國產(chǎn)裝備的的可靠性、自動化程程度與國外外產(chǎn)品有較較大差距。我國制造業(yè)業(yè)不斷采用用先進制造造技術(shù)，但但與工業(yè)發(fā)發(fā)達國家相相比，仍然然存在一個個階段性的的整體上的的差距。(1) 設(shè)設(shè)計方面。工業(yè)發(fā)達達國家不斷斷更新設(shè)計計數(shù)據(jù)和準準則，采用用新的設(shè)計計方法，廣廣泛采用計計算機輔助助設(shè)計技術(shù)術(shù)(CADD/CAMM) ，大大型企業(yè)開開始無圖紙紙的設(shè)計和和生產(chǎn)。我我國采用CCAD/CCAM技術(shù)術(shù)的比例較較低。(2) 制制造工藝方方面。工業(yè)業(yè)發(fā)達國家家較廣泛的的采用高精精密加工、精細加工工、微細加加工、微

15、型型機械和微微米/納米米技術(shù)、激激光加工技技術(shù)、電磁磁加工技術(shù)術(shù)、超塑加加工技術(shù)以以及復(fù)合加加工技術(shù)等等新型加工工方法。我我國普及率率不高，尚尚在開發(fā)、掌握之中中。(3) 管管理方面。工業(yè)發(fā)達達國家廣泛泛采用計算算機管理，重重視組織和和管理體制制、生產(chǎn)模模式的更新新發(fā)展，推推出了準時時生產(chǎn)(JJIT)、敏捷制造造(AM)、精益生生產(chǎn)(LPP)、并行行工程(CCE)等新新的管理思思想和技術(shù)術(shù)。我國只只有少數(shù)大大型企業(yè)局局部采用了了計算機輔輔助管理，多多數(shù)小型企企業(yè)仍處于于經(jīng)驗管理理階段。(4) 自自動化技術(shù)術(shù)方面。工工業(yè)發(fā)達國國家普遍采采用數(shù)控機機床、加工工中心及柔柔性制造單單元(FMMC)、柔

16、柔性制造系系統(tǒng)(FMMS)、計計算機集成成制造系統(tǒng)統(tǒng)(CIMMS)，實實現(xiàn)了柔性性自動化、知識智能能化、集成成化。我國國尚處在單單機自動化化、剛性自自動化階段段，柔性制制造單元和和系統(tǒng)僅在在少數(shù)企業(yè)業(yè)使用。1-5 先進制造造技術(shù)的發(fā)發(fā)展趨勢。答：在211世紀中，隨隨著電子、信息等高高新技術(shù)的的不斷發(fā)展展，隨著市市場需求個個性化與多多樣化，未未來先進制制造技術(shù)發(fā)發(fā)展的總趨趨勢是向精精密化、柔柔性化、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化、虛虛擬化、智智能化、清清潔化、集集成化、全全球化的方方向發(fā)展。當前影響先先進制造技技術(shù)的發(fā)展展因素大致致有以下幾幾點:1、“數(shù)”是發(fā)展的的核心數(shù)字化制造造就是指制制造領(lǐng)域的的數(shù)字化，它它包含

17、了三三大部分:以設(shè)計為為中心的數(shù)數(shù)字制造，以以控制為中中心的數(shù)字字制造和以以管理為中中心的數(shù)字字制造。2、“精”是發(fā)展的的關(guān)鍵“精”是“精密化”，一方面面是指對產(chǎn)產(chǎn)品、零件件的精度要要求越來越越高，另一一方面是指指對產(chǎn)品、零件的加加工精度要要求越來越越高。3、“極”是發(fā)展的的焦點“極”即極極端條件，就就是指在極極端條件下下工作的或或者有極端端要求的產(chǎn)產(chǎn)品，從而而也是指這這類產(chǎn)品的的制造技術(shù)術(shù)有“極”的要求。如在高溫溫、高壓、高濕、強強磁場和強強腐蝕等條條件下工作作，或有高高硬度、大大彈性等要要求的，或或在幾何形形體上極大大、極小、極厚、極極薄和奇形形怪狀的。4、“自”是發(fā)展的的條件“自”就是是

18、自動化，即即減輕人的的勞動，強強化、延伸伸、取代人人的有關(guān)勞勞動的技術(shù)術(shù)或手段。自動化是是先進制造造技術(shù)發(fā)展展的前提條條件。5、“集”是發(fā)展的的方法“集”就是是集成化，包包括技術(shù)的的集成、管管理的集成成、技術(shù)與與管理的集集成。其本本質(zhì)是知識識的集成。6、“網(wǎng)”是發(fā)展的的道路“網(wǎng)”就是是網(wǎng)絡(luò)化，制制造技術(shù)的的網(wǎng)絡(luò)化是是先進制造造技術(shù)發(fā)展展的必由之之路，制造造業(yè)走向整整體化、有有序化，這這同人類社社會發(fā)展是是同步的。7、“智”是發(fā)展的的前景“智”就是是智能化。智能化制制造模式的的基礎(chǔ)是智智能制造系系統(tǒng)，它既既是智能和和技術(shù)的集集成而形成成的應(yīng)用環(huán)環(huán)境，也是是智能制造造模式的載載體。8、“綠”是發(fā)展

19、的的必然“綠”就是是“綠色”，制造業(yè)業(yè)的產(chǎn)品從從構(gòu)思開始始，到設(shè)計計階段、制制造階段、銷售階段段、使用與與維修階段段，直到回回收階段、再制造各各階段，都都必須充分分涉及環(huán)境境保護，制制造必然要要走向“綠綠色”制造造。2-1 試試論述現(xiàn)代代設(shè)計技術(shù)術(shù)的內(nèi)涵及及特點。答：1、現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)內(nèi)涵：現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)是以滿滿足應(yīng)市產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量量、性能、時間、成成本、價格格綜合效益益最優(yōu)為目目的，以計計算機輔助助設(shè)計技術(shù)術(shù)為主體，以以知識為依依托，以多多種科學方方法及技術(shù)術(shù)為手段，研研究、改進進、創(chuàng)造產(chǎn)產(chǎn)品活動過過程所用到到的技術(shù)群群體的總稱稱。2、現(xiàn)代設(shè)設(shè)計技術(shù)的的特點從現(xiàn)代設(shè)計計技術(shù)的內(nèi)內(nèi)涵分析，現(xiàn)現(xiàn)

