先进制造系统考试重点(2)

关事物的相似性，将相似的问题分类成组，寻求解决这一组问题的相对统一的最优方案，以取得期望的经济效益的一门生产技术科学。这是成组技术的一般定义。 GT在制造系统中的应用及其效益：（1）GT在产品设计方面的应用 ：应用GT的主要手段是制定成组零件设计图册。应用GT，75%的零件可利用现有图纸或只进行局部修改就可以利用，从而提高设高设计标准化程度，确保设计质量。（2）GT在加工工艺方面的应用：采用成组加工和成组工艺，有利于设计和使用成组工艺装备；在CAPP中利用GT进行零件的工艺信息编码是多数CAPP系统常采用的编码方法。(3) GT在生产管理方面的应用：在成组生产单元内，零件加工过程被封闭起来，责、权、利集中在一起，生产人员不仅负责加工，而且共同参与生产管理与生产决策活动，使其积极性能够得到充分发挥。(4)GT实施的效益.根据有关资料介绍，实施成组技术后，新设计零件数减少52%，新绘制的工作图减少30%，生产准备时间减少69%，生产周期缩短70%，在制品贮存量减少62%，废品率下降90%，零件总成本降低43%，经济效益十分明显。

8、精益生产LP 定义LP是指以整体优化的观点，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，最大限度地为企业谋求利益的一种新型生产方式。基本特点：（1）准时生产，包括拉动是生产和平准化（2）人员自主化（3）并行工程（4）成组流水线（5）全面质量管理

9、计算机集成制造CIM 定义：CIM是各种计算机辅助技术（CAX）和企业管理信息系统（MIS、MRPⅡ或ERP）等在更高水平上的集成。组成：管理信息系统、工程分析与设计系统、制造自动化系统、质量信息系统、计算机网络、数据库管理系统。关键技术（1）信息集成：企业建模、系统设计方法、软件工具和规范；异构环境下的信息集成（2）过程集成：即对过程进行重构。（3）企业集成 为充分利用全球制造资源，把企业调整成适应全球经济、全球制造的新模式，CIMS必须解决资源共享、信息服务、虚拟制造、并行工程、资源优化、网络平台等关键技术，以更快、更好、更省地响应市场。

10、虚拟制造VM 定义：虚拟制造与实际制造一样在计算机上执行制造过程，其中虚拟模型是在实际制造之前用于对产品的功能及可制造性的潜在问题进行预测。 VM的关键技术(1)虚拟现实技术 虚拟现实（Virtual Reality，VR） 技术的组成部分有：人机接口；软件技术；虚拟现实计算平台。(2)建模技术VM系统应当建立一个包容3P模型的、稳健的信息体系结构。3P模型是指：生产模型 ；产品模型；过程模型 (3) 仿真技术VM系统中的产品开发涉及到产品建模仿真、设计过程规划仿真、设计思维过程和设计交互行为等仿真，对设计结果进行评价，实现设计过程的早期反馈，可减少或避免实物加工出来后产生的修改、返工。(4)可制造性评价在给定的设计信息和制造资源等环境信息的计算机描述下，确定设计特性（如形状、尺寸、公差、表面精度等）是否是可制造的。 11、网络化制造NM 定义、网络化制造（NM）是指面对市场需求与机遇，针对某一个特定产品，利用以因特网为标志的信息高速公路，灵活而快速地组织社会制造资源（人力、设备、技术、市场等），按资源优势互补原则，迅速地组成一种跨地域的、靠电子网络联系的、统一指挥的运营实体——网络联盟。特点：敏捷化、分散化、动态化、协作化、数字化、集成化、网络化。NMS的关键技术（1）综合技术：包括产品全生命周期管理、协同产品商务、大量定制和并行工程等； （2）使能技术：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（CAE）、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）、客户关系管理（CRM）、供应商关系管理（SRM）、企业资源计划（ERP）、制造执行系统（MES）、

供应链管理（SCM）、产品数据管理（PDM）等；（3）基础技术：包括标准化技术、产品建模技术和知识管理技术等；（4）支撑技术：包括计算机技术和网络技术等。

12、智能制造IM 定义：智能制造系统（IMS）是一种在整个制造过程中贯穿智能活动，并将这种智能活动与智能机器有机融合，将整个制造过程从订货、产品设计、生产到市场销售等各个环节以柔性方式集成起来的能发挥最大生产力的先进生产系统（JIRPIMS）。特征：自组织能力、自律能力、自学习能力、自适应能力、整个制造环境的智能集成。关键技术：人工智能技术、并行工程、虚拟制造、信息网络技术、自律能力构筑、人机一体化、自组织和超柔性。 第五章

