先進制造技術(shù)試卷及答案

1、2016年第一學習階段(本科)中南大學網(wǎng)絡(luò)教育課程考試先進制造技術(shù)試題考試說明：1.首先下載試題及標準答卷模版，完成答題后，答卷從網(wǎng)上提交。2.答卷電子稿命名原則：學號.doc。如：11031020512002.doc。3.網(wǎng)上提交起止時間：2016年5月16日8：006月16日18：00。試題：一、簡述先進制造技術(shù)的特點有哪些？（15分）二、車削中心應具有哪些特征，其工藝范圍是什么？（15分）三、什么是智能制造系統(tǒng)？為什么說智能制造是影響未來經(jīng)濟發(fā)展過程的制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。（15分）四、試闡述立體光刻技術(shù)的具體實現(xiàn)方法。（20分）五、鋼鐵行業(yè)環(huán)保問題已經(jīng)越來越成為被注重和研究的熱點，查閱

2、相關(guān)文獻，撰寫一篇主題為“綠色制造在鋼鐵工業(yè)中如何應用”的短文，要求字數(shù)不少于500字。（35分）中南大學網(wǎng)絡(luò)教育課程考試先進制造技術(shù)答卷一、簡述先進制造技術(shù)的特點有哪些？1.先進制造技術(shù)涉及到產(chǎn)品從市場調(diào)研、產(chǎn)品開發(fā)及工藝設(shè)計、生產(chǎn)準備、加工制造、售后服務(wù)等產(chǎn)品壽命周期的所有內(nèi)容，它的目的是提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟效益和社會效益，是面向工業(yè)應用的技術(shù)。2.先進制造技術(shù)強調(diào)計算機技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動化技術(shù)、新材料技術(shù)和現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計、制造和生產(chǎn)組織管理、銷售及售后服務(wù)等方面的應用。它駕馭生產(chǎn)過程的物質(zhì)流、能量流和信息流，是生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程。3.80年代以來，隨著全球市場競爭

3、越來越激烈，先進制造技術(shù)要求具有世界先進水平，它的競爭已經(jīng)從提高勞動生產(chǎn)率轉(zhuǎn)變?yōu)橐詴r間為核心的時間、成本和質(zhì)量的三要素的競爭，因此它是面向全球競爭的技術(shù)。4.先進制造技術(shù)的最新發(fā)展階段保持了過去制造技術(shù)的有效要素，同時吸收各種高新技術(shù)成果，滲透到產(chǎn)品生產(chǎn)的所有領(lǐng)域及其全部過程，從而形成了一個完整的技術(shù)群，具有面向21世紀新的技術(shù)領(lǐng)域?？傊?，成形技術(shù)和加工技術(shù)日趨精密化，制造工藝、設(shè)備和工廠的柔性與可重性將成為制造業(yè)的顯著特點，虛擬制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)將廣泛應用，智能化、數(shù)字化是先進制造的發(fā)展方向，提高對市場快速反應能力的制造技術(shù)將超速發(fā)展和應用，信息技術(shù)在先進制造領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。二

4、、車削中心應具有哪些特征，其工藝范圍是什么？車削中心是在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，配置刀庫和機械手，使之可選擇使用的刀具數(shù)量大大增加。車削中心比較全能,可以車,銑,鉆等多種功能,刀庫容量大,軸也多,速度也比數(shù)控車床快得多,車削中心分立式,臥式還有立臥式加工中心,加工大批量而且復雜零件時一般采用加工中心。車削中心也是一種多工序加工機床，它是數(shù)控車床在擴大工藝范圍方面的發(fā)展。不少回轉(zhuǎn)體零件上常常還需要進行鉆孔、銑削等工序，例如鉆油孔、鉆橫向孔、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、縮短加工周期、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(yōu)點，

5、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、鉆、擴、鉸、攻螺紋等加工。其加工對象主要有：復雜零件的錐面、復雜曲線為母線的回轉(zhuǎn)體。在車削中心上還能進行鉆徑向孔、銑鍵槽、銑凸輪槽和螺旋槽、錐螺紋和變螺距螺紋等加工?；剞D(zhuǎn)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、鉆中心孔、車特型面、車外園、用成型刀車特性面、鉆孔、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回轉(zhuǎn)刀具(如銑刀、鉆頭)通過刀架內(nèi)的動力使這些刀具回轉(zhuǎn)。2)c 軸位置控制功能 即可實現(xiàn)主軸周向的任意位置控制。實現(xiàn)XC

