现代制造技术复习资料.docx

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现代制造技术复习资料

第1章绪论

0先进制造技术定义:

在传统制造技术基础上不断吸收机械.电子.信息.材料.能源和现代管理等方面的成果,并将其综合应用于产品设计.制造.检测.管理.销售.使用.服务的制造全过程,以实现优质.高效.低耗.清洁.灵活的生产,提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术总称,也是取得理想技术经济效果的制造技术的总称.

1、制造系统：

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

2、制造：

是人类所用经济活动的基石，是人类历史发展和为名进步的动力

3、制造技术是制造业为国民经济建设和人民生活生产各类必需物资（包括生产资料和消费品）所使用的所有生产技术的总称，是将原材料和其他生产要素经济、合理和高效地转化为可直接使用的具有高附加值的成品/半成品和技术服务的技术群。

这些技术包括运用一定的知识、技能，操纵可以利用的物质、工具，采取各种有效的策略、方法等。

4、现代制造技术的特点

（1）现代制造技术的研究范围更加广泛，涵盖了从产品设计、加工制造到产品销售、使用、维修和回收的整个生命周期。

（2）现代制造古城呈多学科、多技术交叉及系统优化集成的发展态势。

（3）现代制造技术的基础是优质、高效、低耗、无污染或少污染的加工工艺，在此基础上形成了新的先进加工工艺与技术

（4）现代制造技术从单一目标向多元目标转变，强调优化制造系统的产品上市时间、质量、成本、服务、环保等要素，以满足日益激烈的市场竞争的要求。

（5）现代制造技术正在从以物质流和能源流为要素的传统制造观向着以信息流、物质流及能源流为要素的现代制造观转变，信息流在制造系统中的地位已经超越了物质流和能源流

（6）现代制造技术特别强调以人为本，强调组织、技术与管理，制造技术与生产管理相互融合、相互促进，制造技术的改进带动了管理模式的提高，而先进的管理模式又推动了制造技术的应用。

