目录

第3版前言

第2版前言

第1版前言

第1章成组技术

1.1概述2

1.1.1成组技术的基本原理2

1.1.2成组技术的发展历程2

1.1.3实施成组技术的方法和步骤4

1.1.4成组技术的效益分析4

1.2零件分类编码系统7

1.2.1零件的代码和零件分类编码的作用7

1.零件的代码7

2.零件分类编码的作用8

1.2.2零件分类和编码的基本原理8

1.零件的分类原理8

2.零件的编码原理9

1.2.3零件族的基本概念和零件分类方法9

1.零件族的基本概念9

2.零件族的分类方法10

1.2.4零件分类编码的内容与结构10

1.对零件分类编码系统的基本要求10

2.零件分类编码的内容10

3.零件分类编码系统的编码结构10

1.2.5典型零件分类编码系统12

1.VUOSO零件分类编码系统13

2.OPTIZ零件分类编码系统17

3.KK-3零件分类编码系统19

4.JLBM-1机械零件分类编码系统19

1.2.6制订企业零件分类编码系统的方法25

1.企业自主开发25

2.采用商品化系统26

3.改进公开出版的系统26

1.2.7计算机辅助编码26

1.3零件分类成组的方法 27

1.3.1编码分类法27

1.特征码位法27

2.码域法27

3.特征位码域法28

1.3.2生产流程分析法28

1.生产流程分析的步骤28

2.生产流程分析法中常用的分类成组方法29

1.3.3势函数法34

1.4成组技术的应用35

1.4.1成组技术在产品设计中的应用35

1.产品设计标准化36

2.成组技术在CAD中的应用38

1.4.2成组技术在制造过程设计中的应用38

1.成组工艺设计38

2.成组夹具设计39

3.成组技术在数控程序编制中的应用40

1.4.3成组技术在生产组织与管理中的应用41

1.成组生产单元的设计41

2.成组技术在生产管理中的应用45

1.5成组技术在企业中的实施方法与实例45

1.5.1实施成组技术的条件45

1.5.2成组技术在企业中的应用实例46

1.沈阳第一机床厂零件编码系统（S1-LJBM）46

2.沈阳第一机床厂零件分类系统（S1-LJFL）51

1.6大成组技术53

1.6.1大成组技术的基本原理53

1.6.2大成组技术的体系结构54

1.6.3大成组技术中的零件分类编码模型55

1.6.4从大成组技术到大规模定制生产57

1.6.5模块化技术及其应用58

参考文献58

第2章组合机床及自动线加工技术

2.1组合机床及其自动线的组成、应用范围和标准化60

2.1.1组合机床及其自动线的组成、分类和适用范围60

1. 组合机床的组成60

2.组合机床的分类和适用范围60

3.组合机床自动线的分类66

4.组合机床自动线的布局67

2.1.2组合机床及其自动线的设计特点和选用原则69

1. 组合机床设计特点69

2.影响组合机床形式的因素69

3.专用部件设计69

4. 典型组合机床夹具示例71

5. 典型组合机床主轴箱示例76

2.1.3组合机床通用部件和标准化81

1. 组合机床通用部件的分类81

2. 组合机床通用部件的标准化81

3. 典型通用部件81

4. 典型动力部件示例81

5. 典型支承部件示例87

6. 典型输送部件示例87

7. 组合机床通用部件的选用原则90

8. 组合机床及其自动线的电气控制系统90

2.2组合机床加工工艺范围及工艺方案的制订94

2.2.1制订组合机床工艺方案的原则94

2.2.2用组合机床加工零件定位基准的选择95

1.选择工艺基面的原则及应注意的问题95

2.箱体零件和非箱体零件工艺基面的选择95

3.确定零件夹压位置应注意的问题95

2.2.3组合机床加工工艺95

1.平面铣削95

2.钻孔96

3.扩孔、铰孔、镗孔96

4.高精度孔的镗削101

5.镗孔车端面103

6.高精度止口深度的镗削104

7.深孔加工104

8.活塞裙部异形外圆加工105

9.镗车-枪铰复合加工105

10.攻螺纹105

2.2.4组合机床加工余量的确定和刀具结构的选择108

1.加工余量的确定108

2.刀具结构的选择108

2.2.5组合机床切削用量的选择108

1.切削速度、进给量、切削力108

2.确定切削用量时应注意的问题109

2.2.6确定组合机床及其自动线工艺方案时应注意的问题109

1.组合机床及其自动线完成工艺时常遇到的限制109

2.确定工艺过程中应考虑的原则和问题109

3.组合机床及其自动线排屑、冷却、集中润滑和清洗等应考虑的原则和问题110

2.3自动上下料装置113

2.3.1概述113

1.分类113

2.件料自动上下料装置的组成113

3.设计选用自动上下料装置的注意要点114

2.3.2料仓式上下料装置114

