先進(jìn)制造技術(shù)復(fù)習(xí)題參考答案

5/5先進(jìn)制造技術(shù)復(fù)習(xí)題參考答案先進(jìn)制造技術(shù)復(fù)習(xí)題

1．制造業(yè)的分類

制造業(yè)按行業(yè)分類：機(jī)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(shù)；△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(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要性

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

（2）制造業(yè)是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的保證

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

（4）制造業(yè)是加強(qiáng)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)地位的物質(zhì)保障，是支持服務(wù)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(chǔ)

（6）制造業(yè)是加快農(nóng)業(yè)勞動(dòng)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(xué)技術(shù)和教育事業(yè)的重要物質(zhì)支撐

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

3．如何重新認(rèn)識(shí)機(jī)械制造業(yè)

首先我們要認(rèn)識(shí)到制造技術(shù)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱，發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家已制造科學(xué)與信息科學(xué)、材料科學(xué)、生物科學(xué)一起列為了當(dāng)今時(shí)代四大科學(xué)支柱之一。要重新認(rèn)識(shí)機(jī)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(jī)械制造業(yè)．即所謂的機(jī)械加工。它是集機(jī)械電子、光學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)，生物科學(xué)、激光學(xué)、管理學(xué)等最新成就為一體的一個(gè)新興技術(shù)與新興工業(yè)的綜臺(tái)體。

現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)是當(dāng)今高科技的綜合利用現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)不僅是在它的信息

處理與控制方面運(yùn)用了微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光加工技術(shù)，在加工機(jī)理、

切削過(guò)程乃至所用的刀具也無(wú)不滲透著當(dāng)代的高新技術(shù)，再不是原來(lái)意義上的“機(jī)

械加工”。

4.先進(jìn)制造技術(shù)的定義、內(nèi)涵及發(fā)展趨勢(shì)

先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造業(yè)不斷地吸收機(jī)械、信息、材料及現(xiàn)代管理技術(shù)等

方面最新的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品幵發(fā)與設(shè)計(jì)、制造、檢測(cè)、管理及售后服務(wù)的制造全過(guò)程，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、敏捷制造，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的前沿制造技術(shù)的總稱。從本質(zhì)上可以說(shuō)，先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)等的有機(jī)融合。當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)大致有以下幾個(gè)方面。1制造自動(dòng)化技術(shù)向縱深方向發(fā)展2設(shè)計(jì)技術(shù)不斷現(xiàn)代化3加工制造技術(shù)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(jì)制造業(yè)的重要特征5虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在制造業(yè)中獲得越來(lái)越多的應(yīng)用。

5.了解CAD發(fā)展史的三次技術(shù)革命

在三維造型階段，幾何造型技術(shù)經(jīng)歷了三次技術(shù)革命。由于線框系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足人們的實(shí)際需求，法國(guó)的達(dá)索飛機(jī)制造公司的幵發(fā)者們，在二維繪圖系統(tǒng)CADA啲基礎(chǔ)上，幵發(fā)出以表面模型為特點(diǎn)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(lái)了第一次CAD技術(shù)革命。

實(shí)體造型技術(shù)能夠準(zhǔn)確表達(dá)零件的大部分屬性（至少還不能表達(dá)零件的材料信息），從CAD系統(tǒng)獲得的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可以用于CAMCAE等系統(tǒng)，給設(shè)計(jì)、分析、制造帶來(lái)了加大的便利?？梢哉f(shuō)，實(shí)體造型技術(shù)的普及和應(yīng)用是CAD發(fā)展史上的第

二次技術(shù)革命。

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

一次實(shí)現(xiàn)了尺寸驅(qū)動(dòng)零件設(shè)計(jì)修改。到了90年代，參數(shù)化技術(shù)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(shè)計(jì)上簡(jiǎn)便易行的優(yōu)勢(shì)?？梢哉J(rèn)為，參數(shù)化技術(shù)的應(yīng)用主導(dǎo)了CAD發(fā)展史上的第三次技術(shù)革命。

6.快速成形技術(shù)的基本原理、典型快速成型工藝及特點(diǎn)

RP技術(shù)的基本原理是：快速成形技術(shù)（快速原型技術(shù)，RP技術(shù)）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(shí)體模型。）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(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。

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

Manufacturing（LOM）技術(shù)是一種常用來(lái)制作模具的新型快速成形技術(shù)，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(jiǎn)便地分析設(shè)計(jì)構(gòu)思和功能。用來(lái)制作復(fù)合模、薄料模、級(jí)進(jìn)模等，經(jīng)濟(jì)效益也甚為顯著。（3）立體噴墨印刷Ink-JetPrinting技術(shù)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(gè)三維實(shí)體。該項(xiàng)技術(shù)的主要特點(diǎn)是非常精細(xì)，可以在實(shí)體上造出小至的孔。7.高速加工技術(shù)的原理與應(yīng)用