1、制造自动化技术包括：数控技术 ,工业机器人 ,柔性制造系统（FMS） ,自动检测及信号识别技术 ,过程设备工况监测与控制

2、数控机床的组成 控制介质，数控装置，伺服系统（驱动装置和执行机构 ），测量反馈装置（检测元件和相应的电路），机床本体（床身、立柱、主轴、工作台（刀架）、进给机构）数控机床的分类 （1）按工艺用途分 为：金属切削类数控机床 ，金属成形类数控机床 ，数控特种加工机床（2）按伺服控制系统分为：开环控制数控机床 ，闭环控制数控机床 ，半闭环控制数控机床 （3）按数控系统的功能水平分为：高档数控机床，中档数控机床，低档数控机床。数控机床的特点 高精度，高效率，高柔性，高自动化，高效益 数控加工原理 运动控制（1）点位控制 （2）直线控制 （3）轮廓控制

3、加工中心的组成 基础部件 ，主轴部件 ，数控系统 ，自动换刀装置 。加工中心的分类 （1）按工艺用途分为：镗铣加工中心 车削加工中心 钻削加工中心 （2）按主轴特征分 立式镗铣加工中心 ，卧式镗铣加工中心 。加工中心的特点 加工精度高，加工生产率高，自动化程度高，对加工对象的适应性强，经济效益好，工序集中 ，有利于生产管理的现代化 ，智能化程度高

9、虚拟机床由机床上方的固定平台和下方的活动平台及连接两个平台的六个可变长度连杆构成。虚拟轴机床的特点 刚度高 ，精度高 ，速度快 ，加工适应性强 ，机床重组性好 10、工业机器人的定义 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 。工业机器人的组成 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。工业机器人的坐标系 直角坐标系，圆柱坐标系 ，球坐标系 ，关节坐标系 。工业机器人的性能指标 1)自由度：工业机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。机器人的自由度是根据其用途而设计的，可能少于6个自由度，也可能多于6个自由度。 2)精度：包括定位精度和重复定位精度。定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度是指机器人的手部重复定位于同一目标位置的能力，可以用标准偏差这个统计量来表示。 3)工作范围：是指工业机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫做工作区域。 4) 其它：提取重力（抓重或臂力），运动速度等 工业机器人的分类：工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人、关节坐标机器人。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。工业机器人按执行机构运动的控制机能，点位控制机器人、连续轨迹控制机器人。又可分点位型和连续轨迹型。点位

型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

11、自动导向车（AGV）是采用自动或人工方式装载货物，按设定的路线自动行驶或牵引着载货台车至指定地点，再用自动或人工方式装卸货物的工业车辆 AGV的组成有8部分： 导向系统--AGV的核心部分 ，车体，蓄电池及充电装置，驱动装置，转向装置，移载装置，控制与通信系统，安全装置。AGV的特点 1）.运行路径和目的地可以由管理程序控制，机动能力强2）、.工位识别能力和定位精度高，具有与各种加工设备协调工作的能力3.）、载物平台可以采用不同的安装结构和装卸方式，能满足不同产品运送和加工的需要4.）、可装备多种声光报警系统，能通过车载障碍探测系统在碰撞到障碍物之前自动停车5.）、AGV组成的物流系统不是永久性的，而是在给定的区域内设置6.）、与其他物料输送方式相比，初期投资大，但可以大幅度降低运行费用。 AGV的导向原理 1）电磁导向 2）光学导向 3）激光导向 4）视觉导向

12、柔性制造系统 FMS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的基本组成 加工系统（以任意顺序自动加工各种工件并更换刀具）物流系统（输送：自动按节拍联接各加工装置传递物料，过程监视：实现在线数据的自动采集和处理）信息系统（过程控制：加工系统与物流系统的自动控制，过程监视：实现在线数据的自动采集和处理）。FMS的工作原理 ：可变制造系统接到上一级控制系统的有关生产计划信息和技术信息后，由其信息流系统（可编程控制系统）进行数据信息的处理、分配，并按照所给的程序对物流系统进行控制。FMS的控制 （1）对FMS控制机构的要求 （2）FMS单元控制系统 1）单元控制系统的层次结构 设备级控制器 ，工作站控制器，单元控制器 2）单元控制系统基本任务 3）单元控制系统硬件配置原则

