【正文】 制造技術(shù)的定義、特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。、信息技術(shù)、傳感技術(shù)、自動(dòng)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(jì)、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(shì)：計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)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(dòng)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)依托強(qiáng)大軟件來(lái)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)響應(yīng)進(jìn)行控制高自動(dòng)化設(shè)備工作；高效率，合理控制設(shè)備的切削用量實(shí)現(xiàn)高效加工。（Computer Integrated Manufacturing Systen），簡(jiǎn)稱（CIMS）是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)及制造技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫(kù)，將分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)的集成起來(lái)，完成從原材料采購(gòu)到產(chǎn)品銷售的一系列生產(chǎn)過(guò)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(rùn)、一次性安裝費(fèi)用和經(jīng)常性維修費(fèi)用。（2）動(dòng)態(tài)性要考慮產(chǎn)品的靜態(tài)特性，和實(shí)際工作狀態(tài)下的動(dòng)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(qiáng)調(diào)并行設(shè)計(jì)。主要設(shè)計(jì)技術(shù)方法：并行設(shè)計(jì)是一種對(duì)產(chǎn)品及其相關(guān)過(guò)程(包括設(shè)計(jì)制造過(guò)程和相關(guān)的支持過(guò)程)進(jìn)行并行和集成設(shè)計(jì)的系統(tǒng)化工作模式。三、綠色設(shè)計(jì)綠色設(shè)計(jì)是指以環(huán)境資源保護(hù)為核心概念的設(shè)計(jì)過(guò)程，其基本思想就是在設(shè)計(jì)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(jì)之中，將環(huán)境性能作為產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目標(biāo)和出發(fā)點(diǎn)，力求使產(chǎn)品對(duì)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(jì)手段。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)通過(guò)建立監(jiān)測(cè)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(chǎng)情況及變化反饋到設(shè)計(jì)單位，以便調(diào)整完善設(shè)計(jì)。十一、摩擦學(xué)設(shè)計(jì)摩擦學(xué)是研究相對(duì)運(yùn)動(dòng)的作用表面間的摩擦、潤(rùn)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(guò)程研究學(xué)科。十五、共用性設(shè)計(jì)共用性設(shè)計(jì)UD(Universal Design)是指，在商業(yè)利潤(rùn)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(guò)程等）的設(shè)計(jì)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(jì)過(guò)程。十八、機(jī)械動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品的動(dòng)載工況,以及對(duì)產(chǎn)品提出的動(dòng)態(tài)性能要求與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,按動(dòng)力學(xué)方法進(jìn)行分析計(jì)算、優(yōu)化與試驗(yàn)、并反復(fù)進(jìn)行的一種設(shè)計(jì)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(dòng)檢測(cè)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)：，減少設(shè)計(jì)、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(jì)方案快速轉(zhuǎn)換為三維的實(shí)體模型或樣件。、激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、精密伺服驅(qū)動(dòng)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(guò)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(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床為主的制造設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)多品種小批量的生產(chǎn)，以增強(qiáng)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(dòng)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(dòng)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(duì)千變?nèi)f化的市場(chǎng)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(shí)踐在更高層次上的有機(jī)集成生產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是對(duì)市場(chǎng)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(shí)現(xiàn)制造業(yè)可持續(xù)長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)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(dú)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(guò)組織管理、技術(shù)、資源和人機(jī)集成實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)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(duì)策論、排隊(duì)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(jì)算機(jī)通信及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的研究；計(jì)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(dòng)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(dòng)及再調(diào)度理論和技術(shù)、JIT技術(shù)、開(kāi)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(shí)時(shí)調(diào)度技術(shù)、物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)如AGV、立體倉(cāng)庫(kù)等的控制技術(shù)。光纖傳感技術(shù)主要研究?jī)?nèi)容為：光波調(diào)制原理、調(diào)制光波信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、多傳感器復(fù)用技術(shù)、多傳感器網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)、光纖傳感技術(shù)與光纖通信技術(shù)的結(jié)合原理和方法等。九、先進(jìn)制造智能傳感與檢測(cè)的研究智能傳感與檢測(cè)研究主要包括智能傳感器、智能傳感和檢測(cè)技術(shù)以及光纖傳感技術(shù)等方面的研究。六、面向制造自動(dòng)化的數(shù)控技術(shù)的研究數(shù)控技術(shù)是自動(dòng)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(shí)用化方向發(fā)展。同時(shí)，由于實(shí)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(shí)生產(chǎn)等，作為先進(jìn)制造模式賴以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之一，生產(chǎn)組織與過(guò)程優(yōu)化中決策調(diào)度的成功與否對(duì)上述目標(biāo)的實(shí)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(dòng)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(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)主要有：一、制造自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)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(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，使制造自動(dòng)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(guò)程：在整個(gè)制造過(guò)程，對(duì)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(qiáng)場(chǎng)（如強(qiáng)能量場(chǎng)）制造，例如：制造空天飛行器、超常規(guī)動(dòng)力裝備、超大型冶金和石油化工裝備等極大尺寸和極強(qiáng)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?cè)O(shè)計(jì)、試制、修改設(shè)計(jì)、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(dòng)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(wèn)世。因智能制造可實(shí)現(xiàn)決策自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)“制造智能”和制造技術(shù)的“智能化”，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)制造生產(chǎn)的信息化和自動(dòng)化。(4)動(dòng)態(tài)性：與社會(huì)及其生產(chǎn)力發(fā)展水平相適應(yīng)的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程。主要特點(diǎn)：通過(guò)對(duì)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(gè)特點(diǎn)。（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(jì)驗(yàn)證、功能驗(yàn)證、外觀驗(yàn)證、工程分析、市場(chǎng)訂貨以及企業(yè)的決策等，非常有利于早找錯(cuò)早修改早優(yōu)化，提高了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的一次成功率，縮短了開(kāi)發(fā)周期，降低了研發(fā)成本。特種加工對(duì)簡(jiǎn)化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(diǎn)與加工對(duì)象的機(jī)械性能無(wú)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(shí)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(jiǎn)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(wèn)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(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)的高精度、高自動(dòng)化和高柔性的制造設(shè)備，以提高切削速度來(lái)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(wèn)題、非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題的求解, 還可用于工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行復(fù)雜結(jié)構(gòu)的靜態(tài)和動(dòng)力分析, 并能準(zhǔn)確地計(jì)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(qiáng)度和剛度計(jì)算的有力分析工具。十三、反求設(shè)計(jì)反求設(shè)計(jì)（也稱逆向設(shè)計(jì)），是指設(shè)計(jì)師對(duì)產(chǎn)品實(shí)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(shí)現(xiàn)逆向三維造型設(shè)計(jì)的軟件來(lái)重新構(gòu)造實(shí)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(shí)現(xiàn)分析、再設(shè)計(jì)、數(shù)控編程、數(shù)控加工的過(guò)程。九、計(jì)算仿真設(shè)計(jì)根據(jù)工程機(jī)械不同的作業(yè)功能，在計(jì)算機(jī)上模擬各種作業(yè)過(guò)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(shí)驗(yàn)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(jì)上的失誤，避免或減少走彎路。六、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，是在一定的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)上，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)械零、部件，輸入要達(dá)到的技術(shù)參數(shù)，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性校核，然后輸出標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械圖紙，簡(jiǎn)化了大量人工計(jì)算及繪圖，效率比人工提高幾十倍甚至更多?？煽啃栽O(shè)計(jì)是以概率論為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度去觀