現代製造技術試題答案

　　一、簡述先進製造技術的特點有哪些？（15分）

　　答：1.先進製造技術涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工製造、售後服務等產品壽命週期的所有內容，它的目的是提高製造業的綜合經濟效益和社會效益，是面向工業應用的技術。

　　2.先進製造技術強調計算機技術、資訊科技、感測技術、自動化技術、新材料技術和現代系統管理技術在產品設計、製造和生產組織管理、銷售及售後服務等方面的應用。它駕馭生產過程的物質流、能量流和資訊流，是生產過程的系統工程。

　　3.3.80年代以來，隨著全球市場競爭越來越激烈，先進製造技術要求具有世界先進水平，它的競爭已經從提高勞動生產率轉變為以時間為核心的時間、成本和質量的三要素的競爭，因此它是面向全球競爭的技術。

　　4.先進製造技術的最新發展階段保持了過去製造技術的有效要素，同時吸收各種高新技術成果，滲透到產品生產的所有領域及其全部過程，從而形成了一個完整的技術群，具有面向21世紀新的技術領域。總之，成形技術和加工技術日趨精密化，製造工藝、裝置和工廠的柔性與可重性將成為製造業的顯著特點，虛擬製造技術和網路製造技術將廣泛應用，智慧化、數字化是先進製造的發展方向，提高對市場快速反應能力的製造技術將超速發展和應用，資訊科技在先進製造領域發揮越來越重要的作用。

　　二、車削中心應具有哪些特徵，其工藝範圍是什麼？（15分）

　　答：車削中心是在數控車床的基礎上，配置刀庫和機械手，使之可選擇使用的刀具數量大大增加。車削中心比較全能,可以車,銑,鑽等多種功能,刀庫容量大,軸也多,速度也比數控車床快得多,車削中心分立式,臥式還有立臥式加工中心,加工大批次而且複雜零件時一般採用加工中心。車削中心也是一種多工序加工機床，它是數控車床在擴大工藝範圍方面的發展。不少迴轉體零件上常常還需要進行鑽孔、銑削等工序，例如鑽

　　油孔、鑽橫向孔、銑鍵槽、銑偏方及銑油槽等。在這種情況下，所有工序最好能在一次裝夾下完成。這對降低成本、縮短加工週期、保證加工精度等都具有重要意義，特別是對重型機床，更能顯示其優點，因為其加工的重型零件吊裝不易。車削中心主要以車削為主，還可以進行銑、鑽、擴、鉸、攻螺紋等加工。其加工物件主要有：複雜零件的錐面、複雜曲線為母線的迴轉體。在車削中心上還能進行鑽徑向孔、銑鍵槽、銑凸輪槽和螺旋槽、錐螺紋和變螺距螺紋等加工。迴轉體表面及端面、溝槽、螺紋、成形面和切斷等。具體如下：車端面、車錐體、鑽中心孔、車特型面、車外園、用成型刀車特性面、鑽孔、車螺紋、鏜孔、滾花、絞孔、切斷。車削中心一般還具有以下兩種先進功能。

　　1)動力刀具功能即刀架上某些刀位或所有的刀位可以使用迴轉刀具(如銑刀、鑽頭)透過刀架內的動力使這些刀具迴轉。

　　2)c 軸位置控制功能即可實現主軸周向的任意位置控制。實現X—C、Z—C聯動。另外，有些車削中心還具有Y 軸功能。

　　三、什麼是智慧製造系統？為什麼說智慧製造是影響未來經濟發展過程的製造業的重要生產模式。（15分）

　　答：智慧製造系統是一種由智慧機器和人類專家共同組成的人機一體化智慧系統，它在製造過程中能以一種高度柔性與整合不高的方式，藉助計算機模擬人類專家的智慧活動進行分析、推理、判斷、構思和決策等，從而取代或者延伸製造環境中人的部分腦力勞動。同時，收集、存貯、完善、共享、整合和發展人類專家的智慧。 20世紀60年代的數控機床(CNC)實現了機械加工過程的可程式設計自動化：2O世紀70年代的柔性製造系統(FMS)將車間級的機床裝置、工藝裝備、工業機器人及搬運小車等透過計算機線上控制實現了以物流為基礎的系統自動化．進一步滿足製造系統的柔性化要求;20世紀80年代的計算機整合製造 (CIM)透過資訊科技將工廠中CAD、CAPP、CAM及經營管理等整合起來，按照人們預測的方式實現加工過程的自動化。而智慧製造可以在確定性不明確、不能預測的條件下完成擬人的製造工作。主要表現在下列的特徵：自組織能力、自律能力、自學習能力、系統的智慧整合、人機一體化智慧系統等等。可以看出IMS作為一種模式，它是集自動化、柔性化、整合化和智慧化於一身，並不斷向縱深發展的先進製造系統。智慧製造系統結構的主要型別有：以提高製造系統智慧為目標，智慧機器人、智慧體等為手段的智慧製造系統；透過網際網路把企業的建模、加工、測量、機器人的操作一體化的智慧製造系統；採用生物問題的求解方法的生物智慧製造系統等，所以智慧製造系統是影響未來經濟發展過程的製造業的重要生產模式。

