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第1篇 导论 3

第1章 制造业和先进制造技术的发展 3

1.1 制造业及其发展概况 3

1.1.1 发达国家的制造业 3

1.1.2 中国的制造业 6

1.1.3 制造业在国民经济中的地位 7

1.2 制造业的发展趋势及特点 10

1.2.1 我国制造业的发展前景 10

1.2.2 我国未来制造业的特点 10

1.3 先进制造技术提出并得到重视 12

1.3.1 制造技术的演进和先进制造技术的提出 12

1.3.2 先进制造技术发展得到重视 16

1.4 先进制造技术的内涵及特点 19

1.4.1 先进制造技术的内涵 19

1.4.2 先进制造技术的特点 19

1.5 先进制造技术的体系结构 20

1.5.1 AMST多层次先进制造技术体系 20

1.5.2 FCCSET先进制造技术体系结构 21

1.6 先进制造技术的发展趋势 22

1.6.1 21世纪对先进制造技术的挑战与发展机遇 22

1.6.2 先进制造技术的发展趋势 23

1.7 先进制造技术对国民经济发展的重要作用 26

参考文献 27

第2篇 现代设计技术 31

第2章 现代设计技术概论 31

2.1 新产品开发综述 31

2.1.1 新产品开发的重要意义 31

2.1.2 决定新产品开发成败的核心因素 31

2.1.3 新产品开发中的新技术 33

2.2 现代设计技术的内涵及其体系 34

2.2.1 现代设计技术的内涵 34

2.2.2 现代设计技术的体系 36

2.3 现代设计技术的特点 38

2.4 现代设计的发展趋势展望与思考 42

2.4.1 发展趋势展望 42

2.4.2 思考与建议 43

参考文献 44

第3章 现代设计技术之一--现代设计方法学 45

3.1 并行设计 45

3.1.1 并行设计概念产生的背景和过程 45

3.1.2 并行设计的技术特征 46

3.1.3 并行设计中的关键技术 48

3.1.4 并行设计的技术经济效益 49

3.2 系统设计 51

3.2.1 系统设计的概念 51

3.2.2 系统设计的方法和步骤 53

3.2.3 机械系统设计 55

3.2.4 系统设计的展望 57

3.3 功能设计 57

3.3.1 功能设计的概念 57

3.3.2 功能设计的步骤 57

3.3.3 功能分析 57

3.3.4 寻求作用原理 59

3.4 模块化设计 61

3.4.1 模块化设计的基本概念和方法 61

3.4.2 模块化系统的分类 62

3.4.3 模块化设计的步骤 63

3.4.4 模块化设计的关键 65

3.4.5 模块化设计的现状与趋势 65

3.5 价值工程 67

3.5.1 概述 67

3.5.2 价值工程的基本概念 68

3.5.3 价值工程的工作程序 69

3.5.4 价值工程的技术方法 71

3.6 质量功能配置 73

3.6.1 概述 73

3.6.2 质量功能配置的基本原理 73

3.6.3 系统的质量功能配置过程及其特点 76

3.6.4 质量功能配置方法中有关内容的补充说明 77

3.7 反求工程技术 78

3.7.1 概述 78

3.7.2 反求工程技术的研究对象及研究内容 79

3.7.3 反求工程技术的研究特点及设计程序 81

3.7.4 反求工程技术的研究方法 82

3.7.5 实施反求工程应注意的一些问题和建议 83

3.8 绿色设计 84

3.8.1 绿色设计产生的背景 84

3.8.2 绿色产品与绿色设计 84

3.8.3 绿色设计及其特点与方法 86

3.8.4 绿色设计的主要内容和关键技术 87

3.8.5 绿色设计的发展 88

3.9 模糊设计 89

3.9.1 模糊设计的基石--模糊集与隶属函数 89

3.9.2 模糊优化设计 90

3.9.3 模糊可靠性设计 92

3.9.4 模糊控制设计 94

3.9.5 模糊神经网络与模糊专家系统 95

3.9.6 说明及展望 97

3.10 面向对象的设计 97

3.10.1 概述 97

3.10.2 面向对象的分析 98

3.10.3 面向对象的设计 100

3.10.4 面向对象设计的实现 102

3.10.5 面向对象设计的应用与展望 102

3.11 工业造型设计 103

3.11.1 工业造型设计学科的形成 104

3.11.2 工业造型设计的特征及内涵 105

3.11.3 工业造型设计基本方法 105

3.11.4 工业造型设计发展新动向 107

参考文献 109

第4章 现代设计技术之二--计算机辅助设计技术 111

4.1 有限元法 111

4.1.1 概述 111

4.1.2 有限元法的基本思想及计算步骤 111

4.1.3 有限元法的应用及现状 113

4.2 优化设计 116

4.2.1 优化设计问题 116

4.2.2 优化设计的基本术语和数学模型 117

4.2.3 最优化方法 120

4.2.4 最优化设计技术的现状与未来 120

4.3 计算机辅助设计 122