5、现代制造技术的发展趋势

（1）现代设计技术不断现代化

（2）现代加工技术不断发展

（3）柔性化程度不断提高（4）集成化成为现代制造系统的重要特征

（5）现代制造管理模式发生重大变化（6）绿色制造成为未来制造业的必然选择

（7）制造全球化正在加速

第2章基础理论与方法

1、制造系统的基本构成：

制造系统式由众多的要素和子系统组成的有机整体，因而在子系统与要素之间存在着组织、协调等管理问题。

制造系统式过程系统和结构系统的统一。

过程系统指其产品的生产从设计、工艺、加工、装配到检测出厂是一个随时间变化的序列系列系统；结构系统指制造系统在空间上具有一定的结构形态。

2、物料流是在整个加工过程中（包括加工准备阶段）物料的输入和输出的动态过程，这种物料在制造系统中的运动称为物料流。

3、制造系统中的信息可分为静态信息（如工件尺寸、公差大小等）和动态信息（如刀具磨损程度、资源状态、加工进程等）信息在制造系统中的作用过程称为信息流。

4、制造过程中的能量运动称为能量流。

在制造系统中，能量是一切物质运动的基础，其所有运动，例如物料的运动，均需要能量来维持。

5、广义模型化的方法

（1）演绎—归纳建模法

（2）分解联合建模法a、分解建模b、联合建模（3）人机结合建模法

6、功能建模方法IDEF0、信息建模方法IDEF1X、过程建模方法IDEF3、Petri网建模方法、排队论方法

第3章现代制造支持技术

1、产品数据交换方式

（1）不同设计部门之间的数据交换

（2）设计部门与其他部门之间的数据交换

（3）不同设计系统之间的数据交换（4）相同设计系统不同版本之间的数据交换

（5）不同时期设计的产品之间的数据交换（6）不同企业之间的数据交换等

2、在不同CAD/CAM系统之间进行数据交换的方式主要有3种

（1）专用接口方式

（2）通用接口方式（3）共享数据库方式

3、初始图形交换规范—IGES标准产品模型数据交换标准—STEP标准

附加：

数据交换实现方法STEP标准中规定的实现方法包括文件交换、应用编程接口和数据库。

4ANSYS中前置处理包括：

单元选用、材料定义、创建CAD模型和划分单元网络

求解：

选择分析类型、设置求解选项、施加载荷并设置载荷步选项

后处理：

包括通用结果后处理、时间历程后处理用于分析处理求解所得结果文件中的结果数据。

其中通用结果后处理用于处理对应时间点的总体模型结果，时间历程后处理用于处理某时间或频率范围内某位置点上结果项变化过程。

5（大题）数据库定义、产生的作用及意义

定义：

数据库是以一定的组织方式存储在一起的相互关联的数据集合，它能以最佳方式、最少的数据重复为多种应用服务，数据的存储方式独立于使用它的应用程序。

数据库的特点：

（1）冗余少与文件系统相比，数据库中的是数据重复大为减少

（2）多用户共享在数据库系统中，当数据可以进行各种组合，以最佳方式适应多个用户需求

（3）独立性强在数据库系统中，当数据存储方式和数据逻辑结构改变是，不需变更用户的应用程序。

（4）完整性与安全性好数据库系统的各种防错措施保证数据的正确、有效、相容，并通过设置口令、密码等保证数据的安全。

数据库管理系统的主要功能

（1）定义功能包括数据库文件的数据结构的定义、存储结构的定义、数据格式的定义等

（2）管理功能包括控制整个数据库系统的运行和监督，实施对数据的存取、插入、删除、修改等操作；进行数据的完整性和安全性的控制等。

（3）建立生成功能包括各种文件的生成和建立

（4）维护功能包括数据库的更新和库结构的维护、恢复和性能监视等。

（5）通信功能负责处理数据的流动，具备与操作系统的练级处理。

分时处理的相应的接口软件。

第4章制造信息化技术

常用的CAD有哪些？

目前在产品设计中的作用？

1、CAD：

以计算机为工具，通过人机交互，处理产品设计过程中的图形和数据信息，辅助完成整个产品设计过程的一门综合技术。

2、CAD系统的功能包括：

草图设计、零件设计、装配设计、复杂曲面设计、工程图样绘制、工程分析、真实感及渲染、数据交换接口等。

3、CAD的基本功能：

几何造型、工程分析、模拟仿真、图形处理

4、CAD系统的组成：

设计数据库、应用程序库、交互图形库

广义CAM：

利用计算机完成从毛坯到产品制造过程中的直接和间接的各种生产活动，包括工艺准备、生产作业计划、物流控制、质量保证等。

狭义CAM：

数控加工程序编制。

包括刀具路径规划、刀位文件生成、刀具轨迹仿真及NC代码生成等

系统集成包括：

硬件集成、软件集成、数据与信息集成、功能集成、技术与管理集成和人与组织的集成。

第六章现代生产管理技术

1、常见的加工模式

（补充）RP基本原理：

将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据，计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层接一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的的片状实体，再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具

材料成型：

凝固成形（熔炼金属，并将熔融金属浇注、压射或吸入铸型型腔中，凝固成为一定形状和性能的铸件）、塑性成形（利用金属能够产生塑性变形的能力，使金属在外力作用下，加工成一定形状的成形方法）、焊接成形（通过加热或加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使焊件达到原子结合的一种加工方法）