　　四、試闡述立體光刻技術的具體實現方法。（20分）

　　答：立體光刻原則上屬新增法, 它是由一臺計算機控制的鐳射光束, 透過CAD 系統提供數據, 利用光束依層固化液態的光敏樹脂, 直至得到所需模型。光刻技術主要應用在微電子中。它一般是對半導體進行加工，需要一個有部分透光部分不透光的掩模板，透過曝光、顯影、刻蝕等技術獲得和掩模板一樣的'圖形。先在處理過後的半導體上塗上光刻膠，然後蓋上掩模板進行曝光；其中透光部分光刻膠的化學成分在曝光過程中發生了變化；之後進行顯影，將發生化學變化的光刻膠腐蝕掉，裸露出半導體；之後對裸露出的半導體進行刻蝕，最後把光刻膠去掉就得到了想要的圖形。光刻技術在微電子中佔有很大的比重，比如微電子技術的進步是透過線寬來評價的，而線寬的獲得跟光刻技術有很大的關係。利用立體光刻技術製造模型, 需要有一套鐳射曝光裝置和軟體

　　1. 1 鐳射曝光裝置應用於立體光刻的鐳射曝光裝置主要由以下七個部分組成:

　　( 1) 一臺連續的具有高能的穩定的紫外鐳射器, 立體光刻系統一般採用He-Cd 鐳射器或 Ar 鐳射器. ( 2) 一臺具有亞微米級精確度且速度變化範圍很大的XY 平面移動結構; ( 3) 用於偏轉、集中鐳射束的光學部件; ( 4) 裝有液體光敏聚合物的容器池; ( 5) 在豎直方向可進行精確位移的平臺; ( 6) 用來處理資料和控制鐳射器和平臺運動的計算機; ( 7) 對半成品進行後固化處理的後固化燈.

　　1. 2 軟體用立體光刻技術快速製造模型, 需要有一套合適的CAD 資料格式來支撐. 因此, 要想完全描述立體物件, 必須設計一套嚴格標準的資料格式.實用的立體光刻軟體先把模型分解成切面, 用交叉線來表達內部結構. 一般來說, 一套大的幾何檔案或資料檔案都包含有一種或幾種材料的切面資料, 以後的工作是修改和完成這些引數檔案, 使之滿足各種材料及效能的要求. 應用控制程式將這些資料儲存在磁碟檔案中, 以執行固化操作和移動鐳射束等; 此外, 還需要有一套應用程式以幫助建立材料的資料檔案、設定鐳射器的能量、設計液麵等.

　　五、鋼鐵行業環保問題已經越來越成為被注重和研究的熱點，查閱相關文獻，撰寫一篇主題為“綠色製造在鋼鐵工業中如何應用”的短文，要求字數不少於500字。（35分）

　　答：（一）鋼鐵工業綠色化是綠色製造概念在鋼鐵工業中的具體體現綠色製造是一個綜合考慮資源、能源消耗和環境影響的現代製造模式。目標是使產品從設計、製造、包裝、運輸和使用到報廢處理的整個生命週期對環境負面影響最小，資源利用率最高，並使企業的經濟效益、環境效益和社會效益協調最佳化。綠色製造實質上是人類社會可持續發展戰略在現代製造業中的體現。鋼鐵工業的綠色化生產不僅僅是清潔生產，還體現了生態工業的思想和迴圈經濟的思想(3R)“減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再迴圈(Recycle)”，具體體現在以下幾個方面：

　　(1) 資源、能源；

　　(2) 生產過程；

　　(3) 產品—提高鋼鐵產品綠色度；

　　(4) 與相關行業及社會的關係。

　　（二）原料（資源與能源消耗最小及實用高效化）

　　（1）少用鐵礦石及其他天然礦物資源，多用再生資源如廢鋼、鋼廠粉塵等；

　　（2）少用不可再生能源（如煤、油、天然氣等），開發採用新的能源如氫、太陽能等；

　　（3）少用新水和淡水資源，發展節水技術，強化水迴圈，減少廢水排放。

　　（三）生產過程清潔化

　　（1）充分利用資源、能源；

　　（2）少排放廢棄物、汙染物和含毒物質；

　　（3）不用有毒物質。