現(xiàn)代機(jī)械制造工程試題及答案

1、1先進(jìn)制造技術(shù)的體系、內(nèi)容、意義。結(jié)合實(shí)例我國(guó)應(yīng)該重點(diǎn)發(fā)展哪些先進(jìn)制造技術(shù)。張浚答： 先進(jìn)制造技術(shù)的定義 （Advanced Manufacturing Technology）（AMT）先進(jìn)制造技術(shù)是制造業(yè)不斷吸收機(jī)械、電子、信息（計(jì)算機(jī)與通信、控制理論、人工智能等 ）、能源及現(xiàn)代系統(tǒng)管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理、銷售、使用、服務(wù)乃至回收的制造全過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活生產(chǎn)，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變的產(chǎn)品市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力的制造技術(shù)的總稱。先進(jìn)制造技術(shù)的分類（內(nèi)容）：現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)制造工藝自動(dòng)化技術(shù)系統(tǒng)管理技術(shù)先進(jìn)制造技術(shù)意義：實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)市場(chǎng)能力

2、的挑戰(zhàn)全部制造環(huán)節(jié)并行實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)打破傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)面臨的組織、地域、時(shí)間壁壘的挑戰(zhàn)一一技術(shù)資源的集成（本企業(yè)的敏捷制造能力）實(shí)現(xiàn)信息時(shí)代的挑戰(zhàn)一一信息向知識(shí)的轉(zhuǎn)變1）及時(shí)獲得、儲(chǔ)存數(shù)據(jù)及信息并轉(zhuǎn)化為知識(shí)2）在任何時(shí)間、地點(diǎn)，用戶能用熟悉的語(yǔ)言和格式獲得有用的知識(shí)。實(shí)現(xiàn)日益增長(zhǎng)的環(huán)保壓力的挑戰(zhàn)一一可持續(xù)發(fā)展實(shí)現(xiàn)制造全球化和貿(mào)易自由化的挑戰(zhàn)一一可重組工程（全球動(dòng)態(tài)聯(lián)盟）實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的挑戰(zhàn)一一全新制造工藝及產(chǎn)品可開(kāi)發(fā)2現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的定義、內(nèi)容?，F(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)是根據(jù)產(chǎn)品功能要求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)（時(shí)間、質(zhì)量、價(jià)格等）的需要，應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)和科學(xué)知識(shí)，經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)人員創(chuàng)造性思維、規(guī)劃和決策，制定可以用于制造的方案，并使方案付諸

3、實(shí)施的技術(shù)。內(nèi)容：基礎(chǔ)技術(shù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論與方法，特別是運(yùn)動(dòng)學(xué)、靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)、材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、熱力學(xué)、電磁學(xué)、工程數(shù)學(xué)的基本原理與方法。是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的源泉。主體技術(shù)一CAD支撐技術(shù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)平行設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、價(jià)值工程、質(zhì)量功能配制、反求工程、綠色設(shè)計(jì)、模糊設(shè)計(jì)、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)（DFXDF ），工業(yè)造型設(shè)計(jì)等。等。可信性設(shè)計(jì)主要包括：可靠性設(shè)計(jì)，安全性設(shè)計(jì)、防斷裂設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)、防腐蝕件設(shè)計(jì)、減摩和耐磨損設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)分析與設(shè)計(jì)、健壯設(shè)計(jì)、耐環(huán)境設(shè)計(jì)、維修性設(shè)計(jì)和維修保障設(shè)計(jì)、人機(jī)工程設(shè)計(jì)等。、耐環(huán)境設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)試驗(yàn)技術(shù)產(chǎn)品性能試驗(yàn)、

