機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用

第一章概論1

第一節(jié)機(jī)械制造自動(dòng)化的基本概念1

一、機(jī)械化與自動(dòng)化1

二、制造與制造系統(tǒng)3

第二節(jié)機(jī)械制造自動(dòng)化的內(nèi)容和意義3

一、制造自動(dòng)化的內(nèi)涵3

二、機(jī)械制造自動(dòng)化的主要內(nèi)容4

三、機(jī)械制造自動(dòng)化的意義4

第三節(jié)機(jī)械制造自動(dòng)化的途徑5

一、制造規(guī)模5

二、機(jī)械制造自動(dòng)化途徑6

第四節(jié)機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)8

一、機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的定義8

二、機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)成9

三、機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)的分類9

第五節(jié)機(jī)械制造自動(dòng)化的現(xiàn)狀及發(fā)展9

一、機(jī)械制造自動(dòng)化的發(fā)展里程及現(xiàn)狀9

二、機(jī)械制造自動(dòng)化的發(fā)展趨勢12

復(fù)習(xí)思考題15

第二章自動(dòng)化制造系統(tǒng)技術(shù)方案16

第一節(jié)自動(dòng)化制造系統(tǒng)技術(shù)方案的制訂16

一、自動(dòng)化制造系統(tǒng)技術(shù)方案內(nèi)容16

二、確定自動(dòng)化制造系統(tǒng)的技術(shù)方案時(shí)需要注意的問題16

第二節(jié)自動(dòng)化加工工藝方案涉及的主要問題17

一、自動(dòng)化加工工藝的基本內(nèi)容與特點(diǎn)17

二、實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化的要求18

三、成組技術(shù)在自動(dòng)化加工中的應(yīng)用18

第三節(jié)工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析20

一、自動(dòng)化加工工藝方案的制訂20

二、自動(dòng)化加工工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析23

第四節(jié)自動(dòng)化加工切削用量的選擇25

一、切削用量對生產(chǎn)率和加工精度的影響25

二、切削用量選擇的一般原則27

復(fù)習(xí)思考題28

第三章自動(dòng)化加工設(shè)備29

第一節(jié)自動(dòng)化加工設(shè)備29

一、加工設(shè)備自動(dòng)化的意義29

二、自動(dòng)化加工設(shè)備的分類29

三、自動(dòng)化加工過程中的輔助設(shè)備31

第二節(jié)自動(dòng)化加工設(shè)備的選擇與布局33

一、自動(dòng)化加工設(shè)備的選擇33

二、自動(dòng)化加工設(shè)備的布局33

第三節(jié)自動(dòng)化加工設(shè)備的特殊要求及實(shí)現(xiàn)方法38

一、高生產(chǎn)率38

二、加工精度的高度一致性39

三、自動(dòng)化加工設(shè)備的高度可靠性40

四、自動(dòng)化加工設(shè)備的柔性41

第四節(jié)單機(jī)自動(dòng)化方案42

一、實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動(dòng)化的方法42

二、單機(jī)自動(dòng)化方案44

第五節(jié)數(shù)控機(jī)床及加工中心50

一、數(shù)控機(jī)床概述50

二、加工中心簡介53

第六節(jié)機(jī)械加工自動(dòng)化生產(chǎn)線57

一、自動(dòng)線的特征57

二、自動(dòng)線的組成58

三、自動(dòng)線的類型59

四、自動(dòng)線的控制系統(tǒng)59

第七節(jié)柔性制造單元60

一、概述60

二、柔性制造單元的組成形式61

三、柔性制造單元的特點(diǎn)和應(yīng)用62

四、柔性制造單元的發(fā)展趨勢62

第八節(jié)柔性制造系統(tǒng)62

一、柔性制造系統(tǒng)的定義和組成63

二、系統(tǒng)柔性的概念63

三、柔性制造系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用65

第九節(jié)自動(dòng)線的輔助設(shè)備66

一、清洗站66

二、去毛刺設(shè)備67

三、工件輸送裝置68

四、自動(dòng)線上的夾具68

五、轉(zhuǎn)位裝置68

六、儲料裝置68

七、排屑裝置69

第十節(jié)長叉軸自動(dòng)化加工生產(chǎn)線實(shí)例69

一、長叉軸加工工藝69

二、長叉軸加工生產(chǎn)線69

復(fù)習(xí)思考題72

第四章物料供輸自動(dòng)化73

第一節(jié)物流系統(tǒng)的組成及分類73

一、物流系統(tǒng)及其功用73

二、物流系統(tǒng)的組成和分類73

三、物流系統(tǒng)應(yīng)滿足的要求74

第二節(jié)工件自動(dòng)上下料系統(tǒng)74

一、概述74

二、自動(dòng)供料裝置74

三、機(jī)床自動(dòng)供料典型裝置82

第三節(jié)自動(dòng)線輸送系統(tǒng)83

一、帶式輸送系統(tǒng)83

二、鏈?zhǔn)捷斔拖到y(tǒng)85

三、輥?zhàn)虞斔拖到y(tǒng)85

四、步伐式輸送機(jī)86

五、懸掛輸送系統(tǒng)88

六、有軌導(dǎo)向小車89

第四節(jié)柔性物流系統(tǒng)91

一、柔性物流輸送形式91

二、托盤及托盤交換器92

三、自動(dòng)導(dǎo)向小車93

四、自動(dòng)化倉庫97

