制造系統(tǒng)自動化技術(shù)

前言

　　制造系統(tǒng)自動化決定著作為國民經(jīng)濟(jì)物質(zhì)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)主體的制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，制造業(yè)是目前知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代的重要支柱產(chǎn)業(yè)，它是富民強(qiáng)國之本。而制造系統(tǒng)自動化水平是制造業(yè)不斷追求的主要目標(biāo)之一，也是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防實(shí)力的重要標(biāo)志之一。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動化的水平也越來越高。在制造系統(tǒng)中采用自動化技術(shù)，可以提高勞動生產(chǎn)率、縮短生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益、降低勞動強(qiáng)度、改善制造系統(tǒng)響應(yīng)市場變化的能力、提高市場競爭力，從而進(jìn)一步帶動相關(guān)學(xué)科的發(fā)展?！　”緯饕槍C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)本科生培養(yǎng)計(jì)劃而編寫的必修課教材。其內(nèi)容主要講述機(jī)械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程與現(xiàn)狀及趨勢、機(jī)械制造自動化系統(tǒng)的建立、制造過程自動化控制系統(tǒng)、物料傳輸自動化、自動化檢測與監(jiān)控系統(tǒng)和裝配自動化，最后以汽車變速箱殼體為例講述了制造自動化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。　　本書共分7章，第1、2、6章由盧澤生編寫，第3章由路勇編寫，第4章由王廣林編寫，第5、7章由周亮編寫，全書由盧澤生統(tǒng)稿，擔(dān)任主編。本書經(jīng)多年的教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)行了多次修改、充實(shí)和完善，但由于篇幅的限制及編者水平的局限，再加上本書是一個(gè)新的體系，所以在內(nèi)容上仍不免有局限性、錯誤和欠妥之處，誠懇希望廣大師生及讀者提出寶貴意見，幫助我們進(jìn)一步完善和提高。

內(nèi)容概要

本書是“十一五”國防特色規(guī)劃教材。本書共分7章，其內(nèi)容主要講述機(jī)械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程與現(xiàn)狀及趨勢、機(jī)械制造自動化系統(tǒng)的建立、制造過程自動化控制系統(tǒng)、物料傳輸自動化、自動化檢測與監(jiān)控系統(tǒng)和裝配自動化，最后以汽車變速箱殼體為例講述了制造自動化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)。    本書可作為機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化專業(yè)的本科生教材，也可作為相關(guān)專業(yè)的參考用書。