4、可靠性試驗(yàn)、環(huán)保性能試驗(yàn)與控制、數(shù)字仿真試驗(yàn)和虛擬試驗(yàn)應(yīng)用技術(shù)針對(duì)實(shí)用目的解決各類具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)，如機(jī)床、汽車、工程機(jī)械、精密機(jī)械的現(xiàn)代設(shè)計(jì)內(nèi)容，可以看作是現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)派生出來(lái)的豐富多采的具體技術(shù)群，促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量與性能的提高。3綠色制造的定義、內(nèi)容及意義。浦定義：綜合考慮環(huán)境影響和資源消耗的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使得產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使 用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，對(duì)環(huán)境負(fù)面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 協(xié)調(diào)優(yōu)化。內(nèi)容：綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)是指在產(chǎn)品及其生命周期全過(guò)程的設(shè)計(jì)中，充分考慮對(duì)資源和環(huán)境的影響，在充分考慮產(chǎn)品的功 能、質(zhì)量、開(kāi)發(fā)周期和成本的

5、同時(shí)，優(yōu)化各有關(guān)設(shè)計(jì)因素，使得產(chǎn)品及其制造過(guò)程對(duì)環(huán)境的總體影響和資 源消耗減到最小。綠色工藝綠色工藝規(guī)劃就是要根據(jù)制造系統(tǒng)的實(shí)際，盡量研究和采用物料和能源消耗少、廢棄物少、噪聲低、對(duì)環(huán)境污染小的工藝方案和工藝路線。綠色材料在選用材料的時(shí)候，不能要考慮其綠色性，還必須考慮產(chǎn)品的功能、質(zhì)量、成本、噪聲等多方面的要求。減少不可再生資源和短缺資源的使用量，盡量采用各種替代物質(zhì)和技術(shù)。綠色包裝綠色包裝技術(shù)就是從環(huán)境保護(hù)的角度，優(yōu)化產(chǎn)品包裝方案，使得資源消耗和廢棄物產(chǎn)生最少。綠色處理產(chǎn)品壽命終結(jié)后，可以有多種不同的處理方案，如再使用、再利用、廢棄等，各種方案的處理成本和回收價(jià)值都不一樣，需要對(duì)各種方案進(jìn)行

6、分析與評(píng)估，確定出最佳的回收處理方案，從而以最少的成本代價(jià)，獲得最高的回收價(jià)值。意義：綠色制造作為當(dāng)今全球性產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略，可以確保提高人類生活質(zhì)量，也能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù) 發(fā)展。4全壽命周期設(shè)計(jì)、并行工程的相關(guān)內(nèi)容。宗全壽命周期設(shè)計(jì)概念不僅是設(shè)計(jì)產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)，而且要設(shè)計(jì)產(chǎn)品的全壽命周期，即要考慮產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、經(jīng)銷、 運(yùn)行、使用、維修、保養(yǎng)直到回收再用處置的全過(guò)程。意味著在設(shè)計(jì)階段就要考慮到產(chǎn)品生命歷程的所有 環(huán)節(jié)，以求產(chǎn)品全壽命周期設(shè)計(jì)的綜合優(yōu)化。所以全壽命周期設(shè)計(jì)旨在時(shí)間、質(zhì)量、成本和服務(wù)方面提高 企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。技術(shù)特點(diǎn)1. 是一個(gè)系統(tǒng)集成過(guò)程，以并行方式設(shè)計(jì)產(chǎn)品及相關(guān)過(guò)程。

7、2.面向制造的設(shè)計(jì)是其重要組成內(nèi)容。3.分布式設(shè)計(jì)環(huán)境。4.統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型，統(tǒng)一的知識(shí)表達(dá)模式。產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理是實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵 應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)1縮短了產(chǎn)品投放市場(chǎng)的時(shí)間。2提高質(zhì)量。3降低成本。4增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。并行工程概述并行設(shè)計(jì)是一種對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程包括制造過(guò)程和支持過(guò)程）進(jìn)行并行和集成設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化工作模式。其思想是在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的初始階段，即規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，就以并行的方式綜合考慮壽命周期中所有后續(xù)階段，包括工藝規(guī)劃、制造、裝配、試驗(yàn)、檢驗(yàn)、經(jīng)銷、運(yùn)輸、使用、備隹修、保養(yǎng)直至回收處置等環(huán)節(jié)，降低產(chǎn) 品成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。最重要的問(wèn)題是如何處理各個(gè)任務(wù)間的耦合及協(xié)調(diào)并行設(shè)計(jì)群體的活動(dòng)方式，因 此，有