20、代設(shè)計技技術(shù)具有如如下一系列列特點：（1）系統(tǒng)統(tǒng)性 現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)強調(diào)用用系統(tǒng)的觀觀點處理設(shè)設(shè)計問題，從從整體上把把握設(shè)計對對象，考慮慮對象與外外界（人、環(huán)境）的的聯(lián)系。（2）動態(tài)態(tài)性 不不僅要考慮慮產(chǎn)品的靜靜態(tài)特性，還還要考慮產(chǎn)產(chǎn)品在實際際工作狀態(tài)態(tài)下的動態(tài)態(tài)特征，考考慮產(chǎn)品與與周圍環(huán)境境的物質(zhì)、能量及信信息的交互互。（3）創(chuàng)造造性 現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)建立在在先進的設(shè)設(shè)計理論及及設(shè)計工具具基礎(chǔ)上，能能充分發(fā)揮揮設(shè)計者的的創(chuàng)造性思思維能力和和集體智慧慧，運用各各種創(chuàng)造方方法和手段段，開發(fā)出出具有創(chuàng)新新性的產(chǎn)品品。（4）計算算機化 計算機已已經(jīng)滲透到到產(chǎn)品設(shè)計計開發(fā)的各各個環(huán)節(jié)，很很多現(xiàn)代設(shè)設(shè)計

21、技術(shù)的的實現(xiàn)都依依賴于計算算機，如優(yōu)優(yōu)化設(shè)計、有限元分分析、系統(tǒng)統(tǒng)仿真等。它們充分分利用計算算機快捷的的數(shù)值計算算功能、嚴嚴密的邏輯輯推理能力力和巨大的的信息存儲儲及處理能能力，彌補補自然人存存在的天生生不足，實實現(xiàn)人機優(yōu)優(yōu)勢的互補補。（5）并行行化、最優(yōu)優(yōu)化、虛擬擬化和自動動化 在在產(chǎn)品的設(shè)設(shè)計階段就就綜合考慮慮產(chǎn)品全生生命周期中中的所有因因素，強調(diào)調(diào)對產(chǎn)品設(shè)設(shè)計及其相相關(guān)過程并并行地、集集成地、一一體化地進進行設(shè)計。在設(shè)計過過程中，通通過優(yōu)化的的理論與技技術(shù)，對產(chǎn)產(chǎn)品進行方方案優(yōu)選、結(jié)構(gòu)優(yōu)選選和參數(shù)優(yōu)優(yōu)選，力爭爭實現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)的整體性性能最優(yōu)化化，以獲得得功能全、性能好、成本低、價值高的的產(chǎn)品

22、。設(shè)設(shè)計過程自自動化的實實現(xiàn)主要依依托于各種種不同的計計算機輔助助設(shè)計技術(shù)術(shù)、自動建建模技術(shù)，以以及一批功功能強大的的商品化CCAD軟件件的支撐。設(shè)計手段虛虛擬化，是是以虛擬現(xiàn)現(xiàn)實的設(shè)計計系統(tǒng)進行行三維建模模，使設(shè)計計者能在虛虛擬的設(shè)計計環(huán)境下觀觀察CADD設(shè)計內(nèi)容容，從而實實現(xiàn)設(shè)計的的可視化、評估設(shè)計計產(chǎn)品的性性能及其可可實現(xiàn)性，靈靈活方便地地修改設(shè)計計，大大提提高設(shè)計效效果與質(zhì)量量。（6）主動動性 科科學技術(shù)的的發(fā)展使得得在產(chǎn)品設(shè)設(shè)計的早期期，就可對對產(chǎn)品全生生命周期的的各種性能能作出準確確預(yù)測有有利于及早早發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品品的潛在缺缺陷，將各各種失誤、可能發(fā)生生的故障減減少到最低低程度，體體現(xiàn)了

23、主動動性的特征征，也有利利于縮短開開發(fā)周期、降低生產(chǎn)產(chǎn)成本、提提高產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量。2-2 描描述現(xiàn)代設(shè)設(shè)計技術(shù)的的體系結(jié)構(gòu)構(gòu)，為什么么說計算機機輔助設(shè)計計技術(shù)是現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)的主體體？它與其其它技術(shù)的的關(guān)系如何何？答：現(xiàn)代設(shè)設(shè)計技術(shù)的的整個體系系由基礎(chǔ)技技術(shù)、主體體技術(shù)、支支撐技術(shù)和和應(yīng)用技術(shù)術(shù)四個層次次組成。（1）基礎(chǔ)礎(chǔ)技術(shù) 基基礎(chǔ)技術(shù)是是指傳統(tǒng)的的設(shè)計理論論與方法，特特別是運動動學、靜力力學與動力力學、材料料力學、結(jié)結(jié)構(gòu)力學、熱力學、電磁學、工程數(shù)學學的基本原原理與方法法等方面。（2）主體體技術(shù) 現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)的誕生生和發(fā)展與與計算機技技術(shù)的發(fā)展展息息相關(guān)關(guān)、相輔相相成。計算算機科學與與設(shè)

24、計技術(shù)術(shù)結(jié)合產(chǎn)生生計算機輔輔助設(shè)計、智能CAAD、優(yōu)化化設(shè)計、有有限元分析析程序、模模擬仿真、虛擬設(shè)計計和工程數(shù)數(shù)據(jù)庫等，運運用現(xiàn)代設(shè)設(shè)計技術(shù)的的多種理論論與方法如如優(yōu)化設(shè)計計、可靠性性設(shè)計、模模糊設(shè)計等等理論構(gòu)造造的數(shù)學模模型，來編編制計算機機應(yīng)用程序序，可以更更廣泛、更更深入地模模擬人的推推理與思維維，從而提提高計算機機的“智力力”。而計計算機輔助助設(shè)計技術(shù)術(shù)正是以它它對數(shù)值計計算和對信信息與知識識的獨特處處理能力，成成為現(xiàn)代設(shè)設(shè)計技術(shù)群群體的主干干。（3）支撐撐技術(shù) 支支撐技術(shù)主主要指現(xiàn)代代設(shè)計方法法學、可信信性設(shè)計技技術(shù)、試驗驗設(shè)計技術(shù)術(shù)?，F(xiàn)代設(shè)設(shè)計方法學學涉及內(nèi)容容很廣，如如并行設(shè)計

