【正文】 而改性、制模和 涂層技術(shù)；三是制造自動化技術(shù)，其中包括數(shù)控技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、柔性制造技術(shù)、計 算機(jī)集成制造技術(shù)、傳感技術(shù)、自動檢測及信號識別技術(shù)和過程設(shè)備工況監(jiān)測與控制技術(shù)等； 四是系統(tǒng)管理技術(shù)，包括工程管理、質(zhì)量管理、管理信息系統(tǒng)等，以及現(xiàn)代制造模式（如精 益生產(chǎn)、CIMS、敏捷制造、智能制造等）、集成化的管理技術(shù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)與虛擬公司等 生產(chǎn)組織方法。與傳統(tǒng)制造技術(shù)相比，先進(jìn)制造技術(shù)更具有系統(tǒng)性、集成性、廣泛性、高精度性。而先進(jìn)制造技術(shù)由于專業(yè)和學(xué)科的不斷深入，交叉，融合其界限逐漸淡化和消失，技術(shù)系統(tǒng)化，集成化的現(xiàn)代交叉性制造系統(tǒng)工程。從集成的角度看，早期的計算機(jī)集成制造系統(tǒng)側(cè)重于信息集成，而現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的集成概念在廣度和深度上都有了極大的擴(kuò)展，除了信息集成外，還實現(xiàn)了企業(yè)產(chǎn)品全生命周期中的各種業(yè)務(wù)過程的整體優(yōu)化，即過程集成，并發(fā)展到企業(yè)優(yōu)勢互補的企業(yè)之間的集成階段。通過對其內(nèi)涵和特征的研究，目前共同的認(rèn)識是：先進(jìn)制造技術(shù)是傳統(tǒng)制造技術(shù)不斷吸收機(jī)械、電子、信息、材料、能源和現(xiàn)代管理等方面的成果，并將其綜合應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢測、管理、銷售、使用、服務(wù)的制造全過程，以實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，并取得理想技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的制造技術(shù)的總稱。3）我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略在市場競爭的推動下，先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展十分迅速，新思想、新概念層出不窮，通過對現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)與先進(jìn)制造技術(shù)關(guān)系的分析，我們認(rèn)為在制定我國現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)的發(fā)展策略時，應(yīng)該注重以人為本的思想，運用并行工程的哲理，使各種先進(jìn)制造技術(shù)相互銜接、協(xié)調(diào)發(fā)展，并不斷吸收先進(jìn)制造技術(shù)的成熟成果，為先進(jìn)制造技術(shù)在我國的廣泛應(yīng)用起到促進(jìn)的作用。（10分）機(jī)械制造業(yè)的變革：面對越來越激烈的國際市 場競爭，我國機(jī)械制造業(yè)面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢可以概括為：（1）機(jī)械制造自動化。一、集成化計算機(jī)集成制造（CIMS）被認(rèn)為是21世紀(jì)制造企業(yè)的主要生產(chǎn)方式。三、敏捷化 敏捷制造是以競爭力和信譽度為基礎(chǔ)，選擇合作者組成虛擬公司，分工合作，為同一目標(biāo)共同努力來增強整體競爭能力。3． 高柔性、模塊化、可伸縮的制造系統(tǒng)。四、虛擬化虛擬制造”的概念于20世紀(jì)90年代初期提出。清潔生產(chǎn)的兩個基本目標(biāo)是資源的綜合利用和環(huán)境保護(hù)。存在著許多技術(shù)黑洞中國的機(jī)械制造業(yè)除了面臨“外敵”之外，自身也存在著諸多問題。相比歐美等發(fā)達(dá)國家來說，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為，技術(shù)黑洞的形成與國家的重視程度、投入密切相關(guān)。二、簡述先進(jìn)制造技術(shù)的定義、特點和發(fā)展趨勢。