先进制造技术复习题
先进制造技术复习题（2013）
1、简述制造、制造系统、制造业、制造技术等概念，比较广义制造与狭义制造的区别。
制造是人类所有经济活动的基石，人类历史发展和文明进步的动力。
制造系统是制造业的基本组成实体
制造业是将制造资源（物料、能源、设备、工具、资金、信息、人力等）利用制造技术，通过制造过程，转化为供人们使用或利用的工业品或生活消费品的行业。
广义的制造: 生产过程中从原材料→成品直接起作用的那部分工作内容，包括毛坯制造、零件加工、产品装配、检验、包装等具体操作（物质流）。
狭义的制造=生产
2、论述制造业在国民经济中的地位与作用。
制造业是产业革命的主力军   
制造业是国民经济的支柱产业
制造业是国民经济各部门的装备部
3、先进制造技术的形成和发展特点是什么？
在世界经济一体化的进程中，制造技术不断汲取、渗透和融合计算机、信息、自动化、材料、生物及现代管理等方面的成果，使传统意义上的制造技术有了质的飞跃，形成了现代先进制造技术的新体系。先进制造技术的发展特点是精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化。
4、先进制造技术的定义、先进制造系统的内涵、体系结构和特点。
先进制造技术在是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争力的制造技术的总称。
先进制造技术主要涉及新型产业及市场需求带动,系统工程及管理科学, 信息技术,新能源技术,新材料技术
AMT 是一项综合性技术,AMT 是一项动态技术,它的特点有:
1)集合多学科成果形成一个完整的制造体系
2)先进制造技术的动态发展过程
3)信息技术对先进制造技术的发展作用
4)向超精微细领域扩展
5、分析制造业所面临的机遇、挑战和发展趋势。
[改革开放30年来我国制造业的进步
1）引进国外先进技术2500多项，占全国的1/3以上。近几年发展的新产品，50%达到80年代中后期的世界水平。
2）一些重要产品的年生产能力已跃居世界前列，如汽车达千万辆以上（2009年）。
3）我国已成为世界最大的服装纺织品出口国；与日本、马来西亚和韩国并称世界消费类电子产品四大生产国。
4）成功开发生产了运七、运八、新舟60等支线飞机。
5）一些新产品的技术水平已达世界领先或先进水平。如沈阳机床集团的电主轴高速卧式加工中心、激光切割机床，沈阳变压器厂的50万伏超高压变压器，黎明航发集团的中国第一台拥有完全知识产权的航空发动机、 燃气轮机，沈阳新松机器人自动化有限公司的6000米水下机器人等产品。
我国机械制造业与世界发达国家的差距
产品质量和水平不高
技术开发能力不强
基础元器件和基础工艺不过关
生产率低
科技投入严重不足
机械制造业人均产值低]
6、了解分析各国和我国的先进制造技术战略。
7、分析精密超精密加工技术涉及的关键技术领域。
8、就目前的技术条件，普通加工、精密超精密加工是如何划分的。
精密加工 —— 在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到较高程度的加工工艺。
超精密加工 —— 在一定的发展时期，加工精度和表面质量达到最高程度的加工工艺。
现有阶段的精密加工：精度为3～0.3μm  Ra0.3～0.03 μm. 超精密加工：精度为0.3～0.03μm Ra0.3～0.005 μm.普通加工是指尺寸形状精度及表面粗糙度低于精密加工的加工技术。
9、简述精密和超精密加工技术的主要方法，并就其中一种简述其工作原理。
精密加工技术的方法有塑性磨削、砂带磨削、精密切削、精细磨削、研磨、磁粒光整等。砂带磨削是用有磨料的混纺布为磨具对工件进行加工，属于涂附磨具磨削加工范畴。
超精密加工主要有超精密车削、超紧密研磨和抛光、超精密磨削等。超精密车削是指在车床上用经过精密研磨的单晶金刚石车刀进行微量车削，切削厚度仅1微米左右。
10、简述金刚石刀具的性能特征。为什么当今超精密切削加工一般均采用金刚石刀具？分析超精密切削时的最小切削厚度与刃口圆弧半径的关系。
金刚石刀具的性能特征如下：
金刚石刀具刃口的锋利性
        －最小圆弧半径可以达到2nm
金刚石刀具刃口的粗糙度
      －可达到Ry10nm
金刚石刀具切削刃有良好的复印性
金刚石刀具的热化学性能
先进制造技术的特点      －有较高的热导率和比热容，低的摩擦系数
      －高温时易氧化和石墨化
超精密切削刀具要求如下：
刀具刃口的锋利性好。刃口半径值极小，能实现超薄切削厚度。
切削刃的粗糙度低。切削时刃形将复制在被加工表面上，从而得到超光滑的镜面。
刀具与被切削材料的亲和性低。以得到极好的加工表面完整性。
切削刃强度高、耐磨损
最小切削厚度H与刃口圆弧半径R之间的关系如下：
H=R-(R-)≈
