智能制造装备创新设计_刘树青_9787111728627

本书以“工业4.0”和智能制造为背景，以数控机床为主要对象，围绕智能制造装备的设计、调试、运行，将“理论知识+项目实践”有机结合，介绍了数字孪生驱动的新技术、新流程、新工艺，以“理实融合、专创融合”为主要特色，融入创新设计理念与方法、产品质量观念、工程意识等，培养能够胜任数字化、智能化设计与制造的创新型工程师。
本书得到西门子公司资深技术人员和教育专家的支持，可以作为高等学校机械类及自动化类相关专业本科生的教材，也可供在研究设计单位、企业中从事制造装备开发与应用的工程技术人员参考。

制造业是国民经济的主体，是立国之本、兴国之器、强国之基，传统制造业面临着智能化改造和数字化转型的迫切需要。国防安全、航空航天、汽车等重点制造领域对高端制造装备的需求不断增加，产品、装备和过程是智能制造落地实施的三个支点，其中装备是难点。因为装备设计与制造需要机械、电气、自动控制等多领域协同，研发风险大，开发周期长，生产成本高。
以高档数控机床为代表的智能制造装备，是复杂的机电一体化系统，必须以新的观点来规划和设计，才能降低研发风险和成本，在实际生产中快速形成生产力并创造价值，提高生产率和经济效益。这就不仅要聚焦于装备的技术性能，还要关注人、生态环境、全生命周期效益、人机协调和可持续发展等各个方面。数字孪生技术以其在高保真建模与仿真、物理与虚拟数据融合、全生命周期数据集成、网络物理交互、数据学习与分析等方面的独特能力，成为智能制造装备设计领域的核心技术和发展方向。
本书以数控机床为主要对象，面向智能制造装备设计面临的挑战，参考了大量国内外相关资料，结合编写组多年的教学实践经验和教学改革成果，采用“理论知识+项目实践”的编写方式，既介绍先进的设计理念和知识，又着重于实践应用，将创新思想、创新方法、创新工具与专业理论和技术应用相融合。各章首先介绍创新设计理念、方法、平台工具，然后均精选对应的“项目任务”，所选案例在选题上具有开放性，在应用上具有典型性，在技术上体现先进性。
本书共分七章。第1章简要介绍制造业的发展，阐明智能制造装备的重要地位和面临的挑战，介绍在新一代信息技术应用背景下，数控机床的数字化设计、制造与管理；第2章介绍数字孪生技术及其在制造、医疗、智慧城市领域的典型应用，对工业互联网、数据采集及应用做了概括；第3章以数控机床为例，介绍制造装备设计的基本理论以及数字孪生驱动的创新设计，介绍TＲIZ理论及其在设计制造领域的应用；第4章介绍数控机床主要的设计要求和总体结构设计的原则和方法，介绍机床的总体结构和运动配置设计，主运动系统和进给运动系统设计方法；第5章介绍电气控制系统设计的相关技术标准、设计原则和设计内容，并结合实例，给出电气控制系统图的设计；第6章介绍数字孪生驱动的机电一体化协同设计，介绍机械创新设计的要求和建模要点，控制系统的建模方法以及机电耦合模型，给出数控机床的机电一体化设计及虚拟调试案例；第7章从使用制造装备进行零部件生产的维度，介绍数字孪生驱动的数字化生产过程。
西门子数控（南京）有限公司高级工程师陈勇、西门子创新与发展部专家杨轶峰为本书的编写提供了切实的建议和最新的技术资料，使本书的内容真正联系行业技术发展和工程实践。本书由汪木兰教授主审，并提出了许多宝贵的修改意见和建议，在此表示衷心的感谢。本书的编写工作得到了南京工程学院领导、老师的关心和支持，李耀老师为本书的编写提供了有价值的参考资料。编写过程中参阅了国内外相关教材和其他资料，在此对相关作者谨致谢意。
由于编者的学识水平和实践经验有限，书中难免存在不妥之处，恳请读者不吝指正。

编者

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