超高速加工技術(shù)采用超硬材料的刃具，通過(guò)極大地提高切削速度和進(jìn)給速度來(lái)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(xì)切削、

復(fù)雜曲面加工等不同的領(lǐng)域。航空工業(yè)是高速加工的主要應(yīng)用行業(yè)，飛機(jī)制造通

常需切削加工長(zhǎng)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(jī)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(lái)制造發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)復(fù)合材料切削時(shí)對(duì)刀具有十分嚴(yán)重的刻劃作用，刀具磨損非常

快。用聚晶金剛石PCD刀具進(jìn)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(diǎn)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(dá)到精度要求，在制時(shí)間達(dá)60小時(shí)。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(shí)，完全達(dá)到1500mm長(zhǎng)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(shí)間20天以

上，也很難達(dá)到復(fù)雜輪胎花紋的技術(shù)要求。采用高速銑削，n0=18000r/min，

ap=2mm，uf=10m/min，在制時(shí)間僅24小時(shí)就完全達(dá)到了工藝要求。

9.水射流切割的特點(diǎn)和應(yīng)用

水射流技術(shù)，是將水通過(guò)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(lái)、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(duì)各種脆硬性材料進(jìn)行高效的切割、破碎作業(yè)，

對(duì)管道、型材進(jìn)行除銹。具有成本低、無(wú)污染、高效靈活、容易控制等特點(diǎn)。在

眾多的切割技術(shù)中，是唯一的冷態(tài)切割工具，不會(huì)對(duì)切縫周圍造成熱應(yīng)力、切口

質(zhì)量好、精度高。在超細(xì)粉碎方面，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于操作與維護(hù)、占地

面積小等特點(diǎn)，此外，由于其內(nèi)部無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，不會(huì)對(duì)粉體產(chǎn)生二次污染。推廣應(yīng)用范圍和前景：水射流切割技術(shù)：可應(yīng)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(dá)國(guó)家的一般工廠已能穩(wěn)定掌握3卩m的加工精度（我國(guó)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(xùn)工的范疇內(nèi)，根據(jù)精度水平的不同，分為三個(gè)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(xì)的探針與被研究的樣品表面分別作為兩個(gè)電極壘）。當(dāng)

（構(gòu)成勢(shì)樣品與針尖離得十分近（納米量級(jí)或小于納米）（足夠?。?，在外加電場(chǎng)的

作用下，電子會(huì)穿過(guò)兩個(gè)電極間的勢(shì)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(guò)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(yīng)和達(dá)到目的的不同，可以分為四類，即利用離子撞擊和濺射效應(yīng)的離子刻蝕、離子濺射沉積和離子鍍，以及利用注入效應(yīng)的離子注入。12．比較公認(rèn)的微機(jī)電系統(tǒng)的多少尺寸范圍量級(jí)的機(jī)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(shuō)

是指大小在口m到100itm左右的物體。

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

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

13．虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的特性（3I特性）、主要結(jié)構(gòu)形式與應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本特征有三個(gè)：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(shí)程度。

（2）交互性是指用戶對(duì)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(rèn)知能力全方位地獲取知識(shí)，發(fā)揮主觀能動(dòng)性，尋求解答，形成新的概念。

虛擬現(xiàn)實(shí)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(yīng)用1．教育應(yīng)

用：虛擬教學(xué)平臺(tái)、虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬教學(xué)軟件、虛擬校園等等．在大眾化教育及軍事、醫(yī)學(xué)、航空等的教育方面都得到了廣泛應(yīng)用2．工程應(yīng)用3．商業(yè)應(yīng)用4．娛樂(lè)應(yīng)用等等14．仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)的區(qū)別

仿真（Simulation）屬于一門基礎(chǔ)性學(xué)科。仿真就是利用模型進(jìn)行的一種試驗(yàn)，它可

極為有效而經(jīng)濟(jì)地用于科研、設(shè)計(jì)、訓(xùn)練以及系統(tǒng)的試驗(yàn)。仿真技術(shù)是以控制理論、相似原理、數(shù)模與計(jì)算技術(shù)、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)。

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

VR技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，將會(huì)收到珠聯(lián)壁合之效。

15．虛擬軸機(jī)床的特點(diǎn)

（1）機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單虛擬軸機(jī)床主要由框架和可變長(zhǎng)度桿等簡(jiǎn)單構(gòu)件組成，機(jī)床以較為復(fù)雜的控制換取機(jī)床結(jié)構(gòu)的最大簡(jiǎn)化。

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

（3）機(jī)床動(dòng)態(tài)性能好虛擬軸機(jī)床采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)部件的數(shù)量少、質(zhì)量輕，減少了運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，能夠?qū)崿F(xiàn)更快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

4）機(jī)床精度高機(jī)床的誤差是6個(gè)軸誤差的平均值，而不像串聯(lián)機(jī)構(gòu)那樣