1.料仓114

2.消除料仓堵塞的机构118

3.输料槽118

4.隔料器125

5.分路器及合路器 125

6.上料机构125

7.下料机构127

2.3.3料斗式上料装置127

1.料斗的类型及主要技术特性127

2.振动式料斗132

3.定向机构137

4.双盘旋转式供料器 140

2.3.4工件姿势的识别144

1.工件姿势的概率 144

2.工件姿势的识别方法146

2.4旋转体零件加工自动线148

2.4.1旋转体零件加工自动线机床的类型与特点148

2.4.2旋转体零件加工自动线对毛坯的要求 149

2.4.3旋转体零件加工自动线对刀具的要求149

1.刀具断屑应满足的要求及断屑措施150

2.为保证刀具材料稳定的切削性能，精加工刀具应有较长的尺寸寿命150

3.保证刀具精确、迅速地调整150

4.快速或自动换刀150

5.刀具过载保护及破损检测150

2.4.4旋转体零件加工自动线传送系统和布局形式的特点150

2.5组合机床及其自动线的安装、调试、维护和使用中应注意的问题154

2.5.1组合机床总装和试车前工具的准备154

2.5.2组合机床的部件装配和精度检验155

2.5.3组合机床的总装与调整 156

2.5.4组合机床的空运转试验和切削试验157

2.5.5组合机床自动线的装配、调整、试车和安装158

1.组合机床的安全防护和检查保养158

2.组合机床的常见故障和排除158

参考文献159

第3章数控加工技术

3.1数控加工概述161

3.1.1数控加工基本概念及工作原理161

1. 数控加工的定义、内容161

2. 数控加工的工作原理161

3. 数控加工的特点及适应性162

4. 数控机床的组成163

5. 数控机床的分类163

3.1.2数控机床的选用164

1. 数控机床规格的选用164

2. 机床精度的选择164

3. 数控系统的选择165

4. 工时和节拍的估算165

3.1.3典型数控系统介绍165

1. FANUC数控系统165

2. SIEMENS数控系统169

3. 华中数控系统176

3.1.4数控系统新技术178

1. 开放式数控系统178

2. 分布式数控系统180

3. 采用STEP-NC标准的数控系统180

3.1.5数控机床的安装、调试及验收181

1. 安装、调试181

2. 验收184

3. 五轴联动数控机床S形试件加工验收方法185

3.2数控加工工艺基础186

3.2.1数控加工工艺分析186

1. 数控加工工艺过程的特点和主要内容186

2. 数控加工零件的工艺性分析186

3.2.2数控加工工序的设计188

1. 数控刀具的选择188

2. 切削用量的确定190

3. 对刀点与换刀点的确定192

4. 确定走刀路线193

3.2.3数控加工的数学处理196

1.非圆曲线的数学处理方法196

2. 列表曲线的数学处理方法197

3. 曲面的数学处理方法198

3.2.4数控加工专用技术文件的编写199

1.数控加工工序卡片199

2.数控加工程序说明卡200

3. 数控加工走刀路线图200

4. 数控车削加工刀具卡片201

5. 数控加工刀具调整图201

3.3数控加工刀具选型202

3.3.1刀具材料202

1. 刀具材料应具备的性能202

2. 刀具材料的种类203

3. 高速钢刀具材料及其刀具选用204

4. 硬质合金材料及其刀具选用207

5. 陶瓷材料及其刀具选用211

6. 涂层刀具的选用212

7. 超硬刀具材料及其刀具选用213

3.3.2数控车削刀具215

1. 车削刀具的分类215

2. 车削刀具的选用217

3. 可转位刀具断屑槽形的选用221

3.3.3数控铣削刀具223

1. 铣刀的分类223

2. 铣刀的特点及用途224

3. 铣刀的几何角度及选用225

4. 铣刀的其他选用原则226

3.3.4工具系统231

1. 工具系统介绍231

2. 整体式工具系统233

3. 模块式工具系统235

4. 高速切削用工具系统236

3.4数控加工的编程基础239

3.4.1数控编程概述239

1. 数控加工的过程239

2. 数控编程的内容与方法240

3. 数控机床的坐标系和运动方向240

4. 程序的结构241

3.4.2车床数控系统的功能与指令代码244

1. 车床数控系统的通用指令代码244

2. 车削系统固定循环247

3.4.3铣削数控系统的功能与指令代码249

1. 铣削系统的通用指令代码249

2. 铣削系统的固定循环256

3.4.4数控系统宏指令编程263

1. FANUC系统宏变量及常量263

2. FANUC系统用户宏程序A指令264

3. FANUC系统用户宏程序B指令265

3.5数控自动编程266

