山东大学 博士入学考试先进制造技术总结.doc

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1、先进制造技术第一章 先进制造技术的发展及体系结构一、 制造系统的定义和内涵(P1)1、 制造系统的定义:制造过程及其所涉及的硬件、软件和人员组成的一个将制造资源转变为产品(含半成品)的有机过程。2、 三个方面的定义:1) 制造系统的结构定义:制造系统是制造过程所涉及的硬件(物料、设备、工具和能源等)、软件(包括制造理论、制造工艺和制造信息等)和人员所组成的一个具有特定功能的有机整体。2) 制造系统的功能定义:制造系统是一个输入制造资源(原材料、能源等),通过制造过程输出产品或半成品的输入输出系统。3) 制造系统的过程定义:制造系统可看出是制造生产的运行过程,包括市场分析、产品设计、工艺规划、制

2、造装配、检验出厂、产品销售及售后服务等各个环节的制造全过程。二、 先进制造技术的内涵、技术构成及特点(P10)1、 先进制造技术的定义(内涵):先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代化系统管理等方面的成果,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。2、 先进制造技术的主要内容:1) 现代设计技术:2) 现代制造工艺技术:精密和超精密加工技术、精密成型技术、特种加工技术、表面改性、制膜和涂层技术。3)

3、 制造自动化技术4) 现代管理技术5) 现代生产制造系统3、 先进制造技术的特点:1) 先进制造技术的实用性;2) 先进制造技术应用的广泛性;3) 先进制造技术的动态特性;4) 先进制造技术的集成性:制造工程;5) 先进制造技术的系统性:物质流、能量流和信息流和信息流的系统工程6) 先进制造技术强调的是实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产7) 其目的是提高对产品市场的适应能力哦和竞争能力。三、 制造业的发展趋势:制造业发展的重要特性是向全球化、网络化和虚拟化方向发展;未来先进制造技术发展的总趋势是向精密化、柔性化、智能化、集成化和全球化方向发展。四、 如何理解制造业信息化及其关键技术?答:制造

4、业信息化将信息技术、自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合,可以改善制造企业的经营、管理、产品开发和生产等各个环节,提高生产效率、产品质量和企业的创新能力,降低消耗,带动产品设计方法和设计工具的创新、企业管理模式的创新、制造技术的创新以及企业间协作关系的创新,从而实现产品设计制造和企业管理的信息化、生产过程控制的智能化、制造装备的数控化以及咨询服务的网络化,全面提升我国制造业的竞争力。 制造业信息化是运用现代信息技术改造传统的制造业,在产品研制生产全过程的各个方面应用现代信息技术,深入开发、广泛利用信息资源,实现设计、制造、管理与资源配置的信息化。关键技术:1、 产品设计的信息化及应用技术:

5、产品CAD应用技术,支持产品创新设计的CAD;2、 基于PDM的设计制造工程集成化技术:网络化CAD技术,CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM(4CP)集成技术;3、 企业管理信息化技术:适合我国国情的先进实用ERP技术,供应链管理与客户关系管理技术;4、 制造过程中的信息化技术:支持企业协作与资源共享的网络化制造平台,流程工业生产过程的先进控制技术;5、 应用集成技术:PDM/ERP集成技术,企业信息化应用软件集成套件及整体解决方案,基于网络的ASP服务。五、 如何发展我国的先进制造技术?答:我国面临着从计划经济向市场经济过度和从粗放型经营向集约型经营发展的双重挑战,存在资源相对不足、环

6、境污染严峻、科技投入不足、教育不够发达等因素。针对这些因素,发展我国先进制造技术大概有如下举措:调整产业结构,扶植中小企业,增加知识投入,发展知识经济,促进学科交叉,加强基础研究。第二章 现代设计技术1、现代设计技术(P23)1)、现代设计技术定义:以满足应市产品的质量、性能、时间、成本/价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品活动过程所用到的技术群体的总称。2)、现代设计技术的特(P87):设计范畴的扩展化;设计手段的计算机化;设计过程的并行化、智能化;设计手段的拟实化;分析手段的精确化;多种手段综合应用;强调设计的逻

7、辑性和系统性;进行动态多变量的优化;强调产品的环保性、宜人性; 强调用户参与;强调设计阶段的质量控制;设计和制造一体化;强调产品全寿命周期最优化。3)、现代设计技术的发展趋势:设计过程的数字化及并行设计、协同设计,面向集成制造和分布式经营管理的设计,面向环境的绿色设计,综合优化设计等获得快速应用。2、并行设计(P70)1)、(并行工程)CD:并行设计是一种对产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式,这其思想是在产品开发的初始阶段,即规划和设计阶段,就以并行的方式综合考虑其寿命周期中所有后续阶段,包括工艺规划、制造、装配、试验、经销、运输、使用、维修、保养直至

8、回收处置等环节,降低产品成本,提高产品质量。2)、并行设计的关键技术:(1)并行环境下的信息抽象与建模技术;(2)计算机辅助设计评价与决策DFMA与RPM。DFMA是面向制造的设计DFM(Design For Manufacturing)和面向装配的设计DFA(Design For Assembly)的合称。快速原型制造技术RPM(Rapid Prototype Manufacturing);(3)支持并型设计的分布式计算机环境。3、协同设计(P27):不同的设计人员之间、不同的设计组织之间、不同的部门工作人员之间、通过全球性计算机网络实现资源共享、实时交互协同参与,合作设计,从而提高设计效率

