先进制造技术(复习题)

 

先进制造技术

1、缩写:

计算机辅助设计(CADComputer Aided Design)

计算机辅助制造(CAMComputer Aided Manufacturing)

计算机辅助工艺规划(CAPPComputer Aided Processing Planning)

计算机辅助测试(CATComputer Aided Testing)

计算机辅助工程(CAEComputer Aided Engineering)

数字控制技术(NCNumerical Control)

计算机数字控制(CNNComputer Numerical Control)

计算机管理信息系统(MISManagement Information System)

柔性制造系统(FMSFlexible Manufacturing System)

计算机集成制造系统(CIMSComputer Integrated Manufacturing System) 智能制造技术(IMTIntelligent Manufacturing Technology)

智能制造技术(IMSIntelligent Manufacturing System)

并行工程(CEConcurrent Engineering)

先进制造技术(AMTAdvanced Manufacturing Technology)

2、先进制造技术的定义、特点、产生的背景、研究的内容。

AMT的起源:

起源于美国,由于美国长期受强调基础研究的影响,忽视对制造技术的发展,后面受到德国和日本的挑战,对外贸易逆差与日俱增,经济滞胀,发展缓慢。到20世纪80年代初期,美国一批有识之士进行了反思,克灵顿政府上台后先后提出两个口号,这样先进制造技术就相应而生了。

AMT的定义:

制造业不断吸收信息技术及现代化管理等方面的成果,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,提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

AMT的特点:

先进性、广泛性、实用性、集成性、系统性、动态性。

AMT的涉及领域:

包涵从产品设计、加工制造到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所以相关技术,涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域。

3、FMS的定义、特点,适用于什么类型的工件加工?

定义:

至少由两台机床、一套物料运输系统(从装载到卸载具有高度自动化)和一套计算机控制系统所组成的制造系统,它通过简单地改变软件的方法便能制造出多种零件中的任何一种零件。

FMS的特点:主要特点是柔性和自动化

柔性:制造系统(企业)对系统内部及外部环境的一种适应能力,也是指制造系统能够适应产品变化的能力,可分为瞬时、短期和长期柔性三种。

其他特点:设备利用率高,占地面积小;

减少直接劳动工人数;

产品质量高而稳定;

减少在制品库存量;

投资高、风险大,开发周期长,管理水平要求高。

适用于中小批量的生产。

FMS的类型:

配备互补机床的FMS、配备可互相替换机床的FMS、混合式的FMS。

4、FMS的硬件系统的组成及各硬件系统的作用?

(1)加工系统:以任意顺序自动加工各种工件,并能自动地更换工件和刀具。通常由两台以上的数控机床、加工中心或柔性制造单元(FMC)以及其他阿迪加工设备组成。

(2)运输系统:包含传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作台等机构,能对刀具、工件和原材料等物料进行自动装卸和运储。

(3)计算机控制系统:能够实现对FMS的运行控制、刀具管理、质量控制,以及FMS的数据管理和网络通信。

5、加工中心的定义、特点、加工工件的类型?

定义:备有刀库并能按预定程序自动更换刀具,对工件进行多工序加工的高效数控机床。 特点:工序集中、自动化程度高;减少装夹次数,减少累积误差。

镗铣、车削、钻削、攻螺纹、磨削等加工中心;或立式、卧式和立卧两用加工中心。 棱柱体类工件和回转体类工件。

6、FMS的控制系统分成哪几个层次?各控制层的作用?

控制系统的结构:

负责控制整个系统协调、优化、高效地运行。直接影响整个FMS的柔性、可靠性和自动化程度。通常采用递阶控制,分为三层:

(1)系统管理和控制层(中央管理计算机):是FMS的全部生产活动的总控制系统。完成按上级下达的计划制定系统内的作业计划,实时分配作业任务到各工作站、点,监控作业任务的执行情况,协调各部门与FMS的工作及相互支援等起承上启下、沟通与上(车间级)控制系统联系的桥梁作用。

(2)过程协调与监控层:将中央计算机的数据和任务分送到底层的各个CNC装置和其他控制装置上去。

(3)设备控制层:由加工机床、机器人、AGV自动化仓库等设备的CNC装置和PLC逻辑控制装置组成。直接控制各类加工设备的和物料系统的自动工作循环,接受和执行上级系统的控制指令,并向上级系统反馈现场现场数据和控制信息。

7、CIMS的定义、基本组成、给企业带来的效益?