2、超精加工与精加工的方式特点以及发展趋势（补充）

超精加工特点：

①超精加工是利用装在振动头上的细磨粒油石对工件进行微量切削的一种磨料精密加工方法。

②超精加工主要是减小Ra值，可达0.2～0.012μm，可适当提高形状精度。

③超精加工生产率很高，常用于加工曲轴、轧辊、轴承环和某些精密零件的外圆、内圆、平面、沟道表面和球面等。

精加工特点：

3、PDM（产品数据管理）怎么产生的？

作用？

定义？

生命周期的定义？

（补充）

PDM定义：

PDM是管理所有与产品相关的信息和过程的技术。

产品数据管理（ProductDataManagement，简称PDM）将计算机在产品设计、分析、制造、工艺规划和质量管理等方面的信息孤岛集成在一起，对产品整个生命周期内的数据进行统一的管理，准确的描述了企业意图的全部信息

PDM功能：

电子资料室管理和检索PDM最基本的功能，PDM核心。

产品配置管理以电子资料室为底层支持，以物料清单BOM为组织核心，把产品所有工程数据和文档联系起来，对产品相互关系管理。

工作流程管理实现产品设计与修改过程的跟踪与控制，包括工程数据资料的提交、修改控制、监视审批、文档的分布控制、自动通知控制等。

项目管理功能实现项目实施过程中的计划、人员以及相关数据的管理与配置，进行项目运行状态监控，完成计划反馈。

产品生命周期：

一种产品从原料采集、原料制备、产品制造和加工、包装、运输、分销，消费者使用、回用和维修，最终再循环或作为废物处理等环节组成的整个过程的生命链。

如何理解PDM呢？

产品：

PDM系统帮助组织产品设计，完善产品结构，确保设计、制造所需的大量的数据和信息清楚明了，从而构筑一个信息平台对产品进行支持和维护，保证有竞争力产品的及时交付。

过程：

PDM系统管理产品生命周期的整个过程，组织协调诸如开发过程中设计评审、批准、变更及产品发布等事件，并最终落实到工作流和流程管理。

模型：

为了让专业人士理解用特定的语言特定的方式描述的对象或者是事件叫做模型

4、MRP（物料需求计划）的核心是优化计划和支持作业调度

CRP（能力需求计划）VM（虚拟制造）

MRPⅡ（制造资源计划）

ERP

CPC

MPS（主生产计划）

第7章生产模式

1、敏捷制造就是指制造系统在满足低成本和高质量的同时，对变幻莫测的市场需求的快速反应

2、LP（精益生产）的核心内容是准时制生产方式，其内涵式运用多种现代管理方法和手段，以社会需求为依托，以充分发挥人的作用为根本，有效配置和合理使用企业资源，为企业谋求经济效益一种新型企业生产方式。

3、并行工程：

是对产品设计及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

这种工作模式力图使开发者从一开始就考虑到产品生命周期中的所有因素，包括质量、成本、进度和用户需求。

4、并行工程的特征

（1）并行特征并行工程是吧时间上有先后的作业过程转变为同时考虑、尽可能同时处理和并行处理的过程。

在产品的设计阶段就并行地考虑了产品整个生命周期中的所有因素，避免将设计错误传递到下一阶段，减少不必要的环节，使产品开发工程更趋于合理、高效。

当产品设计工作结束后，后续的制造、装配、检验和维护环节较为方便、容易，可使产品开发周期明显缩短。

（2）整体特征并行工程将制造系统看成是一个有机整体，各个功能单元都存在着不可分割的内在联系，特别市有丰富的双向信息联系。

强调全局性地考虑问题，把产品开发的各种活动作为以个集成的过程进行管理和控制，以达到整体最优的目的。

（3）协同特征并行工程特别强调人们的群体协同作用，包括与产品全生命周期（设计、工艺、制造、质量、销售、服务等）的有关部门人员组成的小组群协同工作。

并行工程是根据任务和项目的要求组织多功能设计工作小组，工作小组有自己的责、权、利，有自身的工作计划和目标，使用相同的术语和共同信息资源工具，协同地完成共同任务。

（4）集成特征并行工程的集成包括信息集成、功能集成、技术集成和人员集成。

5、绿色制造：

在满足产品功能、质量和成本等要求的前提下，系统考虑产品开发制造及其活动对环境的影响，使产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。