25、計、系統(tǒng)設(shè)設(shè)計、功能能設(shè)計、模模塊化設(shè)計計、價值工工程、質(zhì)量量功能配制制、反求工工程、綠色色設(shè)計、模模糊設(shè)計、面向?qū)ο笙蟮脑O(shè)計、工業(yè)造型型設(shè)計等。可信性設(shè)設(shè)計是廣義義的可靠性性設(shè)計擴展展，主要指指可靠性與與安全性設(shè)設(shè)計、動態(tài)態(tài)分析與設(shè)設(shè)計、防斷斷裂設(shè)計、健壯設(shè)計計、耐環(huán)境境設(shè)計等。設(shè)計試驗驗技術(shù)包括括可靠性試試驗、環(huán)保保性能試驗驗與控制，以以及運用計計算機技術(shù)術(shù)的數(shù)字仿仿真試驗和和虛擬試驗驗等。（4）應(yīng)用用技術(shù) 應(yīng)應(yīng)用技術(shù)是是針對實用用目的解決決各類具體體產(chǎn)品設(shè)計計領(lǐng)域的技技術(shù)，如機機床、汽車車、工程機機械、精密密機械的現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計內(nèi)內(nèi)容，可以以看作是現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計技技術(shù)派生出出來的具體體技術(shù)群。2

26、-3計算算機輔助設(shè)設(shè)計技術(shù)包包括哪些主主要內(nèi)容？分析其中中的關(guān)鍵技技術(shù)。答：計算機機輔助設(shè)計計（Commputeer Aiided Desiign，CCAD）是是20世紀紀50年代代末發(fā)展起起來的綜合合性計算機機應(yīng)用技術(shù)術(shù)。它是以以計算機為為工具，處處理產(chǎn)品設(shè)設(shè)計過程中中的圖形和和數(shù)據(jù)信息息，輔助完完成產(chǎn)品設(shè)設(shè)計過程的的技術(shù)。CAD技術(shù)術(shù)包含的內(nèi)內(nèi)容有；利用計算算機進行產(chǎn)產(chǎn)品的造型型、裝配、工程圖繪繪制以及相相關(guān)文檔的的設(shè)計；進行產(chǎn)品品渲染、動動態(tài)顯示；對產(chǎn)品品進行工程程分析，如如有限元分分析、優(yōu)化化設(shè)計、可可靠性設(shè)計計、運動學學及動力學學仿真等。關(guān)鍵技術(shù)：1、產(chǎn)品的的幾何造型型技術(shù)CAD的幾

27、幾何造型過過程也就是是對被設(shè)計計對象進行行描述，并并用合適的的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)存儲在計計算機內(nèi)，以以建立計算算機內(nèi)部模模型的過程程。（1）線框框模型 線框模型型由一系列列空間直線線、圓弧和和點組合而而成，用來來描述產(chǎn)品品的輪廓外外形。但無無法產(chǎn)生剖剖面圖、消消除隱藏線線以及求解解兩個形體體間的交線線，也無法法根據(jù)線框框模型進行行物性計算算和數(shù)控加加工指令的的編制等作作業(yè)。（2）表面面模型 表面模型型的數(shù)據(jù)結(jié)結(jié)構(gòu)是在線線框模型的的基礎(chǔ)上，增增加了有關(guān)關(guān)面的信息息和棱邊的的聯(lián)接方向向等內(nèi)容。表面造型型又分為“多邊平面面造型”和和“曲面造造型”兩種種。（3）實體體模型 實體模模型較完整整地反映三三維實體的

28、的幾何信息息，它既能能消除隱藏藏線，產(chǎn)生生有明暗效效應(yīng)的立體體圖像；又又能進行物物性計算，進進行裝配體體或運動系系統(tǒng)的空間間干涉檢查查，進行有有限元分析析的前后處處理以及多多至五軸的的數(shù)控編程程等作業(yè)。（4）特征征造型 所謂特征征就是描述述產(chǎn)品信息息的集合，也也是構(gòu)成零零、部件設(shè)設(shè)計與制造造的基本幾幾何體，它它既能反映映零件的幾幾何信息，又又反映了零零件的加工工工藝信息息。常用的的零件特征征包括：形形狀特征、精度特征征、技術(shù)特特征、材料料特征、裝裝配特征等等。2、單一數(shù)數(shù)據(jù)庫與相相關(guān)性設(shè)計計單一數(shù)據(jù)庫庫就是與設(shè)設(shè)計相關(guān)的的全部數(shù)據(jù)據(jù)信息來自自同一個數(shù)數(shù)據(jù)庫。所所謂的相關(guān)關(guān)性設(shè)計就就是任何設(shè)設(shè)計

29、改動，都都將及時地地反映到設(shè)設(shè)計過程的的其他相關(guān)關(guān)環(huán)節(jié)上。3、CADD與其他CCAX系統(tǒng)統(tǒng)的集成技技術(shù)CAD技術(shù)術(shù)與其他CCAX技術(shù)術(shù)進行有效效的集成，包包括CADDCAMM技術(shù)的集集成、CAAD與CIIMS其他他功能系統(tǒng)統(tǒng)的集成等等。CADD技術(shù)主要要功能是進進行產(chǎn)品的的設(shè)計造型型，為其他他功能系統(tǒng)統(tǒng)提供了共共享的產(chǎn)品品數(shù)據(jù)模型型，成為CCIMS或或其他制造造系統(tǒng)的基基礎(chǔ)和關(guān)鍵鍵。CAD技術(shù)術(shù)與其他CCAX系統(tǒng)統(tǒng)的集成，涉涉及到產(chǎn)品品的造型建建模技術(shù)、工程數(shù)據(jù)據(jù)的管理技技術(shù)、數(shù)據(jù)據(jù)交換接口口等技術(shù)。4、標準化化技術(shù)國際標準化化組織（IISO）制制定了“產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)模模型交換標標準”（SSTEP

30、）。STEPP采用統(tǒng)一一的數(shù)字化化定義方法法，涵蓋了了產(chǎn)品的整整個生命周周期，是CCAD技術(shù)術(shù)最新的國國際標準。2-4試論論述并行工工程的基本本概念與設(shè)設(shè)計方法。答：并行設(shè)設(shè)計是在設(shè)設(shè)計階段就就綜合考慮慮產(chǎn)品生命命周期中工工藝、制造造、裝配、測試、維維修等環(huán)節(jié)節(jié)的因素，及及時全面地地評價產(chǎn)品品的設(shè)計，及及時反饋改改進意見，及及時改進產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計，使使得產(chǎn)品設(shè)設(shè)計、工藝藝設(shè)計、制制造一次成成功，以達達到降低產(chǎn)產(chǎn)品成本，提提高產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量和縮短短開發(fā)周期期的目的。并行設(shè)計要要求在設(shè)計計階段就要要考慮產(chǎn)品品全生命周周期的各個個環(huán)節(jié)，傳傳統(tǒng)的“孤孤島”式的的設(shè)計方法法已不能滿滿足并行設(shè)設(shè)計的需要要。為此人