CIMS的定义:P48

CIM是一种组织、管理、企业生产的新哲理,它借助计算机硬软件,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,以实现产品的高质量、低成本、短交货期、提高企业对市场变化的应变能力和综合竞争能力。

CIMS是在CIM哲理指导下建立的人机系统,是一种新型的制造模式。它从企业的经营战略目标出发,将传统的制造技术与传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合,将产品从创意策划、设计、制造、储运、营销到售后服务全过程中有关的人和组织、经营管理和技术三要素有机结合起来、使制造系统中的各种活动、信息有机集成并优化运行,以达到降低成本C(Cost)、提高质量Q(Quality)、缩短交货周期T(Time)等目的,从而提高企业的创新设计能力和市场竞争力。

CIMS的基本结构轮图:P52

第一层:驱动轮子的轴心-----顾客;

第二层:企业组织中的人员和群体工作方法;

第三层:信息共享系统;

第四层:企业的活动层;

第五层:企业管理层;

第六层:企业的外部环境。

实施CIMS给企业带来的效益:

在工程设计自动化方面,可提高产品的研发和生产能力,便于开发技术含量高和结构复杂的产品,保证产品设计质量,缩短产品设计和工艺设计的周期,从而加速产品的更新换代,满足顾客需求,从而占领市场;

在制造自动化或柔性制造方面,加强了产品制造的质量和柔性,提高了设备利用率,缩短了产品制造周期,增强了生产能力,加强了产品供货能力;

在经营管理方面,使企业的经营决策和生产管理趋于科学化,使企业能够在市场竞争中,快速、准确的报价,赢得时间,同时降低库存资金的占用,提高资金的周转效率。

8、快速原型制造技术的四种典型工艺方法的工作原理,基本过程、工艺特点、使用的原材料?

(1)光固化成型工艺(SLA):

工艺原理:基于液态光敏树脂的光聚合原理工作(波长325mm,规律30mW);

系统组成:激光器、激光束扫描装置、光敏树脂、液槽、控制系统;

成型工艺过程:模型及支持设计、分层处理、原型制作、后处理;

工艺特点:

优点:尺寸精度高;表面质量好;成型过程自动化程度高;原材料利用率高;

能制造形状特别复杂、特别精细的零件;制造出来的原型件可快速翻制

各种模具。

缺点:成型过程中需要支持;设备运转及维护成本高等。

原材料:光敏树脂

(2)叠层实体制造工艺(LOM):

工艺原理:采用薄片材料,如纸、塑料薄膜等作为成型材料,片材表面事先涂覆上一层热熔胶,加工在计算机控制下按照CAD分层模型轨迹切割片材,然后通热压*热压,使当前层与下面已成型的工件层粘接,从而堆积成型。

系统组成:工控机、卷筒材料送放装置、激光切割系统、可升降工作台;

成型工艺过程:基底制作;原型制作;余料去除;后置处理;

工艺特点:

优点:生产效率高、零件精度较高、无需设计和制作支撑结构、后处理工艺简

单、原型制作成本低、制件能承受200度的高温,有较高的硬度和较好

的力学性能,可以进行各种切削加工;

缺点:抗拉强度和弹性不够好,工件易吸潮膨胀,所以要尽快做好表面防潮处

理。

原材料:纸、塑料薄膜。

(3):选择性激光烧结工艺(SLS):

工艺原理:在工作台上铺粉末(0.1mm—0.2mm),用平整*将粉末滚平压实,每层粉末的厚度均对应于CAD模型的切片厚度。激光速在刚铺的新层上以一定速度和能力密度在计算机的控制下按零件的分层轮廓有选择的进行烧结,如此往复。

