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J材控08-1，2《现代制造技术》复习题
第一章 绪论
1、解释名词：机械加工工艺系统，机械制造系统**，生产系统**，物料流**，信息流** ，能量流**
机械加工工艺系统：在机械加工中，由机床、刀具、夹具与被加工工件一起构成了一个实现某种加工方法的整体系统。
**机械制造系统：一个通过物料、设备、工装、能源等制造硬件与制造理论、工艺、信息等制造软件的集成将制造资源转化为产品的系统。
**生产系统：在正常情况下支持单位日常业务运作的信息系统。它包括生产数据、生产数据处理系统和生产网络。 **物料流：指从采购原材料到成品出厂的全过程
**信息流：在信息子系统中，加工任务、加工顺序、加工方法及物质流所要确定的作业计划、调度和管理指令属于信息范畴，称之为信息流。
**能量流：在能量子系统中，制造过程中的能量转换、消耗及其流程称之为能量流。 2、什么是现代制造技术**？有何特征？
现代制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息、材料、能源及现代管理等技术成果将其应用于产品设计、制造、检测、管理、售后服务等机械制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，取得理想技术经济效果的制造技术的总称。 特征 1. 计算机技术、传感技术等新技术的应用使制造技术成为能驾驭生产过程的物质流、信息流和能量流的一个系统工程。 2. 包括从设计、制造、销售、维护等全过程。 3. 专业、学科之间深度交叉、融合。 4. 注重工程技术与经营管理的结合，产生许多新的生产方式。 5. 普遍使用特种加工技术。 3、现代制造技术包括哪些技术内容**？有哪些分类？
包括：计算机辅助设计CAD/计算机辅助制造CAM/计算机辅助工程分析CAE、计算机辅助工艺编程CAPP、成组技术GT、计算机集成制造CIM、计算机数控技术CNC、柔性制造系统FMS、柔性制造单元FMC、精良生产LP、并行工程CE、制造资源计划MRPⅡ、敏捷制造AM、智能制造IM、虚拟制造VM、网络化制造NM和绿色制造GM等
分类：1.现代设计技术：现代设计方法、设计自动化、工业设计。2.现代制造工艺技术：精密、超精密技术，特种加工技术，表面改性、制膜、涂层技术。 第二章现代制造工艺
1、何为高速与超高速加工技术？
超高速加工技术是指采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。
2、高速与超高速切削有哪些特点？高速与超高速切削对机床提出了哪些新要求？
特点 （1）切削力低 降低30%～ 90%（2）热变形小 温升不超过3℃（3）材料切除率高 提高3～ 5倍（4）高精度（5）减少工序 粗、精加工同时完成
机床要求（1）主轴要有高转速、大功率、大扭矩（2）进给速度要高，保持刀具每齿进给量不变（3）进给系统要有很大的加速度
3、激光激光材料的物理过程是什么？
激光加工大多数都是基于光对非透明的热作用过程，激光蚀除加工的物理过程大致可分为材料对激光的吸收与能量转换、材料的加热熔化、汽化、蚀除产物的抛出等几个连续阶段。
组成1—电源及控制系统 2—抽真空系统 3—电子枪系统 4—聚焦系统 5—电子束 6—工件 4、电子束加工有何特点？电子束加工装置由哪些部分组成？
特点（1）电子束可以微细地聚焦，是一种精密微细的加工方法。 （2）能量密度高，生产效率高，是非接触式加工，不产生应力和变形，加工材料范围广。 （3）可以通过电场或磁场对电子束的强度、位置、聚焦等直接进行控制，整个加工系统易实现自动化。 （4）污染少，表面不氧化，特适合加工易氧化的材料。（5）整个加工系统价格较贵，生产中受到一定的限制。 组成1—电源及控制系统 2—抽真空系统 3—电子枪系统 4—聚焦系统 5—电子束 6—工件
