机械制造自动化技术及应用

第一章概论1

第一节机械制造自动化的基本概念1

一、机械化与自动化1

二、制造与制造系统3

第二节机械制造自动化的内容和意义3

一、制造自动化的内涵3

二、机械制造自动化的主要内容4

三、机械制造自动化的意义4

第三节机械制造自动化的途径5

一、制造规模5

二、机械制造自动化途径6

第四节机械制造自动化系统8

一、机械制造自动化系统的定义8

二、机械制造自动化系统的构成9

三、机械制造自动化系统的分类9

第五节机械制造自动化的现状及发展9

一、机械制造自动化的发展里程及现状9

二、机械制造自动化的发展趋势12

复习思考题15

第二章自动化制造系统技术方案16

第一节自动化制造系统技术方案的制订16

一、自动化制造系统技术方案内容16

二、确定自动化制造系统的技术方案时需要注意的问题16

第二节自动化加工工艺方案涉及的主要问题17

一、自动化加工工艺的基本内容与特点17

二、实现加工自动化的要求18

三、成组技术在自动化加工中的应用18

第三节工艺方案的技术经济分析20

一、自动化加工工艺方案的制订20

二、自动化加工工艺方案的技术经济分析23

第四节自动化加工切削用量的选择25

一、切削用量对生产率和加工精度的影响25

二、切削用量选择的一般原则27

复习思考题28

第三章自动化加工设备29

第一节自动化加工设备29

一、加工设备自动化的意义29

二、自动化加工设备的分类29

三、自动化加工过程中的辅助设备31

第二节自动化加工设备的选择与布局33

一、自动化加工设备的选择33

二、自动化加工设备的布局33

第三节自动化加工设备的特殊要求及实现方法38

一、高生产率38

二、加工精度的高度一致性39

三、自动化加工设备的高度可靠性40

四、自动化加工设备的柔性41

第四节单机自动化方案42

一、实现单机自动化的方法42

二、单机自动化方案44

第五节数控机床及加工中心50

一、数控机床概述50

二、加工中心简介53

第六节机械加工自动化生产线57

一、自动线的特征57

二、自动线的组成58

三、自动线的类型59

四、自动线的控制系统59

第七节柔性制造单元60

一、概述60

二、柔性制造单元的组成形式61

三、柔性制造单元的特点和应用62

四、柔性制造单元的发展趋势62

第八节柔性制造系统62

一、柔性制造系统的定义和组成63

二、系统柔性的概念63

三、柔性制造系统的特点和应用65

第九节自动线的辅助设备66

一、清洗站66

二、去毛刺设备67

三、工件输送装置68

四、自动线上的夹具68

五、转位装置68

六、储料装置68

七、排屑装置69

第十节长叉轴自动化加工生产线实例69

一、长叉轴加工工艺69

二、长叉轴加工生产线69

复习思考题72

第四章物料供输自动化73

第一节物流系统的组成及分类73

一、物流系统及其功用73

二、物流系统的组成和分类73

三、物流系统应满足的要求74

第二节工件自动上下料系统74

一、概述74

二、自动供料装置74

三、机床自动供料典型装置82

第三节自动线输送系统83

一、带式输送系统83

二、链式输送系统85

三、辊子输送系统85

四、步伐式输送机86

五、悬挂输送系统88

六、有轨导向小车89

第四节柔性物流系统91

一、柔性物流输送形式91

二、托盘及托盘交换器92

三、自动导向小车93

四、自动化仓库97

第五节物料输送系统应用实例102

一、机械手与平带输送相结合物料输送系统102

二、采用振动盘的滚针自动送料及双端面磨削系统104

复习思考题105

第五章自动化加工刀具106

第一节自动化刀具的类型及选用106

一、自动化刀具的特点106

二、自动化刀具的类型及选用107

三、刀具的快换及调整112

第二节自动化刀具的换刀装置113

一、自动换刀装置113

二、刀库114

三、刀具尺寸预调118

第三节排屑自动化120

一、切屑的排除方法120

二、切屑搬运装置121

三、切削液处理系统123

第四节刀具自动化应用实例124

一、加工中心换刀机械手124

二、切屑及切削液处理装置125

复习思考题127

第六章检测过程自动化128

第一节自动检测方法及测量元件128

一、检测自动化的目的和意义128

二、自动检测的特征信号129

三、自动检测方法与测量元件130

四、制造过程中自动检测的内容132

第二节工件加工尺寸的自动测量132

一、长度尺寸测量132

二、形位误差测量135

三、表面粗糙度测量135

四、加工过程中的主动测量装置137

五、三坐标测量机和测量机器人139

六、工件尺寸在线光电检测装置141

第三节刀具磨损和破损的检测与监控145

一、刀具磨损的检测与监控145

二、刀具破损的监控方法148

第四节自动化加工过程的在线检测和补偿149

一、刀具尺寸控制系统的概念150

二、刀具补偿装置的工作原理150

三、镗孔刀具的自动补偿装置151

第五节滚压力自动检测应用实例152

一、滚压装置构成152