系统组成:机架、工作平台、铺粉机构、两个活塞缸、集料箱、加热灯、通风除尘

装置;

成型工艺过程:成型参数选择、原型制作、后处理;

工艺特点:

优点:采用多种材料、无需支撑、制件具有较好的力学性能,可直接用作功能

测试和小批量使用的产品;

缺点:成型速度较慢、成型时精度和表面质量不太高、而且成型中能力消耗较

高。

原材料:粉末状材料,如塑料粉、蜡粉、金属粉等。

(4)熔融沉积造型工艺(FDM):

工艺原理:利用热塑材料的热熔性、粘连性,在计算机控制下层层堆积而成。

系统组成:喷头、送丝机构、运动机构、加热成型室、工作台;

成型工艺过程:三维模型设计及STL文件输出、使用软件进行分层处理、原型制作、

原型后处理;

工艺特点:

优点:设备使用、维护简便,成本较低;可在办公环境下使用;用蜡成型的零

件原型可以直接用于失蜡铸造;在成型过程中无化学变化,制件翘曲变

形小;当使用水溶性支撑材料时,支撑去除方便快捷,且效果较好;

缺点:精度低、成型时间长。

原材料:蜡、ABS塑料、尼龙等。

(5)几种典型RP工艺优缺点比较:P83

9、工业机器人的定义、特点、适用的工作类型?

定义:是一种可重复编程的、多功能的、多自由度的自动控制操作机。

特点:

(1)能高强度地、持久地在各种生产和 工作环境中从事单调重复的劳动,使人类从繁重体力劳动中解放出来;

(2)对工作环境有很强的适应能力,能代替人在有害场所从事危险工作;

(3)具有很广泛的通用性,比一般自动化设备有较广的使用场合,既满足大批量生产的需要,又能满足产品灵活多变的中、小批量的生产作业;

(4)具有独特的柔性,它可以通过软件调整加工等手段加工多种零件,可以灵活、迅速实现多品种、小批量的生产;

(5)动作准确性高,可保证产品质量的稳定性;

(6)能显著地提高生产率,大幅度降低产品成本。

应用:

焊接、喷涂、装配、搬运、冲压、压铸等。

10、并行工程的定义、特点,涉及哪些关键技术?

定义:

是对产品及相关过程(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人员从一开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素,包括质量、成本、进度及用户需求。

运行特点:

(1)并行特性:并行工程的最大特点就是把时间上有先后的作业过程转变为同时考虑和尽可能同时(或并行)处理的过程,在产品的设计阶段就并行地考虑了整个产品生命周期中的所有因素,研制周期将明显缩短;

(2)整体特性:丰富的双向信息联系;

(3)协同特性:并行工程特别强调设计群体的协同工作。多功能的协同组织机构、协同的设计思想、协同的效率;

(4)集成特性:人员、信息、功能、技术集成。

关键技术:

(1)过程管理与集成技术:过程建模技术、过程管理技术、过程评估技术、过程分析

技术、过程集成技术;

(2)团队技术:实体小组、虚拟小组;

(3)协调工作环境:约束管理技术、冲突仲裁技术、多智能体技术、CSCW技术等:

(4)DFX:DFA(面向装配的设计):制定装配工艺规划,考虑装配的可行性,优化装配

路径,通过装配过程仿真避免装配干涉;

DFM(面向制造的设计):目的是保证功能和性能的前提下使制造成本最低。

(5)PDM:产品数据管理,起到支撑平台的作用,集成和管理产品所以相关数据及其相

关过程。

11、敏捷制造的定义、特点,敏捷制造企业应具备的能力?