第六章

1制造工艺主要是研究物体成形方法。按构成物体的成形原理分，有下列三种方法：受迫成形，去除成形 ，添加成形

2先进制造工艺技术：是指研究与物料处理过程和物料直接相关的各项技术，要求实现优质、高效、低耗、清洁和灵活。先进制造工艺技术的特点：优质 ，高效 ，低耗 ，清洁，灵活 3、精密加工的尺寸精度: ①精密加工3~0.3 ②超精密加工(亚微米加工) 0.3~0.03 ③纳米加工＜0.03

4快速成型制造（RPM）原理: CAD模型—Z向离散化（分层）—层面信息处理—层面加工与粘接

—层层堆积—后处理(转化成流程图)。a产品三维模型的构建b三维模型的近似处理c三维模型的切片处理d成型加工e成型零件的后处理 5. 几种常用的快速成型RPM方法: 立体光刻（SLA） 分层实体制造（LOM） 选择性激光烧结（SLS） 熔融沉积成形（FDM）

6激光加工技术特点: 几乎对所有材料都可加工。 加工效率高，可实现高速切割和打孔，也易于实现加工自动化和柔性加工。加工作用时间短，除加工部位外、几乎不受热影响和不产生热变形。 非接触加工，工件无弹性变形，能加工易变形薄板和橡胶等工件。易实现空间控制和时间控制，能进行微细的精密图形加工。不存在工具磨损和更换问题。

在大气中无能量损失，故加工系统的外围设备简单。可通过空气、惰性气体或光学透明介质，故可对隔离室或真空室内工件进行加工。 加工时不产生振动和机械噪声。激光加工技术应用: 激光表面改性 , 激光焊接 ,激光切割,激光打孔, 激光打标, 激光雕刻

7、电子束加工优缺点:射束直径小，能够极其微细的聚集，能进行深孔加工和微细加工。能量密度高，可使任何材料融化汽化生产率高。工件几乎不变形。整个加工过程便于实现自动化。电子束是在真空中进行的，杂质污染少，加工表面不氧化。但电子束价格昂贵，推广受到一定的限制。电子束加工应用:电子束焊接，电子束打孔，电子束表面改性，电子束固化

8、离子束应用;离子束刻蚀，离子束溅射沉积镀膜，离子束辅助镀膜，离子束注入

9、水射流加工：几乎可用于所有材料，除金属材料外，还能加工特别硬脆或特别软的金属材料。加工质量好，无撕裂或应变硬化现象，切口平整，无毛刺和飞边。切削时无火花，不会产生任何热效应，也不会引起表面组织的变化，很适合对易燃易爆物件的加工。加工清洁，减少空气污染，提高操作者安全性。减少了刀具准备，刃磨，和设置刀具偏移等工序，并能显著缩短安装调整时间。 10、通常按照加工精度划分可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工。 10、微纳制造是微系统和纳米技术的统称。微系统：指集成了微电子和微机械（或光学、化学、生物等方面微元件）的系统。特点：体积小、重量轻、耗能低、性能稳定；有利于大量生产降低生产成本；惯性小、谐振频率高、响应时间短；集约高技术成果，附加值高。纳米技术指纳米级0.1~100nm的材料、加工、测量、控制和产品相关的技术。微纳制造发展前景; 微型机械将逐步走向适用化，对工农业、信息、环境、生物医疗、空间、国防等领域的发展将产生重大影响。如把传感器和调配药剂量的“药剂师”集于一身，制成微型“智能药丸”，通过口服或皮下注射进入人体，用以探测和清除人体内的癌细胞。微系统可用于视网膜手术、修补血管等。在工业领域，微型机电产品可以在管路检修和飞机内部检修等狭窄空间和恶劣环境下进行诊断和修复工作。在航空航天领域，可以制造自适应性蒙皮，用以改善气流特性；在汽车轮胎内嵌入微型压力传感器用以保持适当充气，避免无气过量或不足，仅此一项就可节油10％，仅美国国防部系统就能节省几十亿美元的汽油费。