这种综合考虑了产品制造特性和环境特性的先进制造模式称为绿色制造。

优点：

工厂环境更趋于安全、清洁，工人健康得到了保护，后续处置费用减少，产品质量提高，生产率提高和具有良好的公众形象。

（补充）所谓网络化制造是指通过采用先进的网络技术、制造技术及其其它相关技术，构建面向企业特定需求的基于网络的制造系统，并在系统的支持下，突破空间对企业生产经营范围和方式的约束，开展覆盖产品整个生命周期全部或部分环节的企业业务活动（如产品设计、制造、销售、采购、管理等）,实现企业间的协同和各种社会资源的共享与集成，高速度、高质量、低成本地为市场提供所需的产品和服务。

（补充）研究智能技术那些内容：

计算机智能和计算智能（遗传算法、DNA算法、人工神经网络、遗传程序、演化程序、局部搜索、模拟退火、免疫算法、模拟退火算法、蚁群算法、微粒群算法）

智能方式、专家方式

（补充）数控加工编程步骤，三轴加工

　1.分析零件图确定工艺过程2.数值计算3.编写加工程序4.将程序输入数控系统5.检验程序与首件试切

1.现代（或先进）制造（工艺）技术的概念、特点、例子。

定义:

先进制造工艺技术就是机械制造工艺不断变化和发展后所形成的工艺技术，包括常规工艺经优化后的工艺，以及不断出现和发展的新型加工方法。

特点：

先进制造工艺的特点可用先进性、实用性和前沿性来概括

1先进制造工艺的先进性主要表现在优质、高效、低耗、洁净、灵活（柔性五个方面。

2先进制造工艺的实用性主要表现在两个方面。

一是应用普遍性，二是经济适用性。

3先进制造工艺的前沿性主要表现在：

先进制造工艺是高新技术产业化或传统工艺高新技术化的结果，它们是制造工艺研究最为活跃的前沿领域。

例子：

超高速切削技术、高效磨削技术、精密和超精密加工技术、微细加工技术、快速制造技术。

先进制造技术概念：

先进制造技术就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。

现代制造技术的特点：

1）现代制造技术研究的范围更广泛，涵盖了从产品设计、加工制造到产品销售、使用、维修和回收的整个生命周期；2）现代制造过程呈多学科、多技术交叉以及系统化集成的发展态势；3）现代制造技术的基础是优质、高效、低耗、无污染或少污染的加工工艺，在此基础上形成了新的先进的加工工艺技术；4）现代制造技术从单一目标向多元目标转变；5）现代制造技术从物质流和能源流为要素的传统制造观向这以信息流、物质流和能源流为要素的现代制造观转变，并且信息流在制造系统中的地位超过了物质流和能源流；6）现在制造技术特别强调以人为本，强调组织、技术与管理的集成。

现代制造技术的发展趋势：

1）现代制造技术不断现代化；2）现代加工技术不断发展；3）柔性化不断提高；4）集成化成为现代制造技术的重要特征；5）现代管理模式发生重大变化；6）绿色制造成为未来制造业的必然选择；7）制造全球化正在加速。

例子：

特种加工、虚拟制造、并行工程、CIMS、FMS等

2.现代设计技术的特点及其概念

现代设计技术：

是指运用现代设计理论、技术、方法和科学知识、按照产品功能要求制定设计方案并付诸实施的技术。

现代设计技术的特点：

设计范畴扩展化;设计手段计算机化;设计过程并行化;设计过程智能化;设计手段拟实化;设计手段精确化;多种手段综合运用;强调产品环保性;强调产品宜人性;强调用户参与;强调设计阶段质量控制;产品全寿命周期最优化。