、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(yīng)用。發(fā)展趨勢：計算機(jī)技術(shù)、自動控制理論、數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人、CAD/CAM技術(shù)、CIM技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等在內(nèi)的信息自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供了日益增多的高效能手段。（CAD/CAM），是計算機(jī)輔助設(shè)計依托強大軟件來完成產(chǎn)品設(shè)計中的建模、解算、分析、虛擬模擬、加工模擬、制圖、數(shù)控編程、編制工藝文件等工作。它能在三維空間內(nèi)完成多種操作。柔性制造系統(tǒng)具有：高柔性，在線編程使計算機(jī)響應(yīng)進(jìn)行控制高自動化設(shè)備工作；高效率，合理控制設(shè)備的切削用量實現(xiàn)高效加工。（Computer Integrated Manufacturing Systen），簡稱（CIMS）是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫，將分散的自動化系統(tǒng)有機(jī)的集成起來，完成從原材料采購到產(chǎn)品銷售的一系列生產(chǎn)過程的高效益、高柔性的先進(jìn)制造系統(tǒng)。成本：產(chǎn)品成本、合理利潤、一次性安裝費用和經(jīng)常性維修費用。（2）動態(tài)性要考慮產(chǎn)品的靜態(tài)特性，和實際工作狀態(tài)下的動態(tài)特性，考慮與周圍環(huán)境的物資、能量及信息的交互。綜合考慮產(chǎn)品全生命周期中的所有因素，強調(diào)并行設(shè)計。主要設(shè)計技術(shù)方法：并行設(shè)計是一種對產(chǎn)品及其相關(guān)過程(包括設(shè)計制造過程和相關(guān)的支持過程)進(jìn)行并行和集成設(shè)計的系統(tǒng)化工作模式。三、綠色設(shè)計綠色設(shè)計是指以環(huán)境資源保護(hù)為核心概念的設(shè)計過程，其基本思想就是在設(shè)計階段就將環(huán)境因素和預(yù)防污染的措施納人產(chǎn)品設(shè)計之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計目標(biāo)和出發(fā)點，力求使產(chǎn)品對環(huán)境的影響為最小。解決復(fù)雜系統(tǒng)的出路在于使用智能優(yōu)化的設(shè)計手段。動態(tài)設(shè)計通過建立監(jiān)測系統(tǒng)和信息反饋有利于控制施工安全，并不斷地將現(xiàn)場情況及變化反饋到設(shè)計單位，以便調(diào)整完善設(shè)計。十一、摩擦學(xué)設(shè)計摩擦學(xué)是研究相對運動的作用表面間的摩擦、潤滑和磨損，以及三者間相互關(guān)系的理論與應(yīng)用的一門邊緣摩擦學(xué)系統(tǒng)過程研究學(xué)科。十五、共用性設(shè)計共用性設(shè)計UD(Universal Design)是指，在商業(yè)利潤的前提下河現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)條件下，產(chǎn)品（廣義的，包括器具﹑環(huán)境﹑系統(tǒng)和過程等）的設(shè)計盡可能使不同能力的使用者（例如殘疾人﹑老年人等），在不同的外界條件下能夠安全﹑舒適地使用的一種設(shè)計過程。十八、機(jī)械動態(tài)設(shè)計根據(jù)產(chǎn)品的動載工況,以及對產(chǎn)品提出的動態(tài)性能要求與設(shè)計準(zhǔn)則,按動力學(xué)方法進(jìn)行分析計算、優(yōu)化與試驗、并反復(fù)進(jìn)行的一種設(shè)計方法。超高速加工技術(shù)主要包括：超高速切削與磨削機(jī)理研究，超高速主軸單元制造技術(shù)，超高速進(jìn)給單元制造技術(shù)，超高速加工用刀具與磨具制造技術(shù)，超高速加工在線自動檢測與控制技術(shù)等。五、非傳統(tǒng)加工技術(shù)主要有哪些種類？ 非傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要特點有哪些？（10分）非傳統(tǒng)加工亦稱為“特種加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。