6、、ZC聯(lián)動。另外，有些車削中心還具有Y 軸功能。三、什么是智能制造系統(tǒng)？為什么說智能制造系統(tǒng)是影響未來經(jīng)濟發(fā)展過程的制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。智能制造系統(tǒng)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng)，它在制造過程中能以一種高度柔性與集成不高的方式，借助計算機模擬人類專家的智能活動進行分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等，從而取代或者延伸制造環(huán)境中人的部分腦力勞動。同時，收集、存貯、完善、共享、集成和發(fā)展人類專家的智能。20世紀60年代的數(shù)控機床(CNC)實現(xiàn)了機械加工過程的可編程 自動化 ：2O世紀70年代的柔性制造系統(tǒng)(FMS)將車間級的機床設(shè)備 、工藝裝備 、工業(yè)機器人及搬運小車等通過計算

7、機在線控制實現(xiàn)了以物流為基礎(chǔ)的系統(tǒng) 自動化進一步滿足制造系統(tǒng)的柔性化要求;20世紀80年代的計算機集成制造 (CIM)通過信息技術(shù)將工廠中CAD、CAPP、CAM及經(jīng)營管理等集成起來 ，按照人們預測的方式實現(xiàn)加工過程的 自動化。而智能制造可以在確定性不明確、不能預測的條件下完成擬人的制造工作。主要表現(xiàn)在下列的特征 ：自組織能力、自律能力、自學習能力 、系統(tǒng)的智能集成、人機一體化智能系統(tǒng)等等?？梢钥闯鯥MS作為一種模式，它是集自動化、柔性化、集成化和智能化于一身，并不斷向縱深發(fā)展的先進制造系統(tǒng)。智能制造系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要類型有 ：以提高制造系統(tǒng)智能為 目標 ，智能機器人、智能體等為手段的智能制造系統(tǒng)

8、；通過互聯(lián)網(wǎng)把企業(yè)的建模 、加工 、測量 、機器人的操作一體化的智能制造系統(tǒng)；采用生物問題的求解方法的生物智能制造系統(tǒng)等，所以智能制造系統(tǒng)是影響未來經(jīng)濟發(fā)展過程的制造業(yè)的重要生產(chǎn)模式。四、闡述立體光刻技術(shù)的具體實現(xiàn)方法？立體光刻原則上屬添加法, 它是由一臺計算機控制的激光光束, 通過CAD 系統(tǒng)提供數(shù)據(jù), 利用光束依層固化液態(tài)的光敏樹脂, 直至得到所需模型。光刻技術(shù)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，通過曝光、顯影、刻蝕等技術(shù)獲得和掩模板一樣的圖形。先在處理過后的半導體上涂上光刻膠，然后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

9、發(fā)生了變化；之后進行顯影，將發(fā)生化學變化的光刻膠腐蝕掉，裸露出半導體；之后對裸露出的半導體進行刻蝕，最后把光刻膠去掉就得到了想要的圖形。光刻技術(shù)在微電子中占有很大的比重，比如微電子技術(shù)的進步是通過線寬來評價的，而線寬的獲得跟光刻技術(shù)有很大的關(guān)系。利用立體光刻技術(shù)制造模型, 需要有一套激光曝光裝置和軟件1. 1 激光曝光裝置應用于立體光刻的激光曝光裝置主要由以下七個部分組成:( 1) 一臺連續(xù)的具有高能的穩(wěn)定的紫外激光器, 立體光刻系統(tǒng)一般采用He-Cd 激光器或Ar 激光器. ( 2) 一臺具有亞微米級精確度且速度變化范圍很大的XY 平面移動結(jié)構(gòu); ( 3) 用于偏轉(zhuǎn)、集中激光束的光學部件;