3.5.1自动编程的基本概念266

1. 自动编程的特点266

2. 自动编程相关术语267

3. 自动编程的分类268

3.5.2图形交互自动编程系统269

1. 图形交互自动编程的基本实现过程和内容269

2. 图形交互自动编程的工艺处理269

3. 图形交互自动编程的后处理280

3.5.3常用自动编程系统281

1. CAXA 制造工程师282

2. Mastercam283

3. Pro/ENGINEER283

4. NX CAD/CAM284

参考文献285

第4章计算机辅助制造支撑技术

4.1计算机辅助制造支撑技术的内涵287

1.计算机辅助制造的定义287

2.计算机辅助制造支撑技术的定义287

4.2计算机辅助制造系统硬件287

4.2.1运算处理单元287

1.个人计算机及工作站和服务器287

2.单片机、数字信号处理器和现场可编程门阵列等微处理器系统290

4.2.2信息采集装置291

4.3计算机辅助制造系统软件294

4.3.1计算机操作系统294

1.操作系统的分类294

2.常用操作系统介绍295

4.3.2计算机编程语言296

1.计算机编程语言的分类296

2.常用程序设计语言介绍296

4.3.3专业软件298

1.CAD软件298

2.CAE软件299

3.CAM软件300

4.CAPP软件301

5.PDM及PLM软件301

4.4数据及数据库302

4.4.1数据的定义及分类302

1.定义302

2.分类302

4.4.2数据库的定义及分类302

1.定义302

2.分类302

4.4.3常用数据库介绍303

4.4.4数据交换及标准303

4.4.5数据分析与应用304

1.数据科学与制造系统的大数据304

2.数据挖掘与数据融合304

3.数字孪生与数字样机305

4.5制造系统的通信网络305

4.5.1网络的基本概念305

1.定义和分类305

2.性能指标305

3.传输介质306

4.5.2计算机网络与互联网307

1.计算机网络、互联网与因特网307

2.TCP/IP协议族307

3.网络硬件308

4.5.3工业现场总线308

1.现场总线的定义及特点308

2.现场总线的标准309

3.现场总线基本参考模型309

4.常用现场总线309

4.5.4物联网与无线通信310

1.物联网的定义310

2.无线通信技术310

4.5.5网络信息安全311

1.网络信息安全的目标311

2.常用技术手段311

参考文献311

第5章柔性制造系统

5.1柔性制造系统的结构原理、分类及应用315

5.1.1柔性制造系统的结构原理315

5.1.2柔性制造系统的分类及应用315

1.柔性制造单元315

2.柔性生产线317

3.柔性制造系统318

5.2柔性制造系统的加工系统318

5.2.1柔性制造系统对自动化加工设备的要求319

5.2.2柔性制造系统对自动化加工设备的控制与集成319

5.2.3柔性制造系统用自动化加工机床的特点322

5.2.4加工中心322

1.加工中心应用特点322

2.加工中心的分类323

3.加工中心的型号324

4.卧式加工中心324

5.立式加工中心328

6.龙门加工中心329

7.五面加工中心330

8.加工中心的自动换刀装置332

9.加工中心主传动系统335

10.加工中心进给传动系统335

11.加工中心的安装与调试337

12.加工中心的合理使用与维护339

13.加工中心的故障诊断341

5.3柔性制造系统的物料输送储存系统344

5.3.1柔性制造系统的物料输送系统344

1.柔性制造系统的传送带式输送系统345

2.柔性制造系统的有轨输送系统352

3.柔性制造系统的无轨输送系统355

5.3.2工业机器人356

1.工业机器人的组成356

2.工业机器人的分类358

3.工业机器人的性能特征361

4.工业机器人的控制和驱动361

5.工业机器人的软件结构及编程语言363

6.工业机器人在FMS中的应用363

7.关节机器人的种类及应用363

8.工业机器人的语言及编程方法368

5.3.3柔性制造系统的自动储存和检索系统373

1.柔性制造系统的工件装卸站373

2.柔性制造系统的托盘缓冲站373

3.柔性制造系统的自动化仓库373

5.3.4柔性制造系统对刀具配置与运作的要求374

1.柔性制造系统对刀具的基本要求374

2.柔性制造系统的刀具合理配置374

3.柔性制造系统的刀具运作过程375

4.柔性制造系统的刀具监控377

5.柔性制造系统的刀具管理377

6.柔性制造系统的刀具识别与换刀装置379

5.4柔性制造系统的计算机控制系统382

5.4.1柔性制造系统的信息流模型及数据类型、联系和特征382