如下圖：快速原型制造技術(shù)優(yōu)點：，減少設(shè)計、加工、檢查的工具，不需要任何刀具，模具及工裝卡具的情況下，可將任意復(fù)雜形狀的設(shè)計方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實體模型或樣件。、激光技術(shù)、計算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動技術(shù)以及新材料技術(shù)。（4）層壓物體制造技術(shù)（LOM）LOM（Laminated Object Manufacturing)是通過逐層激光剪切薄紙材料制造零件的一種技術(shù)。(2)普適性：其概念、哲理和結(jié)構(gòu)，適用于不同企業(yè)，其核心思想和觀念具有普遍指導(dǎo)意義。該模式主要依靠有高度柔性的以計算機(jī)數(shù)控機(jī)床為主的制造設(shè)備來實現(xiàn)多品種小批量的生產(chǎn)，以增強制造業(yè)的靈活性和應(yīng)變能力，可縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，提高設(shè)備使用效率和員工勞動生產(chǎn)率且改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量。該模式是將柔性制造的先進(jìn)技術(shù)、熟練掌握的生產(chǎn)技能、有素質(zhì)的勞動力，以及促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間的靈活管理三者集成在一起，利用信息技術(shù)對千變?nèi)f化的市場機(jī)遇做出快速響應(yīng)，最大限度地滿足顧客的要求。高效快速重組生產(chǎn)系統(tǒng)模式是上述三種模式的理論和實踐在更高層次上的有機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是對市場的靈活快速反應(yīng)的制造資源的有效集成。極端制造模式制造技術(shù)正在從常規(guī)制造、傳統(tǒng)制造向非常規(guī)制造及極端制造發(fā)展，因而出現(xiàn)了極端制造模式。綠色制造模式是實現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)長遠(yuǎn)發(fā)展的制造模式。（3）產(chǎn)品的回收和循環(huán)再利用：如生態(tài)工廠的循環(huán)式制造技術(shù)。三、制造自動化系統(tǒng)的優(yōu)化理論與調(diào)度方法制造系統(tǒng)是一類離散事件動態(tài)系統(tǒng)(Discrete Event Dynamic System，DEDS)，其物流、信息流以及各種資源的規(guī)則、調(diào)度和控制等有獨特的要求。虛擬制造哲理的研究為制造企業(yè)敏捷制造提供指導(dǎo)思路，在信息集成基礎(chǔ)上，通過組織管理、技術(shù)、資源和人機(jī)集成實現(xiàn)產(chǎn)品的開發(fā)過程的集成。七、柔性制造技術(shù)和智能制造技術(shù)的研究柔性制造系統(tǒng)的理論和技術(shù)所涉及領(lǐng)域很廣，主要包括：生產(chǎn)調(diào)度理論與算法的研究，主要涉及數(shù)學(xué)規(guī)劃、圖論、對策論、排隊論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、Petri網(wǎng)理論等應(yīng)用數(shù)學(xué) 理論及方法；計算機(jī)通信及數(shù)據(jù)庫技術(shù)的研究；計算機(jī)仿真技術(shù)的研究；生產(chǎn)組織及控制模式理論和技術(shù)的研究，主要涉及動態(tài)邏輯單元重構(gòu)理論、多黑板結(jié)構(gòu)模型的智能單元控制理論、系統(tǒng)擾動及再調(diào)度理論和技術(shù)、JIT技術(shù)、開放式體系結(jié)構(gòu)等；制造資源控制管理理論和技術(shù)的研究，主要涉及刀具管理理論及技術(shù)、加工設(shè)備的實時調(diào)度技術(shù)、物料儲運系統(tǒng)如AGV、立體倉庫等的控制技術(shù)。六、面向制造自動化的數(shù)控技術(shù)的研究數(shù)控技術(shù)是自動化技術(shù)的基礎(chǔ)及關(guān)鍵單元技術(shù)，又是精密、高效、高可靠性加工技術(shù)的支撐，它正朝著集成化和實用化方向發(fā)展。