31、人們對并行行環(huán)境下的的產(chǎn)品設(shè)計計理論與方方法進行了了研究，主主要包括設(shè)設(shè)計方法、建模技術(shù)術(shù)、計算機機輔助評價價及決策技技術(shù)。針對對設(shè)計方法法，基本上上可分為兩兩大類:一一類是通過過人員協(xié)同同集成實現(xiàn)現(xiàn)并行化；另一類是是通過知識識協(xié)同集成成實現(xiàn)并行行化，研究究得比較多多的有:面面向產(chǎn)品生生命周期各各/某環(huán)節(jié)節(jié)的設(shè)計DDFX和CCAX技術(shù)術(shù)。DFX包括括面向裝配配的設(shè)計（DDFA）、面向制造造的設(shè)計(DFM)、面向質(zhì)質(zhì)量的設(shè)計計(DFQQ)、面向向環(huán)保的設(shè)設(shè)計(DFFE)、面面向維護的的設(shè)計(DDFS)等等；CAXX技術(shù)包括括計算機輔輔助工藝設(shè)設(shè)計(CAAPP)、計算機輔輔助制造(CAM)、計算機

32、機輔助工程程分析(CCAE)等等。2-5敘述述反求工程程的含義，簡簡述反求工工程的關(guān)鍵鍵技術(shù)。答：反求工工程(Reeversse Enngineeerinng，REE)也稱逆逆向工程、反向工程程等，是指指用一定的的測量手段段對實物或或模型進行行測量，根根據(jù)測量數(shù)數(shù)據(jù)通過三三維幾何建建模方法，重重構(gòu)實物的的CAD模模型，從而而實現(xiàn)產(chǎn)品品設(shè)計與制制造的過程程。與傳統(tǒng)統(tǒng)的“產(chǎn)品品概念設(shè)計計產(chǎn)品CCAD模型型產(chǎn)品(物理模型型)”的正正向工程相相反。反求求工程是在在沒有設(shè)計計圖紙或圖圖紙不完整整，而有樣樣品的情況況下，利用用三維掃描描測量儀，準準確快速地地測量樣品品表面數(shù)據(jù)據(jù)或輪廓外外形，加以以點數(shù)據(jù)處

33、處理、曲面面創(chuàng)建、三三維實體模模型重構(gòu)，然然后通過CCAM系統(tǒng)統(tǒng)進行數(shù)控控編程，直直至利用CCNC加工工機床或快快速成型機機來制造產(chǎn)產(chǎn)品。反求工程的的關(guān)鍵技術(shù)術(shù)有:數(shù)據(jù)據(jù)測量技術(shù)術(shù)、數(shù)據(jù)預(yù)預(yù)處理技術(shù)術(shù)、模型重重構(gòu)及產(chǎn)品品制造技術(shù)術(shù)。1、數(shù)據(jù)據(jù)測量技術(shù)術(shù)反求工程中中數(shù)據(jù)測量量方法主要要分為兩種種:一種是是傳統(tǒng)的接接觸式測量量法，如三三坐標測量量機法；另另一種是非非接觸測量量法，如投投影光柵法法、激光三三角形法、工業(yè)CTT法、核磁磁共振法(MRI)、自動斷斷層掃描法法等。只有有獲取了高高質(zhì)量的三三維坐標數(shù)數(shù)據(jù)，才能能生成準確確的幾何模模型。所以以，測量方方法的選取取是反求工工程中一個個非常重要要的

34、問題。2、數(shù)據(jù)預(yù)預(yù)處理技術(shù)術(shù):對得到到的測量數(shù)數(shù)據(jù)在CAAD模型重重構(gòu)之前應(yīng)應(yīng)進行數(shù)據(jù)據(jù)預(yù)處理，主主要是為了了排除噪聲聲數(shù)據(jù)和異異常數(shù)據(jù)、精簡和歸歸并冗余數(shù)數(shù)據(jù)，通常常包括:噪聲點過過濾數(shù)據(jù)據(jù)點分區(qū)數(shù)據(jù)點精精簡數(shù)據(jù)據(jù)點平滑。3、模型重重構(gòu)及產(chǎn)品品制造技術(shù)術(shù):通過重重構(gòu)產(chǎn)品零零件的CAAD模型，在在探詢和了了解原設(shè)計計技術(shù)的基基礎(chǔ)上，實實現(xiàn)對原型型的修改和和再設(shè)計，以以達到設(shè)計計創(chuàng)新、產(chǎn)產(chǎn)品更新之之目的，同同時也可以以完成產(chǎn)品品或模具的的制造。2-6 敘敘述綠色設(shè)設(shè)計的主要要特征。答： 1、面向產(chǎn)品品生命周期期綠色設(shè)計考考慮的是產(chǎn)產(chǎn)品在整個個生命周期期內(nèi)的所有有潛在的環(huán)環(huán)境影響，包包括有毒有有害

35、物質(zhì)向向環(huán)境的排排放，不可可再生資源源的消耗以以及能源的的過度消耗耗等等。產(chǎn)產(chǎn)品的生命命周期包括括從資源原原料的開發(fā)發(fā)到產(chǎn)品廢廢棄報廢的的整個過程程，2、環(huán)境境因素是產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計的的考慮因素素之一綠色設(shè)計并并不是意味味著產(chǎn)品設(shè)設(shè)計只是面面向環(huán)境或或者說環(huán)境境因素是唯唯一的考慮慮因素。相相反，綠色色設(shè)計是像像其它因素素(比如:用戶需求求分析、可可制造性、經(jīng)濟性、功能、尺尺寸和重量量等)一樣樣作為產(chǎn)品品設(shè)計共同同考慮的內(nèi)內(nèi)容。所以以綠色設(shè)計計是在原有有的設(shè)計求求解過程中中又引入了了一個環(huán)境境變量，從從而使設(shè)計計過程變得得復(fù)雜起來來，即是一一個更多目目標的優(yōu)化化求解問題題。3-1 常常見的精密密成型技