10、( 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) 用來處理數(shù)據(jù)和控制激光器和平臺運動的計算機; ( 7) 對半成品進行后固化處理的后固化燈.1. 2 軟件用立體光刻技術(shù)快速制造模型, 需要有一套合適的CAD 數(shù)據(jù)格式來支撐. 因此, 要想完全描述立體物件, 必須設(shè)計一套嚴格標準的數(shù)據(jù)格式.實用的立體光刻軟件先把模型分解成切面, 用交叉線來表達內(nèi)部結(jié)構(gòu). 一般來說, 一套大的幾何文件或數(shù)據(jù)文件都包含有一種或幾種材料的切面數(shù)據(jù), 以后的工作是修改和完成這些參數(shù)文件, 使之滿足各種材料及性能的要求. 應用控制程序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)儲存在磁盤文件中, 以執(zhí)行固化操作

11、和移動激光束等; 此外, 還需要有一套應用程序以幫助建立材料的數(shù)據(jù)文件、設(shè)定激光器的能量、設(shè)計液面等.五、鋼鐵行業(yè)環(huán)保問題已經(jīng)越來越成為被注重和研究的熱點，查閱相關(guān)文獻，撰寫一篇主題為“綠色制造在鋼鐵工業(yè)中如何應用”的短文，要求字數(shù)不少于500字。（35分）（一）鋼鐵工業(yè)綠色化是綠色制造概念在鋼鐵工業(yè)中的具體體現(xiàn)綠色制造是一個綜合考慮資源、能源消耗和環(huán)境影響的現(xiàn)代制造模式。目標是使產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸和使用到報廢處理的整個生命周期對環(huán)境負面影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。 綠色制造實質(zhì)上是人類社會可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)中的體現(xiàn)。鋼鐵工業(yè)的綠

12、色化生產(chǎn)不僅僅是清潔生產(chǎn)，還體現(xiàn)了生態(tài)工業(yè)的思想和循環(huán)經(jīng)濟的思想(3R)?“減量化(Reduce)、再利用(Reuse)、再循環(huán)(Recycle)”，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 資源、能源；(2) 生產(chǎn)過程；(3) 產(chǎn)品提高鋼鐵產(chǎn)品綠色度；(4) 與相關(guān)行業(yè)及社會的關(guān)系。（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(fā)采用新的能源如氫、太陽能等；（3）少用新水和淡水資源，發(fā)展節(jié)水技術(shù)，強化水循環(huán)，減少廢水排放。（三）生產(chǎn)過程清潔化（1）充分利用資源、能源；（2）少排放廢棄物、

13、污染物和含毒物質(zhì)；（3）不用有毒物質(zhì)。（四）鋼鐵產(chǎn)品綠色化（1）產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程環(huán)境負荷低，少污染或不污染環(huán)境；（2）產(chǎn)品的使用壽命長，使用效率高；（3）產(chǎn)品及其制品對環(huán)境的污染負荷低；（4）產(chǎn)品使用報廢后易于回收、循環(huán)。（五）與相關(guān)行業(yè)及社會進行代謝循環(huán)（1）可向社會提供余熱和副產(chǎn)品（煤氣、熱水、高爐渣、鋼渣等）；（2）可消納社會的廢棄物（如廢鋼、廢塑料、垃圾、廢輪胎、各種合金返回料等）；（3）與相關(guān)工業(yè)形成工業(yè)生態(tài)鏈（見圖9）。四、中國鋼鐵工業(yè)的綠色化對策（一）中國鋼鐵工業(yè)的國情背景（1）鋼鐵工業(yè)是資源、能源消耗大戶。冶金資源相對貧乏、鐵礦石品位低（表3、圖10），水資源嚴重匱乏。（2）產(chǎn)品消費特點：長材多（約60%），平材少（40%左右）。（3）長流程居多，電爐鋼比例低（廢鋼資源缺乏、電價高）。（4）中國鋼廠在環(huán)境保護方面未能避免走發(fā)達國家走過的老路, 仍然是先發(fā)展后治理。從半個世紀以來我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展歷程看，基本上是“大量開采大量生產(chǎn)大量排放”的生產(chǎn)模式。（5）我國鋼鐵企業(yè)的布局特點是靠近城市。因此, 鋼鐵廠的社會友好職能的開發(fā)與應用將是使鋼鐵工業(yè)立足的重要方面。（二）中