先进制造技术 高速加工.doc

第一章作业1-1叙述制造、制造系统与制造业的概念，比较广义制造与侠义制造的区别制造：为人类按照市场需求，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 质产詁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：是指将制造资源，包括物料、设备、工具、资金、技术、信息和人力等, 通过制造过程转化为可供人们使用和消遣的产站的行业广义制造与侠义制造的区别：侠义的制造，系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1-2制造业在我国国民经济中的地位与作用如何？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，特别是机械装备制造业，其技术发展水平不仅决定--个企业现吋的竞争力，更决定全社会的长远效益和经济的持续增长可以说，制造业是实 现经济增长的物质保证3）制成詁出口在国际商站贸易中一直占有较大的份额。

因而，发展制造业,提高制造技术是影响发展对外贸易的关键因素4） 要加快经济增长，在第一产业的农业、第二产业中的制造业与第三产业 的服务业之间必须保持协调发展脱离制造业的发展，农业的发展是空中楼阁 没有农业、制造业的发展，就不会有商业和服务业的发展和繁荣可以说，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制造业和信息产业必须相互依 赖、相互推动地共同发展，没有信息产业的快速发展，制造业就不可能较快地实 现高技术化；反之，若没有制造业的拉动和支持，也不可能有信息产业的发展和 进步6） 制造业是加快农业劳动力转移和就业的重要途径我国的制造业从业人 数1987年为9805万人，预计到2050年将增至1. 7亿人当然，发达国家制造 业的从业人数已呈减少趋势，但在我国最近几十年内，制造业从业人数增加趋势 不会改变7） 制造业是加快发展科学技术和教育事业的重要物支撑，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>5叙述先进制造技术提出的背景，各国和我国对先进制造技术发展战略如何？进入80年代以来，各国制造业面临复杂多变的外部环境：科学技术突飞猛 进，供求关系变化频繁，产品更新日新月异，各国经济与国际市场纵横交错，竞 争对手林立等等。

因此当局和企业界都在寻求对策，以获取全球范围内竞争优 势传统的制造技术已变的越来越不适应当今快速变化的环境，先进的制造技术, 尤其是计算机技术和信息技术在制造业111的广泛应用，使人们正在或已经摆脱传 统观念的束缚，跨入制造业的新纪元先进制造技术AMT就是在这种大环境下，美国根据本国制造业的挑战与机遇, 对制造业存在的问题进行了深刻反省，为了加强其制造业的竞争能力和促进贵民 经济增长而提出来的从技术的角度来看，以计算机为中心的新一代信息技术的 发展，使制造业技术达到了前所未有的新高度，先进制造技术是提出也是这种进 程的反映先进制造技术”这个专有名词一•经提出，立即获得欧洲各国、日本 及亚洲新兴工业化国家的响应先进制造技术的产生和发展有其自身的社会经济、科学技术以及可持续发展 的根源和背景美国的经济领导地位，无论在国内或国外，都面临着强烈的挑战美国通过 大量研究报告为美国制造业的发展勾画蓝图国家自然科学院和工程科学院、 白宫科技政策办公室、国防部、商业部以及其他政府政府部门，都着手对制造业 进行调查，以评估IT前和近期的有多大能力对付可能面临的竞争国会也参与有 关美国企业竞争危机的讨论，并通过立法，促进制造业和制造技术的发展和进步。

日本从第二次世界大战的战败国一跃成为世界经济强国，在许多重要领域把 工业实力很强、科学技术先进的美国和德国挤出了市场从1992年秋至1994 年的大约两年吋间内，川S选择了六个试验项H开展为期两年的研究，以探讨实 施的可能性西欧制造业已明显受到来自美国和日本的压力，就连一向以产品质量技术高 超而自豪的徳国也不得不承认与日本存在不小的差距1992年由显赫的企业家 和政治家们共通掀起了一场旨在通过“欧共体统一•市场法案”运动这项法案得 到众多的支持这些国家表明，为避免在工业上落后，他们是愿意在政治上付出 代价的我国的先进制造技术发展战略应为:1） 提高认识，全面规划，力促先进制造技术的发展2） 深化科技体制改革，推动技术创新体系的建设3） 将引进、消化国外先进制造技术与自主开发创新相结合4） 大力发展先进高新制造技术及其产业5） 积极培养创造性人才，努力提高制造业的全员索质第三章作业3-2有哪几类零件成形方法？列举这些成形方法各自工艺内容依据材料成形学观点，从物质组成方式可把机械零件成形方式分为如下三类型：%1 受迫成形：利用材料的可成形性，在特定的边界和外力约束条件下的成形方法1 去除成形：运用分离的办法，把一部分材料（裕量材料）有序地从基体中分离出去 而成形的办法。