4.3.1 计算机辅助设计的基本概念和特点 122

4.3.2 计算机辅助设计系统的硬件 123

4.3.3 计算机辅助设计系统的软件 125

4.3.4 计算机辅助设计的研究热点及展望 126

4.4 模拟仿真和虚拟设计 128

4.4.1 现代产品开发中的重要支撑技术--模拟仿真技术 128

4.4.2 模拟仿真技术的发展 130

4.4.3 模拟仿真技术的三大组成部分 132

4.4.4 模拟仿真软件介绍 133

4.4.5 模拟仿真技术的最新发展--虚拟现实简介 136

4.5 智能计算机辅助设计 137

4.5.1 概述 137

4.5.2 智能计算机辅助设计系统的基本组成 137

4.5.3 人工智能技术与智能设计系统 138

4.5.4 智能计算机辅助设计的发展方向 140

4.5.5 国内外智能计算机辅助设计技术的应用状况 142

4.6 工程数据库 143

4.6.1 工程数据库的概念 143

4.6.2 工程数据库的特点 143

4.6.3 工程数据库系统简介 145

4.6.4 工程数据库系统的发展动向 150

参考文献 151

第5章 现代设计技术之三--可信性设计 153

5.1 可靠性设计 154

5.1.1 机械可靠性和电子可靠性 154

5.1.2 通用的可靠性设计分析方法 155

5.1.3 电子设备可靠性设计方法 160

5.1.4 机械可靠性设计方法 164

5.1.5 软件可靠性 165

5.2 安全设计 167

5.2.1 概述 167

5.2.2 安全设计的基本程序与方法 168

5.2.3 安全设计风险评价 169

5.2.4 结构安全设计 170

5.2.5 安全设计的展望 173

5.3 动态分析与设计 173

5.3.1 动态分析 174

5.3.2 动态设计 175

5.3.3 动态设计中的非线性问题--机构弹性动力学 179

5.3.4 动态设计的发展趋势与关键技术 179

5.4 防断裂设计 180

5.4.1 防断裂设计的提出 180

5.4.2 防断裂设计的工程方法 181

5.4.3 制造过程中的断裂控制设计 183

5.4.4 运行、维修和试验条件下的断裂控制 184

5.4.5 防断裂设计的安全、可靠性评价 185

5.4.6 防断裂设计的发展 186

5.5 疲劳可靠性设计 187

5.5.1 概述 187

5.5.2 疲劳可靠性设计的方法 189

5.5.3 工程应用中的主要问题 193

5.5.4 疲劳可靠性设计的展望 194

5.6 减摩耐磨设计 195

5.6.1 概述 195

5.6.2 摩擦副的系统分析 196

5.6.3 摩擦副的非正常状态 196

5.6.4 耐磨设计 198

5.6.5 减摩耐磨设计的发展动向 201

5.7 防腐蚀设计 201

5.7.1 概述 201

5.7.2 防腐蚀设计方法 203

5.7.3 防腐蚀设计技术发展趋势 206

5.8 健壮设计 207

5.8.1 概述 207

5.8.2 健壮设计原理 207

5.8.3 机械系统的稳健设计 211

5.8.4 健壮性与可靠性 213

5.8.5 应用举例--提高离合器弹簧的耐久性 213

5.9 耐环境设计 213

5.9.1 环境条件和产品防护类型 214

5.9.2 环境防护技术 217

5.9.3 环境试验评价 219

5.10 维修性设计和维修保障设计 219

5.10.1 概述 219

5.10.2 维修性设计与分析 220

5.10.3 维修保障设计 223

5.10.4 维修性与维修保障技术的综合发展趋势 225

5.11 测试性设计 225

5.11.1 概述 225

5.11.2 测试性要求 227

5.11.3 测试方案 227

5.11.4 固有测试性设计 228

5.11.5 测试点的配置 229

5.11.6 测试性验证和熟化 230

5.12 人机工程设计 230

5.12.1 概述 230

5.12.2 人体尺寸、操作姿态和体能 231

5.12.3 显示器的设计 234

5.12.4 控制零部件的设计 236

5.12.5 环境和其他问题的考虑 238

参考文献 239

第6章 设计试验技术 242

6.1 概述 242

6.2 产品可靠性试验 242

6.2.1 可靠性试验的意义与分类 242

6.2.2 指数分布可靠性测定试验 242

6.2.3 威布尔分布可靠性测定试验 244

6.2.4 加速试验及其原则 245

6.2.5 单一应力加速试验 246

6.2.6 复合应力加速试验 248

6.2.7 磨损加速试验 248

6.2.8 疲劳加速试验 249

6.3 产品环保性能试验与控制 249

6.3.1 产品环保性能的概念 249

6.3.2 产品环保性能评价方向 250

6.3.3 产品制造过程中的环保要求 251

6.3.4 环境标志产品 251

6.3.5 机械产品污染物排放指标及其检验 252

6.3.6 汽车排气污染物的控制 253

6.3.7 电机及其拖运设备噪声控制 255

6.4 仿真试验与虚拟试验 255

