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本書(shū)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(shū)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(cè)過(guò)程自動(dòng)化、裝配過(guò)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(shū)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(shū)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(lèi)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。

近年來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制造業(yè)出現(xiàn)了勞動(dòng)力短缺、用工成本高、技術(shù)工人隊(duì)伍不穩(wěn)定等問(wèn)題。為應(yīng)對(duì)勞動(dòng)力危機(jī)，越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始將注意力轉(zhuǎn)向提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化水平，通過(guò)采用自動(dòng)化加工設(shè)備、自動(dòng)化的物料輸送系統(tǒng)和機(jī)器人上下料及自動(dòng)裝配技術(shù)，從而減少用工，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性。就目前制造業(yè)狀況而言，對(duì)于原有的工廠可以采用對(duì)既有設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)；而對(duì)于投資新建的工廠，可根據(jù)資金狀況購(gòu)買(mǎi)成熟配套的自動(dòng)化制造系統(tǒng)或根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)研發(fā)專用的自動(dòng)化設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。

機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用針對(duì)機(jī)械制造的全過(guò)程，不僅包括機(jī)械制造整體方案的制訂，還包括設(shè)備的布局、物料的輸送與存儲(chǔ)、控制與檢測(cè)、自動(dòng)裝配及工業(yè)機(jī)器人等方面的內(nèi)容。本書(shū)在內(nèi)容編排上，既注重與工程應(yīng)用實(shí)例相結(jié)合，又注重與當(dāng)前科技發(fā)展的前沿相結(jié)合，著力做到各章內(nèi)容相互獨(dú)立，又相互銜接，以利于讀者了解和掌握其基本概念和應(yīng)用常識(shí)，逐步培養(yǎng)學(xué)生解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解機(jī)械制造自動(dòng)化過(guò)程中的先進(jìn)技術(shù)和裝備，培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)工廠實(shí)際生產(chǎn)狀況和自動(dòng)化水平，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行自動(dòng)化改造和設(shè)計(jì)的能力。

考慮到便于教學(xué)過(guò)程中的教與學(xué)，本書(shū)配套有相關(guān)教學(xué)資源，包括教學(xué)用PPT課件及書(shū)中部分實(shí)例的設(shè)計(jì)方案及圖紙等，包括第三章最后一節(jié)實(shí)例的實(shí)物圖片，相應(yīng)的SolidWorks三維圖；第四章最后一節(jié)實(shí)例1的視頻、實(shí)例2的圖片和兩個(gè)實(shí)例相應(yīng)的SolidWorks三維圖；第五章最后一節(jié)實(shí)例的加工中心換刀視頻；第六章最后一節(jié)實(shí)例的實(shí)物圖、SolidWorks三維圖與AutoCAD工程圖；第八章最后一節(jié)實(shí)例2的伺服控制系統(tǒng)圖、牽引力測(cè)量裝置SolidWorks三維圖及主要控制元器件（包括運(yùn)動(dòng)控制卡、力傳感器、變送器、伺服電機(jī)及減速器等）的選擇與介紹；第九章最后一節(jié)旋轉(zhuǎn)負(fù)壓機(jī)器人實(shí)例的視頻和SolidWorks三維圖等內(nèi)容，并將免費(fèi)提供給采用本書(shū)作為教材的院校使用。如有需要，請(qǐng)發(fā)電子郵件至cipedu@163.com獲取，或登錄www.cipedu.com.cn免費(fèi)下載。

在編寫(xiě)過(guò)程中，我們參考了近些年出版的多種同類(lèi)教材、論著、手冊(cè)以及發(fā)表的相關(guān)論文，在此向有關(guān)的著作者表示衷心的感謝和誠(chéng)摯的謝意。

本書(shū)由鄭州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院劉治華任主編，王曉潔、肖獻(xiàn)國(guó)任副主編，參加本書(shū)編寫(xiě)的還有王春麗。其中劉治華編寫(xiě)第一章、第六章、第八章及第九章并負(fù)責(zé)統(tǒng)稿，王曉潔編寫(xiě)第二章、第七章，肖獻(xiàn)國(guó)編寫(xiě)第三章，王春麗編寫(xiě)第四章、第五章。在編寫(xiě)的過(guò)程中，北京航空航天大學(xué)機(jī)械學(xué)院郭偉教授對(duì)本書(shū)的編寫(xiě)提出了一些建設(shè)性的建議，研究生陶德崗、湯清、張?zhí)煸�、楊孟儉、戴騏隆等在繪圖方面做了大量的工作，在此一并表示感謝！

本書(shū)由鄭州大學(xué)李大磊主審，李大磊教授對(duì)本書(shū)進(jìn)行了細(xì)致的審查并提出了許多寶貴意見(jiàn)。

由于編者水平有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，書(shū)中難免存在不足之處，敬請(qǐng)讀者與同行批評(píng)指正。

編者

2018年3月

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(lèi)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(shì)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(wèn)題16

第二節(jié)自動(dòng)化加工工藝方案涉及的主要問(wèn)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(duì)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(lèi)29

三、自動(dòng)化加工過(guò)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(jiǎn)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(lèi)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(shì)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(chǔ)料裝置68

七、排屑裝置69

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

一、長(zhǎng)叉軸加工工藝69

二、長(zhǎng)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(lèi)73

一、物流系統(tǒng)及其功用73

二、物流系統(tǒng)的組成和分類(lèi)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(chē)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(pán)及托盤(pán)交換器92

三、自動(dòng)導(dǎo)向小車(chē)93

四、自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)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(pán)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(lèi)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(lèi)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(kù)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(cè)過(guò)程自動(dòng)化128

第一節(jié)自動(dòng)檢測(cè)方法及測(cè)量元件128

一、檢測(cè)自動(dòng)化的目的和意義128

二、自動(dòng)檢測(cè)的特征信號(hào)129

三、自動(dòng)檢測(cè)方法與測(cè)量元件130

四、制造過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)的內(nèi)容132

第二節(jié)工件加工尺寸的自動(dòng)測(cè)量132

一、長(zhǎng)度尺寸測(cè)量132

二、形位誤差測(cè)量135

三、表面粗糙度測(cè)量135

四、加工過(guò)程中的主動(dòng)測(cè)量裝置137

五、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和測(cè)量機(jī)器人139

六、工件尺寸在線光電檢測(cè)裝置141

第三節(jié)刀具磨損和破損的檢測(cè)與監(jiān)控145

一、刀具磨損的檢測(cè)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(guò)程的在線檢測(cè)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(cè)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(cè)152

復(fù)習(xí)思考題154

第七章裝配過(guò)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(guò)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(duì)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(lèi)191

一、以自動(dòng)控制形式分類(lèi)191

二、以參與控制方式分類(lèi)192

三、以調(diào)節(jié)規(guī)律分類(lèi)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(kāi)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(lèi)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(guó)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(lèi)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(lèi)223

五、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)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(wèn)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

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