3.先进加工技术的特点（特种加工）。

激光加工的特点。

精密加工/超精密加工概念、原理、特点、及其发展趋势。

特种加工：

是一种利用化学能，电能，声能，机械能以及光能和热能对金属或非金属材料进行加工的方法。

特种加工原理：

其工作原理不同于传统的机械切削方法，即加工过程中工件与所用工具之间没有明显的切削力，工具材料的硬度也可以低于工件材料的硬度。

特种加工技术：

高能束流加工（电子束、离子束、激光束）；电加工（电解和电火花）；超声波加工；高亚水加工；多种能源的组合加工。

先进加工技术的特点：

1）不使用机械能，与加工对象的机械性能无关，如激光加工。

2）非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工；3）微细加工，工件表面质量高；4）不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好；

激光加工的特点：

1）由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的；2）它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料；3）加工工件表面质量高，对加工材料的热影响区小，工件基本上不产生变形；4）加工速度快，效率高，且无污染。

精密加工与超精密加工的概念：

精密加工指的是加工精度为3～0.3μmRa0.3～0.03μm的加工技术；超精密加工是指被加工零件的尺寸精度0.3～0.03μm，表面粗糙度Ra0.03～0.005μm，以及所用机床定位精度的分辨率和重复性高于0.01μm的加工技术。

原理：

超精密加工就是在超精密机床设备上，利用零件与刀具之间产生的具有严格约束的相对运动，对材料进行微量切削，以获得极高形状精度和表面光洁度的加工过程。

发展趋势：

从制造工件的毛坯、从接近零件形状向直接制成工件的方向发展；向更高精度、更高效率方向发展；向大型化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展；不断探讨适合于超精密加工的新原理、新方法、新材料。

作用：

精密，超精密加工技术是提高几点产品性能、质量、工作寿命和可靠性，以及节材节能的重要途径。

关键技术：

精密加工机床，金刚石刀具，精密切削机理，稳定的加工环境，误差补偿，精密测量技术。

4.CAX技术（有哪些CAX、基本概念、它们之间的区别）

集成技术（三种集成方法：

开发专用接口、基于中间文档、数据库）

制造系统集成的概念是在单元技术向系统集成技术发展时期提出来的。

系统集成包括硬件集成、软件集成、数据与信息集成、功能集成、技术与管理集成和人与组织的集成。

集成平台的功能：

通信服务、信息服务、应用编程（集成）接口、应用开发工具、管理应用程序。

集成平台的基本特性：

1）为企业的经营、管理、生产和设计等领域提供良好的应用编程接口和应用集成接口；2）提供对制造信息系统应用开发、应用集成进行支持的开发工具、编程接口、应用原型系统；3）支持不同企业规模和多种多样的企业环境；4）集成平台对应不同的企业规模和应用范围应该拥有良好的可伸缩性；5）支持异构的分布式应用操作环境，提供一致透明的数据访问。

支持已有信息资源的集成和重用；6）根据企业对于Internet服务需求，集成平台应提供相应的Internet服务功能。

CAX即为计算机辅助技术，是计算机辅助工程类软件的总称。

通常包括：

通常包括CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT、PDM、PLM。

其中以4C（CAD、CAE、CAPP、CAM）为核心成员。

基本概念：

CAD（ComputerAidedDesign）即计算机辅助设计。

它利用计算机及其图形设备帮助设计人员进行设计工作。

在工程和产品设计中，通过计算机帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等项工作;CAE（ComputerAidedEngineering）计算机辅助工程。

用计算机辅助求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计算以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析方法;CAPP（Computer-aidedprocessplanning）计算机辅助工艺过程设计。

CAPP是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境，利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程;CAM（ComputerAidedManufacturing）计算机辅助制造。

CAM的核心是计算机数值控制（简称数控），是将计算机应用于制造生产过程的过程或系统，是利用计算机来进行生产设备管理控制和操作的过程。

区别：

CAD的主要任务是表达，输入的是设计概念，输出的是结构化图形及其约束参数；CAE主要任务是计算，输入的是结构化图形及工作参数，输出的是数值及其变化趋势；CAPP主要任务是固化转换，结构化图形及其约束参数，输出的是流程和代码；CAM主要任务是数控：

