先進制造技術復習題參考答案

5/5先進制造技術復習題參考答案先進制造技術復習題

1．制造業(yè)的分類

制造業(yè)按行業(yè)分類：機械制造、食品加工、化工制造、工廠產(chǎn)品制造等

從制造方法分：△m>0的快速成型技術；△m<0的傳統(tǒng)切削加工；△m=O的鑄造、鍛造及模具成形加工

2．制造業(yè)在一個國家國民經(jīng)濟中的重要性

（1）人們的物質(zhì)消費水平的提高，有賴于制造技術和制造業(yè)的發(fā)展

（2）制造業(yè)是實現(xiàn)經(jīng)濟增長的保證

（3）發(fā)展制造業(yè)，提高制造技術是影響發(fā)展對外貿(mào)易的關鍵因素

（4）制造業(yè)是加強農(nóng)業(yè)基礎地位的物質(zhì)保障，是支持服務業(yè)更快發(fā)展的重要條件

（5）制造業(yè)是加快信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)基礎

（6）制造業(yè)是加快農(nóng)業(yè)勞動力轉(zhuǎn)移和就業(yè)的重要途徑

（7）制造業(yè)是加快發(fā)展科學技術和教育事業(yè)的重要物質(zhì)支撐

（8）制造業(yè)是實現(xiàn)軍事現(xiàn)代化和保障國家基本安全的基本條件

3．如何重新認識機械制造業(yè)

首先我們要認識到制造技術是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱，發(fā)達的工業(yè)國家已制造科學與信息科學、材料科學、生物科學一起列為了當今時代四大科學支柱之一。要重新認識機械制造業(yè)，尚包含著另一種意義。它已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的機械制造業(yè)．即所謂的機械加工。它是集機械電子、光學、信息科學、材料科學，生物科學、激光學、管理學等最新成就為一體的一個新興技術與新興工業(yè)的綜臺體。

現(xiàn)代機械制造技術是當今高科技的綜合利用現(xiàn)代機械制造技術不僅是在它的信息

處理與控制方面運用了微電子技術、計算機技術、激光加工技術，在加工機理、

切削過程乃至所用的刀具也無不滲透著當代的高新技術，再不是原來意義上的“機

械加工”。

4.先進制造技術的定義、內(nèi)涵及發(fā)展趨勢

先進制造技術是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機械、信息、材料及現(xiàn)代管理技術等

方面最新的成果，并將其綜合應用于產(chǎn)品幵發(fā)與設計、制造、檢測、管理及售后服務的制造全過程，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術經(jīng)濟效果的前沿制造技術的總稱。從本質(zhì)上可以說，先進制造技術是傳統(tǒng)制造技術、信息技術、自動化技術和現(xiàn)代管理技術等的有機融合。當前先進制造技術的發(fā)展趨勢大致有以下幾個方面。1制造自動化技術向縱深方向發(fā)展2設計技術不斷現(xiàn)代化3加工制造技術向著超精密超高速以及發(fā)展新一代制造裝備的方向發(fā)展4綠色制造將成為21世紀制造業(yè)的重要特征5虛擬現(xiàn)實技術在制造業(yè)中獲得越來越多的應用。

5.了解CAD發(fā)展史的三次技術革命

在三維造型階段，幾何造型技術經(jīng)歷了三次技術革命。由于線框系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的實際需求，法國的達索飛機制造公司的幵發(fā)者們，在二維繪圖系統(tǒng)CADA啲基礎上，幵發(fā)出以表面模型為特點的自由曲面建模方法，推出了三維曲面

造型系統(tǒng)CATIA。它的出現(xiàn)為人類帶來了第一次CAD技術革命。

實體造型技術能夠準確表達零件的大部分屬性（至少還不能表達零件的材料信息），從CAD系統(tǒng)獲得的設計數(shù)據(jù)可以用于CAMCAE等系統(tǒng)，給設計、分析、制造帶來了加大的便利。可以說，實體造型技術的普及和應用是CAD發(fā)展史上的第

二次技術革命。

創(chuàng)建PTC公司（即參數(shù)技術公司）的技術精英們，幵始研制名為Pro/E的參數(shù)化軟件，第

一次實現(xiàn)了尺寸驅(qū)動零件設計修改。到了90年代，參數(shù)化技術幵始逐步

走向成熟，充分體現(xiàn)出其在許多通用件、零部件設計上簡便易行的優(yōu)勢?？梢哉J為，參數(shù)化技術的應用主導了CAD發(fā)展史上的第三次技術革命。