36、術(shù)術(shù)分為哪幾幾類？答：精密成成型技術(shù)是是指零件成成型后，僅僅需少量加加工或不再再加工(近近凈成型技技術(shù)或凈成成型技術(shù))就可用作作機械構(gòu)件件的一種成成型技術(shù)。它是建立立在新材料料、新能源源、信息技技術(shù)、自動動化技術(shù)等等多學科高高新技術(shù)成成果的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，改造造了傳統(tǒng)的的毛坯成型型技術(shù)，使使之由粗糙糙成型變?yōu)闉閮?yōu)質(zhì)、高高效、高精精度、輕量量化、低成成本、無公公害的成型型技術(shù)。它它使得成型型的機械零零件具有精精確的外形形、高的尺尺寸精度和和形位精度度、好的表表面粗糙度度。精密成型技技術(shù)分為粉粉末冶金、精密鑄造造、精密鍛鍛造、精密密沖裁、精精密焊接、快速原型型技術(shù)等。3-2 快快速原型技技術(shù)的特點點及工

37、藝。答：快速原原型技術(shù)的的特點：（1）快速速性。通過STLL格式文件件，快速成成型制造系系統(tǒng)幾乎可可以與所有有的CADD造型系統(tǒng)統(tǒng)無縫連接接，從CAAD模型到到完成原型型制作通常常只需幾小小時到幾十十小時，可可實現(xiàn)產(chǎn)品品開發(fā)的快快速閉環(huán)反反饋。以快快速原型為為母模的快快速模具技技術(shù)，能夠夠在幾天內(nèi)內(nèi)制作出所所需材料的的實際產(chǎn)品品，而通過過傳統(tǒng)的鋼鋼制模具制制作，至少少需要幾個個月的時間間。（2）高度度集成化快速成型技技術(shù)實現(xiàn)了了設(shè)計與制制造的一體體化。在快快速成型工工藝中，計計算機中的的CAD模模型數(shù)據(jù)通通過接口軟軟件轉(zhuǎn)化為為可以直接接驅(qū)動快速速成型設(shè)備備的數(shù)控指指令，快速速成型設(shè)備備根據(jù)數(shù)控

38、控指令完成成原形或零零件的加工工。（3）與工工件復(fù)雜程程度無關(guān)快速成型技技術(shù)由于采采用分層制制造工藝，將將復(fù)雜的三三維實體離離散成一系系列層片加加工和加工工層片之疊疊加，大大大簡化了加加工過程。它可以加加工復(fù)雜的的中空結(jié)構(gòu)構(gòu)且不存在在三維加工工中刀具干干涉的問題題，理論上上可以制造造具有任意意復(fù)雜形狀狀的原形和和零件。（4）高度度柔性快速成型系系統(tǒng)是真正正的數(shù)字化化制造系統(tǒng)統(tǒng)，僅需改改變?nèi)SCCAD模型型，適當?shù)氐卣{(diào)整和設(shè)設(shè)置加工參參數(shù)，即可可完成不同同類型的零零件的加工工制作，特特別適合新新產(chǎn)品開發(fā)發(fā)或單件小小批量生產(chǎn)產(chǎn)。并且，快快速成型技技術(shù)在成型型過程中無無需專用的的夾具或工工具，成型型

39、過程具有有極高的柔柔性，這是是快速成型型技術(shù)非常常重要的一一個技術(shù)特特征。（5）自動動化程度高高快速成型是是一種完全全自動的成成型過程，只只需要在成成型之初由由操作者輸輸入一些基基本的工藝藝參數(shù)，整整個成型過過程操作者者無需或較較少干預(yù)。出現(xiàn)故障障，設(shè)備會會自動停止止，發(fā)出警警示并保留留當前數(shù)據(jù)據(jù)。完成成成型過程時時，機器會會自動停止止并顯示相相關(guān)結(jié)果。快速原型工工藝：（1）利用用激光固化化樹脂材料料的光造型型法光敏樹脂選選擇性固化化是采用立立體雕刻原原理的一種種工藝，簡簡稱SLAA，也是最最早出現(xiàn)的的、技術(shù)最最成熟和應(yīng)應(yīng)用最廣泛泛的快速原原型技術(shù)。SLA快速速原型技術(shù)術(shù)的優(yōu)點是是：成形速速度

40、較快。系統(tǒng)工工作相對穩(wěn)穩(wěn)定。尺寸精精度較高，可可確保工件件的尺寸精精度在0.1mm（但但，國內(nèi)SSLA精度度在0.110.3mm之之間，并且且存在一定定的波動性性）。表面質(zhì)質(zhì)量較好，工工件的最上上層表面很很光滑，側(cè)側(cè)面可能有有臺階不平平及不同層層面間的曲曲面不平；比較適合合做小件及及較精細件件。系統(tǒng)分分辨率較高高。SLA快速速原型的技技術(shù)缺點：需要專專門實驗室室環(huán)境，維維護費用高高昂。成型件件需要后處處理，二次次固化，防防潮處理等等工序。光敏樹樹脂固化后后較脆，易易斷裂，可可加工性不不好；工作作溫度不能能超過1000，成成形件易吸吸濕膨脹，抗抗腐蝕能力力不強。氦-鎘鎘激光管的的壽命僅33000

41、小小時，價格格較昂貴。同時需對對整個截面面進行掃描描固化，成成型時間較較長，因此此制作成本本相對較高高。光敏樹樹脂對環(huán)境境有污染，使使皮膚過敏敏。需要設(shè)設(shè)計工件的的支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)，以便確確保在成型型過程中制制作的每一一個結(jié)構(gòu)部部位都能可可靠定位，支支撐結(jié)構(gòu)需需在未完全全固化時手手工去除，容容易破壞成成型件。（2）紙張張疊層造型型法紙張疊層造造型法目前前以Hellisyss公司開發(fā)發(fā)的LOMM裝置應(yīng)用用最廣。LOM可制制作一些光光造型法難難以制作的的大型零件件和厚壁樣樣件，且制制作成本低低廉（約為為光造型法法的1/22）、速度度高（約為為木模制作作時間的11/5以下下），并可可簡便地分分析設(shè)計構(gòu)構(gòu)思