5、干式切削的特点及实施的必要条件是什么？采取哪些措施来实现干式切削？超精密加工常采用什么刀具？为什么？
特点在加工过程中不采用切削液，干式切削刀具必须满足以下条件:1)刀具材料应具有良好的耐热性和耐磨性; 2)切屑与刀具之间的摩擦系数应尽可能小; 3)刀具的槽型应保证排屑流畅、易于散热; 4)刀具应具有较高的强度和抗冲击韧性。
刀具1）金刚石刀具超精密切削；2）金刚石砂轮和CBN砂轮超精密磨削； 3）超精密研磨和抛光； 4）精密特种加工和复合加工。
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第三章现代制造装备
1、数控机床有哪几种分类方法？p85从机械结构来说，它有哪几部分组成？p88 1.按工艺用途分类2. 按控制运动方式分类3. 按伺服系统控制方式分类
（1）主机（机床本体）（2）CNC装置（数控装置） （3）伺服系统 （4）测量反馈装置 （5）控制介质 （6）其他辅助装置
2、闭环伺服系统包括哪些环节？p87各起什么作用？
包括：伺服电机、驱动信号控制转换电路、电子电力驱动放大模块、位置调节单元、速度调节单元、电流调节单元、检测装置。（网络答案）
指令——比较线路——伺服放大线路——伺服马达——机床工作台 检测器
3、什么是加工中心**？有哪几部分组成？加工中心按主轴在加工时的空间位置不同可以分为哪几类？
加工中心是将数控铣床、数控镗床、数控钻床的功能组合起来，并装有刀库和自动换刀装置的数控镗铣床（读秀） 加工中心是适应现在制造业发展需要而迅速发展起来的自动换刀数控机床，具备省力、省时和节能的功能。 组成：基础部件 主轴部件 数控系统 自动换刀装置。 可分为卧式、立式加工中心和五坐标加工中心 4、何谓工业机器人**？由哪些部分组成**？
工业机器人是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。（读秀） 工业机器人是自动控制的、可对三个或三个以上轴进行编程并可重复编程的多用途的在工业自动化中使用的操作机 。
组成：执行机构（末端执行器 手腕 手臂）驱动系统 控制系统 检测装置 支承系统 5、工业机器人有哪些关键技术？p137其控制方法有哪些？
关键技术：1、在机器人操作机方面，通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，机器人操作机已实现了优化设计。2、并联机器人方面，采用并联机构，得用机器人技术，实现高精度测量及加工。3、控制系统 ：由六轴机器人发展到能够控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制，人机界面更加友好。4、传感系统：激光传感器、视觉传感器和力传感器在机器人系统中已得到成功应用，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高机器人的作业性能和对环境的适应性。
控制方法：1、工业机器人的位置伺服控制2、工业机器人的自适应控制3、工业机器人的力控制 6、工业机器人如何分类**?有哪些方面的性能特征**？ （1）按自动化功能层次分类：
①专用机器人：固定程序，固定地点工作，动作少，工作对象单一，结构简单，造价低，适用于大量生产系统中工作
②通用机器人：独立控制系统，动作灵活多样，可完成多种作业。工作范围大，定位精度高，通用性强，便结构复杂，适用于柔性制造系统。③示教再现机器人：具有记忆功能，能完成复杂任务，由人示教操作，可反复重现示教作业。 ④智能机器人：具有感觉和识别功能，自动决策，反馈纠正。
（2）按驱动方式分类：气压传动机器人、电器传动机器人，液压传动机器人以及复合传动机器人。 （3）按控制方式分类：固定程序控制机器人和可编程序控制机器人。
（4）按坐标系分类：① 直角坐标型：该种型式的工业机器人，定位精度较高，空间轨迹规划与求解相对较容易，计算机控制相对较简单。它的不足是空间尺寸较大，运动的灵活性相对较差，运动的速度相对较低。