6.4.1 产品试验的目的 255

6.4.2 快速成形技术与仿真试验 256

6.4.3 虚拟试验及其一般方法 259

6.4.4 虚拟试验技术及设备 260

参考文献 262

第3篇 先进制造工艺 265

第7章 先进制造工艺概论 265

7.1 机械制造工艺的定义、内涵及分类 265

7.1.1 机械制造工艺的定义及内涵 265

7.1.2 机械制造工艺的分类 265

7.2 先进制造工艺的特点及产生条件 268

7.2.1 先进制造工艺在先进制造技术(AMT)中的地位 268

7.2.2 先进制造工艺的特点 268

7.2.3 先进制造工艺的产生环境及方式 269

7.3 先进制造工艺的技术发展趋势 271

参考文献 273

第8章 精密洁净铸造成形工艺 274

8.1 外热风冲天炉熔炼、处理、保护成套技术 275

8.1.1 概述 275

8.1.2 热风冲天炉发展历史 275

8.1.3 先进外热换热器原理、结构及系统实例 275

8.1.4 高效长寿外热冲天炉炉体结构及保护技术 279

8.1.5 外热冲天炉优点及应用范围 283

8.1.6 热风冲天炉发展前景 283

8.2 钢液精炼与保护技术 284

8.2.1 纯净铸钢和超纯净钢 284

8.2.2 纯净铸钢的精炼工艺 285

8.3 高紧实率潮型生产工艺与装备 289

8.3.1 概述 289

8.3.2 高紧实率无箱造型概述 289

8.3.3 高紧实率有箱造型发展史 289

8.3.4 几种造型紧实方法比较 290

8.3.5 高紧实率造型技术发展趋势 295

8.3.6 高紧实率潮型用型砂质量及其控制 296

8.4 近代化学固化砂铸造工艺 298

8.4.1 树脂固化砂工艺 298

8.4.2 水玻璃固化砂工艺 301

8.5 高效金属型铸造工艺与设备 303

8.5.1 铝合金件金属型铸造工艺及设备 303

8.5.2 铸铁件金属型铸造技术 305

8.6 气化模铸造工艺与设备 311

8.6.1 概述 311

8.6.2 气化模铸造技术 312

8.6.3 气体模铸造技术的特点及应用 315

8.7 铸造成形工艺模拟和工艺CAD 316

8.7.1 概述 316

8.7.2 铸件凝固过程数值模拟 317

8.7.3 铸件充型过程数值模拟 320

8.7.4 铸件微观组织预测 321

8.7.5 铸造工艺CAD软件 323

8.7.6 结语 324

参考文献 324

第9章 精确高效塑性成形技术 328

9.1 热精锻生产线成套技术 328

9.1.1 概述 328

9.1.2 精密热模锻生产线工艺流程设计 329

9.1.3 精密热模锻生产线的设备选择和机械手(机器人) 330

9.1.4 典型精密热锻生产线举例 331

9.2 冷温成形成套技术 332

9.2.1 概述 332

9.2.2 国内外发展概况及水平 332

9.2.3 技术内容及技术关键 333

9.2.4 冷温锻造工艺技术发展的关键 336

9.2.5 市场开发前景 339

9.3 辊锻和楔横轧成形技术 339

9.3.1 概述 339

9.3.2 辊锻成形技术 340

9.3.3 楔横轧成形技术 343

9.4 大型覆盖件冲压技术 346

9.4.1 概述 346

9.4.2 产生背景及发展简史 346

9.4.3 技术内容及技术关键 346

9.4.4 优缺点及使用范围 350

9.4.5 发展前景 351

9.5 精密冲裁工艺与装备 351

9.5.1 概述 351

9.5.2 精冲工艺过程的基本特征 351

9.5.3 完成精冲的基本条件 352

9.5.4 精冲工艺展望 354

9.6 超塑性和等温成形工艺 356

9.6.1 超塑性及其成形工艺 356

9.6.2 等温锻造成形 358

9.7 锻造工艺模拟及工艺CAD 359

9.7.1 概述 359

9.7.2 锻造工艺模拟技术的研究进展 360

9.7.3 关于锻造工艺模拟软件的应用 362

参考文献 362

第10章 优质、高效焊接与切割技术 363

10.1 新型焊接电源及控制技术 363

10.1.1 概述 363

10.1.2 逆变式弧焊电源主电路形式 363

10.1.3 弧焊逆变器单元组合 364

10.1.4 弧焊逆变器输出电流反馈控制系统 365

10.1.5 逆变式弧焊电源空载状态控制 365

10.1.6 逆变式钨极氩弧焊电源及其控制 366

10.1.7 逆变式二氧化碳气体保护焊电源及其控制 367

10.1.8 逆变式弧焊电源的发展前景 368

10.2 激光焊接技术 368

10.2.1 概述 368

10.2.2 激光焊接的工艺特点 368

10.2.3 激光焊接设备 369

10.2.4 影响激光焊接质量的因素 370

10.2.5 改善和发展激光焊接的新技术 372

10.2.6 激光焊接的应用 373

10.3 优质、高效、低稀释率堆焊技术 373

10.3.1 概述 373

10.3.2 先进的带极堆焊技术 374

10.3.3 先进的粉末等离子弧堆焊技术 377