输入的是结构化图形及其约束参数和流程代码，输出的是设备的驱动程序和状态报告。

可以看出CAD、CAE、CAPP、CAM各司其职，任务可能会有所重叠，但它们共同完成产品从设计到生产的整个流程。

目前在不同的CAD/CAM系统之间进行数据交换主要方法有三种：

1）专用接口方式：

各系统之间的数据通过专用处理程序直接进行交换。

这种方式一般只能是实现特定系统点对点的数据交换，仅用于特定场合；2）通用接口方式：

各系统之间的数据借助于同一个标准数据交换规范进行间接的数据交换，这种方式可以实现不同系统之间一对多，多对一或多对多的数据交换；3）共享数据库方式：

通过建立公用数据库实现系统之家爱你的数据交换和共享，这需要建立统一的产品数据模型。

CAD/CAM技术的发展趋势是什么？

1集成化，2网络化3智能化4标准化5并行化

5.现代制造技术、现代制造技术与现代制造系统之间的关联

先进制造技术概念：

先进制造技术就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。

现代制造系统是由众多的要素和子系统构成的有机整体，制造系统是一个输入制造资源（原材料、能源）等通过制造过程而输出产品（包括半成品）的输入输出系统，是一个以人群为主的人—机系统。

由此可见，把先进制造技术的各个组成技术集成在一起进行科学的管理，构成了先进制造系统。

6.并行工程，再制造、再设计的相关知识（例如绿色制造/设计相关的概念）

并行工程的定义：

并行工程是对产品设计及其相关过程（包括制造过程和支持过程）进行并行、一体化设计的一种系统化的工作模式。

两个关键思想：

1）并行工程是一种工作模式；2）并行工程着重于从产品设计一开始就对产品的关键因素进行全面考虑，强调过程中个环节信息的动态反馈，以保证产品设计一次成功。

并行工程的特征：

1）并行特征；并行工程是把时间上有先后作业过程转变为同时考虑，尽可能的同时处理和并行处理的过程；2）整体特征：

并行工程是将制造系统看成是一个有机整体，各个功能单元都存在着不可分割的内在联系，特别是富有的双向信息联系；3）协同特征：

并行工程强调人们的群体协同作用，包括产品全生命周期的有关部门人员组成的小组或是小组群协同工作；4）集成特征：

并行工程的计策很难过包括信息集成、功能集成、技术集成和人员集成。

并行工程的体系结构：

1）产品概念设计；2）结构设计及其评价；3）详细设计及其评价；4）产品总体性能评价。

上述四个阶段设计和评价结束之后还必须进行工艺过程优化，在完成产品设计、工艺设计和工装设计的基础上，对零件的实际加工过程进行仿真。

并行工程的关键：

1）产品开发过程的重构；2）集成产品信息模型；3）并行设计过程协调与反馈控制。

再制造与再设计：

再制造工程是以产品全寿命周期理论为指导，以提升废旧产品性能为目标，以优质高效节能环保为准则，以先进技术和产业化生产为手段，修复改造废旧产品的一系列技术措施或工程活动的总称。

再设计是指在设计与施工完成后,对已使用设计作品进行重新考察评估,寻找由于功能变更而产生的新需求或设计过程与施工过程的不完善而产生的问题,并对其进行再次设计。

绿色制造/设计的概念：

绿色制造的定义：

在满足产品功能、质量和成本等要求的前提下，系统考虑产品开发制造及其活动对环境的影响，是产品在整个生命周期中对环境的负面影响最小，资源利用率最高。

这种综合考虑了产品制造特性和环境特性的先进制造模式称为绿色制造。

绿色设计：

又称为面向环境的设计（DFE）。

指的是在产品及其生命周期全过程