1.柔性制造系统的信息流模型382

2.柔性制造系统的数据类型、联系和特征383

5.4.2柔性制造系统的网络通信结构383

1.柔性制造自动化系统的互联结构383

2.柔性制造系统的单元控制系统384

3.柔性制造系统的生产计划调度与控制系统框架模型385

5.5柔性制造系统的数控工具系统385

5.5.1柔性制造系统的典型数控工具系统385

1.数控工具系统分类386

2.数控刀柄的选择387

5.5.2数控工具系统的型号、型式和尺寸387

1.数控工具系统的自动换刀7∶24圆锥工具柄尺寸和标记387

2.镗铣类数控机床用工具系统的型号表示规则390

3.镗铣类数控机床用工具系统的柄部型式和尺寸391

4.镗铣类数控机床用工具系统中各种常用工具的结构、型号与尺寸391

5.5.3TSG82工具系统395

1. TSG82工具系统各种工具的型号395

2. TSG82工具系统图396

3.接长杆刀柄及其接长杆397

4.弹簧夹头刀柄及其接杆402

5. 7∶24锥柄快换夹头刀柄及其接杆404

6.钻夹头刀柄409

7.无扁尾莫氏锥孔刀柄及其接杆411

8.有扁尾莫氏锥孔刀柄及其接杆412

9.攻丝夹头刀柄 416

10.镗刀类刀柄417

11.铣刀类刀柄423

12.套式扩孔钻和铰刀刀柄427

5.5.4TMG工具系统428

1.TMG工具系统图428

2.TMG工具模块型号编制方法和TMG10型号尺寸430

5.6柔性制造系统的加工工艺编制与典型工艺介绍435

5.6.1柔性制造系统的加工工艺编制435

1.零件加工工艺的制订435

2.确定合理的加工工艺方案440

3.数控自动编程的基本步骤440

4.加工前的准备工作441

5.数控通信441

5.6.2柔性制造系统典型零件的加工工艺实例介绍441

1.汽车发动机缸盖的柔性加工工艺介绍441

2.回转体零件的柔性加工工艺介绍445

3.柔性制造系统设计方案的评价447

4.加工零件的信息流系统及其工作原理447

5.加工零件的加工系统及其工作原理448

6.加工零件的物流系统及其工作原理449

5.6.3典型零件柔性制造系统的运行与操作449

1.开启文件服务器449

2.开启中央计算机449

3.设置加工系统及数控机床449

4.运行物流系统449

5.启动工作站1计算机450

6.启动工作站2计算机450

7.开启计算机视觉系统451

8.系统正常关机451

9.系统暂停和复位451

5.6.4开放式柔性制造系统451

1.开放式柔性制造系统的产生451

2.开放式柔性制造系统的优点451

参考文献454

第6章集成制造系统

6.1集成制造系统的基本概念与发展456

6.1.1计算机集成制造系统的概念456

1.计算机集成制造的基本概念456

2.计算机集成制造系统的定义456

3.CIM和CIMS的区别456

4.计算机集成制造系统的结构组成457

6.1.2现代集成制造系统的基本概念与特征459

1.现代集成制造系统的基本概念459

2. 现代集成制造系统的特征459

3.现代集成制造系统的组成460

4.现代集成制造系统的发展趋势461

6.2现代集成制造系统中的集成技术462

6.2.1现代集成制造系统的信息集成462

1.现代集成制造系统的信息联系462

2.现代集成制造系统的信息集成462

3.现代集成制造系统的信息集成技术463

6.2.2现代集成制造系统的过程集成472

1.现代集成制造系统的过程集成内涵472

2.现代集成制造系统的过程集成技术472

6.2.3现代集成制造系统的企业集成478

1.现代集成制造系统的企业集成内涵478

2.现代集成制造系统的企业集成技术478

6.2.4CIMS信息集成、过程集成和企业集成的相互关系及应用480

1.CIMS信息集成、过程集成和企业集成的相互关系480

2.CIMS信息集成、过程集成和企业集成的应用481

6.3现代集成制造系统的设计与实施481

6.3.1现代集成制造系统的设计482

1.CIMS的总体设计482

2.CIMS总体方案的制订485

3.CIMS分系统的总体设计487

4.CIMS总体设计方案的可行性论证489

5.现代集成制造系统的初步设计491

6.现代集成制造系统的详细设计495

6.3.2现代集成制造系统的实施498

1.主要任务498

2.主要工作内容499

6.3.3现代集成制造系统的运行和维护500

1.主要任务500

2.主要工作内容500

6.4现代集成制造系统的设计标准与规范501

6.4.1现代集成制造系统的标准化工作501

6.4.2现代集成制造系统的国际标准501

1.CIMS国际标准化机构501

2.CIMS国际标准503

6.4.3现代集成制造系统国家标准507