10.4 微连接技术 379

10.4.1 概述 379

10.4.2 微连接技术中的压焊方法 379

10.4.3 微连接技术中的软钎焊方法 380

10.4.4 发展前景 383

10.5 焊接机器人及其应用 383

10.5.1 概述 383

10.5.2 焊接机器人 383

10.5.3 焊接机器人的应用 387

10.5.4 焊接机器人的发展 388

10.6 高效优质切割技术 388

10.6.1 概述 388

10.6.2 火焰切割用气体 389

10.6.3 火焰精密快速切割 390

10.6.4 数控切割技术 391

10.6.5 精密等离子弧切割技术 391

10.6.6 激光切割技术 392

10.6.7 高压水射流切割 393

10.7 焊接过程数值模拟与专家系统 394

10.7.1 概述 394

10.7.2 焊接过程数值模拟 394

10.7.3 焊接专家系统 397

参考文献 399

第11章 优质低耗洁净热处理技术 401

11.1 可控气氛热处理 401

11.1.1 概述 401

11.1.2 N2-CH3OH氮基气氛 402

11.1.3 直生式气氛 403

11.1.4 发展前景 406

11.2 真空热处理 406

11.2.1 真空炉内对流加热技术的开发 406

11.2.2 真空高压气冷淬火技术 408

11.2.3 真空高压气冷等温淬火 408

11.2.4 真空渗氮技术 409

11.2.5 真空清洗与干燥技术 409

11.3 离子化学热处理 410

11.3.1 概述 410

11.3.2 发展背景及简史 410

11.3.3 离子渗氮 411

11.3.4 离子N-C共渗 411

11.3.5 离子渗碳 412

11.3.6 离子热处理设备 413

11.3.7 优缺点及使用范围 414

11.3.8 发展前景 415

11.4 激光表面合金化 415

11.4.1 概述 415

11.4.2 激光表面合金化层凝固特征 416

11.4.3 合金层组织 416

11.4.4 激光表面合金化的强化机制 420

11.4.5 激光表面合金化的应用 420

11.4.6 激光表面合金化的发展 421

11.5 热处理专家系统及性能预报 421

11.5.1 概述 421

11.5.2 产生背景及发展简史 421

11.5.3 技术内容及技术关键 422

11.5.4 优缺点及使用范围 424

11.5.5 发展前景 424

参考文献 424

第12章 高效、高精机械加工工艺 427

12.1 精密加工和超精密加工 427

12.1.1 概述 427

12.1.2 产生背景及发展 428

12.1.3 镜面铣技术及其应用 428

12.1.4 金刚石车削技术及其应用 431

12.1.5 精密和超精密磨削 434

12.1.6 发展前景 437

12.2 高速切削与高速磨削 438

12.2.1 高速切削的特点 438

12.2.2 高速切削的产生背景和发展史 438

12.2.3 高速切削的技术关键 439

12.2.4 高速切削的发展前景 450

12.2.5 高速磨削的特点 451

12.2.6 高速磨削的产生背景和发展史 451

12.2.7 高速磨削的技术关键 451

12.2.8 高速磨削的发展前景 458

12.3 复杂型面的数控加工 460

12.3.1 概述 460

12.3.2 复杂型面的主要加工方法 460

12.3.3 复杂型面数控加工的技术关键 461

12.3.4 发展前景 464

12.4 游离磨料的高效加工 465

12.4.1 概述 465

12.4.2 超声研磨工艺 466

12.4.3 超声研磨加工玻璃 466

12.4.4 超声轨迹加工 467

12.4.5 发展前景 467

参考文献 468

第13章 现代特种加工工艺 469

13.1 激光加工 469

13.1.1 概述 469

13.1.2 激光加工系统的组成及其特性 470

13.1.3 激光加工的合理工作参数 471

13.1.4 激光加工的技术发展趋势 472

13.2 复合加工 473

13.2.1 概述 473

13.2.2 组成复合加工的典型能量形式 474

13.2.3 化学机械复合加工 474

13.2.4 磁场辅助研抛加工 477

13.2.5 激光辅助车削 478

13.2.6 复合加工的技术发展趋势 479

13.3 微细加工和纳米技术 479

13.3.1 概述 479

13.3.2 微细机械加工和电加工技术 480

13.3.3 光化掩膜加工 482

13.3.4 微细加工的技术发展趋势 484

13.4 水喷射加工 485

13.4.1 概述 485

13.4.2 水喷射加工系统及其应用技术 485

13.4.3 水喷射加工应用前景和技术发展趋势 488

参考文献 488

第14章 新型材料成形与加工工艺 490

14.1 新型材料的铸造成形 490

14.1.1 钛合金的铸造成形 490