8、效建立并行設(shè)計(jì)模型和優(yōu)先順序是并行設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的突破點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)1.使早期生產(chǎn)中工程變更次數(shù)減少 50%以上。2.產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期縮短40% ? 60%。3.制造成本降低30% ?40%。4.產(chǎn)品的報(bào)廢及返工率減少 75 % o5可靠性設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容。宗可靠性設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)一一概率統(tǒng)計(jì)學(xué) 可靠性的概念產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間區(qū)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力，當(dāng)用數(shù)值來(lái)表示時(shí)，就稱為可靠度?？煽啃栽O(shè)計(jì)就是在滿足產(chǎn)品功能、成本等要求的前提下，使產(chǎn)品可靠地運(yùn)行的設(shè)計(jì)過(guò)程。它包括確定產(chǎn)品的可靠度、失效率、平均無(wú)故障的工作時(shí)間 （平均壽命）系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)1.可靠性模型：串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)、備用冗余系統(tǒng)；2.

9、可靠度預(yù)測(cè)；3.可靠度分配?？煽啃栽O(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1.故障機(jī)理和故障模型研究；2.可靠性試驗(yàn)技術(shù)研究；3.可靠性水平的確定?？煽啃栽O(shè)計(jì)的常用指標(biāo)、1.產(chǎn)品的工作能力；2.可靠度；3.失效率；4.平均壽命；5.可靠度的許用值。優(yōu)化設(shè)計(jì)選定在設(shè)計(jì)時(shí)力圖改善的一個(gè)或幾個(gè)量作為目標(biāo)函數(shù)，在一定約束條件下，以數(shù)學(xué)方法和電子計(jì)算機(jī)為工具，不斷調(diào)整設(shè)計(jì)參量，最后使目標(biāo)函數(shù)獲得最佳的設(shè)計(jì)。優(yōu)化問(wèn)題的分類1.按目標(biāo)函數(shù)數(shù)量：?jiǎn)文繕?biāo)優(yōu)化和多目標(biāo)優(yōu)化；2.按設(shè)計(jì)變量數(shù)量（n）; 3.按約束條件：無(wú)約束優(yōu)化和有約束優(yōu)化；4.求解方法：準(zhǔn)則法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法、線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃和動(dòng)起規(guī)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)對(duì)象的分析；2.設(shè)計(jì)

10、變量和設(shè)計(jì)約束條件的確定；3.目標(biāo)函數(shù)的建立；4.合適的優(yōu)化計(jì)算方法的選擇；5優(yōu)化結(jié)果分析6先進(jìn)制造工藝包含的主要內(nèi)容及核心目標(biāo)。宋進(jìn)制造技術(shù)(Advanced Manufactuing Technology)，人們往往用AMT來(lái)概括由于微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等給傳統(tǒng)制造技術(shù)帶來(lái)的種種變化與新型系統(tǒng)。具體地說(shuō)，就是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自 動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體所產(chǎn)生的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要包括：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、 計(jì)算機(jī)輔助制造、集成制造系統(tǒng)等。AMT是制造業(yè)企業(yè)取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的必要條件之一，但并非充分條件，其優(yōu)勢(shì)還有賴于能充分發(fā)揮技術(shù)威力的組織管理，有賴于技術(shù)

11、、管理和人力資源的有機(jī)協(xié)調(diào)和融合。目標(biāo)：優(yōu)質(zhì) 高效 低耗 靈捷 潔凈7特種加工包含哪些典型技術(shù)。其基本的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用范圍是什么。宋電火花加工：原理：當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便將當(dāng)時(shí)條件下極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。由于通道的截面積很小，放電時(shí)間極短，致使能量高度集中(10107W/mm),放電區(qū)域產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫足以使材料熔化甚至蒸發(fā)，以致形成一個(gè)小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過(guò)很短的間隔時(shí)間，第二個(gè)脈沖又 在另一極間最近點(diǎn)擊穿放電。如此周而復(fù)始高頻率地循環(huán)下去，工具電極不斷地向工件進(jìn)給，它的形狀最 終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。特點(diǎn)：1:電火花加工速度與表面質(zhì)量模