同時，由于實現(xiàn)各種先進(jìn)的制造哲理和管理策略，如虛擬企業(yè)、敏捷制造、精益生產(chǎn)、準(zhǔn)時生產(chǎn)等，作為先進(jìn)制造模式賴以實現(xiàn)的基礎(chǔ)之一，生產(chǎn)組織與過程優(yōu)化中決策調(diào)度的成功與否對上述目標(biāo)的實現(xiàn)有著最為直接的影響。八、現(xiàn)代化機(jī)械制造系統(tǒng)自動化的關(guān)鍵技術(shù)主要有哪些？（10分）現(xiàn)代化機(jī)械制造系統(tǒng)自動化的關(guān)鍵技術(shù)主要有：一、制造自動化系統(tǒng)開放式智能體系結(jié)構(gòu)目標(biāo)是使制造系統(tǒng)具備自組織和并行作用的能力，充分利用分布式計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，使制造自動化向柔性化、集成化、智能化和全球化方向發(fā)展。（2）綠色生產(chǎn)過程：在整個制造過程，對環(huán)境負(fù)面影響最小，廢棄物和有害物質(zhì)的排放最小，資源利用效率最高。當(dāng)前，極端制造已成為制造技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，極端制造集中表現(xiàn)在微細(xì)制造、超精密制造、巨系統(tǒng)制造和強場（如強能量場）制造，例如：制造空天飛行器、超常規(guī)動力裝備、超大型冶金和石油化工裝備等極大尺寸和極強功能的重大裝備，制造微納電子器件、微納光機(jī)電系統(tǒng)等極小尺度和極高精度的產(chǎn)品。它將從根本上改變設(shè)計、試制、修改設(shè)計、規(guī)模生產(chǎn)的傳統(tǒng)制造模式。敏捷制造生產(chǎn)模式的新概念和新理論不斷出現(xiàn)，推動著制造科學(xué)發(fā)展，例如分形制造、生物制造、全球制造、全能制造和智能制造等新概念的問世。因智能制造可實現(xiàn)決策自動化，實現(xiàn)“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”，進(jìn)而實現(xiàn)制造生產(chǎn)的信息化和自動化。(4)動態(tài)性：與社會及其生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)的動態(tài)發(fā)展過程。主要特點：通過對現(xiàn)代各種先進(jìn)制造模式的研究分析，可以總結(jié)出它們具有如下幾個特點。（2）選擇性激光燒結(jié)（SLS）SLS（Selective laser sintering)是利用激光所提供的能量有選擇性地融化熱塑性塑料以形成三維零件。模型或樣件可直接用于新產(chǎn)品設(shè)計驗證、功能驗證、外觀驗證、工程分析、市場訂貨以及企業(yè)的決策等，非常有利于早找錯早修改早優(yōu)化，提高了新產(chǎn)品開發(fā)的一次成功率，縮短了開發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。特種加工對簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。非傳統(tǒng)加工技術(shù)的主要特點與加工對象的機(jī)械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。實現(xiàn)這些加工所采用的工藝方法和技術(shù)措施，則稱為超精密加工技術(shù)。四、簡述超高速加工技術(shù)和超精密加工技術(shù)所涉及的主要關(guān)鍵技術(shù)問題有哪些？（20分）超高速加工技術(shù)：超高速加工技術(shù)是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可靠地實現(xiàn)高速運動的高精度、高自動化和高柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來達(dá)到提高材料切除率、加工精度和加工質(zhì)量的先進(jìn)加工技術(shù)。它不僅能用于工程中復(fù)雜的非線行問題、非穩(wěn)態(tài)問題的求解, 還可用于工程設(shè)計中進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動力分析, 并能準(zhǔn)確地計算形狀復(fù)雜零件的應(yīng)力分布和變形, 成為復(fù)雜零件強度和剛度計算的有力分析工具。