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第1章 自动化制造系统概论 1

1.1 基本概念 2

1.1.1 系统 2

1.1.2 制造 4

1.1.3 制造系统 5

1.1.4 自动化的含义 10

1.1.5 制造自动化 11

1.2 自动化制造系统基本内容 15

1.2.1 自动化制造系统的定义 15

1.2.2 自动化制造系统的组成 15

1.2.3 自动化制造系统的生命周期 15

1.2.4 自动化制造系统的分类及其特点 16

1.2.5 自动化制造系统的适用范围 20

复习思考题 21

第2章 加工设备自动化 22

2.1 加工设备自动化的意义及分类 23

2.1.1 加工设备自动化的意义 23

2.1.2 自动化加工设备的分类 23

2.1.3 自动化加工设备的选择与布局 25

2.2 自动化加工设备的特殊要求及实现方法 29

2.2.1 高生产率 29

2.2.2 加工精度的高度一致性 30

2.2.3 自动化加工设备的高度可靠性 30

2.2.4 自动化加工设备的柔性 31

2.3 实现单机自动化的方法和方案 32

2.3.1 实现单机自动化的方法 32

2.3.2 单机自动化方案 33

2.4 数控技术及数控机床 38

2.4.1 概述 38

2.4.2 NC与CNC的定义 38

2.4.3 数控机床系统的基本构成 39

2.4.4 数控机床的分类 39

2.4.5 数控机床的基本技术 40

2.5 加工中心 46

2.5.1 加工中心的基本概念 46

2.5.2 加工中心的技术特点、加工精度、类型与适用范围 47

2.5.3 加工中心的典型自动化机构 48

2.5.4 卧式加工中心的布局结构形式 50

2.5.5 立式加工中心 50

2.5.6 五面加工中心 51

2.6 刚性自动化生产线 52

2.6.1 自动线的特征 52

2.6.2 自动线的组成 52

2.6.3 自动线的类型 53

2.6.4 自动线的控制系统 54

2.7 柔性制造单元 55

2.7.1 概述 55

2.7.2 柔性制造单元的组成形式 55

2.7.3 柔性制造单元的特点和应用 56

2.7.4 柔性制造单元的发展趋势 56

2.8 柔性制造系统 57

2.8.1 柔性制造系统的定义和组成 57

2.8.2 系统柔性的概念 58

2.8.3 柔性制造系统的特点和应用 58

2.9 自动线的辅助设备 60

2.9.1 清洗站 60

2.9.2 去毛刺设备 60

2.9.3 工件输送装置 61

2.9.4 自动线上的夹具 61

2.9.5 转位装置 62

2.9.6 储料装置 62

2.9.7 排屑装置 62

复习思考题 62

第3章 制造系统物料储运自动化 63

3.1 物料储运自动化概述 64

3.1.1 物料储运在制造系统中的地位 64

3.1.2 物料储运的概念及其作用 65

3.1.3 自动化物料储运系统的组成及其分类 65

3.1.4 自动化物料储运系统应满足的要求 66

3.2 刚性自动化物料储运系统 66

3.2.1 概述 66

3.2.2 自动供料装置 67

3.3 自动化输送系统 69

3.3.1 带式输送机 69

3.3.2 滚筒式输送机 71

3.3.3 链式输送机 79

3.3.4 步伐式输送机 79

3.3.5 悬挂式输送机 81

3.3.6 有轨导向小车 86

3.4 柔性物料储运系统 86

3.4.1 柔性物料储运形式 87

3.4.2 自动导向小车 88

3.4.3 搬运机器人及机械手 92

3.4.4 托盘及托盘交换器 94

3.4.5 自动化立体仓库 95

3.4.6 柔性物流系统的运行控制策略 100

复习思考题 100

第4章 加工刀具自动化 102

4.1 自动化机床的刀具和辅助工具 103

4.1.1 对自动化机床刀具的要求 103

4.1.2 刚性自动化刀具及辅具 104

4.1.3 数控机床和柔性自动化加工用的工具系统 105

4.1.4 刀具的快换及调整 107

4.2 自动化换刀装置 109

4.2.1 刀库 110

4.2.2 刀具交换装置 111

4.2.3 换刀机械手 112

4.2.4 刀具识别装置 113

4.3 排屑自动化 116

4.3.1 切屑的排除方法 116

4.3.2 切屑的搬运装置 117

4.3.3 切削液处理系统 119

复习思考题 120

第5章 制造系统检测过程自动化 121

5.1 概述 122

5.1.1 自动化检测的目的和意义 122

5.1.2 自动化检测的内容 123

5.1.3 自动化检测装置的分类 125

5.1.4 实现检测自动化的途径 126

5.2 工件尺寸精度的检测和控制 126

5.2.1 影响零件加工尺寸的因素 126

5.2.2 零件加工尺寸的测量方法与装置 128

5.3 刀具工作状态的检测和控制 137

5.3.1 刀具尺寸控制系统的概念 137

5.3.2 刀具补偿装置的工作原理 138

5.3.3 刀具补偿装置的典型机构与应用 139

5.4 自动化加工过程的检测和监控 141

5.4.1 刀具磨损和破损的检测和监控 141

5.4.2 自动化加工设备的功能监控与故障诊断 144

5.4.3 柔性制造系统的监控和故障诊断 146

复习思考题 151