12、具在電火花機(jī)加工一般會(huì)采用粗、中、精分檔加工方式。粗加工采用大功率、低損耗的實(shí)現(xiàn)，而中、精加工電極相對(duì)損耗大，但一般情況下中、精加工余量較少，因此 電極損耗也極小，可以通過(guò)加工尺寸控制進(jìn)行補(bǔ)償，或在不影響精度要求時(shí)予以忽略。2電火花工件與電極相互損耗范圍：電火花加工主要用于加工各種高硬度的材料(如硬質(zhì)合金和淬火鋼等)和復(fù)雜形狀的模具、零件， 以及切割、開(kāi)槽和去除折斷在工件孔內(nèi)的工具(如鉆頭和絲錐)等。電子束加工 ：原理：在真空條件下，利用電子槍中產(chǎn)生的電子，經(jīng)加速、聚焦形成高能量大密度的細(xì)電子束，轟擊工件 被加工部位，使該部位的材料熔化和蒸發(fā)，從而進(jìn)行加工，或利用電子束照射引起的化學(xué)變化而進(jìn)行

13、加工 的方法特點(diǎn)：功率高和功率密度大，能在瞬間把能量傳給工件范圍：利用電子束的熱效應(yīng)可以對(duì)材料進(jìn)行表面熱處理、焊接、刻蝕、鉆孔、熔煉，或直接使材料升華。8現(xiàn)代切削技術(shù)包含哪些典型的內(nèi)容。高速切削技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)?？?. 可提高生產(chǎn)效率高速切削加工允許使用較大的進(jìn)給率，比常規(guī)切削加工提高510倍，單位時(shí)間材料切除率可提高 36倍。當(dāng)加工需要大量切除金屬的零件時(shí)，可使加工時(shí)間大大減少。2. 降低了切削力由于高速切削采用極淺的切削深度和窄的切削寬度，因此切削力較小，與常規(guī)切削相比，切削力至少可降 低30%,參見(jiàn)圖1。這對(duì)于加工剛性較差的零件來(lái)說(shuō)可減少加工變形，使一些薄壁類精細(xì)工件的切削加工成 為可能。

14、3. 提高了加工質(zhì)量因?yàn)楦咚傩D(zhuǎn)時(shí)刀具切削的激勵(lì)頻率遠(yuǎn)離工藝系統(tǒng)的固有頻率，不會(huì)造成工藝系統(tǒng)的受迫振動(dòng)，保證了較 好的加工狀態(tài)。由于切削深度、切削寬度和切削力都很小，使得刀具、工件變形小，保持了尺寸的精確性， 也使得切削破壞層變薄，殘余應(yīng)力小，實(shí)現(xiàn)了高精度、低粗糙度加工。4. 加工能耗低，節(jié)省制造資源由于單位功率的金屬切除率高、能耗低、工件的在制時(shí)間短，從而提高了能源和設(shè)備的利用率，降低了切削加工在制造系統(tǒng)資源總量中的比例，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。5. 簡(jiǎn)化了加工工藝流程常規(guī)切削加工不能加工淬火后的材料，淬火變形必須進(jìn)行人工修整或通過(guò)放電加工解決。高速切削則可以直接加工淬火后的材料，在很多情況下

