思考题第一章1. 说明制造、制造系统与制造业概念，比较广义制造与狭义制造的区别答：制造 (manufacturing) 是人类按照市场需求，运用主观掌握的知识和技能，借助于 手工或可以利用的客观物质工具，采用有效的工艺方法和必要的能源，将原材料转化为最终 物质产品并投放市场的全过程制造系统是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 机整体制造业是指以制造技术为主导技术进行产品制造的行业广义制造与狭义制造的区别：狭义的制造，是指生产车间内与物流有关的加工和装配过 程；而广义的制造，则包含市场分析、产品设计、工艺设计、生产准备、加工装配、质量保 证、生产过程管理、市场营销、售前售后服务，以及报废后的回收处理等整个产品生命周期 内一系列相互联系的生产活动2. 制造业在国民经济中的地位与作用如何?答： (1)人们的物质消费水平的提高，有赖于制造技术和制造业的发展2)制造业是实现经济增长的物质保证3)提高制造技术是影响发展对外贸易的关键因素4)制造业是加强农业基础地位的物质保障，是支持服务业更快发展的重要条件5)制造业是加快信息产业发展的物质基础6)制造业是加快农业劳动力转移和就业的重要途径。
7)制造业是加快发展科学技术和教育事业的重要物质支撑，它不仅为科技发展和教育发展提供经费支持，还为研究开发提供许多重要的研究方向与课题及先进的实验装备8)制造业也是实现军事现代化和保障国家基本安全的基本条件3. 先进制造技术是在什么样的背景之下产生与发展起来的 答： 1.社会经济发展背景近20多年来，市场环境发生了巨大的变化， 一方面表现为消费者需求日趋主题化、个 性化和多样化，消费行为更具有选择性，产品的生命周期缩短，产品的质量和性能至关重要； 另一方面全球性产业结构调整步伐加快，制造商着眼于全球市场激烈竞争的同时，着力于实 力与信誉基础上的合作和协作制造业的核心要素是质量、成本和生产率面对当代社会变化迅速且无法预料的买方市 场和多品种变批量成为主导生产方式，上述三个要素的内涵发生了深刻的变化首先，产品 质量观发生了变化，现代质量观主要指全面满足用户的程度，在适当的时间、适当的地点满 足用户的功能需求和非功能需求其次，产品成本不仅仅指制造成本，还应包含用户使用成 本、维护成本以及社会环境成本再次，赢得定单及高速开发产品是企业成败的关键，是非 常规意义上的生产率2. 科学技术发展背景制造业从20世纪初开始逐步走上科学发展的道路。
制造技术已由技艺发展为集机械、 材料、电子及信息等多门学科的交叉科学一制造工程学科学技术和生产发展在推动制造技 术进步的同时，以其高新技术成果，尤其是计算机、微电子、信息、自动化等技术的渗透、 衍生和应用，极大地促进了制造技术在宏观(制造系统的建立)和微观(精密、超精密加工) 两个方向上蓬勃发展，急剧地改变了现代制造业的产品结构、生产方式、生产工艺和设备及 生产组织体系，使现代制造业成为发展速度快、技术创新能力强、技术密集甚至知识密集型 产业信息逐渐成为主宰制造业的决定性因素，企业内联网(Intranet)和国际互联网(Internet)已经对制造业产生重大影响，并将产生更大影响3. 可持续发展战略日益严峻的环境问题引起国际社会的普遍关注，世界环境与发展委员会(WCED) 于1987 年向联合国42届大会递交的报告《我们共同的未来》提出了“可持续发展”的思路，其定 义是：既满足当代人的需求，又不对子孙后代满足其需要之生存环境构成危害的发展世界 资源研究所于1992年对可持续发展给出了更简洁明确的定义：即建立极少产生废料和污染 物的工艺或技术系统上述定义强调了当代人在创造和追求今世发展和消费的时候，不能以 牺牲今后几代人的利益为代价；社会经济发展模式应由粗放经营、掠夺式开发向集约型、可 持续发展转变。
面向可持续发展的制造业，应力求对环境的负面影响最小，资源利用效率最 高4. 叙述制造技术的发展历程答： 自18世纪以来，制造技术的发展经历了五个发展时期1)工场式生产时期 18世纪后半叶，以蒸汽机和工具机的发明为标志的产业革命， 揭开了近代工业的历史，促成了制造企业的雏形——工场式生产的出现，标志着制造业已完 成从手工业作坊式生产到以机械加工和分工原则为中心的工厂生产的艰难转变2)工业化规模生产时期 19世纪电气技术得到了发展，由于电气技术与其他制造技 术的融合，开辟了崭新的电气化新时代，制造业得到了飞速发展，制造技术实现了批量生产、 工业化规范生产的新局面3)刚性自动化发展时期 20世纪初，内燃机的发明，引起了制造业的革命，流水生 产线和泰勒式工作制及其科学管理方法得到了应用4)柔性自动化发展时期 自二战之后，计算机、微电子、信息和自动化技术有了迅 速的发展，推动了生产模式由大中批量生产自动化向多品种小批量柔性生产自动化转变5)综合自动化发展时期 自20世纪80年代以来，随着计算机及其应用技术的迅速 发展，促进了制造业中包括设计、制造和管理在内的单元自动化技术逐渐成熟和完善5. 试述先进制造技术的发展趋势。
答： 1.数是发展的核心 数是指制造领域的数字化它包括以设计为中心的数字制 造、以控制为中心的数字制造和以管理为中心的数字制造2. 精是发展的关键 精是指加工精度及其发展3. 极是发展的焦点 极就是极端条件，是指生产特需产品的制造技术，必须达到极的要求4. 自是发展的条件 自就是自动化它是减轻、强化、延伸、取代人的有关劳动的技术或手段5. 集是发展的方法 集就是集成化6. 网是发展的道路 网就是网络化7. 智是发展的前景 智就是智能化8. 绿是发展的必然 绿就是绿色制造6. 先进制造技术的内涵及特点是什么?答：先进制造技术内涵是在传统制造技术基础上不断吸收机械、电子、信息、材料、能 源、以及现代管理技术的成果，将其综合应用于产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、 售后服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动 态多变市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称先进制造技术的特点：(1)系统性 (2)广泛性(3)集成性 (4)动态性 (5)实用性7. 说明先进制造技术的体系结构?答：先进制造技术的体系结构如下图。