1.CIMS国家标准化机构507

2.CIMS国家标准508

6.5现代制造系统的运行与管理512

6.5.1概述512

6.5.2现代集成制造系统运行管理与控制系统的总体结构513

6.5.3现代集成制造系统战略层控制514

1.现代集成制造系统战略经营计划514

2.现代制造系统综合生产计划514

3.现代集成制造系统主生产计划516

6.5.4现代制造系统战术层控制516

1.物料需求计划（MRP）516

2.能力需求计划（CRP）517

6.5.5现代集成制造系统运行层的生产调度与控制518

1.现代集成制造系统的生产调度518

2.现代集成制造系统的生产调度方法518

3.基于仿真的调度方法520

4.智能调度方法520

6.5.6现代集成制造系统的过程控制522

1.现代集成制造系统的过程主控522

2.现代集成制造系统的集成化设备控制系统523

3.现代集成制造系统的刀具系统管理与控制524

4.现代集成制造过程的物流控制525

5.现代集成制造过程的动态工艺控制525

6.现代集成制造过程的质量控制526

7.现代集成制造过程的状态检测与监控527

6.6现代集成制造系统实例528

6.6.1计算机集成制造系统实验工程528

1.CIMS实验系统概述528

2.CIMS工程研究中心（CIMS-ERC）的组成528

3.CIMS-ERC的总体集成531

4.CIMS实验工程的单元层控制532

6.6.2波音767-X并行设计工程534

1.概况534

2.集成产品开发团队536

3.改进产品开发过程536

4.应用CAD/CAE/CAM技术538

5.用巨型机支持的产品数据管理系统539

6.并行工程技术的应用效果539

6.6.3新型基层敏捷制造系统539

1.产生的背景539

2.概念539

3.机电产品敏捷制造540

6.6.4宁德时代智能工厂实践与创新546

1.宁德时代企业简介546

2.宁德时代智能制造模式546

3.宁德时代智能制造项目建设547

4.宁德时代智能制造实施路径547

5. 宁德时代智能制造实施成效550

6.6.5巨石集团有限公司基于工业大数据的数字化工厂建设552

1.巨石集团有限公司简介552

2.巨石集团智能制造模式553

3.巨石集团智能制造项目建设553

4.巨石集团智能制造实施路径553

5.巨石集团智能制造实施成效557

6.6.6海尔集团基于大规模定制模式558

1.海尔中德冰箱互联工厂简介558

2.海尔集团智能制造模式558

3.海尔集团智能制造项目建设558

4.海尔集团智能制造实施路径559

5.海尔集团智能制造实施成效561

参考文献562

第7章虚拟制造技术

7.1引言564

7.2虚拟制造技术的内涵566

7.2.1虚拟制造的定义566

7.2.2虚拟制造的特点566

7.2.3虚拟制造与实际制造的关系566

7.2.4虚拟制造与数字化制造的异同567

7.3虚拟制造的分类和体系结构568

7.3.1虚拟制造的分类568

1.以设计为核心的虚拟制造568

2.以生产为核心的虚拟制造569

3.以控制为核心的虚拟制造569

7.3.2虚拟制造的体系结构569

1.虚拟开发平台570

2.虚拟生产平台570

3.虚拟企业平台570

4.基于PDM的虚拟制造集成平台570

7.4虚拟样机与虚拟产品开发管理570

7.4.1虚拟样机的内涵571

7.4.2虚拟样机关键技术572

1.产品建模技术572

2.虚拟产品仿真技术573

3.虚拟现实技术576

7.4.3虚拟产品开发管理的内涵580

7.4.4虚拟产品开发管理的关键技术581

1.虚拟产品开发组织及安全权限管理581

2.虚拟产品开发数据管理技术583

3.虚拟产品开发配置管理技术584

4.虚拟产品开发流程管理技术584

7.5虚拟加工技术586

7.5.1虚拟加工技术概述586

7.5.2虚拟加工的关键技术587

1.实体碰撞和干涉检验算法587

2.材料切除过程仿真算法592

3.加工过程物理仿真技术595

7.6虚拟装配技术596

7.6.1虚拟装配技术的内涵596

7.6.2虚拟装配技术的体系结构597

7.6.3虚拟装配的关键技术599

1.虚拟装配模型599

2.虚拟装配工艺规划600

3.虚拟环境下的装配精度预分析600

4.柔性线缆的虚拟装配工艺规划600

7.6.4虚拟装配模型601

1.基于层次装配任务链的装配模型601

2.产品层次装配任务链模型602

3.装配工艺信息建模603

4.装配约束关系建模604

7.6.5零件信息模型的建立605

1.零件模型的几何信息表达606

2.面向虚拟装配的零件层次信息模型606

3.CAD模型中工程语义信息的提取607