15、可完全省去放電加工工序，消除了放電加工所帶來(lái)的表面硬化問(wèn)題，減少或免除了人工光整加工。圖 2為某模具制造中采用常規(guī)加工與高速切削加工的工序比較。內(nèi)容1931年4月德國(guó)物理學(xué)家Carl.J.Saloman最早提出了高速切削 (High Speed Cutting )的理論，并于同年申請(qǐng)了 專利。他指出：在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值 之后，切削溫度不但不會(huì)升高反而會(huì)降低，且該切削速度VC與工件材料的種類有關(guān)。對(duì)于每一種工件材料都存在一個(gè)速度范圍，在該速度范圍內(nèi)，由于切削溫度過(guò)高，刀具材料無(wú)法承受，切削加工不可能進(jìn)行。要是能越過(guò)這個(gè)速度范圍，高速切削

16、將成為可能，從而大幅度地提高生產(chǎn)效率。典型內(nèi)容高速切削發(fā)展史定義與傳統(tǒng)加工的異同點(diǎn)優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用領(lǐng)域技術(shù)現(xiàn)狀刀具、設(shè)備、夾緊技術(shù)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)安全防護(hù)加快發(fā)展我國(guó)高速切削技術(shù)的策略9快速原型制造的原理、分類與適用范圍。談答：RPM技術(shù)獲得零件的途徑不同于傳統(tǒng)的材料去除或材料變形方法，而是在計(jì)算機(jī)控制下，基于離散/堆積原理采用不同方法堆積材料最終完成零件的成形與制造的技術(shù)。原理：將計(jì)算機(jī)內(nèi)的三維實(shí)體模型進(jìn)行分層切片得到各層截面的輪廓，計(jì)算機(jī)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(shù)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

17、列具有一個(gè)微小厚度的片狀實(shí)體，再采用粘接、聚合、 熔結(jié)、焊接或化學(xué)反應(yīng)等手段使其逐層堆積成一體制造出所設(shè)計(jì)的三維模型或樣件。分類：光固化立體造型分層物件制造選擇性激光燒結(jié)熔融沉積造型擠壓成形適用范圍：制造業(yè)（快速產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、快速工具、微型機(jī)械）、與美學(xué)有關(guān)的工程（建筑設(shè)計(jì)、橋梁設(shè)計(jì)、首飾）、醫(yī)學(xué)（顱外科、牙科）、康復(fù)考古工程（假肢、考古）、其他（三維地圖）。RPM技術(shù)的特征（1）高度柔性（2）技術(shù)的高度集成（3）設(shè)計(jì)制作一體化（4）快速性（5）自由形狀制造（6）材料的廣泛性。快速原型制造的優(yōu)點(diǎn)（1）從設(shè)計(jì)和工程的角度出發(fā)，可以設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的零件。（2）從制造角度出發(fā)，減少設(shè)計(jì)、加工、檢查的工具（

18、3）從市場(chǎng)和用戶角度出發(fā)，減少風(fēng)險(xiǎn)，可實(shí)時(shí)地根據(jù)市場(chǎng)需求低成本地改變產(chǎn)品。10 FMS的特點(diǎn)、基本結(jié)構(gòu)。何靜FMS的特征：柔性高，適應(yīng)多品種中小批量生產(chǎn)：系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)床在工藝能力上是相互補(bǔ)充或相互替代的； 可混流加工不同的零件；系統(tǒng)局部調(diào)整或維修不中斷整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作；遞階結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)控制，可以與上 層計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信；課進(jìn)行三班無(wú)人值守生產(chǎn)?；窘Y(jié)構(gòu)：（1）加工系統(tǒng) 包括有兩臺(tái)以上的CNC機(jī)床、加工中心或柔性制造單元（FMC）以及其他的加 工設(shè)備所組成，例如測(cè)量機(jī)、清洗機(jī)、動(dòng)平衡機(jī)和各種特種加工設(shè)備等。工件運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng)由工件裝卸站、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)、自動(dòng)化運(yùn)輸小車、機(jī)器人、托盤緩沖站、托盤交換裝置等組成， 能對(duì)工件和原材料進(jìn)行自動(dòng)裝卸、運(yùn)輸和存儲(chǔ)。刀具運(yùn)儲(chǔ)系統(tǒng) 包括中央刀庫(kù)、機(jī)床刀庫(kù)、刀具預(yù)調(diào)