1 堆积成形：它是运用合并与连接的办法，把材料（气、液、固相）有序地合并堆 积起来的成形方法3-5什么是超塑性？目前金属超塑性主要有哪两种工艺手段获得？超塑性是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗 力、异常高的流变性能的现象超槊性的特点有大延伸率，无缩颈，小应力，易 成形最近超塑性成形工艺将在航天、汽车、车厢制造等部门中广泛采用，所用 的超塑性合金包括铝、镁、钛、碳钢、不锈钢和高温合金等1） 细晶超塑性，又称组织超塑性恒温超塑性，其超塑性产生的内在条件是 具有均匀、稳定的等轴细晶组织，晶粒尺寸常小于10 um；夕卜在条件是每种超塑 性材料应在特地的温度及速度下变形，一般应变速率在10 4、10 5min |范囤内， 要比普通金属应变速率至少低一个数量级2） 相变超塑性，又称环境超塑性，是指在材料相变点上下进行温度变化循 环的同时对式样加载，经多次循环式样得到积累的大变形3-6目前在高分子材料注射成形工艺中有哪些先进技术？以组合惰性气体为特征的气辅成型、微发泡成型等；以组合压缩过程为特征 的注射压缩成形、注射压制成形、表面贴合成形等；以组合模具移动或加热等过 程为特征的自切浇口成形、模具滑合成形、热流道模具成形等；以组合取向或延 仲过程为特征的剪切场控制取向成形、磁场成形等。

3-11在怎样的速度范围下进行加工属于高速加工？分析高速切削加工所需解 决的关键技术超高速加工技术是指采用超硬材料刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高 精/旻、咼口动化、咼柔性的制造设备，以极大地提咼切削速废来达到提咼材料切 除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术它是提高切削和磨削效果以及 提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要于段其显著标志是使被加工塑 性金属材料在切除过程中的剪切滑移速度达到或超过某一域限值，开始趋向最佳 切除条件，使得被加工材料切除所消耗的能量、切削力、工件表面温度、刀具磨 具磨损、加工表而质量等明显优于传统切削速度下的指标，血加工效率则大大高 于传统切削速度下的加工效率关键技术：超高速切削、磨削机理，超高速主轴单元制造技术，超高速进给 单元制造技术，超高速加工用刀具、磨具，超高速机床支承及辅助单元制造技术, 以及超高速加工测试技术等3-13分析RPM工作原理和作业过程，列举典型的RPM工艺方法工作原理：采用（软件）离散/ （材料）堆积的原理而制造零件，通过离散 获得堆积的顺序、路径、限制和方式，通过堆积材料“叠加”起来形成三维实体作业过程：CAD模型建立、前处理（如生成STL文件格式，将模型分层切片）、 快速原型过程（原型制作）和后处理（如去除支架、清理表面、I古I化处理）等四 个步骤。

典型工艺方法:立体印刷（SLA）、分层实体制造（LOM）、选择性激光烧结（SLS）、 熔融沉积成形（FDM） o 3-15叙述微机械的基本特征，目前有哪些微细加工工艺方法?微机械基本特征:（1） 体积小，精度高，重量轻2） 性能稳定，可靠性高3） 能耗低，灵敏度和工作效率高4） 多功能和智能化5） 试用于大批量生产，制造成本低微细加工工艺方法:1. 超微机械加工2. 光刻加工3. 体刻蚀加工技术4. 面刻蚀加工技术5. LIGA技术6. 封接技术7. 分子装配技术第四章作业4-1叙述制造自动化技术发展与趋势自动化技术的发展大致分为5个阶段：第一阶段:刚性自动化，包插自动单机和刚性自动线本阶段在20世纪40~50 年代己相为成熟应用传统的机械设计与制造工艺方法，采用专用机床和组合机 床、自动单机或自动化生产线进行大批量生产其特征是高生产率和刚性结构， 很难实现生产产詁的改变引入的新技术包括继电器程序控制、组合机床等第二阶段：数控加工，包括数控（NC）和计算机数控（CNC）数控加工设备 包括数控机床、加工中心等特点是柔性好、加工质量高,适应于多品种、中小 批量（包括但见产品）的生产引入的新技术包括数控技术、计算机编程技术等。

第三阶段：柔性制造本阶段特征是强调制造过程的柔性和高效率，适应于 多站种、中小批量的生产设计的主要技术包括成组技术（GT）、计算机直接数 控和分布式数控（DNC）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、柔性加工 线（FML）、离散系统理论和方法、仿真技术、车间计划于控制、制造过程监控技 术、计算机控制与通信网络等等第四阶段：计算机继承制造（CTM）和计算机继承制造系统（CIMS）o其特征 是强调制造权过程的系统性和集成性，以解决现代企业生存与经侦的TQCS问题 CIMS设计的学科技术非常广泛，包括现代制造技术、管理技术、计算机技术、 信息技术、自动化技术和系统工程技术等第五阶段：新的制造自动化模式，如只能制造、敏捷制造、虚拟制造、网络 制造、全球制造、绿色制造等发展趋势为：墩捷化、网络化、虚拟化、只能化、全球化和制造绿色化4-7描述工业机器人的结构组成1） 执行机构：手部、腕部、臀部、机身、机座及行走机构2） 控制系统（3） 驱动系统（4） 位置检测装置4-11分析FMS结构组成、特点和适用范围分为三个部分：多工位数控加工系统、自动化物料储运系统和计算机控制的 信息系统其特点是：高效率、高质量和高柔性。

使用范围：随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来 越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增高，传统的大批 量生产方式受到了挑战这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着国 有大中型企业因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率是相互矛盾的众所 周知，只有站种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经 济效益；反之，多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况 下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响为了同时 提高制造工业的柔性和生产效率，使之在保证产殆质量的前提下，缩短产品生产 周期，降低产品成本，是终使中小批量生产能与大批量生产抗衡，柔性自动化系 统便应运而生4-16叙述FMS控制系统的体系结构由于FMS是一个复杂的自动化集成体，其控制系统的体系结构和性能直接影响整 个FMS的柔性、可靠性和自动化。