14.1.2 金属基复合材料的铸造成形 492

14.2 新型材料的超塑性成形 493

14.2.1 金属间化合物的超塑性 493

14.2.2 陶瓷材料的超塑性 493

14.2.3 金属基复合材料的超塑性成形 494

14.2.4 新型金属材料的超塑性成形 494

14.3 新型材料的焊接 494

14.3.1 金属基复合材料的焊接 495

14.3.2 陶瓷的焊接 496

14.4 新型材料的热处理 498

14.4.1 形状记忆合金热处理 498

14.4.2 储氢合金的热处理 499

14.4.3 陶瓷材料的热处理 500

14.4.4 金属间化合物材料的热处理 500

14.5 新型材料的机械加工 501

14.5.1 概述 501

14.5.2 陶瓷材料的加工原理及方法 502

14.5.3 陶瓷材料高效、高精加工方法的研究 502

14.5.4 陶瓷材料机械加工技术的发展趋势 504

参考文献 504

第15章 优质清洁表面工程新技术 505

15.1 化学镀非晶态合金技术 506

15.1.1 概述 506

15.1.2 产生背景及发展简史 506

15.1.3 制备技术 506

15.1.4 性能与应用 508

15.1.5 发展前景 509

15.2 新型节能表面涂装技术--自泳涂装 509

15.2.1 概述 509

15.2.2 产生背景及发展简史 509

15.2.3 技术内容与技术关键 510

15.2.4 优缺点及使用范围 512

15.2.5 发展前景 512

15.3 铝及铝合金的微弧氧化技术 512

15.3.1 概述 512

15.3.2 产生背景及发展简史 512

15.3.3 技术内容及技术关键 512

15.3.4 优缺点及使用范围 514

15.3.5 发展前景 514

15.4 高速燃气喷涂技术 515

15.4.1 概述 515

15.4.2 产生背景及发展简史 515

15.4.3 技术内容及技术关键 516

15.4.4 优缺点及使用范围 518

15.4.5 发展前景 518

15.5 热喷涂激光重熔复合技术 519

15.5.1 概述 519

15.5.2 产生背景及发展简史 519

15.5.3 热喷涂激光重熔二步法工艺 519

15.5.4 发展前景 521

15.6 等离子体化学气相沉积技术 521

15.6.1 概述 521

15.6.2 产生背景及发展简史 521

15.6.3 技术内容及技术关键 521

15.6.4 优缺点及使用范围 524

15.6.5 发展前景 525

15.7 离子束辅助镀膜(IAC)技术 525

15.7.1 概述 525

15.7.2 产生背景及发展简史 525

15.7.3 技术内容及技术关键 525

15.7.4 技术特性及使用范围 526

15.7.5 发展趋势及前景 527

参考文献 528

第16章 快速模具制造技术 530

16.1 锻模CAD/CAM一体化技术 530

16.1.1 概述 530

16.1.2 锻模与CAD/CAM有关的特点 531

16.1.3 技术内容和技术关键 532

16.1.4 使用范围 536

16.1.5 发展前景 537

16.2 快速原型/零件制造技术 537

16.2.1 快速原型/零件制造技术产生背景 537

16.2.2 快速原型/零件制造技术的原理 537

16.2.3 RPM技术的主要方法 538

16.2.4 RPM技术的工艺装备、材料及软件 539

16.2.5 RPM技术的应用 541

16.2.6 RPM技术发展趋势 542

参考文献 543

第17章 拟实制造成形加工技术 544

17.1 材料热加工拟实制造成形 544

17.1.1 热加工工艺模拟研究的重大意义 544

17.1.2 热加工工艺模拟的研究方法 546

17.1.3 热加工工艺模拟的功能 546

17.1.4 热加工数值模拟的主要内容 546

17.1.5 热加工工艺模拟技术发展趋势 548

17.1.6 热加工工艺模拟与优化设计技术的应用前景 549

17.2 机械加工的拟实制造技术 549

17.2.1 概述 549

17.2.2 拟实机械加工制造环境的建立 549

17.2.3 切削路径和表面形成过程的动态仿真 552

17.2.4 加工过程物理特性仿真 553

17.2.5 生产线运行作业的仿真 557

17.2.6 机械加工拟实技术的发展趋势 558

17.3 机械产品的拟实装配技术 559

17.3.1 概述 559

17.3.2 虚拟装配的技术关键 560

17.3.3 虚拟装配环境的结构 560

17.3.4 虚拟装配系统的结构 561

17.3.5 机械产品装配拟实技术的发展趋势 561

参考文献 562

第4篇 自动化技术 565

第18章 概论 565

18.1 制造业自动化的技术内涵 565

18.1.1 对制造业的认识 565

18.1.2 自动化的概念 565

18.1.3 制造业自动化的内涵 566

18.2 制造业自动化的发展趋势 566