9、,避免不必要的重复工作。4、摩擦学设计(P41):摩擦学设计是运用摩擦学的理论、方法、技术和数据,将摩擦和磨损减小到最低程度,从而设计出高性能、低功耗、具有足够可靠性及合适寿命的经济合理新产品。5、DFM(面对制造的设计):(P74、76)1)DFM定义:该技术是在设计过程中考虑如何适应企业现有的制造条件和限制,根据存储在计算机中有关企业车间制造加工条件的数据库,自动对初步的产品设计进行可制造性检验,把检验结果反馈给设计人员,从而使他们能够不断调整和修改设计,使其满足制造条件的要求。2)DFM关键技术(P76)(1)计算机辅助概念设计CACD(Computer Aided Concept De

10、sign)(2)产品可制造模型及其评价方法的研究(3)并行设计过程建模(4)设计试验技术6、绿色产品设计 1)定义(P79):绿色产品设计是以环境资源保护为核心概念的设计过程,它要求在产品的整个寿命周期内把产品的基本属性和环境属性紧密结合,在进行设计决策时,除满足产品的物理目标外,还应满足环境目标,以达到优化设计要求。 2)绿色产品设计的主要内容(P80) (1)绿色产品设计的材料选择与管理 (2)产品的可回收性设计 (3)产品的可拆卸设计 (4)绿色产品的成本分析 (5)绿色产品设计数据库 3)绿色产品设计的关键技术(P82) (1)面向环境的设计技术DFE (Design For Envi

11、ronment ) (2)面向能源的设计技术 (3)面向材料的设计技术 (4)人机工程设计技术:以人机工程学理论为基础第三章 先进制造工艺技术一、 先进制造工艺技术定义、发展现状与趋势(P91)1、 先进制造工艺技术定义: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制造工艺技术,包括了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。其主要技术体系由先进成形加工技术、现代表面工程技术等技术构成先进制造加工技术。2、 先进制造工艺技术发展现状(P91)现状:加工精度不断提高、加工速度得到提高、材料科学促进制造工艺变革、重大技术装备促进加工制造技术的发展、优质清洁表面工程技术获

12、得进一步发展、精密成形技术取得较大发展、热成形过程的计算机模拟技术研究有一定发展。3、 先进制造工艺技术的发展趋势(P94)趋势:从总体发展趋势看,优质、高效、低耗、灵捷、洁净是机械制造业永恒的追求目标,也是先进制造工艺技术的发展目标。21世纪,加工制造技术的热点和发展趋势大致是:先进精密超精密加工技术、特种加工技术、超高速切削及超高速磨削技术、微型机械加工技术、新一代制造装备技术及虚拟制造技术等。二、 主要的新型热加工技术(铸造、塑性成形、焊接、现代切割技术、热处理、表面工程)有哪些?(P95)1、 精密洁净铸造(P95):化学硬化砂铸造、高效金属型铸造(包括压力铸造技术和挤压铸造技术)、消

13、失模铸造技术(气化膜)。2、 精确高效金属塑性成形(P106):超塑性成形、等温成型、辊锻技术、楔横轧技术、粉末成形等工艺。3、 优质高效焊接(P119):精密焊接(激光焊接、电子束焊接、扩散焊、焊熔近终成形)、特殊环境下焊接技术(空间焊接、水下焊接);焊接机器人技术。4、 现代切割技术(P124):激光切割、等离子弧切割、超声切割、高压水射流切割。5、 优质低耗热处理(P130):真空热处理、离子热处理、激光表面和进化、热处理工艺专家系统。6、 表面工程:(P139)1) 表面改性技术(P139) 等离子体表面处理:离子渗氮,离子渗碳,离子碳氮共渗,离子渗金属。 激光表面处理:激光表面强化,

14、激光表面涂覆,激光表面非晶态处理,激光表面合金化,激光气相沉积。 电子束表面处理:电子束表面相变强化处理,电子束表面重熔处理,电子束表面合金化处理,电子束表面非晶化处理等。 高密度太阳能表面处理:太阳能相变硬化,太阳合金化处理,太阳能表面重熔处理。 离子注入表面改性2)表面覆层技术(P147) 热喷涂技术:火焰喷涂,电弧喷涂,等离子喷涂,爆炸喷涂等。 电火花表面涂敷、 塑料涂敷、 真空蒸镀、 溅射镀膜、 离子镀、 化学气相沉积、 分子束外延 离子束合成薄膜技术3)复合表面技术(P152) 复合表面化学热处理:多元素共渗。 表面热处理与表面化学热处理的复合强化处理。 热处理与表面形变强化的复合处

15、理工艺。 镀覆层与热处理的复合处理工艺。 覆盖层与表面冶金化的复合处理工艺。 离子辅助涂覆。 激光、电子束复合气相沉积和复合涂镀层。 离子注入与气相沉积复合表面改性。三、 超高速加工技术(P155)1、超高速加工技术是指采用超硬刀具磨具和能可靠地实现高速运动的高精度、高自动化、高柔性的制造设备,以极大地提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代制造加工技术,它是提高切削和磨削效果以及提高加工质量、加工精度和降低加工成本的重要手段。实现超高速加工技术的的核心关键技术主要有:超高速切削、磨削机理,超高速主轴单元制造技术,超高速进给单元制造技术,超高速刀具、磨具,超高速机床支承及辅助单元制造技术,以及超高速加工测试技术等。2、 简述高速切削的特点和技术关键。()优点:加工时间可缩短3-5倍;提高生产效率;表面粗糙度降低;轮廓精度提高;减少抛光时间;减少辅助时间;在同一工序上即可完成粗、精加工;可直接加工淬硬材料,实现“以切代磨”;可加工很薄的薄壁;降低加工成本。不利因素:

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