6.快速成形技術的基本原理、典型快速成型工藝及特點

RP技術的基本原理是：快速成形技術（快速原型技術，RP技術）是用離散分層的原理制作產(chǎn)品原型的總稱（產(chǎn)品三維CAD模型T分層離散T按離散后的平面幾

何信息逐層加工堆積原材料-生成實體模型。）將計算機內(nèi)的三維實體模型進行分層切片得到各層截面的輪廓，計算機據(jù)此信息控制激光器（或噴嘴）有選擇性地切割一層又一層的片狀材料（或固化一層層的液態(tài)光敏樹脂，燒結(jié)一層層的粉末材料，或噴射一層層的熱熔材料或粘合劑等方法）形成一系列具有一個微小厚度的片狀實體，再采用粘接、聚合、熔結(jié)、焊接或化學反應等手段使其逐層堆積成一體制造出所設計的三維模型或樣件。

典型快速成型工藝：（1）立體光造形Stereolithography（SLA）技術能制造形狀復雜、精細的零件，效率高。（2）激光薄片疊層制造LaminatedObject

Manufacturing（LOM）技術是一種常用來制作模具的新型快速成形技術，LOM可制

作一些光造型法難以制作的大型零件和厚壁樣件，且制作成本低廉、速度高，并可簡便地分析設計構(gòu)思和功能。用來制作復合模、薄料模、級進模等，經(jīng)濟效益也甚為顯著。（3）立體噴墨印刷Ink-JetPrinting技術采用噴墨打印的原理，將液態(tài)造型墨水由打印頭噴出，逐層堆積而形成一個三維實體。該項技術的主要特點是非常精細，可以在實體上造出小至的孔。7.高速加工技術的原理與應用

超高速加工技術采用超硬材料的刃具，通過極大地提高切削速度和進給速度來提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量。

高速切削加工目前主要用于汽車工業(yè)大批生產(chǎn)、難加工材料、超精密微細切削、

復雜曲面加工等不同的領域。航空工業(yè)是高速加工的主要應用行業(yè)，飛機制造通

常需切削加工長鋁合金零件、薄層腹板件等，直接采用毛坯高速切削加工，可不

再采用鉚接工藝，從而降低飛機重量。

8.不同材料超高速切削的切削速度如何確定

Ni基高溫合金(Inconel718)和Ti合金(Ti-6AI-4V)常用來制造發(fā)動機零件，

因它們很難加工，一般采用很低的切削速度。如采用高速加工，貝y可大幅度提高生產(chǎn)效率、減小刀具磨損、提高零件的表面質(zhì)量。

纖維增強復合材料切削時對刀具有十分嚴重的刻劃作用，刀具磨損非常

快。用聚晶金剛石PCD刀具進行高速加工，收到滿意效果?？煞乐钩霈F(xiàn)“層間剝

離”，效率高、質(zhì)量好。

高精度鋁質(zhì)模具型腔加工是眾多模具制造廠家的一大難題。在傳統(tǒng)銑削加工

中，由于鋁熔點低，鋁屑容易粘附在刀具上，雖經(jīng)后續(xù)的鏟刮、拋光工序，型腔

也很難達到精度要求，在制時間達60小時。用高速銑削n0粗=18000r/min,ap=2mm

uf=5m/min;門0精=20000r/min，ap=，加工周期僅為6小時，完全達到1500mm長度上的尺寸精度為土、um的要求。

塑料的輪胎型芯加工用傳統(tǒng)方法(手工)需十幾道工序，在制時間20天以

上，也很難達到復雜輪胎花紋的技術要求。采用高速銑削，n0=18000r/min，

ap=2mm，uf=10m/min，在制時間僅24小時就完全達到了工藝要求。

9.水射流切割的特點和應用

水射流技術，是將水通過高壓發(fā)生裝置，使其獲得巨大能量后，從一定形狀的噴嘴，以很高的速度噴射出來、能量高度集中的一股水流。利用水射流的水楔

作用、沖蝕作用和空化作用，可以對各種脆硬性材料進行高效的切割、破碎作業(yè)，

對管道、型材進行除銹。具有成本低、無污染、高效靈活、容易控制等特點。在

眾多的切割技術中，是唯一的冷態(tài)切割工具，不會對切縫周圍造成熱應力、切口

質(zhì)量好、精度高。在超細粉碎方面，具有設備結(jié)構(gòu)簡單、易于操作與維護、占地

面積小等特點，此外，由于其內(nèi)部無運動部件，不會對粉體產(chǎn)生二次污染。推廣應用范圍和前景：水射流切割技術：可應用于鋼鐵廠、加工廠、石材廠、服裝廠