11、精密和超精密加工的主要影响因素有哪些？超精密加工对机床设备和环境有何要求？
主要影响因素有机床设备、刀具、加工机理研究、环境条件、误差补偿技术、计量技术、操作者的技术水平等。
超精密加工机床的主轴系统
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要求：
⏹ 静态和动态回转精度高，振摆小；
⏹ 主轴的精度寿命长；
⏹ 主轴本身及驱动系统不产生振动，或振动极小，而且振动的衰减特性好；
⏹ 具有与使用条件相匹配的、足够大的刚度和负荷容量；
⏹ 很高的热稳定性；
⏹ 维护、保养方便。
超精密加工机床的直线导轨
要求：
⏹ 运动应均匀、平稳。不允许有停顿或爬行等不连续的运动；
⏹ 直线运动精度高。运动的平行度误差与角度误差要小；
⏹ 应具有与使用条件相匹配的足够的刚度；
⏹ 在运动过程中不产生振动；
⏹ 定位精度及重复性精度高。
超精密进给机构的条件：
⏹ 不干扰或降低导轨的直线进给精度；
⏹ 进给速度均匀，进给平稳；
⏹ 定位精度高；
⏹ 可实现工作所需要的高速进给或微速进给；
⏹ 精度寿命和使用寿命高；
生当作人杰死亦为鬼雄的意思⏹ 维护、保养方便。
超稳定的加工环境条件
恒温要求：±1℃～ ±0.01℃
恒湿要求：相对湿度35%～45%，波动±10%～ ±黑的星期天歌词1%
净化要求：10000～100级（100级系指每立方英尺空气中所含大于0.5μm尘埃个数不超过100）
隔振要求：消除内部、隔绝外部振动干扰
12、简述高速加工的概念、特点和应用范围？分析高速切削加工的关键技术有哪些？
定义及特点：
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到现在为止，高速加工暂时仍未有一个统一的定义
1. 高速铣削的切削速度比较传统铣削快5至10倍
2. 低切削力，进给速度高，主轴转速30,000转/分以上。
3. 高效能加工，切削量大，切削力稳定，刀具寿命长，高精度，硬切削，不一定高转速。
4.  利用高主轴转速和高的轴向进给速度，以获得高的材料切除率，而不降低零件的精度和表面质量。
应用范围：
航空航天：
    ◎ 带有大量薄壁、细筋的大型轻合金整体构件加工，材料去除率达100-180cm3/min。
    ◎  镍合金、钛合金加工，切削速度达200-1000 m/min
汽车工业：
  ◎ 采用高速数控机床和高速加工中心组成高速柔性生产线，实现多品种、中小批量的高效生产
模具制造：
    ◎  高速铣削代替传统的电火花成形加工，效率提高3-5倍
仪器仪表：
    ◎  精密光学零件加工。 
高速切削的关键技术有：高速切削刀具
13、分析高速加工机床主轴系统的关键技术及国内外现状。
主轴功率与最高转速的现况和高速切削的期望
❑ 陶瓷轴承高速主轴结构
20,000 rpm
功率: 12kW
S1(100%ED)
16kW S6(40%ED)
扭矩: 81.5Nm(40%ED)
刀柄: HSK A63(40%ED)
轴承系统: 直径70mm的陶瓷轴承
最大刀具直径: 90mm
42,000 rpm
功率: 10kW
S1(100%ED)
13kW S6(40%ED)
扭矩: 4.2Nm (40%ED)
刀柄: HSK E40
(40%ED)
轴承系统: 直径45mm的陶瓷轴承
魔方怎么还原 最大刀具直径: 16mm
14、分析高速加工机床进给系统的关键技术及国内外现状。
15、分析制造自动化技术的发展阶段和趋势。
20年代阶段，制造自动化技术主要为刚性自动化，刚性自动化的特点是通过机、电、液气等硬件控制方式实现，因而是刚性的，变动困难。刚性自动化主要适用于大批大量生产
50年代阶段，制造自动化技术主要为柔性自动化，柔性自动化的特点是以硬件为基础，以软件为支持，改变程序即可实现所需的转变，因而是柔性的柔性自动化主要适用于多品种、中小批量生产
70年代阶段，制造自动化技术主要为综合自动化，综合自动化的特点不仅针对具体操作和工人的体力劳动，而且涉及脑力劳动以及设计、经营管理等各方面。
综合自动化适用于各种生产类型
16、柔性制造系统（FMS）由哪几部分组成?各部分有哪些典型硬件设备?
柔性制造系统由加工系统，物流系统，控制与管理系统组成。加工系统由加工设备、辅助设备、检测设备组成。物流系统由工件流，刀具流组成。控制与管理系统由过程控制、过程调度、过程监视。柔性制造系统（FMS）它由两台或两台以上的数控机床或加工中心或柔性制造单元所组成，配有工件自动上下料装置（如托盘交换装置、机器人）、自动输送装置、自动化仓库等，由计算机控制系统进行加工控制、计划调度安排及工况监测。
17、光刻技术加工工艺及主要应用对象有哪些？
18、简述LIGA技术的加工工艺及主要应用对象。

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