本书是为适应现代制造技术的快速发展以及深化高等职业教育教学改革而编写的。本书较为全面地介绍了现代制造技术的主要内容,共分7章,包括:绪论、计算机辅助设计与制造技术、现代特种加工技术、精密加工与超精密加工、工业机器人技术、柔性制造技术、先进制造模式与先进管理技术。
本书可作为高职高专院校和成人教育学校等机械类及近机类各专业的专业课教材,也可作为企业高技能人才培训及工程技术人员的参考书。
第1章
绪 论………………………………………………………………………………… 1
1.1 机械制造技术的发展历程………………………………………………………… 1
1.1.1 传统制造业及其技术的发展……………………………………………… 1
1.1.2 现代制造及其技术的发展………………………………………………… 2
1.2 现代制造技术的含义与分类……………………………………………………… 3
1.2.1 现代制造技术的含义……………………………………………………… 3
1.2.2 现代制造技术的体系结构………………………………………………… 4
1.2.3 现代制造技术的分类……………………………………………………… 4
1.3 现代制造技术的特点及发展趋势………………………………………………… 6
1.3.1 现代制造技术的特点……………………………………………………… 6
1.3.2 现代制造技术的发展趋势………………………………………………… 7
思考题与习题……………………………………………………………………………… 9
第2章
计算机辅助设计与制造技术……………………………………………………… 10
2.1 CAD/CAM 概述………………………………………………………………… 10
2.1.1 CAD/CAM 的基本概念………………………………………………… 10
2.1.2 CAD/CAM 系统的工作过程和主要任务……………………………… 11
2.1.3 CAD/CAM 系统的组成………………………………………………… 13
2.2 计算机辅助设计(CAD)技术…………………………………………………… 15
2.2.1 CAD系统的基本功能…………………………………………………… 15
2.2.2 CAD系统的类型………………………………………………………… 15
2.2.3 CAD系统中的关键技术………………………………………………… 16
2.2.4 发展CAD系统的意义及应用现状……………………………………… 20
2.3 计算机辅助工艺过程设计(CAPP)技术………………………………………… 21
2.3.1 CAPP系统的基本概念和结构组成……………………………………… 21
2.3.2 CAPP系统的类型及其工作原理………………………………………… 23
2.3.3 CAPP系统的关键技术…………………………………………………… 25
2.3.4 发展CAPP系统的意义及应用现状…………………………………… 26
2.4 计算机辅助制造(CAM)技术…………………………………………………… 27
2.4.1 CAM 系统的基本概念和结构组成……………………………………… 27
2.4.2 数控系统及数控加工程序编制…………………………………………… 28
2.4.3 发展CAM 系统的意义及现状…………………………………………… 30
2.5 快速成型及逆向工程技术………………………………………………………… 30
2.5.1 快速成型技术……………………………………………………………… 30
2.5.2 逆向工程技术……………………………………………………………… 33
思考题与习题…………………………………………………………………………… 36
第3章
现代特种加工……………………………………………………………………… 37
3.1 电火花加工技术…………………………………………………………………… 37
3.1.1 概 述……………………………………………………………………… 37
3.1.2 电火花加工的原理………………………………………………………… 38
3.1.3 电火花加工机床…………………………………………………………… 39
3.1.4 电火花成形加工的应用…………………………………………………… 41
3.2 电火花线切割加工………………………………………………………………… 46
3.2.1 概 述……………………………………………………………………… 46
3.2.2 电火花线切割加工的特点………………………………………………… 46
3.2.3 电火花线切割加工的应用范围…………………………………………… 48
3.2.4 电火花线切割加工原理…………………………………………………… 49
3.2.5 电火花线切割的应用……………………………………………………… 50
3.3 电化学加工………………………………………………………………………… 52
3.3.1 概 述……………………………………………………………………… 52
3.3.2 电化学加工基本原理……………………………………………………… 53
3.3.3 电解加工…………………………………………………………………… 53
3.3.4 电铸及电刷镀加工………………………………………………………… 58
3.4 超声波加工和超高压水射流加工………………………………………………… 62
3.4.1 超声波加工………………………………………………………………… 62
3.4.2 超声波加工的应用………………………………………………………… 65
3.4.3 超高压水射流加工………………………………………………………… 67
3.5 高能束加工技术…………………………………………………………………… 71
3.5.1 激光加工技术……………………………………………………………… 71
3.5.2 电子束加工………………………………………………………………… 81
3.5.3 离子束加工………………………………………………………………… 86
思考题…………………………………………………………………………………… 90
第4章
精密加工与超精密加工…………………………………………………………… 91
4.1 概 述……………………………………………………………………………… 91
4.1.1 精密加工和超精密加工的概念…………………………………………… 91
4.1.2 精密和超精密加工的特点及分类………………………………………… 91
4.2 精密、超精密加工方法…………………………………………………………… 92
4.2.1 精密与超精密切削加工…………………………………………………… 92
4.2.2 精密与超精密磨削加工………………………………………………… 105
4.2.3 其他超精密加工………………………………………………………… 110
4.3 超精密加工技术的发展趋势…………………………………………………… 130
复习思考题……………………………………………………………………………… 131
第5章
工业机器人………………………………………………………………………… 132
5.1 工业机器人概述………………………………………………………………… 132