定义:

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。

敏捷制造企业应具备的能力:

(1)对市场的快速反应能力。判断和预见市场变化并对其快速的做出反应的能力;

(2)竞争力。企业获得一定生产力、效率和有效参与竞争所需的技能;

(3)柔性。以同样的设备与人员生产不同产品或实现不同目标的能力;

(4)快速。以最短的时间执行任务(如产品开发、制造、供货等)的能力;

(5)企业策略上的敏捷性。企业针对竞争规则及手段的变化、新的竞争对手的出现、

国家政策法规的变化、社会形态的变化等做出快速反应的能

力;

(6)企业日常运行的敏捷性。企业对影响其日常运行的各种变化,如用户对产品规格、

配置及售后服务要求的变化、用户订货量和供货时间的变

化、原材料供货出现问题及设备出现故障等做出快速反应

的能力。

敏捷制造的组成:

基础结构:物理基础结构、法律基础结构、社会基础结构、信息基础结构;

敏捷的虚拟企业:是敏捷制造的核心。把不同企业不同地点的工厂或车间重新组织、协调工作的一个临时的团体。

虚拟企业的组织结构:

(1)核心层:由新产品设计与开发企业构成。核心层企业之间的关系是公共分担成本与风险,分享利润。

(2)紧密层:由专用零部件生产及总装企业构成,这一层企业按照合同要求相互配合,合同与核心层代表签订,负责按合同要求生产与装配。

(3)松散层:由通用标准零部件生产企业组成,以市场形势提供标准化、通用化零部件或按合同进行生产。

12、绿色制造的定义、特点,研究的内容?

定义:

绿色制造又称环境意识制造(ECM)和面向环境的制造(MFE),是指在保证产品功能、质量、成本、的前提下,综合考虑环境影响和资源效率的现代化制造模式,其目标是使得产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中,对环境的负面影响最小,资源利用率最高,并使企业经济效益和社会效益协调优化。

特点:

(1)系统性:绿色制造系统与传统的制造系统相比,其本质特征在于绿色制造系统除保证一般的制造系统功能外,还要保证环境污染为最小;

(2)突出预防性:绿色制造是对产品生产过程进行综合预防的污染的战略,强调以预防为主,以废弃物最小化或消失于生产过程中;

(3)保持适合性:绿色制造必须结合企业产品的特点和工艺要求,使绿色制造目标符合区域生产经营发展的需要,又不损害生态环境和保护自然资源的潜力;

(4)符合经济性:通过绿色制造,可节省原材料和能源的消耗,降低废弃物处理处置费用,降低生产成本,增强市场竞争力;

(5)注意有效性和动态性:绿色制造从“末端治理”转向对产品及生产过程的连续控制,使污染物产生最少化或消失于生产过程之中,综合利用再生资源和能源、物料的循环利用技术。

研究的内容:P142

绿色设计技术;

绿色制造工艺;

绿色包装技术。

13、精良生产的定义、特点,核心内容是什么?

定义:

所谓精良生产就是有效的应用现代先进制造技术和管理技术成就,以整体优化的观点,以社会需求为依据,以发挥人的因素为根本,有效配置和合理使用企业资源,把产品形成过程的诸要素进行优化组合,以必要的劳动,确保在必要的时间内,按照必要的数量,生产必要的零件,达到杜绝超量生产,消除无效劳动和浪费,降低成本、提高产品质量,用最少的投入,实现最大的产出,做大限度的为企业谋求利益的一种新型生产方式。

特点:

(1)强调人的作用------以人为中;

(2)以简化为手段:简化组织机构和产品开发过程、简化与协作厂的关系、简化生产过程,减少非生产性费用、简化生产检验环节,采用一体化的质量保证系统;

(3)以尽善尽美为最终目标。

核心内容:准时制生产;

准时制生产的含义:核心是及时在一个物流系统中,原材料准确(适量)无误(及时)地提供给加工单元(或加工线),零部件准确无误的提供给装配线。

看板系统(备忘卡片或公务票):看板系统的主要目的是准时把物料传送给制造工作站,并把有关生产什么和生产多少的信息送到前置工序。

由于没去上课就不知道哪些上过哪些没上过,所以可能有没有整理到的,所以还是要看书的。

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