② 圆柱坐标型：该种型式的工业机器人，空间尺寸较小，工作范围较大，末端操作器可获得较高的运动速度。它的缺点是末端操作器离z轴愈远，其切向线位移的分辨精度就愈低。③ 球坐标型：该种型式的工业机器人，空间尺寸较小，工作范围较大。 ④ 关节型：该种结构的工业机器人，空间尺寸相对较小，工作范围相对较大，还可以绕过机座周围的障碍物，是目前应用较多的一种机型
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7、工业机器人的执行机构由哪些部分组成**？其手部、手臂、手腕的机械结构有何形式及特点**？p132 组成：末端执行器（手部）、 手臂、 手腕
手部：用以直接抓取工件或工具。在手部可安装专用工具，如焊枪、喷枪、电钻等，所有形式有机械式、真空、磁力及粘俯式手爪。 手臂：支撑腕部的部件，由操作机的动力关节和连接杆等构成，用以承受工件和工具的负荷，改变它们的空间位置并将它们送到预定的位置。
手腕：连接手部和手臂的部件，用以支撑和调整手部的姿态，确定物件的姿态（方向） 8、模块式刀具有什么特点？为什么要刀具预调？
特点：把整体式刀具按功能进行分割，做成系列化的标准模块，有刀柄，刀杆，接长杆，接长套，刀夹，刀体，刀头，刀刃等组件，再根据需要快速地组装成不同用途的刀具，当某些模具损坏时可部分更换。既便于批量制造，降低成本，也便于减少用户的刀具储备，节省开支。
预调：因为为了追求加工的高效化、高精度化和提高加工中心的开动率，刀具组件装配成刀具后，需要检测尺寸和预调。 第四章现代制造自动化 4.1 CAD/CAE/CAPP/CAM
1、解释名词：计算机辅助设计CAD**，计算机辅助制造CAM**
计算机辅助工程CAE 它是指在工程设计中借助于计算机系统进行分析计算与分析仿真。
计算机辅助工艺设计CAPP 它又称为计算机辅助过程设计，是指利用计算机系统对产品及加工零件工艺参数进行合理选择。 计算机辅助制造CAM 它是指按照零件形状及CAPP生成的数控代码进行数控加工，并考虑刀具补偿等进行的后处理，以及加工过程的动态仿真、机器人在线控制等。
2、CAD/CAM的硬件系统由哪些部分组成？
由计算机及其外围设备和网络通信环境组成（鼠标、键盘、扫描仪、显示器、打印机、绘图机、中继器、位桥、路由器、门关、Modem和网线组成）
3、CAD/CAM的软件系统由哪些部分组成**？ CAD软件分为两大类：支撑软件和应用软件。
支撑软件包括：操作系统，程序设计语言及其编辑系统，数据库管理系统，图形支撑系统，还有网络通信软件。
应用软件系统包括：帮助设计者去完成各种设计任务的设计计算方法库和各种应用程序库。应用软件的性能对CAD的效率影响极大，所以应特别重视它的开发和应用。
4、CAD系统有哪些类型**？各有何特点**？各适应于哪些用途？
集中式主机型：一台主机联若干图形终端，要求主机功能较强，易于通信、保密和数据管理，一次性投资大，使用不灵活，主要用于航空、航天、汽车等复杂、精密产品的开发和研制
小型机成套型：用户专用系统，即交钥匙系统，购置后用户可立即投入使用，但系统有局限性，扩展能力差，数据存储分散，计算分析能力弱，现已向开放式结构发展，用户专用
工程工作站分布式网络：由若干分工作站互联成网络，具有开放的系统结构，图形功能强，处理器速度快，内存大，可以分布计算．深受工程技术人员欢迎
高档微机系统：价格较低，使用方便，一个用户使用一台微型机，系统有一定的运算能力和图形处理能力，配合图形加速卡效果更佳，应用于广大中小企业
5、CAM有哪些直接应用功能和间接应用功能？
计算机辅助设计CAD它是指在设计活动中，利用计算机系统来帮助设计者进行设计的建立、修改、分析或优化等一切适用技术的总和。
直接应用：是将计算机直接与制造过程连接,并对它进行监视和控制.如对制造过程中的加工,装配,检验,存贮,输送等进行在线全过程的监控和管理.