14微系统的关键技术：微系统设计技术 微细加工技术 微系统组装和封装技术 微系统的表征和测试技术

15、生物制造工程的研究方向（生物制造的内容）：（1）仿生制造 ： 生物组织和结构的仿生、生物遗传制造、生物控制的仿生（2）生物成形制造 ：生物去除成形 生物约束成形 生物生长成形

16对生物制造的认识：清华大学颜永年教授等把生物制造定义为：

通过制造科学与生命科学相结合，在微滴、细胞和分子尺度的科学层次上，通过受控组装完成器官、组织和仿生产品的制造之科学和技术总称。

a生物制造的发展前景,在机器人、微机电系统、微型武器方面，将更多地应用生物动力、生物感知、生物智能，使机器人越来越像人或动物。

在纳米技术方面，实现纳米尺度上裁剪或连接DNA双螺旋，改造生命特征;实现各种蛋白质分子和酶分子的组装，构造纳米人工生物膜，实现跨膜物质选择运输和电子传递。

在医疗方面，三维生物组织培养技术不断突破，人体各种器官将能得到复制，会大大延长人类的生命。

在生物加工方面，通过生物方法制造纳米颗粒、纳米功能涂层、纳米微管、功能材料、微器件、微动力、微传感器、微系统等。

b随着制造技术特别是光钳等微操控技术的发展，已经实现了对单个大分子或者单个细胞的操作，利用光钳等微操控技术，可以将生物分子和细胞按照人们的规划设计排列起来，形成一定的细胞集合体。同时分子生物学和细胞生物学已经取得的成就从理论到实验技术为“生物制造”奠定了初步基础，对来源不同的细胞（植物细胞、动物细胞或细菌）或性质不同的细胞（如未分化的胚胎干细胞、成体干细胞、已分化的组织细胞、原代细胞、传代细胞、肿瘤细胞以及各种细胞系等）的培养已积累丰富经验，现代细胞生物学的发展也为生物制造提供了生物学原理的支持。综合这些有利条件，在本世纪，生物制造工程将会得到蓬勃的发展，国外已经预言十年以后生物制造产业将超过信息产业。 第七章

1、可持续发展：只在生态允许的范围内，不断改善和提高人们的生活质量。包括：要在生态允许的限度内求生存；要兼顾或平衡社会发展、经济增长和生态环境等诸多因素。

2、绿色技术的定义：环境学上认为它就是环境保护技术；生态学上认为它就是生态技术；生态经济学上认为它就是依据环境价值并利用现代科技的全部潜力的技术。综合这些定义，可以将绿色技术定义为： 能够最大限度地节约资源和能源，减少环境污染，有利人类生存而使用的各种现代技术、工艺和方法的总称。从绿色技术角度看，要解决环境污染问题，必须进行三个层次的创新末端治理技术创新 绿色工艺创新和绿色产品创新。

3、绿色产品可定义为：在产品生命周期全过程中，能符合特定环境的要求，对生态环境无害或危害很少，而生产中资源利用率最高，能源消耗最低的产品。绿色产品与普通产品的区别：绿色产品的生命周期呈闭环性，而普通产品的生命周期呈开环性。普通产品的生命周期是指产品从“摇篮到坟墓”的过程，产品废弃后的一系列问题很少考虑，结果是废弃后的产品难以回收再用或者作为低级材料加以回收，呈现开环特征。绿色产品的生命周期是指产品从“摇篮到再现”的过程，它在普通产品所具有的设计、制造、使用环节基础上，扩展了废弃或淘汰产品的回收、再用、处理环节，呈现闭环特征。

4、生态化设计（ED）是在设计过程中考虑产品的功能、质量、开发周期及成本同时，充分考虑生命周期过程对资源和环境的影响，优化各有关设计因素，为实现清洁化生产并生产出生态产品而提供全部信息。ED与传统设计的区别：传统设计属于粗放型设计，其生产模式是产品生命周期表现为“摇篮到坟墓”；ED属于集约型设计，是从摇篮到再现的过程。3. ED的特点①拓展了产品生命周期。②并行闭环设计方式。③有利于环境保护和维护生态系统平衡。④在三个不同层次上进行动态设计。ED的主要内容：生态材料选择、棉线回收的设计、面向拆卸的设计、面向制造的设计、面向装配的设计、生态包装、产品生命周期分析、

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