十三、反求設(shè)計反求設(shè)計（也稱逆向設(shè)計），是指設(shè)計師對產(chǎn)品實物樣件表面進(jìn)行數(shù)字化處理(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理)，并利用可實現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計的軟件來重新構(gòu)造實物的CAD模型(曲面模型重構(gòu))，并進(jìn)一步用CAD/CAE／CAM系統(tǒng)實現(xiàn)分析、再設(shè)計、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過程。九、計算仿真設(shè)計根據(jù)工程機(jī)械不同的作業(yè)功能，在計算機(jī)上模擬各種作業(yè)過程，以分析和確定各種狀態(tài)下的作業(yè)參數(shù)，研究工程機(jī)械各系統(tǒng)主要部件的結(jié)構(gòu)合理性，借助數(shù)學(xué)實驗等方法預(yù)估工程機(jī)械的作業(yè)效果，從而可大大減少設(shè)計上的失誤，避免或減少走彎路。六、計算機(jī)輔助設(shè)計機(jī)械計算機(jī)輔助設(shè)計，是在一定的計算機(jī)輔助設(shè)計平臺上，對所設(shè)計的機(jī)械零、部件，輸入要達(dá)到的技術(shù)參數(shù)，由計算機(jī)進(jìn)行強度，剛度，穩(wěn)定性校核，然后輸出標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械圖紙，簡化了大量人工計算及繪圖，效率比人工提高幾十倍甚至更多?？煽啃栽O(shè)計是以概率論為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從統(tǒng)計學(xué)的角度去觀察偶然事件，并從偶然事件中找出其某些必然發(fā)生的規(guī)律，而這些規(guī)律一般反映了在隨機(jī)變量與隨機(jī)變量發(fā)生的可能性(概率)之間的關(guān)系。二、虛擬設(shè)計在達(dá)到產(chǎn)品并行的目的以后，為了使產(chǎn)品一次設(shè)計成功，減少反復(fù)，往往會采用仿真技術(shù)，而對機(jī)電產(chǎn)品模型的建立和仿真又屬于是虛擬設(shè)計的范疇。自動化主要依靠計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)和自動建模技術(shù)。（4）計算機(jī)化計算機(jī)已滲透到產(chǎn)品設(shè)計的各個環(huán)節(jié)，充分利用計算機(jī)的數(shù)值計算、嚴(yán)密的邏輯思維能力和巨大的信息存儲及處理能力：優(yōu)化設(shè)計、有限元分析和系統(tǒng)仿真等?，F(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的特點：（1）系統(tǒng)性強調(diào)用系統(tǒng)的觀點處理設(shè)計問題。（15分）現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)的核心因素：質(zhì)量、時間和成本。（Concurrent Engineering），簡稱（CE）是對產(chǎn)品及其設(shè)計過程和制造過程進(jìn)行并行、集成設(shè)計的一種系統(tǒng)化工作模式，這種模式使產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到從概念形成到產(chǎn)品報廢的全生產(chǎn)周期中的所有因素，包括加工的質(zhì)量、成本、進(jìn)度和產(chǎn)品的技術(shù)性能及使用性能需求等，減少加工制造中可能出現(xiàn)的問題，加速產(chǎn)品開發(fā)過程，縮短開發(fā)周期。（FMSFlexible Manufacturing System），是以計算機(jī)為控制中心實現(xiàn)自動完成工件的加工、裝卸、運輸、管理的系統(tǒng)。（二）制造業(yè)綜合自動化，信息技術(shù)、自動化技術(shù)、現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。（Numerical Control），簡稱數(shù)控（NC），是用數(shù)字量及字符作為加工的指令，實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。，隨著全球市場競爭越來越激烈，先進(jìn)制造技術(shù)要求具有世界先進(jìn)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