等。

10.超精密加工的加工精度一般在什么范圍

目前工業(yè)發(fā)達國家的一般工廠已能穩(wěn)定掌握3卩m的加工精度（我國為5

um）0同此，通常稱低于此值的加工為普通精度加工，而高于此值的加工則

你之為高精度加工。

在高精度訓工的范疇內(nèi)，根據(jù)精度水平的不同，分為三個檔次：

精度為3?0.3um粗糙度為0.3?073um的叫精密加工；

精度為0.3?0.03um,粗糙度為0.03?0.005um的叫超精密加工,

或亞微米加工；

精度為0.03um（30納米），粗糙度優(yōu)于0.005um以上的則稱為納米

（nm）加工。

11.了解常用的微制造（MEM）工藝

一、STM（隧道顯微鏡）加工

它的基本原理是用極細的探針與被研究的樣品表面分別作為兩個電極壘）。當

（構(gòu)成勢樣品與針尖離得十分近（納米量級或小于納米）（足夠薄），在外加電場的

作用下，電子會穿過兩個電極間的勢壘流向另一電極。

二、離子束加工（IBM，IonBeamMachining）

離子束加工的原理與電子束加工原理基本類似，即在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過加速聚焦，使之打到工件表面。離子束加工方法按照其所利用的物理效應和達到目的的不同，可以分為四類，即利用離子撞擊和濺射效應的離子刻蝕、離子濺射沉積和離子鍍，以及利用注入效應的離子注入。12．比較公認的微機電系統(tǒng)的多少尺寸范圍量級的機械在日常生活中，人們往往是把眼睛看不清的東西稱之為微小物體，也可以說

是指大小在口m到100itm左右的物體。

不同學者對微機電系統(tǒng)的尺寸范圍看法也不盡一致。有些學者把大小在1mm

以上到10mn量級的機械稱之為超小型機械，把1mnd以下量級的機械稱為微型機械。比較公認的范圍是是指1mn到tm量級的機械稱為微型機械。有些學者把近來十分熱門的納米技術也列入微型機械的范圍內(nèi)。

13．虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的特性（3I特性）、主要結(jié)構(gòu)形式與應用

虛擬現(xiàn)實技術的基本特征有三個：沉浸性、交互性和想象性。

（1）沉浸性是指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實程度。

（2）交互性是指用戶對虛擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程

度

（3）想象性是指用戶沉浸在多維信息空間中，依靠自己的感知和認知能力全方位地獲取知識，發(fā)揮主觀能動性，尋求解答，形成新的概念。

虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)按其交互程度和沉浸程度的不同，可以分為以下幾類：式2療統(tǒng)

1）桌面（2）沉浸式VF系統(tǒng)。（3）疊加式VF系統(tǒng)。（4）分布式VF系統(tǒng)應用1．教育應

用：虛擬教學平臺、虛擬實驗室、虛擬教學軟件、虛擬校園等等．在大眾化教育及軍事、醫(yī)學、航空等的教育方面都得到了廣泛應用2．工程應用3．商業(yè)應用4．娛樂應用等等14．仿真與虛擬現(xiàn)實的區(qū)別

仿真（Simulation）屬于一門基礎性學科。仿真就是利用模型進行的一種試驗，它可

極為有效而經(jīng)濟地用于科研、設計、訓練以及系統(tǒng)的試驗。仿真技術是以控制理論、相似原理、數(shù)模與計算技術、信息技術、系統(tǒng)技術及其應用領域相關專業(yè)技術為基礎。

虛擬現(xiàn)實（VirtualReality-VR），又稱靈境技術，實際上是一種采用計算機技術制作模擬仿真的假想世界的技術。VR技術是計算機技術、傳感技術、人機接口技術和人工智能技術等多種高新技術的結(jié)晶。仿真與VR是一對孿生兄弟，只是其側(cè)重點不同而已仿真強調(diào)其與事物的相似性，而VRW強調(diào)其“沉浸感。采用

VR技術進行系統(tǒng)仿真，將會收到珠聯(lián)壁合之效。

15．虛擬軸機床的特點

（1）機床結(jié)構(gòu)簡單虛擬軸機床主要由框架和可變長度桿等簡單構(gòu)件組成，機床以較為復雜的控制換取機床結(jié)構(gòu)的最大簡化。

（2）機床結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、剛度高虛擬軸機床為對稱的封閉框架結(jié)構(gòu)，受力、受熱均勻

（3）機床動態(tài)性能好虛擬軸機床采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，運動部件的數(shù)量少、質(zhì)量輕，減少了運動負荷，能夠?qū)崿F(xiàn)更快的動態(tài)響應

4）機床精度高機床的誤差是6個軸誤差的平均值，而不像串聯(lián)機構(gòu)那樣