二、滚压装置原理及滚压力检测152

复习思考题154

第七章装配过程自动化155

第一节装配自动化的任务及基本要求155

一、装配自动化在现代制造业中的重要性155

二、装配自动化的任务及应用范围156

三、装配自动化的发展现状157

四、装配自动化的基本要求157

五、实现装配自动化的途径158

第二节自动装配工艺过程分析和设计159

一、自动装配条件下的结构工艺性159

二、自动装配工艺设计的一般要求162

三、自动装配工艺设计163

第三节自动装配机的部件166

一、运动部件166

二、定位机构167

三、连接方法168

四、位置误差的补偿设备173

第四节自动装配机械174

一、单工位装配机174

二、多工位装配机175

三、工位间传送方式176

四、装配机器人176

第五节自动装配线178

一、自动装配线的概念和组合方式178

二、自动装配线对输送系统的要求178

三、自动装配线与手工装配点的集成179

第六节柔性装配系统180

一、组成180

二、基本形式及特点180

三、柔性装配系统应用实例182

第七节装配自动化应用实例182

一、基于气动机械手的零件自动化柔性装配设备182

二、旋转式磁力片自动化装配系统184

复习思考题190

第八章自动化制造的控制系统191

第一节机械制造自动化控制系统的分类191

一、以自动控制形式分类191

二、以参与控制方式分类192

三、以调节规律分类194

第二节顺序控制系统195

一、固定程序的继电器控制系统195

二、组合式逻辑顺序控制系统196

三、可编程控制器197

第三节计算机数字控制系统202

一、CNC机床数控系统的组成及功能原理202

二、CNC装置硬件结构203

三、CNC数控系统的软件结构205

四、开放式CNC数控系统205

五、CNC控制系统举例206

第四节自适应控制系统208

一、自适应控制的含义208

二、自适应控制的基本内容与分类209

第五节DNC控制系统211

一、DNC的含义与概念211

二、DNC系统研究国内外进展212

第六节分布式计算机控制系统213

一、分布式计算机控制系统的产生与定义213

二、分布式计算机控制系统的特点和结构体系214

第七节自动化制造控制系统应用举例215

一、基于S7-300的机械手控制系统215

二、基于PCI-8253的拉力伺服控制系统217

复习思考题220

第九章工业机器人221

第一节工业机器人的组成及分类221

一、工业机器人的发展历史与现状221

二、机械手与工业机器人222

三、工业机器人的组成222

四、工业机器人的分类223

五、工业机器人技术的发展趋势225

第二节机器人的机械结构、运动与驱动系统226

一、机械结构226

二、机器人机构的运动229

三、工业机器人的驱动系统229

第三节工业机器人的控制技术232

一、概述232

二、机器人的位置、姿态和路径问题234

三、工业机器人的控制235

四、工业机器人的位置伺服控制235

五、机器人的先进控制技术237

第四节工业机器人的传感器237

一、概述237

二、机器人内部传感器238

三、机器人外部传感器241

第五节工业机器人应用实例245

一、搬运机器人245

二、装配机器人246

三、焊接机器人247

四、喷漆机器人248

复习思考题249

参考文献250

本书从机械制造自动化的基本概念出发，围绕机械制造的各个生产环节，系统地介绍了各个环节实现自动化的原理、技术、方法和实际应用。全书共分九章，主要介绍了机械制造自动化的基本概念、自动化制造系统技术方案、自动化加工设备、物料供输自动化、自动化加工刀具、检测过程自动化、装配过程自动化、自动化制造的控制系统及工业机器人等内容。为了便于学习和理解，在第三章～第九章每章增加一节自动化应用实例，以实例引导学生理解和掌握基本原理，初步具备自动化制造系统总体方案设计能力，同时这些实例也可以为工程技术人员进行自动化方案设计提供参考。

本书有配套的相关教学资源，可在化学工业出版社的官方网站上下载。

本书可作为高等工科院校机械设计制造及其自动化、机械工程、工业工程等机械类专业的教材，也可供从事机械设计与制造、自动化等相关专业的企业工程技术人员自学和参考。

工业自动化是自动化技术应用的一个最为重要的方向。其具体运用的方面有：

• 计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）

• 综合办公自动化（OA）(例如:门禁系统、资讯科技稽核)

• 过程控制与自动化仪器仪表

• 人工智能技术

《PLC与工控系统安全自动化技术及应用》主要介绍PLC的工作原理、编程应用与工控系统的安全保障技术。全书共分6章，由PLC的基础知识开始，以欧姆龙和西门子系列PLC为例，分别介绍了PLC的编程方法与实例；PLC与工控系统自动化；PLC控制系统的安全性；PLC控制系统的功能安全实现；PLC自动化安全系统应用实例。

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