先进制造技术习题答案

超精密加工部分作业题

1. 超精密加工方法主要有哪几种？各适合于什么材料的超精密加工？

答：

1.加工方法有：

1)机械能量法（切削加工、磨削加工、切（割）断加工、磨粒加工等）。

2)热能量法（电极加工、激光加工、电子束加工、离子束加工等）。

3)电气、化学能量法（电解加工、电解研磨、化学研磨、蚀刻等）。2.适于材料:

1)超精密切削：主要用于加工铝合金、铜合金、Ti合金、非电解镍等;

2)超精密磨削：主要加工黑色金属和脆性材料。如：合金钢、钛合金、

玻璃、陶瓷、单晶硅等;

3)超精密研磨和抛光：主要用于加工高表面质量和高平面度的集成电路

芯片和光学平面及蓝宝石窗口等.

2. 超精密切削中，影响加工精度的主要因素有哪些？

答：

1.给定的精度指标。

2.加工机械的直线运动和回转运动精度。

3.加工机械的定位精度；

4.加工机械、工具及工件的刚度；

5.加工机械、工具、工件的振动；

6.加工机械、工具、工件的热变形；

7.工具的尺寸及形状精度；

8.加工机械、工具、工件的磨损和磨伤；

9.工具、工件的定位安装精度；

10.工件在前道工序加工中的尺寸、形状的误差及其误差分散的程度；

11.工件材质及其物理、机械性能；

12.工件的形状和尺寸；

13.工件材料的不均匀性；

14.加工单位的大小(去除、结合、变形等)；

15.测量技术与数据处理；

16.加工者的知识及技术熟练程度；

17.加工环境的力、振动、热、清洁程度；

3. 超精密切削时，最小理论极限切削厚度是多少？最小切削厚度与刀刃刃口半径ρ是什么关系？

答：1nm到30nm的切削。

刀刃刃口半径ρ越大，最小切削厚度越大。

4. 离子束加工的原理是什么？有哪几部分组成？举例说明其应用。

答：

原理：也是在真空条件下，将氩、氪、山等隋性气体，通过离子源产生离子束并经过加速、集束、聚焦后，投射到工什表面的加工部位，以实现去除材料的

加工

组成：离子源系统、真空系统、控制系统、电源系统

举例：

1)用于从工件上去除加工的离子刻蚀加工;

2)用于给工件表面添加材料的离子镀膜加工;

3)用于表面改性的离子注入加工等

5. 电子束加工的原理是什么？有哪几部分组成？举例说明其应用。

答：

原理：在真空中将阴极（电子枪）不断发射出来的负电子向正极加速，并聚集成极细的、能量密度极高的电子束流。高速运动的电子束撞击到工件表面，动能转化为热能，使材料熔化、汽化，并在真空中被抽走。

组成：电子枪、真空系统、控制系统、电源系统、测试仪表和辅助装置等

举例：高速打孔、型孔及特殊表面加工、焊接、电子束刻蚀、电子束光刻6. 如果让你设计一台超精密车床，你要解决的主要问题是什么？其关键结构有哪几部分？

答：

主要问题：1.轴承和主轴的材料 2.主轴驱动方式

3.导轨布局方式

4.床身和导轨材料

5.导轨的形式和种类

关键结构：主轴部件、床身和导轨部件、进给驱动系统、微量进给装置、在线检测.

先进制造模式思考题

1. CIMS的含义是什么？

答：

CIMS是在CIM哲理指导下建立的人机系统，是一种新型制造模式。它从企业的经营战略目标出发，将传统的制造技术与现代信息技术、管理技术、自动化技术、系统工程技术等有机结合，将产品从创意策划、设计、制造、营销到售后服务全过程中有关的人和组织、经营管理和技术三要素有机结合起来，使制造系统中的各种活动、信息有机集成并优化运行，以达到产品上市快、成本低、质量高、能耗少，提高企业的创新设计能力和市场竞争力。CIMS 的一个主要概念就是集成、CIMS是以企业的生产经营活动作为—个整体，对企业各种信息进行加工处理，借助于计算机进行集成化制造、生产和管理。

CIMS中的Computer仅是—个工具，Manufacturing是目的，Integrated 则是CIMS区

别于其生产模式的关键所在。计算机网络是集成的工具，计算机辅助的各单元技术是集成的基础，信息交换是桥梁，信息共享是关键。集成是CIMS的核心，这种集成决不仅是物(设备)的集成，而更主要的是以信息集成为特征的技术集成和功能集成。

2. CIMS的发展有哪几个阶段组成？

答：

系统集成优化是CIMS技术与应用的核心技术，因此我们认为，可将CIMS技术的发展从系统集成优化发展的角度而划分为三个阶段：信息集成、过程集成和企业间集成，由此产生了并行工程、敏捷制造、虚拟制造等新的生产模式。

3. CIMS系统主要由那几个分系统组成？各个分系统的主要功

能是什么？

答：CIMS系统主要由经营管理信息系统、工程设计自动化系统、制造自动化系统、和质量保证信息系统4个分系统组成，经营管理信息系统具有预测、经营决策、生产计划、生产技术准备、销售、供应、财务、成本、设备、工具和人力资源等管理信息的功能。工程设计自动化系统具有进行产品设计、工艺设计、制造准备以及产品性能测试的功能，另外可以使得产品数据在各个系统中交换和共享。制造自动化系统具有直接完成制造活动的功能，是CIMS中信息流和物流的结合点。质量保证系统包括质量决策、质量检测与数据采集、质量评价、控制与跟踪等功能。

4. CIMS系统中，工程设计系统的主要功能和组成？

答：工程设计自动化系统具有进行产品设计、工艺设计、制造准备以及产品性能测试的功能，另外可以使得产品数据在各个系统中交换和共享。由计算机辅助设计系统（CAD)、计算机辅助工艺过程设计（CAPP）、计算机辅助制造（CAM)三个系统组成。

5. 发展先进制造模式的主要目的是什么？主要有哪几种模式？答：

1.主要目的：

1)提供廉价的产品