cam间接应用：是计算机并不直接与制造过程连接，只是用计算机对制造过程进行支持，此时，计算机是“离线”的，它只是用来提供生产计划、作业调度计划、发出指令及有关信息，以便使生产资源的管理更有效。
6、什么是成组技术？如何实施？
成组技术是按照产品／零件结构和／或工艺的相似性分类进行成批生产的技术
(1)按相似性原则划分零件组。。(2)按零件组建立成组生产单元和成组生产流水线。(3)按照零件的分类编码进行产品设计和选用零件。
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7、零件的分类成组有哪几种方法？各有什么特点？
<1>视检法：视检法是由有经验的工艺师根据零件图样或实际零件及其制造过程，直观地凭经验判断零件的相似性，对零件分类成组。这种方法简单，作为粗分类是有效的方法。例如将零件划分成回转体类、箱体类、杆件类等，但要作详细的分类就较困难。所以目前应用较少。
<2>、编码分类法：零件经过编码，已经实现了很细的分类，但如果仅仅把编码完全相同的零件分为一组，则每组零件的数量往往很少，达不到扩大工艺批量的目的。实际上代码不完全相同的零件，往往也有相似的工艺过程而属于同一组。。为此，对已编码的零件还可用两种方法分组，即特征码位法和码域法。
<3>、生产流程分析法：生产流程分析法是一种按工艺特征相似性分类的方法。首先可根据每种零件的工艺路线卡，列出工艺路线表。然后通过对生产流程的分析、归纳、整理，形成工艺路线。生产流程分析法是一种应用很普遍的方法。
<4>、模式识别法：模式识别法是一种将模式识别理论应用于零件分类归组的方法，是一种正在研究开发的新方法，并已初步获得成功。
8、CAD/CAM集成有何必要性**？CAD/CAM集成包括哪些关键技术？
必要性：1）提供一种覆盖类产品的、高效的设计/制造集成系统，实现各应用程序所需要的信息的存储和交互，达到软件资源和信息集成和共享目标。2）实现CAX系统与面向过程的设计技术DFX的双向信息传输和交互。 关键技术：产品建模技术、集成的数据管理技术、产品数据交换接口技术、集成的执行控制程序 4.2柔性制造系统
1、什么是柔性制造系统（FMS）**？由哪些部分组成**？有哪些优点和效益**？
柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。\FMS的主要组成：（1）加工系统（2）运储系统（3）计算机控制系统
FMS的效益1. 有很强的柔性制造能力2. 提高设备利用率3. 减少设备成本与占地面积4. 减少操作工人，提高生产率5. 减少库存，提高应变能力6. 提高产品质量7. 分步投资，逐步实现计划 2、柔性制造系统的柔性表现在哪些方面**？
主要包括:1)机器柔性；2)工艺柔性；3)产品柔性；4)维护柔性；5) 生产能力柔性；6)扩展柔性；7)运行柔性； 3、掌握FMS加工系统的功能和机床配置要求。
FMS对机床的要求：工序集中；高柔性度和高效率；易控制性；具有通讯接口； 4、FMS的物料储运系统由哪些部分组成**？有何作用**？
（1）工件装卸站（人工完成复杂的装卸） （2）托盘缓冲站（协调机床节拍的托盘库）
（3）自动化仓库（计算机控制的工艺仓库） （4）物料运载装置（传送带、自动运输小车、搬运机器人） 5、FMS的刀具管理系统由哪些部分组成**？了解其作业过程**？ 组成：刀库、刀具预调站、刀具装卸站、刀具交换装置、计算机。
作业过程：人工组装、预调、数据输入、进入刀具装卸站；换刀机器人或刀具运送小车辅助完成装卸站、中央刀库和加工单元之间的刀具交换。
4.3计算机集成制造系统
1、解释名词：计算机集成制造（CIM）**，计算机集成制造系统（CIMS）**，智能制造**。
CIM是一种组织、管理与进行企业生产的哲理，它在计算机网络和数据库技术的支撑下，综合运用现代管理、制造、信息、自动化和系统工程等领域的技术，将企业生产全部过程中有关人、技术、经营管理要素及其信息流与物流有机地集成并优化运行，以实现产品高质量、低成本、上市快，从而使企业赢得市场竞争。简单说就是用计算机通过信息集成实现现代化的生产制造，求得企业的总体效益
CIMS是通过计算机硬软件，并综合运用现代管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中
有关的人、技术、经营管理三要素及其信息与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。是一种工程技术系统
智能制造是20世纪80年代发展起来的一门新兴学科，是指将专家系统、模糊推理、人工神经网络和遗传算法等人工智能技术应用在制造中，解决多种复杂的决策问题，提高制造系统的实用性和水平的一种生产模式