42、和功能能。LOM快速速原型技術(shù)術(shù)的優(yōu)點是是：由于只只需要使激激光束沿著著物體的輪輪廓進行切切割，無需需掃描整個個斷面，所所以這是一一個高速的的快速原型型工藝。常常用于加工工內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單的大大型零件及及實體件。無需設(shè)設(shè)計和構(gòu)建建支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)。LOM快速速原型技術(shù)術(shù)的缺點是是：需要專專門實驗室室環(huán)境，維維護費用高高昂?？蓪嶋H際應(yīng)用的原原材料種類類較少，盡盡管可選用用若干原材材料，例如如紙、塑料料、陶土以以及合成材材料，但目目前常用的的只是紙，其其他箔材商商在研制開開發(fā)中。表面比比較粗糙，工工件表面有有明顯的臺臺階紋，成成型后要進進行打磨；且紙制零零件很容易易吸潮，必必須立即進進行后處理理、上漆。難

43、以構(gòu)構(gòu)建精細形形狀的零件件，即僅限限于結(jié)構(gòu)簡簡單的零件件。由于難難以（雖然然并非不可可能）去除除里面的廢廢料，該工工藝不宜構(gòu)構(gòu)建內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的的零件。當加工工室的溫度度過高時常常有火災(zāi)發(fā)發(fā)生。因此此，工作過過程中需要要專職人員員職守。（3）熱可可塑造型法法熱可塑造型型法以DTTM公司開開發(fā)的選擇擇性激光燒燒結(jié)即SLLS（Seelecttive Laseer Siinterring）應(yīng)應(yīng)用較多。SLS快速速原型技術(shù)術(shù)的優(yōu)點是是：與其他他工藝相比比，能生產(chǎn)產(chǎn)較硬的模模具，有直直接金屬型型的概念?？梢圆刹捎枚喾N原原料，包括括類工程塑塑料、蠟、金屬、陶陶瓷等。零件的的構(gòu)建時間間較短，可可達到1iin

44、/h高高度。無需設(shè)設(shè)計和構(gòu)造造支撐。SLS快速速原型技術(shù)術(shù)缺點是：需要專專門實驗室室環(huán)境，維維護費用高高昂。在加工工前，要花花近2小時時的時間將將粉末加熱熱到熔點以以下，當零零件構(gòu)建之之后，還要要花5-110小時冷冷卻，然后后才能將零零件從粉末末缸中取出出。成形件件強度和表表面質(zhì)量較較差，精度度低。表面面的粗糙度度受粉末顆顆粒大小及及激光光斑斑的限制。零件的的表面多孔孔性，為了了使表面光光滑必須進進行滲蠟等等后處理。在后處理理中難于保保證制件尺尺寸精度，后后處理工藝藝復(fù)雜，樣樣件變型大大，無法裝裝配。需要對對加工室不不斷充氮氣氣以確保燒燒結(jié)過程的的安全性，加加工的成本本高。該工藝藝產(chǎn)生有毒毒氣

45、體，污污染環(huán)境。3-3 就就目前技術(shù)術(shù)條件下精精密加工和和超精密加加工是如何何劃分的？根據(jù)目前技技術(shù)水平及及國內(nèi)外專專家的看法法，對中小小型零件的的加工形狀狀誤差 和表面粗粗糙度Raa的數(shù)量級級可分為以以下檔次。精密加工工： =1.00.1 m，RRa=0.10.03 m；超精精密加工： =00.100.01 m，RRa=0.0300.0055 m；納微米加加工： 0.001m，RRa0.005m。3-4 超超精密加工工所涉及的的技術(shù)范圍圍包含哪些些？答：（1）超超精密加工工機理,超超精密加工工是從被加加工表面去去除一層微微量的表面面層，包括括超精密切切削、超精精密磨削和和超精密特特種加工等等

46、。當然，超超精密加工工也應(yīng)服從從一般加工工方法的普普遍規(guī)律，但但也有不少少其自身的的特殊性，如如刀具的磨磨損、積屑屑瘤的生成成規(guī)律、磨磨削機理、加工參數(shù)數(shù)對表面質(zhì)質(zhì)量的影響響等。（2）超精精密加工的的刀具、磨磨具及其制制備技術(shù),包括金剛剛石刀具的的制備和刃刃磨、修整整等是超精精密加工的的重要的關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。（3）超精精密加工機機床設(shè)備,超精密加加工對機床床設(shè)備有高高精度、高高剛度、高高的抗振性性、高穩(wěn)定定性和高自自動化的要要求，具有有微量進給給機構(gòu)。（4）精密密測量及補補償技術(shù),超精密加加工必須有有相應(yīng)級別別的測量技技術(shù)和裝置置，具有在在線測量和和誤差補償償。（5）嚴格格的工作環(huán)環(huán)境,超精精密加

47、工必必須在超穩(wěn)穩(wěn)定的工作作環(huán)境下進進行，加工工環(huán)境的極極微小的變變化都可能能影響加工工精度。因因而，超精精密加工必必須具備各各種物理效效應(yīng)恒定的的工作環(huán)境境，如恒溫溫室、凈化化間、防振振和隔振地地基等。3-5 敘敘述精密和和超精密加加工方法的的分類、加加工機理及及加工方法法示例。精密和超精精密加工方方法分類加工工機理主要加工工方法示例例去除加工（分離加工工）力學加工工、力濺射射電物理加工工電化學加工工熱蒸發(fā)、熱熱擴散 、熱溶解切削、磨磨削、研磨磨、拋光、超精加工工、珩磨、超聲波加加工、離子子濺射加工工 等離子子加工 噴噴射加工；電火花加工工（電火花花成型、電電火花線切切割）；電解加工、蝕刻（電

48、電子束曝光光）、 化化學機械拋拋光；電子束加工工、激光加加工、脫碳碳處理、氣氣割結(jié)合加工附著加工工化學電化學熱、熱熔化化力物理化化學鍍、化化學氣相沉沉積；電鍍、電鑄鑄；真空蒸鍍、熔化鍍；離子鍍（離離子沉積）、物理氣相相沉積注入加工工（滲入加工工）化學電化學熱熱擴散力物理氧氧化、氮化化、活性化化學反應(yīng)；陽極氧化；晶體生長、分子束外外延、摻雜雜、滲碳和和燒結(jié)；離子束外延延、離子注注入連接加工工熱物理、電物理化化學激光焊接接、氣焊、電焊、快快速成型加加工；化學粘接變形加工（流動加工工）熱流動、表面熱流流動粘滯流動分子定向鍛造、熱熱流動加工工（氣體火火焰、高頻頻電流、熱熱射線、電電子束和激激光）；鑄造