18.3 我国制造业自动化的现状 568

参考文献 568

第19章 机床数控技术 569

19.1 概述 569

19.1.1 机床数控技术发展简述 569

19.1.2 机床数控技术包括的主要内容 570

19.2 机床数控装置 570

19.2.1 概述 570

19.2.2 数控系统的硬件结构 571

19.2.3 数控系统的软件结构(CME988) 574

19.2.4 数控系统功能的主要发展趋势 577

19.3 机床用进给伺服系统和主轴伺服系统 579

19.3.1 机床用进给伺服系统 579

19.3.2 机床用主轴伺服系统 583

19.3.3 机床进给系统和主轴系统的发展趋势 585

19.4 数控机床的程序编制 589

19.4.1 数控机床程序编制的一般步骤和手工编程 589

19.4.2 自动编程 591

19.4.3 编程举例 591

19.5 机床数控系统的发展趋势 596

参考文献 599

第20章 工业机器人 600

20.1 概述 600

20.1.1 中国工业机器人的回顾 600

20.1.2 机器人工业的现状 600

20.1.3 我国机器人工业的发展趋势 601

20.1.4 国外机器人工业的发展趋势 604

20.2 工业机器人操作机 605

20.2.1 工业机器人操作机的自由度和坐标型式 605

20.2.2 操作机的不同结构及其特点 605

20.2.3 操作机的运动学和动力学 606

20.2.4 工业机器人的工作空间及与结构尺寸的相关性 609

20.2.5 操作机整机设计原则和设计方法 614

20.2.6 操作机腰部、臂部和腕部结构 619

20.3 工业机器人驱动系统 620

20.3.1 工业机器人驱动系统的特点 620

20.3.2 工业机器人驱动系统设计的选用原则 621

20.3.3 电液伺服驱动系统 621

20.3.4 气动驱动系统 622

20.3.5 电动驱动系统 622

20.4 工业机器人控制系统 625

20.4.1 机器人控制的功能、组成和分类 625

20.4.2 机器人控制系统设计原则 627

20.4.3 机器人仿真 629

20.4.4 几种典型的控制方法 629

20.4.5 控制系统硬件构成 630

20.4.6 机器人的编程 631

20.5 机器人用传感器 633

20.5.1 内部传感器 634

20.5.2 外部传感器 636

20.6 工业机器人自动生产线 639

20.6.1 机器人自动喷涂线形式 639

20.6.2 机器人自动喷涂线的结构和系统功能 640

20.6.3 机器人自动喷涂线参数设计 642

20.6.4 机器人自动生产线总控系统 644

20.7 几种典型工业机器人应用实例 648

20.7.1 喷涂机器人应用实例 648

20.7.2 点焊机器人应用实例 650

20.7.3 弧焊机器人应用实例 651

20.7.4 搬运机器人应用实例 651

20.7.5 装配机器人应用实例 652

20.7.6 冲压机器人应用实例 652

20.7.7 压铸机器人应用实例 653

20.7.8 其他机器人 654

参考文献 656

第21章 柔性制造系统(FMS) 657

21.1 柔性制造系统基本概念 657

21.1.1 柔性制造系统的产生和特点 657

21.1.2 柔性制造系统的级别和适用范围 659

21.2 柔性制造系统的组成和结构 660

21.2.1 柔性制造系统的加工系统 660

21.2.2 柔性制造系统的物流系统 674

21.2.3 柔性制造系统的控制和管理系统 681

21.3 柔性制造系统的应用 686

21.3.1 柔性制造系统实施步骤 686

21.3.2 柔性制造系统的应用例 688

21.4 柔性制造系统的发展趋势 689

参考文献 690

第22章 集成制造技术 691

22.1 计算机集成制造 691

22.2 集成制造系统的体系结构 696

22.3 集成制造系统的组成 700

22.3.1 管理信息系统 700

22.3.2 技术信息系统 702

22.3.3 制造自动化系统 704

22.3.4 计算机辅助质量保证系统 706

22.3.5 计算机通信网络 708

22.3.6 集成制造系统的数据管理 712

22.4 集成制造系统的实施 714

22.5 集成制造技术的发展 718

参考文献 718

第23章 传感技术 719

23.1 概述 719

23.1.1 我国传感技术的发展简况 719

23.1.2 传感器的应用越来越重要 720

23.2 传感原理及传感的物理、化学效应 721

23.2.1 传感器 721

23.2.2 采样定理 722

23.2.3 量化 724

23.2.4 物理和化学效应 724

23.2.5 传感器和自然规律 733

23.3 机械加工过程的传感检测技术 733

23.3.1 切削过程和机床运行过程的传感技术 733

23.3.2 工件的过程传感 737

23.3.3 刀具/砂轮的检测传感 739

23.4 传感器的组成、分类和典型的传感器 741