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2、了解CIMS的构成及各部分作用和要求**。
CIMS的构成1. 经营管理信息系统：信息处理、事务处理、辅助决策2. 工程设计自动化系统：用于计算机辅助产品设计、工艺设计、制造准备等工作3. 制造自动化系统：直接完成制造活动的基本环节4. 质量保证系统：质量保证技术、质量检测、质量评价、控制与跟踪等功能5. CIMS数据库系统：经营管理数据、工程技术数据、制造控制和质量保证6. CIMS计算机网络系统：CIMS主要支撑技术之一，是CIMS重要的信息集成工具。 3、试述CIMS的核心是什么**？
(1)人员集成(2)信息集成(3)功能集成(4)技术集成 第五章 现代生产与控制
1、解释名词：物料需求计划MPR**，制造资源计划MRPⅡ**，企业资源计划**。
物料需求计划MPR：既是一种较精确的生产计划系统，又是一种有效的物料控制系统，用以在及时满足物料需要的前提下，使物料库存水平保持在最小值内，以协调生产的物料需求和库存之间的差距。
制造资源计划MRPⅡ：以物料需求计划MRP为核心，覆盖企业生产活动所有领域、有效利用资源的生产管理思想和方法的人－机应用系统。
企业资源计划 enterprise resource planning (ERP) 在MRP II 的基础上，通过反馈的物流和反馈的信息流、资金流，把客户需要和企业内部的生产经营活动以及供应商的资源整合在一起，体现完全按用户需要进行经营管理的一种全新的管理方法 2、了解生产管理在企业中的地位和任务以及传统的生产管理系统存在的问题。 现代生产管理技术是在激烈的市场竞争中求得生存和发展的重要手段。
生产管理的任务：（1）计划制订；（2）成本控制；（3）设备高效发挥；（4）均衡生产；（5）合理库存；（6）财物状况及时分析。传统的生产管理系统存在的问题：（1）生产计划难以适应多变的市场（2）生产能力难以适应多变的市场，（3）欠缺的主生产计划（4）低效的库存控制（5）生产周期过长，劳动效率下降（6）资金积压严重，周转期长（7）管理人员无力抓好生产中的关键问题 3、MPR计划和管理包括哪些主要功能？
(1)综合控制原材料及零部件计划；(2)有效控制库存；（3）合理确定工厂能力需求计划；（4）动态跟踪反馈计划。 4、MRP Ⅱ的基本组成包括哪些部分**？有何特点**？
MRPⅡ系统包含了销售、制造和财务三大部分。这三大部分中又包括了销售、订单、预测、生产计划、库存、制造标准、物料需求计划、能力需求计划、车间控制、采购、成本、总帐、应收帐、应付帐、工资和固定资产等组成模块。 特点：高度集成；数据统一；反映结果及过程 5、ERP在MRPⅡ的基础上有哪些扩充与发展？？
1)ERP把顾客需求及供应商的制造资源和企业的生产经营活动整合在一起，进行整体化管理，管理的范围向企业外部两头扩展。增加了市场信息管理、电子数据交换(EDl)、电子邮件、电子商务等模块，以支持企业进行供应链管理。
(2)增加“项目管理”模块，以加强对新产品研制开发进程的管理。除此，还增加了实验室管理、配方管理等模块，以支持企业的新产品研制开发工作。
(3)增加了过程控制接口、数据采集接口等，以支持流程型生产企业的应用，能够实时采集生产运行过程中的数据，把办公自动化OA系统与ERP集成起来，应用同一个数据库进行数据的调用和管理。
(4)增加决策支持系统(DSS)的内容，以便为领导决策提供支持，为领导提供备选方案和分析资料。
(5)财务管理方面。过去只是把供产销活动中的数量信息转变为价值信息，提供物流的价值反映。ERP加强了财务的预算功能和价值控制功能，并把它应用到整条供应链上，加强了财务的监督控制功能
(6)在计划控制功能方面。过去只能通过滚动计划做到事中控制和事后分析。ERP建立在线分析处理OLAP，实现了控制的实时性，提高了系统的在线分析能力。企业在进行采购、销售和入库、出库等业务活动时。由于系统是集成的，可以同时自动生成会计核算分录，保证物流与资金流同步记录，改变了财务信息迟后于物流信息的状况。通过随时了解财务资金现状，可为综合分析相关的业务活动状况提供有力的支持。
(7)ERP通过把产品设计、制造、销售、售后服务各相关作业的信息集成起来进行分析，可以为领导提供完整的分析资料 8)为适应跨国经营的要求，ERP支持多工厂、多国家(地区)、多语种、多币制的集团性企业的跨国经营活动。 6、试述MES的定义与功能。
位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统。它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人、设备、物料、客户需求等)的当前状态
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