4.模型信息映射608

7.6.6虚拟装配工艺规划608

7.6.7实时碰撞检测技术610

1.面向虚拟装配工艺规划的碰撞检测问题描述611

2.分层精确碰撞检测算法611

3.虚拟实体层次包围盒的剖分及层次包围盒树的创建613

4.精确层的检测算法613

7.6.8基于几何约束自动识别的零部件精确定位技术614

1.基于几何约束自动识别的零部件精确定位原理614

2.面向装配过程的分层几何约束自动识别615

3.基于几何约束的零部件定位求解616

7.6.9虚拟环境中基于几何约束的虚拟物体运动导航617

1.物体的三维空间运动自由度分析617

2.装配几何约束及空间运动自由度的关系617

3.运动自由度的归约618

4.虚拟环境下基于几何约束的零件三维空间运动618

7.6.10装配路径的优化619

7.6.11虚拟环境下的装配精度预分析620

1.产品装配精度评价方法621

2.虚拟环境下产品精度建模622

3.面向现场装配阶段的虚拟环境下产品装配精度预分析625

4.面向实测值的装配精度多目标优化626

7.6.12柔性线缆的虚拟装配工艺规划628

1.刚柔混合虚拟装配过程仿真流程628

2.线缆的质点-弹簧模型629

3.基于线性弹簧和结构弹簧的质点-弹簧模型630

4.模型长度变化约束631

5.典型装配操作中的模型应用632

6.柔性线缆的碰撞检测633

7.7虚拟车间技术637

7.7.1虚拟车间技术的内涵637

7.7.2虚拟车间技术的体系结构637

7.7.3虚拟车间关键技术638

1. 面向数字孪生的虚拟车间建模技术638

2.虚拟车间布局优化与设计技术639

3. 虚拟车间生产计划与控制技术645

4. 虚拟车间生产线重构与仿真技术653

7.7.4智能制造背景下虚拟车间技术的整体发展趋势660

1.面向智能制造的车间运行特点660

2. 面向智能制造的车间人在决策回路

理念661

3.车间智能化提升661

参考文献662

第8章智能制造系统

8.1智能制造系统（IMS）的概念及内涵666

8.1.1智能制造的概念666

1.概述666

2.智能制造的技术内涵666

8.1.2智能控制的概念666

1.智能控制的基本结构和内涵666

2.智能控制方法与理论666

8.1.3智能制造系统（IMS）的基本概念668

1.智能制造技术与智能制造系统的定义668

2.智能制造系统的特点668

8.2智能制造系统理论基础669

8.2.1人工智能669

1.人工智能的概念669

2.人工智能的方法669

3.人工智能在智能制造中的应用实例671

8.2.2自适应、自学习与自组织671

1.机械制造中的自适应技术671

2.机器学习的基本概念672

3.自学习、自组织的方法与理论673

8.2.3人工神经网络技术673

1.人工神经网络的基本概念673

2.人工神经网络的基本结构673

3.典型的人工神经网络和工具675

8.2.4遗传算法与技术676

1.遗传算法的基本概念676

2.遗传算法在智能制造中的运用676

8.2.5模糊数学与模糊控制677

1.模糊数学基础677

2.模糊控制方法677

8.2.6制造过程中的信息获取、表达与处理678

1.数据挖掘与知识发现678

2.产品建模技术与FX建模技术680

3. 制造过程中的传感器融合技术681

8.2.7大系统控制与离散事件控制682

1.大系统与大系统控制682

2.离散事件控制683

8.3智能制造系统的体系设计技术683

8.3.1智能制造体系结构683

1.多级递阶结构683

2.基于Petri网的制造系统建模与运行683

3. Petri网用于智能制造系统建模684

4.基于自主体的智能自主体统一结构684

8.3.2合弄制造系统(HMS)685

1.合弄制造系统的基本概念685

2.合弄系统的特性686

3.合弄系统的设计原则687

4. 合弄制造系统的参考结构687

8.3.3下一代制造系统(NGMS)688

1.下一代制造系统计划第一阶段的主要内容688

2.下一代制造系统计划第二阶段的主要内容688

8.4智能制造系统关键支撑技术689

8.4.1智能设计(ID)689

1.智能设计的概念689

2.智能设计的主要研究内容690

8.4.2智能工艺规划(IPP)691

1.智能工艺规划的概念691

2.智能工艺规划系统691

3.人工智能技术在CAPP中的应用692

4.智能工艺规划的发展趋势693

8.4.3智能数控技术693

1.分布式数控693

2.数控系统开放式体系结构693

3.数控系统智能化694

8.4.4智能质量保证、监测与诊断技术694

1.质量保证系统694

2.状态监测694

3.智能状态监测的关键性技术695