23.4.1 传感器的组成 741

23.4.2 传感器的分类 742

23.4.3 典型的传感器 743

23.5 传感器的特性及其评价 745

参考文献 747

第24章 自动检测及信号识别技术 748

24.1 自动检测与计算机辅助检验(CAT) 748

24.1.1 检测和检验在先进制造中的作用 748

24.1.2 自动检测的原理与方法 749

24.1.3 计算机辅助检验(CAT) 755

24.2 信号识别系统 756

24.3 数据的获取 759

24.4 数据处理 764

24.4.1 制造过程数据的特征 764

24.4.2 信号预处理 764

24.4.3 信噪比的改进 766

24.5 特征提取 768

24.5.1 基本概念 768

24.5.2 类别可分离性判据 769

24.5.3 特征提取的方法 770

24.6 模式和模式识别 771

24.6.1 模式和模式识别概述 771

24.6.2 贝叶斯决策 773

24.6.3 线性判别函数及其应用 775

参考文献 776

第25章 过程与设备工况的监测 778

25.1 概述 778

25.1.1 制造过程的发展 778

25.1.2 制造过程装备的发展简况 778

25.2 过程监视和控制系统 779

25.2.1 刀具、砂轮的过程监视和控制系统 779

25.2.2 机床运行和工件的过程监视 794

25.3 在线反馈质量控制 794

25.3.1 均方漂移 794

25.3.2 损失函数 796

25.3.3 测量间隔大于一件产品生产时间的反馈控制 797

25.4 自动过程辨识和生产过程调节 799

25.4.1 生产过程改进法 799

25.4.2 生产过程自动辨识和调整 802

25.5 过程调节和过程恢复的改进方法 803

25.5.1 冗余机器的应用 803

25.5.2 自动辨识的调整恢复系统 804

25.6 预防性维护导论 804

参考文献 808

第5篇 系统管理技术 811

第26章 系统管理技术概论 811

26.1 制造业生产方式的演变 811

26.1.1 制造业生产方式和企业价值取向 811

26.1.2 制造业生产方式的历史演变 812

26.1.3 先进制造模式产生的背景 813

26.2 先进制造模式的机理研究 815

26.3 先进制造模式的运行机制 815

26.3.1 基本认识概要 815

26.3.2 先进生产方式的关键要素 816

26.3.3 企业的任务--转变观念与提高素质 816

26.3.4 政府的责任--发展战略与支持环境 818

26.3.5 推选实施先进制造模式的构想及策略 819

参考文献 819

第27章 先进制造模式 820

27.1 精益生产 820

27.1.1 历史背景 820

27.1.2 准时制生产 821

27.1.3 丰田生产系统 824

27.1.4 精益生产方式 825

27.2 计算机集成制造和智能制造 826

27.2.1 计算机集成制造系统(CIMS) 826

27.2.2 智能制造 829

27.3 灵捷制造 832

27.3.1 灵捷制造的起源 832

27.3.2 灵捷制造的含义 833

27.3.3 灵捷制造企业的主要特征、要素和使能子系统 833

27.3.4 灵捷制造中的管理 836

27.3.5 灵捷制造的方法论 837

27.4 高效快速重组生产模式 838

27.4.1 高效快速重组生产系统的概念 838

27.4.2 高效快速重组生产系统的基本特征 839

27.4.3 制造资源的快速有效集成 840

27.4.4 高效快速重组生产系统的启示 843

27.5 模式的企业实施研究 844

27.5.1 各种制造模式的分析比较 844

27.5.2 在我国推行先进制造模式的柔性战略 845

27.5.3 网络化制造的生产模式 846

27.6 企业的实施案例 851

27.6.1 第一汽车制造厂变速箱厂--准时化生产方式 851

27.6.2 上海富安工厂自动化有限公司--在虚拟制造环境下提高企业资源效益的实践探索 853

27.6.3 西安杨森制药有限公司--生产流程再造 855

参考文献 857

第28章 先进管理技术 858

28.1 并行工程 858

28.1.1 原有产品开发工作中的瓶颈 858

28.1.2 并行实现了过程重组与优化 859

28.1.3 组成集成产品开发团队 859

28.1.4 建立支持用户工作的协同工作环境 860

28.1.5 应用各种技术工具完成产品并行开发 861

28.1.6 并行工程理论研究概述 861

28.1.7 并行工程支持环境 862

28.1.8 并行工程实施的途径 864

28.2 生产组织方法 865

28.2.1 组织管理理念的溯源 865

28.2.2 组织管理方法及其软件的发展趋势 866

28.3 基于作业的成本管理(Activity-Based Costing-ABC) 869

28.3.1 传统成本计算弊端及作业成本计算产生 870