设计技术群①产品、工艺设计· 计算机辅助设计· 工艺过程建模和仿真· 工艺规程设计· 系统工程集成· 工作环境设计②快速成形技术主体技术群制造工艺技术群①材料生产工艺②加工工艺③联接和装配④测试和检验⑤环保技术⑥维修技术⑦其他支撑技术群①信息技术 ·接口和通信 ·数据库 ·集成框架 ·软件工程 ·人工智能 ·决策支持②标准和框架 ·数据标准 ·产品定义标准 ·工艺标准 ·检验标准 ·接口框架③机床和工具技术管理技术群①质量管理③工作人员培训和教育⑤技术获取和利用②用户/供应商交互作用④全国监督和基准评测8. 根据先进制造技术的功能和研究对象，先进制造技术可分几类?答：根据先进制造技术的功能和研究对象，可将先进制造技术归纳为如下几个大类1)现代设计技术 (2)先进制造工艺 (3)加工自动化技术(4)现代生产管理技术 (5)先进制造生产模式及系统思考题第二章1. 按照工具电极的形式及其与工件之间的相对运动的特征，可将电火花加工方式分成 哪六类?答：按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征，可将电火花加工方式分为六 类：(1)利用成型工具电极，相对工件作简单进给运动的电火花成形加工；(2)利用轴向移动的金属丝做工具电极，工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以切割 导电材料的电火花线切割加工；(3)利用细管冲注高压水基工作液，作简单轴向进给运动的小孔加工；(4)利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削；(5)用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工；(6)刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。
2. 火花放电转化为有用的加工技术，必须满足什么条件?答：实现电火花加工，应具备如下条件：(1)工具电极和工件之间必须维持合理的距离(2)两电极之间必须充入介质(3)输送到两电极间的脉冲能量密度应足够大(4)放电必须是短时间的脉冲放电(5)脉冲放电需重复多次进行，并且多次脉冲放电在时间上和空间上是分散的(6)脉冲放电后的电蚀产物能及时排放至放电间隙之外，使重复性放电顺利进行3. 影响数控电火花成形加工生产率、加工精度及加工表面质量的工艺因素有哪些? 答： 影响数控电火花成形加工生产率、加工精度及加工表面质量的工艺因素有：(1)极性效应 (2)覆盖效应 (3)二次放电 (4)加工速度(5)表面粗糙度 (6)工具电极损耗 (7)放电间隙 (8)放电产物排除4. 简述电火花成型加工的主要优点和局限性答：电火花成型加工的优点主要有：(1)工具电极制造容易2)不受材料硬度影响，不受热处理状况影响，与工件的机械性能关系不大3)对脆性材料如导电陶瓷或薄壁弱刚性的航空航天零件，以及普通切削刀具易发生干涉而难以进行加工的精密微细异形孔、深小孔、狭长缝隙、弯曲轴线的孔、型腔等，均适 宜采用电火花成形加工工艺来解决。
4)对整个工件而言，在加工过程中几乎不受热的影响5)可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动强度 电火花加工也有其一定的局限性：(1)它仅适于加工金属等导电材料2)在一般情况下，电火花加工的加工速度要低于切削加工3)工件与工具电极都会有损耗，这直接影响了电火花成形加工的成形精度4)最小圆角半径有限制，难以清角加工5)加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除6)工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦5. 如何合理选择数控电火花成形加工的电加工工艺参数?答：(1)电极极性的选择工具电极极性一般选择原则是：铜电极对钢：选“+”极性； 铜电极对铜：选“ ”极性，铜电极对硬质合金：“+”、“ ”极性都可以；石墨电极对铜选“ ” 极性；石墨电极对铜、对硬质合金均可选“- ”极性；石墨电极对钢：加工Rmax 为15μm 以 下孔，选“- ”极性；加工Rmax 为15μm 以上孔，选“+”极性；钢电极对钢：选“+”极 性 .(2)加工峰值电流和脉冲宽度的选择加工峰值电流和脉冲宽度主要影响加工表面粗糙 度、加工宽度主要依据加工经验和机床的电源特性来确定 一般来说机床厂家会提供一个 比较粗糙的电源指标，如最大加工峰值电流，最小加工峰值电流，最大加工脉冲宽度，最小 脉冲宽度，这样我们就可以把这些加工峰值电流及脉冲宽度分为三个区域，即粗加工区、半 精加工区、精加工区，精加工区的峰值电流及加工脉冲宽度都最小，最小加工峰值电流可达 1/6的最大加工峰值电流和1/30最大脉冲宽度，半精加工区为1/6的最大加工峰值电流和 1/30最大脉冲宽度，到1/2的最大加工峰值电流和1/12最大脉冲宽度；最后剩下的即为粗 加工区域。
加工时，操作者可以根据实际加工情况加以修正为达到最终加工要求精度，粗 糙度值较低，则最终加工峰值电流和脉冲宽度选择时要偏下限一些对粗加工，因为后面还 有半精加工、精加工，所以其加工峰值电流和脉冲宽。