4.加工过程传感器融合智能监测系统695

8.4.5数字孪生技术696

1.数字孪生模型的概念696

2.数字孪生模型在制造中的作用697

3.数字孪生模型的应用698

8.4.6工业通信技术698

1.以太网和工业以太网698

2.典型现场总线协议699

3.工业网络安全700

4.工业信息安全701

8.5智能制造系统的典型应用702

8.5.1智能加工中心及其相关技术702

8.5.2智能加工中心的应用实例702

8.5.3智能机器人、智能物流系统及其相关技术702

8.5.4智能工厂703

1.智能工厂的架构与功能定义703

2.智能工厂的雏形——安贝格数字化工厂703

8.5.5制造执行系统704

1.制造执行系统的定义及内涵704

2.制造执行系统的位置及与其他信息系统之间的关系705

3.制造执行系统的功能框架706

8.5.6网络化集成与网络化制造707

1. PDM与ERP集成707

2. ERP与MES集成707

3.PLM与MES集成708

8.6智能制造系统的发展展望709

8.6.1智能制造国际合作计划简介709

8.6.2智能制造国际合作计划的九大目标709

8.6.3智能制造国际合作计划的技术主题710

8.6.4智能制造国际合作计划的十大优先研发领域710

8.6.5我国智能制造发展规划710

参考文献711

第9章绿色制造

9.1概述714

9.1.1环境问题与可持续发展714

9.1.2绿色制造的内涵714

9.1.3绿色制造的内容体系714

9.2绿色设计716

9.2.1绿色设计的发展现状和策略716

1.绿色设计的研究现状716

2.绿色设计的实施过程719

9.2.2绿色设计与传统设计的区别720

9.2.3绿色设计的环境协调性原则721

9.2.4生命周期评价722

1.目标与范围的确定722

2.清单分析724

3.影响评价725

4.解释727

9.2.5面向产品生命周期的设计728

1.绿色设计中的材料选择728

2.绿色包装设计729

3.面向拆卸回收的设计731

4.面向节能降耗的设计736

9.3清洁生产738

9.3.1节省材料技术738

1.节省材料技术基础738

2.节省材料的实例743

9.3.2节省能源技术744

1.节能技术基础744

2.节能技术748

9.3.3环境友好的技术752

1.干切削加工752

2.无铅化技术754

3.无铬工艺760

9.4再资源化技术761

9.4.1拆卸工艺与工具761

1.拆卸工艺制订步骤761

2.拆卸技术762

9.4.2再制造技术763

1.再制造过程763

2.再制造技术分类764

9.4.3材料再资源化技术767

1.粉碎技术767

2.材料分选技术767

3.热分解技术771

9.4.4逆向物流简介772

1.逆向物流的驱动因素772

2.逆向物流的定义773

3.逆向物流的研究现状773

4.逆向物流的发展展望774

9.5有关绿色制造的国际标准774

9.5.1ISO 14000系列标准的形成背景774

9.5.2ISO 14000系列标准的内容及特点774

1.ISO 14000的内容774

2.ISO 14000系列标准的特点775

9.6有关绿色制造的国家标准776

9.6.1我国绿色制造标准体系的形成背景776

9.6.2我国绿色制造标准体系的概况776

参考文献777

第10章常用标准与资料

10.1一般资料780

10.1.1希腊字母780

10.1.2国内标准现行代号和标准化技术工作机构780

1.国家标准代号780

2.行业标准代号780

3.地方和企业标准代号781

4.全国专业标准化技术委员会名录781

10.1.3国际标准代号及部分外国标准代号808

1.国际标准代号808

2.部分外国标准代号809

10.1.4计量单位和单位换算809

1.国际单位制(SI)单位809

2.可与国际单位制单位并用的中国法定计量单位811

3.计量单位换算811

10.1.5常用材料的密度813

10.1.6常用材料的线胀系数、熔点、热导率和比热容815

10.1.7摩擦因数815

1.滑动摩擦因数815

2.滚动摩擦因数816

3.常用摩擦副间的摩擦因数816

4.工程塑料的摩擦因数817

10.1.8金属硬度与强度换算817

1.黑色金属硬度与强度换算817

2.铜合金硬度与强度换算821

3.铝合金硬度与强度换算826

10.1.9金属切削机床型号的编制方法829

1.通用机床型号829

2.专用机床的型号831

3.机床自动线的型号831

10.1.10机械传动效率的概略值831

10.2常用力学832

10.2.1静力学、运动学及动力学的基本计算公式832