書籍目錄

第1章  緒論  1.1  制造系統(tǒng)自動化定義及概念    1.1.1  制造    1.1.2  系統(tǒng)    1.1.3  自動化及自動化系統(tǒng)    1.1.4  機(jī)械制造系統(tǒng)及機(jī)械制造系統(tǒng)自動化  1.2  機(jī)械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程與現(xiàn)狀及趨勢    1.2.1  機(jī)械制造系統(tǒng)自動化發(fā)展過程    1.2.2  機(jī)械制造系統(tǒng)自動化技術(shù)所涉及的領(lǐng)域及發(fā)展的影響因素    1.2.3  機(jī)械制造系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢  1.3  機(jī)械制造自動化系統(tǒng)的分類和自動化制造系統(tǒng)的組成第2章  機(jī)械制造自動化系統(tǒng)的建立  2.1  機(jī)械制造自動化系統(tǒng)建立的步驟  2.2  機(jī)械制造自動化系統(tǒng)建立的系統(tǒng)分析    2.2.1  系統(tǒng)分析的基本原則    2.2.2  系統(tǒng)分析的步驟及內(nèi)容  2.3  機(jī)械制造自動化系統(tǒng)建立的系統(tǒng)設(shè)計(jì)    2.3.1  系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則    2.3.2  系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟及內(nèi)容  2.4  機(jī)械制造自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的模型及其仿真    2.4.1  自動化系統(tǒng)模型    2.4.2  自動化系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真  2.5  自動化系統(tǒng)的可靠性分析    2.5.1  研究可靠性的意義    2.5.2  可靠性的基本概念    2.5.3  可靠度分配應(yīng)遵循的原則  2.6  自動化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析  2.7  自動化系統(tǒng)的戰(zhàn)略效益和社會效益  2.8  機(jī)械制造自動化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)第3章  制造過程自動化控制系統(tǒng)  3.1  控制系統(tǒng)概述    3.1.1  控制系統(tǒng)的基本組成    3.1.2  控制系統(tǒng)的基本類型    3.1.3  對控制系統(tǒng)的性能要求    3.1.4  控制系統(tǒng)舉例分析  3.2  控制系統(tǒng)典型執(zhí)行裝置    3.2.1  執(zhí)行裝置及其分類    3.2.2  電動執(zhí)行裝置    3.2.3  液壓與氣動執(zhí)行裝置    3.2.4  執(zhí)行裝置的特點(diǎn)與性能  3.3  位置控制系統(tǒng)    3.3.1  限位斷電位置控制    3.3.2  限位通電位置控制    3.3.3  自動往復(fù)循環(huán)位置控制  3.4  計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)    3.4.1  計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的組成及其特點(diǎn)    3.4.2  計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的分類    3.4.3  計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢    3.4.4  計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)實(shí)例  3.5  DNC控制系統(tǒng)    3.5.1  DNC系統(tǒng)概念    3.5.2  企業(yè)實(shí)施DNC系統(tǒng)的意義    3.5.3  DNC系統(tǒng)的構(gòu)成    3.5.4  典型DNC系統(tǒng)的主要功能  3.6  多級分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)    3.6.1  多級分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和特征    3.6.2  多級分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的互聯(lián)技術(shù)    3.6.3  多級分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)例第4章  物料傳輸自動化  4.1  概述    4.1.1  物流及物料    4.1.2  物料的分類    4.1.3  物料的定向、定位和定量    4.1.4  物料的標(biāo)識與跟蹤  4.2  物料傳輸機(jī)構(gòu)和裝置    4.2.1  供料卸料機(jī)構(gòu)和裝置    4.2.2  自動輸料機(jī)構(gòu)和裝置    4.2.3  物料自動存儲裝置  4.3  機(jī)械手和機(jī)器人在物料傳輸中的應(yīng)用    4.3.1  機(jī)械手和機(jī)器人的定義    4.3.2  機(jī)械手與機(jī)器人的分類    4.3.3  工業(yè)機(jī)器人的組成    4.3.4  工業(yè)機(jī)械手的主要規(guī)格參數(shù)    4.3.5  工業(yè)機(jī)械手的主要設(shè)計(jì)要求    4.3.6  物料傳輸機(jī)器人的末端執(zhí)行器    4.3.7  機(jī)械手和機(jī)器人用于自動上下料    4.3.8  機(jī)械手用于軸承體(環(huán)形零件)自動化生產(chǎn)線    4.3.9  堆列碼垛機(jī)器人    4.3.10  材料搬運(yùn)機(jī)器人  4.4  物料倉儲技術(shù)    4.4.1  自動化倉庫的定義    4.4.2  自動化倉庫的特點(diǎn)    4.4.3  自動化倉庫的分類    4.4.4  自動化倉庫的構(gòu)成    4.4.5  自動化倉庫的管理與控制第5章  自動化檢測與監(jiān)控系統(tǒng)  5.1  檢測監(jiān)控系統(tǒng)的作用及涉及的內(nèi)容    5.1.1  檢測監(jiān)控系統(tǒng)的作用    5.1.2  機(jī)械系統(tǒng)自動化中檢測與監(jiān)控所涉及的內(nèi)容    5.1.3  對檢測監(jiān)控系統(tǒng)的要求  5.2  檢測與監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)    5.2.1  檢測監(jiān)控基本單元的組成與工作原理    5.2.2  檢測監(jiān)控系統(tǒng)的多級結(jié)構(gòu)  5.3  常用的檢測元件    5.3.1  分類    5.3.2  輸入輸出特性    