5.1.1 工业机器人的定义及特点……………………………………………… 132
5.1.2 工业机器人的历史与发展趋势………………………………………… 133
5.1.3 机器人的分类…………………………………………………………… 134
5.2 工业机器人的机械结构………………………………………………………… 135
5.2.1 工业机器人的运动自由度……………………………………………… 135
5.2.2 关节机器人……………………………………………………………… 138
5.2.3 关节机器人的结构及功能……………………………………………… 139
5.3 工业机器人的控制与驱动系统………………………………………………… 144
5.3.1 工业机器人的控制……………………………………………………… 144
5.3.2 工业机器人的驱动系统………………………………………………… 147
5.4 工业机器人的编程语言………………………………………………………… 150
5.4.1 机器人编程语言的分类………………………………………………… 150
5.4.2 常用工业机器人编程语言简介………………………………………… 151
5.5 工业机器人的应用……………………………………………………………… 152
5.5.1 焊接机器人……………………………………………………………… 153
5.5.2 搬运机器人……………………………………………………………… 153
5.5.3 喷涂机器人……………………………………………………………… 154
5.5.4 装配机器人……………………………………………………………… 154
5.5.5 机器人在柔性装配和FMS中的应用………………………………… 155
5.6 机器人工作站…………………………………………………………………… 156
5.6.1 工业机器人工作站的组成……………………………………………… 156
5.6.2 工业机器人工作站的特点……………………………………………… 156
5.6.3 工业机器人焊接工作站系统…………………………………………… 156
5.6.4 工业机器人弧焊工作站的工作过程…………………………………… 159
习题与思考题…………………………………………………………………………… 160
第6章
柔性制造技术……………………………………………………………………… 161
6.1 柔性制造系统概述……………………………………………………………… 161
6.1.1 柔性制造系统的产生背景……………………………………………… 161
6.1.2 柔性制造系统的定义及特征…………………………………………… 162
6.1.3 柔性制造系统的优缺点及工艺基础…………………………………… 163
6.2 柔性制造系统的组成…………………………………………………………… 165
6.2.1 FMS的基本组成………………………………………………………… 165
6.2.2 FMS的自动加工系统…………………………………………………… 166
6.2.3 FMS物料运储系统……………………………………………………… 172
6.2.4 FMS的控制系统………………………………………………………… 183
6.3 柔性制造系统的分类及应用…………………………………………………… 185
6.3.1 柔性制造系统的分类…………………………………………………… 185
6.3.2 柔性制造系统的应用…………………………………………………… 187
6.4 柔性制造系统的发展…………………………………………………………… 189
思考题…………………………………………………………………………………… 190
第7章
先进制造模式与先进管理技术…………………………………………………… 191
7.1 计算机集成制造系统(CIMS)…………………………………………………… 191
7.1.1 计算机集成制造系统的概念…………………………………………… 191
7.1.2 计算机集成制造系统的背景…………………………………………… 191
7.1.3 计算机集成制造系统的系统构成……………………………………… 192
7.1.4 现代集成制造技术的发展趋势………………………………………… 192
7.2 并行工程………………………………………………………………………… 193
7.2.1 背景概述………………………………………………………………… 193
7.2.2 地位和作用……………………………………………………………… 194
7.2.3 本质特点………………………………………………………………… 195
7.2.4 国内外发展应用………………………………………………………… 195
7.2.5 生产应用………………………………………………………………… 197
7.3 敏捷制造………………………………………………………………………… 199
7.3.1 背景概述………………………………………………………………… 199
7.3.2 构成要素………………………………………………………………… 200
7.3.3 本质特点………………………………………………………………… 201
7.3.4 组织方式………………………………………………………………… 203
7.3.5 实施敏捷制造的有效措施……………………………………………… 203
7.3.6 迎接敏捷制造的对策…………………………………………………… 204
7.3.7 社会影响………………………………………………………………… 205
7.4 智能制造系统…………………………………………………………………… 206
7.4.1 什么是智能制造………………………………………………………… 206
7.4.2 智能制造的发展背景…………………………………………………… 206
7.4.3 智能制造的特征………………………………………………………… 207
7.4.4 智能制造的体系结构…………………………………………………… 208
7.4.5 IMS的支撑技术及研究热点…………………………………………… 209
7.4.6 IMS系统结构展望……………………………………………………… 210
7.4.7 智能制造的技术核心人工智能…………………………………… 210
7.4.8 IMS与人工智能、计算机集成制造(CIMS)的比较……………………
212
7.5 绿色制造………………………………………………………………………… 212
7.5.1 绿色制造的现状………………………………………………………… 213
7.5.2 技术组成………………………………………………………………… 213
7.5.3 绿色工程在产品设计中的体现………………………………………… 214
7.5.4 发展绿色工程存在的问题……………………………………………… 216
思考题与习题…………………………………………………………………………… 216
参考文献……………………………………………………………………………………… 217
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