1.静力学的基本计算公式832

2.运动学的基本计算公式836

3.动力学的基本计算公式837

4.物体转动惯量的计算公式837

10.2.2材料力学的基本计算公式839

1.杆件的强度与刚度计算公式839

2.曲杆中性轴曲率半径计算公式843

3.常用截面的几何形状与力学特性844

4.各类弹簧的应力与变形计算公式847

5.应力状态种类及主应力计算公式848

6.强度理论及适用参考范围849

7.压杆稳定计算的基本公式850

8.常用冲击应力的计算公式851

9.常用静定梁的约束力、弯矩和变形计算公式852

10.常用零件的接触应力和接触变形计算公式857

10.3工厂常用计算862

10.3.1外圆锥与内圆锥计算862

10.3.2圆的内接、外切正多边形的几何尺寸863

10.3.3圆周等分及其系数表864

10.3.4圆周均布孔中心坐标尺寸表864

10.3.5圆的弓形尺寸系数表867

10.3.6内圆弧与外圆弧计算870

10.3.7V形槽宽度和角度计算870

10.3.8燕尾与燕尾槽宽度计算871

10.3.9中心孔深度计算871

10.4机械制图871

10.4.1图纸幅面及格式871

10.4.2比例872

10.4.3字体872

10.4.4图线873

10.4.5剖面符号873

10.4.6图样画法874

1.视图874

2.剖视图875

3.断面图877

4.局部放大图和简化画法878

5.装配图中的零部件序号及其编排方法880

6.尺寸标注881

7.尺寸公差与配合注法886

8.螺纹及螺纹紧固件画法887

9.中心孔表示法889

10.几何公差代号及其标注890

11.表面结构代号及其标注892

12.机构运动简图图形符号895

13.流体传动元件图形符号900

14.焊缝符号表示法911

10.5常用规范913

10.5.1标准尺寸913

10.5.2锥度与锥角系列915

10.5.3莫氏锥度917

10.5.4棱体的角度与斜度系列918

10.5.5未注公差角度的极限偏差919

10.5.6紧固件用通孔和沉孔919

10.5.7螺纹件的结构要素923

1.普通螺纹的收尾、肩距、退刀槽和倒角923

2.普通螺纹的内外螺纹余留长度、钻孔余留深度、螺栓凸出螺母的末端长度925

3.粗牙螺栓螺钉的拧入深度、攻丝深度和钻孔深度926

10.5.8放扳手处对边和对角宽度尺寸927

10.5.9扳手空间930

10.5.10中心孔的型式和尺寸931

10.5.11零件倒圆与倒角933

10.5.12球面半径933

10.5.13圆形零件表面过渡圆角半径和过盈配合连接轴用倒角934

10.5.14T形槽和 T 形槽螺栓934

10.5.15燕尾槽936

10.5.16砂轮越程槽936

10.5.17插齿退刀槽938

10.6极限与配合938

10.6.1极限与配合标准数值表938

1.标准公差数值表938

2.尺寸至 500mm 孔、轴的极限偏差939

3.基孔制和基轴制的优先常用配合957

4.线性尺寸一般公差的公差等级和极限偏差数值957

10.6.2极限与配合的选用958

1.基本偏差的选用958

2.优先配合的选用959

10.7几何公差960

10.7.1形状和位置公差的公差带960

10.7.2形状和位置公差值与应用960

1.形状和位置公差值960

2.形状和位置公差等级应用960

3.位置度系数和位置度公差值计算963

10.7.3形状和位置公差的未注公差964

10.7.4公差原则965

1.独立原则965

2.相关要求966

3.公差原则及其应用966

10.8表面结构967

10.8.1表面结构要求的术语、参数967

10.8.2表面粗糙度评定参数值的选用969

1.表面粗糙度评定参数值选用的一般原则969

2.表面粗糙度Ra值应用示例969

3.表面粗糙度与尺寸公差、几何公差的对应关系969

4.常用结合面的表面粗糙度Ra推荐值971

10.9螺纹、齿轮、花键973

10.9.1螺纹973

1.普通螺纹973

2.梯形螺纹989

3.55°非密封管螺纹基本尺寸和公差994

4.55°密封管螺纹基本尺寸和公差994

5.60°密封管螺纹基本尺寸和公差994

6.米制密封螺纹基本尺寸和公差994

10.9.2渐开线圆柱齿轮精度1001

1.适用范围1001

2.齿轮各项偏差的定义与代号1001

3.精度等级及其选择1001

4.齿坯精度1006

5.齿轮检验项目1006

6.齿面结构1006

7.中心距和轴线平行度1007

8.侧隙1007

9.齿轮各项公差或极限偏差1008

10.9.3花键与花键联接1016

1.矩形花键1016

2.圆柱直齿渐开线花键1019

参考文献1035