49、、液體體流動加工工（金屬、塑料等壓壓鑄、注塑塑）；液晶晶定向3-6 試試說明超精精密切削、超精密磨磨削加工的的特點和各各自的適應(yīng)應(yīng)場合。答：超精密密切削是借借助鋒利的的金剛石刀刀具對工件件進行車削削或銑削。主要用于于加工要求求低粗糙度度和高形狀狀精度的有有色金屬或或非金屬零零件，如激激光或紅外外的平面，非非球面反射射鏡、磁盤盤鋁基底、VTR輥輥軸、有色色金屬軸套套和塑料多多面棱鏡等等，甚至直直接加工納納米級表面面的硬脆材材料。超精精密金剛石石刀具鏡面面車削加工工人造衛(wèi)星星儀器軸承承真空空無潤滑軸軸承，其孔孔和軸的表表面粗糙度度R。達到到1 nmm，圓度和和圓柱度均均為納米級級精度。超超精密車削

50、削可達到粗粗糙度Raa0.0005m和和0.1m的非球球面形狀精精度。超精密磨削削：超精密磨削削是利用磨磨具上尺度度均勻性好好、近似等等高的磨粒粒（金剛石石砂輪和CCBN砂輪輪）對被加加工零件表表面進行摩摩擦、耕犁犁及切削的的過程。主主要用于硬硬度較高的的金屬和非非金屬零件件，如對加加工尺寸及及形狀精度度要求很高高的伺服閥閥、空氣軸軸承主軸、陀螺儀超超精密軸承承、光學玻玻璃基片等等。超精密密磨削可達達到R。000022m的表表面粗糙度度和 001mm的圓度。3-7 超超精密加工工時對機床床設(shè)備和環(huán)環(huán)境有何要要求？答：超精密密加工時機機床設(shè)備：超精密加工工機床應(yīng)具具有高精度度、高剛度度、高加工工

51、穩(wěn)定性和和高度自動動化的要求求，超精密密機床的質(zhì)質(zhì)量主要取取決于機床床的主軸部部件、床身身導軌以及及驅(qū)動部件件等關(guān)鍵部部件的質(zhì)量量。(1) 精精密主軸部部件精密主軸部部件是超精精密機床的的圓度基準準，也是保保證機床加加工精度的的核心。主主軸要求達達到極高的的回轉(zhuǎn)精度度，精度范范圍為0.0200.1mm，此外，主主軸還要具具有相應(yīng)的的剛度，以以抵抗受力力后的變形形。主軸運運轉(zhuǎn)過程中中產(chǎn)生的熱熱量和主軸軸驅(qū)動裝置置產(chǎn)生的熱熱量對機床床精度有很很大影響，故故必須嚴格格控制溫升升和熱變形形。為了獲獲得平穩(wěn)的的旋轉(zhuǎn)運動動，超精密密機床主軸軸廣泛采用用空氣靜壓壓軸承，主主軸驅(qū)動采采用皮帶卸卸載驅(qū)動和和磁性

52、聯(lián)軸軸節(jié)驅(qū)動的的主軸系統(tǒng)統(tǒng)。(2) 床床身和精密密導軌床身是機床床的基礎(chǔ)部部件，應(yīng)具具有抗振衰衰減能力強強、熱膨脹脹系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定定性好的要要求。目前前，超精密密機床床身身多采用人人造花崗巖巖材料制造造。人造花花崗巖是由由花崗巖碎碎粒用樹脂脂粘結(jié)而成成，它不僅僅具有花崗崗巖材料的的尺寸穩(wěn)定定性好、熱熱膨脹系數(shù)數(shù)低、硬度度高、耐磨磨且不生銹銹的特點，又又可鑄造成成形，克服服了天然花花崗巖有吸吸濕性的不不足，并加加強了對振振動的衰減減能力。超精密機床床導軌部件件要求有極極高的直線線運動精度度，不能有有爬行，導導軌偶合面面不能有磨磨損，因而而液體靜壓壓導軌、氣氣浮導軌和和空氣靜壓壓導軌，均均具有運

53、動動平穩(wěn)、無無爬行、摩摩擦因數(shù)接接近于零的的特點，在在超精密機機床中得到到廣泛的使使用。(3) 微微量進給裝裝置在超精密加加工中，要要求微量進進給裝置滿滿足如下的的要求：稍微進給給與粗進給給分開，以以提高微位位移的精度度、分辨率率和穩(wěn)定性性；運動動部分必須須是低摩擦擦和高穩(wěn)定定性，以便便實現(xiàn)很高高的重復(fù)精精度；末末級傳動元元件必須有有很高的剛剛度，即夾夾固刀具處處必須是高高剛度的；工藝性性好，容易易制造；應(yīng)能實現(xiàn)現(xiàn)微進給的的自動控制制，動態(tài)性性能好。微量進給裝裝置有機械械或液壓傳傳動式、彈彈性變形式式、熱變形形式、流體體膜變形式式、磁致伸伸縮式、壓壓電陶瓷式式等多種結(jié)結(jié)構(gòu)形式。超精密加工工時工

54、作環(huán)環(huán)境：工作環(huán)境的的任何微小小變化都可可能影響加加工精度的的變化，使使超精加工工達不到精精度要求。因此，超超精密加工工必須在超超穩(wěn)定的環(huán)環(huán)境下進行行。超穩(wěn)定定環(huán)境主要要是指恒溫溫、超凈和和防振三個個方面。超精密加工工一般應(yīng)在在多層恒溫溫條件下進進行，不僅僅放置機床床的房間應(yīng)應(yīng)保持恒溫溫，還要求求機床及部部件應(yīng)采取取特殊的恒恒溫措施。一般要求求加工區(qū)溫溫度和室溫溫保持在 20土 0.066的范圍圍內(nèi)。超凈化環(huán)境境對超精密密加工也很很重要，因因為環(huán)境中中硬粒子會會嚴重影響響被加工表表面的質(zhì)量量。外界振動對對超精密加加工的精度度和粗糙度度影響甚大大。采用帶帶防振溝的的隔振地基基和把機床床安裝在專專