28.3.2 作业成本计算的原理、程序及方法 872

28.3.3 作业成本计算案例分析 874

28.4 现代质量保障体系 876

28.4.1 新的质量观 876

28.4.2 现代质量保障系统 878

28.4.3 现代质量保障技术 879

28.4.4 基于灵捷制造的质量保障 881

28.5 物流系统管理 882

28.5.1 概述 882

28.5.2 连销经营与供应链管理 884

28.5.3 我国制造企业物流管理中存在的问题及其合理化的途径 886

28.6 现代管理信息系统 890

28.6.1 概述 890

28.6.2 现代管理信息系统概念 890

28.6.3 现代管理信息系统信息基础设施 891

28.6.4 现代管理信息系统与传统管理信息系统的区别及变革 893

28.6.5 现代管理信息系统应用结构 895

28.7 生产率工程 895

28.7.1 生产率工程的概念 895

28.7.2 混沌与提高竞争力的新生产率模式 895

28.7.3 新型组织系统设计思路 897

28.7.4 生产率改善支持系统 897

参考文献 899

第29章 企业组织 900

29.1 企业理论沿革 900

29.1.1 经典企业理论 900

29.1.2 现代企业理论 901

29.1.3 企业理论遇到的挑战 903

29.2 虚拟公司机理研究 904

29.2.1 虚拟公司概述 904

29.2.2 虚拟公司的指导思想 904

29.2.3 虚拟公司的本质特征 905

29.2.4 虚拟公司的经济原理 905

29.2.5 虚拟公司的组织模式 906

29.2.6 虚拟公司的运行机制 907

29.3 企业组织结构的变革 907

29.3.1 新型生产方式对企业组织的要求 908

29.3.2 科层组织结构存在的问题 909

29.3.3 组织观念的革新 910

29.3.4 组织结构的发展趋势--分散化与网络化 911

29.4 加强以人为本的团队建设 912

29.4.1 确定以人为本的制造思想 912

29.4.2 团队 913

29.4.3 我国制造企业应加强以人为本的团队建设 915

29.5 企业再造 915

29.5.1 问题的提出 915

29.5.2 再造的概念 916

29.5.3 再造中的信息技术 920

29.5.4 层级--网络组织的协调与激励 922

参考文献 925

第6篇 发展先进制造技术的支持环境和战略 929

第30章 企业发展和应用先进制造技术的途径 929

30.1 21世纪市场分析和产品特征 929

30.1.1 市场分析 929

30.1.2 21世纪产品的特征 931

30.2 面向21世纪的制造企业特征 933

30.2.1 制造企业发展的沿革 933

30.2.2 21世纪的制造企业的战略选择 934

30.2.3 21世纪制造企业的主要特征 935

30.2.4 建构21世纪我国制造企业的基础 936

30.3 先进制造技术的竞争力 937

30.3.1 从竞争力角度审视先进制造技术 937

30.3.2 先进制造技术是提高制造企业竞争力的原动力 939

30.3.3 竞争力理念创新 940

30.4 企业发展和应用先进制造技术的途径 941

30.5 生产模式变革 943

参考文献 944

第31章 适应先进制造技术发展的人才培训体系 945

31.1 发展先进制造技术对人才的需求分析 945

31.1.1 先进制造技术环境下人的工作变化 945

31.1.2 发展先进制造技术对人的素质和技能的需求 946

31.2 先进制造技术的教育和培训 947

31.2.1 教育和培训的战略性 948

31.2.2 继续教育培训体系 948

31.3 适应先进制造技术发展的高等工程教育 952

31.3.1 先进制造技术对高等工程教育的挑战 952

31.3.2 改革我国的高等工程教育 953

参考文献 956

第32章 我国先进制造技术的研究开发与服务体系 957

32.1 我国先进制造技术的研究开发与服务体系现状 957

32.1.1 科研院所先进制造技术研究开发机构的现状 957

32.1.2 高等理工科院校研究开发体系现状 958

32.1.3 企业技术中心基本情况 960

32.1.4 先进制造技术服务体系现状 961

32.1.5 现有体系存在的问题 962

32.2 国外的科学研究、技术开发与技术服务体系 963

32.2.1 科学研究体系 963

32.2.2 技术开发体系 964

32.2.3 技术服务体系 965

32.2.4 可资借鉴的国外经验 966

32.3 21世纪我国先进制造技术研究开发与服务体系的目标框架 967

参考文献 968

第33章 我国发展先进制造技术的战略选择 969

33.1 国际上发展先进制造技术的经验教训 969

33.1.1 从美国、日本经济的兴衰看先进制造技术的发展 969

33.1.2 从韩国、台湾对亚洲金融风暴抵抗能力看制造业的组织结构 969

33.2 我国发展先进制造技术的战略选择 970

参考文献 971