第五節(jié)物料輸送系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例102

一、機(jī)械手與平帶輸送相結(jié)合物料輸送系統(tǒng)102

二、采用振動(dòng)盤的滾針自動(dòng)送料及雙端面磨削系統(tǒng)104

復(fù)習(xí)思考題105

第五章自動(dòng)化加工刀具106

第一節(jié)自動(dòng)化刀具的類型及選用106

一、自動(dòng)化刀具的特點(diǎn)106

二、自動(dòng)化刀具的類型及選用107

三、刀具的快換及調(diào)整112

第二節(jié)自動(dòng)化刀具的換刀裝置113

一、自動(dòng)換刀裝置113

二、刀庫114

三、刀具尺寸預(yù)調(diào)118

第三節(jié)排屑自動(dòng)化120

一、切屑的排除方法120

二、切屑搬運(yùn)裝置121

三、切削液處理系統(tǒng)123

第四節(jié)刀具自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)例124

一、加工中心換刀機(jī)械手124

二、切屑及切削液處理裝置125

復(fù)習(xí)思考題127

第六章檢測過程自動(dòng)化128

第一節(jié)自動(dòng)檢測方法及測量元件128

一、檢測自動(dòng)化的目的和意義128

二、自動(dòng)檢測的特征信號129

三、自動(dòng)檢測方法與測量元件130

四、制造過程中自動(dòng)檢測的內(nèi)容132

第二節(jié)工件加工尺寸的自動(dòng)測量132

一、長度尺寸測量132

二、形位誤差測量135

三、表面粗糙度測量135

四、加工過程中的主動(dòng)測量裝置137

五、三坐標(biāo)測量機(jī)和測量機(jī)器人139

六、工件尺寸在線光電檢測裝置141

第三節(jié)刀具磨損和破損的檢測與監(jiān)控145

一、刀具磨損的檢測與監(jiān)控145

二、刀具破損的監(jiān)控方法148

第四節(jié)自動(dòng)化加工過程的在線檢測和補(bǔ)償149

一、刀具尺寸控制系統(tǒng)的概念150

二、刀具補(bǔ)償裝置的工作原理150

三、鏜孔刀具的自動(dòng)補(bǔ)償裝置151

第五節(jié)滾壓力自動(dòng)檢測應(yīng)用實(shí)例152

一、滾壓裝置構(gòu)成152

二、滾壓裝置原理及滾壓力檢測152

復(fù)習(xí)思考題154

第七章裝配過程自動(dòng)化155

第一節(jié)裝配自動(dòng)化的任務(wù)及基本要求155

一、裝配自動(dòng)化在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要性155

二、裝配自動(dòng)化的任務(wù)及應(yīng)用范圍156

三、裝配自動(dòng)化的發(fā)展現(xiàn)狀157

四、裝配自動(dòng)化的基本要求157

五、實(shí)現(xiàn)裝配自動(dòng)化的途徑158

第二節(jié)自動(dòng)裝配工藝過程分析和設(shè)計(jì)159

一、自動(dòng)裝配條件下的結(jié)構(gòu)工藝性159

二、自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)的一般要求162

三、自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)163

第三節(jié)自動(dòng)裝配機(jī)的部件166

一、運(yùn)動(dòng)部件166

二、定位機(jī)構(gòu)167

三、連接方法168

四、位置誤差的補(bǔ)償設(shè)備173

第四節(jié)自動(dòng)裝配機(jī)械174

一、單工位裝配機(jī)174

二、多工位裝配機(jī)175

三、工位間傳送方式176

四、裝配機(jī)器人176

第五節(jié)自動(dòng)裝配線178

一、自動(dòng)裝配線的概念和組合方式178

二、自動(dòng)裝配線對輸送系統(tǒng)的要求178

三、自動(dòng)裝配線與手工裝配點(diǎn)的集成179

第六節(jié)柔性裝配系統(tǒng)180

一、組成180

二、基本形式及特點(diǎn)180

三、柔性裝配系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例182

第七節(jié)裝配自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)例182

一、基于氣動(dòng)機(jī)械手的零件自動(dòng)化柔性裝配設(shè)備182

二、旋轉(zhuǎn)式磁力片自動(dòng)化裝配系統(tǒng)184

復(fù)習(xí)思考題190

第八章自動(dòng)化制造的控制系統(tǒng)191

第一節(jié)機(jī)械制造自動(dòng)化控制系統(tǒng)的分類191

一、以自動(dòng)控制形式分類191

二、以參與控制方式分類192

三、以調(diào)節(jié)規(guī)律分類194

第二節(jié)順序控制系統(tǒng)195

一、固定程序的繼電器控制系統(tǒng)195

二、組合式邏輯順序控制系統(tǒng)196

三、可編程控制器197

第三節(jié)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)202

一、CNC機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的組成及功能原理202

二、CNC裝置硬件結(jié)構(gòu)203

三、CNC數(shù)控系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)205

四、開放式CNC數(shù)控系統(tǒng)205

五、CNC控制系統(tǒng)舉例206

第四節(jié)自適應(yīng)控制系統(tǒng)208

一、自適應(yīng)控制的含義208

二、自適應(yīng)控制的基本內(nèi)容與分類209

第五節(jié)DNC控制系統(tǒng)211