55、用的隔振振設(shè)備上，都都是極有效效的防振措措施。3-8 在在怎樣的速速度范圍下下加工屬于于高速加工工？分析高高速切削加加工所用解解決的關(guān)鍵鍵技術(shù)。答：超高速速加工是指指高于常規(guī)規(guī)切削速度度5倍乃至至十幾倍條條件下所進進行的切削削加工。例例如在試驗驗室中，鋁鋁合金加工工已達60000m/min；而在實際際生產(chǎn)中也也達到了11500-55000m/miin。在實實驗室中，磨磨削中單層層鍍砂輪磨磨削速度達達300mm/s，目目前正探索索500mm/s速度度的磨削；而實際生生產(chǎn)中也達達到了2550m/ss。超高速速加工不但但可以大幅幅度提高零零件的加工工效率、縮縮短加工時時間、降低低加工成本本；而且可可

56、以使零件件的表面加加工質(zhì)量和和加工精度度達到更高高的水平。高速切削加加工比常規(guī)規(guī)切削加工工的切削速速度高510倍，進進給速度隨隨切削速度度的提高也也可相應(yīng)提提高5110倍。3-9 超超高速切削削包含哪些些相關(guān)技術(shù)術(shù)？答：超高速速切削是一一種綜合性性的高新技技術(shù)，超高高速切削技技術(shù)的推廣廣應(yīng)用是多多項相關(guān)技技術(shù)發(fā)展到到與之相匹匹配的程度度而產(chǎn)生的的綜合效應(yīng)應(yīng)。超高速速切削的相相關(guān)技術(shù)包包括：超高高速切削中中的刀具技技術(shù)、高速速主軸技術(shù)術(shù)、直線滾滾動導軌和和直線驅(qū)動動技術(shù)、高高速數(shù)控技技術(shù)、機床床結(jié)構(gòu)等技技術(shù)。3-10 簡述超高高速磨削特特點及關(guān)鍵鍵技術(shù)？答：超高速速磨削技術(shù)術(shù)特點：( 1) 大幅

57、度提提高磨削效效率，設(shè)備備使用臺數(shù)數(shù)少；( 2) 磨削力小小、磨削溫溫度低、加加工表面完完整性好；( 3) 砂輪使用用壽命長，有有助于實現(xiàn)現(xiàn)磨削加工工的自動化化；( 4) 實現(xiàn)對難難加工材料料的磨削加加工。超高速磨削削關(guān)鍵技術(shù)術(shù)1、超高速速磨削的砂砂輪超高速磨削削砂輪應(yīng)具具有良好的的耐磨性、高動平衡衡精度和機機械強度、高剛度和和良好的導導熱性等。（1）超高高速砂輪的的材料：超超高速磨削削用砂輪應(yīng)應(yīng)具有強度度高、抗沖沖擊強度高高、耐熱性性好、微破破碎性好、雜質(zhì)含量量低等優(yōu)點點。超高速速磨削砂輪輪可以使用用AI2OO3、SiiC、CBBN和金剛剛石磨料。（2）超高高速砂輪的的修整：超超高速單層層電

58、鍍砂輪輪一般不需需修整。特特殊情況下下利用粗磨磨粒、低濃濃度電鍍杯杯形金剛石石修整器對對個別高點點進行微米米級修整。2、 超高高速主軸和和超高速軸軸承（1）超高高速電主軸軸技術(shù)：超超高速磨削削主要采用用大功率超超高速電主主軸。高速速電主軸慣慣性扭矩小小，振動噪噪聲小，高高速性能好好，可縮短短加減速時時間，但它它有很多技技術(shù)難點。（2）超高高速軸承技技術(shù)：高速速主軸采用用的軸承有有滾動軸承承、氣浮軸軸承、液體體靜壓軸承承和磁懸浮浮軸承幾種種形式。3、超高速速磨削的砂砂輪平衡技技術(shù)與防護護裝置：對對于超高速速砂輪系統(tǒng)統(tǒng)不僅進行行靜平衡，還還必須根據(jù)據(jù)系統(tǒng)及不不平衡質(zhì)量量劃分平衡衡階段，進進行分級動

59、動平衡以保保證在工作作轉(zhuǎn)速下的的穩(wěn)定磨削削。4、磨削液液供給系統(tǒng)統(tǒng)超高速磨削削常用的冷冷卻液注入入方法有：高壓噴射射法，空氣氣擋板輔助助截斷氣流流法，氣體體內(nèi)冷卻法法，徑向射射流沖擊強強化換熱法法等。為提提高供液效效果，應(yīng)對對供液系統(tǒng)統(tǒng)參數(shù)包括括供液壓力力、流量、磨削液噴噴注位置、噴嘴結(jié)構(gòu)構(gòu)及尺寸等等進行優(yōu)化化設(shè)計，此此外系統(tǒng)還還需配有高高效率油氣氣分離和吸吸排風單元元。5、超高速速磨削進給給系統(tǒng)隨著高速超超高速加工工技術(shù)的發(fā)發(fā)展，國內(nèi)內(nèi)外都采用用了直線伺伺服電機直直接驅(qū)動技技術(shù)。使用用高動態(tài)性性能的直線線電機結(jié)合合數(shù)字控制制技術(shù)，避避免了傳統(tǒng)統(tǒng)的滾珠絲絲杠傳動中中的反向間間隙、彈性性變形、磨

60、磨擦磨損和和剛度不足足等缺陷，可可獲得高精精度的高速速移動并具具有極好的的穩(wěn)定性。6、磨削狀狀態(tài)檢測及及數(shù)控技術(shù)術(shù)利用磨削過過程中產(chǎn)生生的各種聲聲發(fā)射源，如如砂輪與工工件彈性接接觸、接合合劑破裂、磨粒與工工件磨擦、砂輪破碎碎和磨損、工件表面面裂紋和燒燒傷、砂輪輪與修整輪輪的接觸等等，可以通通過檢測聲聲發(fā)射信號號的變化來來對磨削狀狀態(tài)進行判判別和監(jiān)測測。此外，工工件精度和和加工表面面質(zhì)量的在在線監(jiān)控技技術(shù)也是高高效率磨削削的關(guān)鍵技技術(shù)。3-11 簡述超高高速銑削特特點及關(guān)鍵鍵技術(shù)？答：1、超超高速銑削削的技術(shù)特特點：（1）生產(chǎn)產(chǎn)效率高，成成本低超高速銑削削高硬度鋼鋼的金屬切切除率高、沒有手工工精