第6章 产品装配过程自动化 152

6.1 概述 153

6.1.1 装配自动化在现代制造业中的重要性 153

6.1.2 装配自动化的发展概况 154

6.1.3 实现装配自动化的途径 156

6.2 自动装配工艺过程分析和设计 157

6.2.1 自动装配条件下的结构工艺性 157

6.2.2 自动装配工艺设计的一般要求 158

6.2.3 自动装配工艺设计 159

6.3 自动装配机 162

6.3.1 单工位自动装配机 163

6.3.2 多工位自动装配机 163

6.3.3 工位间传送方式 164

6.3.4 装配机器人 165

6.4 自动装配线 166

6.4.1 自动装配线的概念和组合方式 166

6.4.2 自动装配线对输送系统的要求 166

6.4.3 自动装配线与手工装配点的集成 167

6.5 柔性装配系统 169

6.5.1 柔性装配系统的组成 169

6.5.2 基本形式及特点 169

6.5.3 柔性装配系统应用实例 170

复习思考题 172

第7章 自动化制造的控制系统 173

7.1 机械制造自动化控制系统的分类 174

7.1.1 以自动控制形式分类 174

7.1.2 以参与控制方式分类 175

7.1.3 以调节规律分类 177

7.2 顺序控制系统 178

7.2.1 固定程序的继电器控制系统 178

7.2.2 组合式逻辑顺序控制系统 179

7.2.3 可编程序控制器 180

7.3 计算机数字控制系统 181

7.3.1 CNC机床数控系统的组成及功能 182

7.3.2 实现开放式CNC数控系统的途径 182

7.3.3 CNC控制系统的应用 183

7.4 自适应控制系统 184

7.4.1 自适应控制的含义 184

7.4.2 自适应控制的基本内容与分类 184

7.4.3 自适应控制系统的应用 186

7.5 DNC控制系统 187

7.5.1 DNC的含义与概念 187

7.5.2 DNC系统研究国内外进展 188

7.6 多级分布式计算机控制系统 190

7.6.1 分布式计算机控制系统的产生与定义 190

7.6.2 分布式计算机控制系统的特点和结构体系 190

7.6.3 第四代分布式控制系统及其技术特点 192

复习思考题 193

第8章 自动化制造系统的总体设计 194

8.1 总体设计的步骤及内容 195

8.2 零件族的选择及工艺分析 196

8.2.1 零件族的选择 197

8.2.2 零件工艺分析 199

8.3 设备选择与配置和总体布局设计 200

8.3.1 设备选择与配置 200

8.3.2 总体平面布局设计 205

复习思考题 210

第9章 自动化制造系统的计算机仿真及优化 211

9.1 计算机仿真概述 212

9.1.1 仿真的基本概念 212

9.1.2 计算机仿真的发展历程 214

9.1.3 计算机仿真的特点 215

9.1.4 计算机仿真的意义 216

9.1.5 自动化制造系统计算机仿真的作用 216

9.2 计算机仿真的基本理论及方法 217

9.2.1 仿真建模的基本理论 217

9.2.2 计算机仿真的一般过程 219

9.2.3 离散事件系统仿真的基本技术 220

9.3 自动化制造系统仿真研究的主要内容 223

9.3.1 总体布局研究 223

9.3.2 动态调度策略的仿真研究 223

9.3.3 作业计划的仿真研究 224

9.4 面向制造系统的仿真软件介绍及其应用实例 225

9.4.1 制造系统仿真语言与支持软件概述 225

9.4.2 通用仿真语言GPSS简介 227

9.4.3 主流制造系统仿真软件简介 229

9.4.4 ProModel仿真软件的模型元素及其使用 234

9.4.5 基于ProModel软件的仿真应用案例 239

复习思考题 252

第10章 制造系统的设计自动化 253

10.1 产品设计开发中的自动化技术 254

10.2 产品设计开发过程分析 255

10.3 数字化设计与制造系统 256

10.3.1 数字化设计与制造系统的工作过程 257

10.3.2 数字化设计与制造系统的内涵 258

10.3.3 数字化设计与制造系统的组成 260

10.3.4 CAD系统的软硬件选型 264

10.3.5 CAD系统的设计原则 266

10.3.6 数字化设计与制造系统的特点 269

10.4 现代产品快速开发方法 270

10.4.1 产品开发集成快速设计平台概述 270

10.4.2 虚拟产品开发与虚拟环境技术 270

10.4.3 产品虚拟原型技术 272

10.4.4 反求工程 274

复习思考题 276

第11章 制造系统的工艺自动化 278

11.1 工艺自动化系统概述 279

11.1.1 工艺设计自动化的意义 279

11.1.2 CAPP的基本概念 280

11.1.3 CAPP的结构组成 281

11.1.4 CAPP的基本技术 282

11.1.5 CAPP系统应用的社会经济效益 283

11.2 计算机辅助工艺设计 284

11.2.1 派生式CAPP系统 284

11.2.2 创成式CAPP系统 285

11.2.3 半创成式CAPP系统 288

11.2.4 CAPP专家系统简介 290

11.3 CAPP技术发展趋势 293

复习思考题 295

参考文献 297