一、DNC的含義與概念211

二、DNC系統(tǒng)研究國內(nèi)外進(jìn)展212

第六節(jié)分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)213

一、分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的產(chǎn)生與定義213

二、分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)體系214

第七節(jié)自動(dòng)化制造控制系統(tǒng)應(yīng)用舉例215

一、基于S7-300的機(jī)械手控制系統(tǒng)215

二、基于PCI-8253的拉力伺服控制系統(tǒng)217

復(fù)習(xí)思考題220

第九章工業(yè)機(jī)器人221

第一節(jié)工業(yè)機(jī)器人的組成及分類221

一、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史與現(xiàn)狀221

二、機(jī)械手與工業(yè)機(jī)器人222

三、工業(yè)機(jī)器人的組成222

四、工業(yè)機(jī)器人的分類223

五、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢225

第二節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)226

一、機(jī)械結(jié)構(gòu)226

二、機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)229

三、工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)229

第三節(jié)工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)232

一、概述232

二、機(jī)器人的位置、姿態(tài)和路徑問題234

三、工業(yè)機(jī)器人的控制235

四、工業(yè)機(jī)器人的位置伺服控制235

五、機(jī)器人的先進(jìn)控制技術(shù)237

第四節(jié)工業(yè)機(jī)器人的傳感器237

一、概述237

二、機(jī)器人內(nèi)部傳感器238

三、機(jī)器人外部傳感器241

第五節(jié)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例245

一、搬運(yùn)機(jī)器人245

二、裝配機(jī)器人246

三、焊接機(jī)器人247

四、噴漆機(jī)器人248

復(fù)習(xí)思考題249

參考文獻(xiàn)250

本書從機(jī)械制造自動(dòng)化的基本概念出發(fā)，圍繞機(jī)械制造的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，系統(tǒng)地介紹了各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的原理、技術(shù)、方法和實(shí)際應(yīng)用。全書共分九章，主要介紹了機(jī)械制造自動(dòng)化的基本概念、自動(dòng)化制造系統(tǒng)技術(shù)方案、自動(dòng)化加工設(shè)備、物料供輸自動(dòng)化、自動(dòng)化加工刀具、檢測過程自動(dòng)化、裝配過程自動(dòng)化、自動(dòng)化制造的控制系統(tǒng)及工業(yè)機(jī)器人等內(nèi)容。為了便于學(xué)習(xí)和理解，在第三章～第九章每章增加一節(jié)自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)例，以實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握基本原理，初步具備自動(dòng)化制造系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)能力，同時(shí)這些實(shí)例也可以為工程技術(shù)人員進(jìn)行自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)提供參考。

本書有配套的相關(guān)教學(xué)資源，可在化學(xué)工業(yè)出版社的官方網(wǎng)站上下載。

本書可作為高等工科院校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械工程、工業(yè)工程等機(jī)械類專業(yè)的教材，也可供從事機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)的企業(yè)工程技術(shù)人員自學(xué)和參考。

工業(yè)自動(dòng)化是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)最為重要的方向。其具體運(yùn)用的方面有：

• 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）

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• 過程控制與自動(dòng)化儀器儀表

• 人工智能技術(shù)

《PLC與工控系統(tǒng)安全自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用》主要介紹PLC的工作原理、編程應(yīng)用與工控系統(tǒng)的安全保障技術(shù)。全書共分6章，由PLC的基礎(chǔ)知識開始，以歐姆龍和西門子系列PLC為例，分別介紹了PLC的編程方法與實(shí)例；PLC與工控系統(tǒng)自動(dòng)化；PLC控制系統(tǒng)的安全性；PLC控制系統(tǒng)的功能安全實(shí)現(xiàn)；PLC自動(dòng)化安全系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例。

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