5.3.3  長度和位移量的測量    5.3.4  質(zhì)量與力的測量    5.3.5  計(jì)數(shù)與形狀識別  5.4  檢測監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用實(shí)例簡介    5.4.1  加工尺寸在線檢測    5.4.2  加工工況監(jiān)測應(yīng)用實(shí)例  5.5  自動化系統(tǒng)的故障診斷    5.5.1  故障診斷的基本概念    5.5.2  故障模型與診斷方法    5.5.3  故障樹分析法    5.5.4  故障模式影響與后果分析法(PMECA)第6章  裝配自動化  6.1  裝配自動化的概念及其發(fā)展概況    6.1.1  裝配自動化的概念    6.1.2  裝配自動化的發(fā)展概況  6.2  自動化裝配系統(tǒng)的類型及其選擇    6.2.1  自動化裝配系統(tǒng)的類型    6.2.2  自動化裝配類型的選擇  6.3  裝配自動化系統(tǒng)應(yīng)具備的條件    6.3.1  對零部件的結(jié)構(gòu)工藝性的要求    6.3.2  對裝配工具的要求    6.3.3  對傳輸機(jī)構(gòu)和整體布局的要求  6.4  軸套自動化裝配系統(tǒng)設(shè)計(jì)    6.4.1  軸套部件分析    6.4.2  軸套自動裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    6.4.3  軸套自動裝配系統(tǒng)的主要部件設(shè)計(jì)    6.4.4  軸套自動裝配過程氣動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)  6.5  向心球軸承自動化裝配系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)    6.5.1  軸承的結(jié)構(gòu)分析    6.5.2  向心球軸承的選配    6.5.3  裝配自動機(jī)    6.5.4  鋼球貯料箱第7章  汽車變速箱殼體制造自動化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)  7.1  AGS-MAS的系統(tǒng)分析    7.1.1  AGS-MAS的需求分析和可行性論證    7.1.2  AGS-MAS的零件分析  7.2  AGS-MAS的總體設(shè)計(jì)    7.2.1  AGS-MAS的系統(tǒng)組成和平面布局    7.2.2  AGS-MAS的物料傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)    7.2.3  AGS-MAS的夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)    7.2.4  AGS-MAS的控制管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)    7.2.5  AGS-MAS的檢測監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)  7.3  AGS-MAS的實(shí)施要點(diǎn)與效益分析    7.3.1  AGS-MAS的實(shí)施要點(diǎn)    7.3.2  AGS-MAS的效益分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　可靠性是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。一切講究產(chǎn)品信譽(yù)的廠家，都在追求其產(chǎn)品具有好的可靠性。因?yàn)橹挥心切┛煽啃院玫漠a(chǎn)品才能長期發(fā)揮其使用性能，才能受到用戶的歡迎。如果有些產(chǎn)品如機(jī)床、汽車、輪船、飛機(jī)和航天器等，其關(guān)鍵零部件不可靠，在安裝調(diào)試或交付使用時(shí)，會出現(xiàn)某種故障，這樣不僅會給使用者帶來不便、延誤工期、造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至還可能直接危及使用者的生命安全。1986年1月28日，美國“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)由于固體燃料助推火箭密封泄漏而引起燃料箱爆炸，7名宇航員全部遇難，總計(jì)損失達(dá)12億美元。1986年4月27日，前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站因四號發(fā)動機(jī)劇烈振動，致使反應(yīng)堆廠房的結(jié)構(gòu)遭到破壞，引起反應(yīng)堆放射性物質(zhì)泄漏，2000余人死亡，幾萬居民撤離，損失達(dá)30億美元，并污染了周邊國家。這足以說明產(chǎn)品的可靠性差會引起一系列嚴(yán)重問題，甚至?xí)＜皣业臉s譽(yù)和安全?！　≡诂F(xiàn)代生產(chǎn)中，可靠性技術(shù)已貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、管理等過程，包括設(shè)計(jì)、加工、安裝調(diào)試、試驗(yàn)、儲存、運(yùn)輸、保管、使用及維修保養(yǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)。而且可靠性涉及多個(gè)知識領(lǐng)域，所以用系統(tǒng)工程的方法來分析研究可靠性的問題，故提出可靠性工程的概念?！　】煽啃怨こ淌菍Ξa(chǎn)品進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、可靠性預(yù)測、可靠性加工、可靠性試驗(yàn)、可靠性評估、可靠性控制、可靠性維修及失效分析、可靠性包裝和運(yùn)輸?shù)?。它是立足于系統(tǒng)工程方法，運(yùn)用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)等數(shù)學(xué)工具，對產(chǎn)品可靠性問題進(jìn)行定量的分析；采用失效分析方法和邏輯推理對產(chǎn)品故障進(jìn)行研究，找出薄弱環(huán)節(jié)，確定提高產(chǎn)品可靠性的途徑，并綜合地權(quán)衡經(jīng)濟(jì)、功能等方面的得失，將產(chǎn)品的可靠性提高到令人滿意的程度?！　∽詣踊到y(tǒng)的可靠性是保證系統(tǒng)安全正常運(yùn)行的關(guān)鍵，可靠性已經(jīng)與系統(tǒng)的性能、成本、效能等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一樣，被列入評價(jià)系統(tǒng)的主要指標(biāo)?！　‰S著自動化系統(tǒng)性能的提高，結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)復(fù)雜化的加強(qiáng)，零部件數(shù)量的增多，特別是電子器件的增多，系統(tǒng)運(yùn)行的工況更為復(fù)雜，都將使可靠性問題顯得特別突出。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在導(dǎo)彈系統(tǒng)中，由于制導(dǎo)系統(tǒng)的零部件可靠性差，造成全系統(tǒng)失效的比例達(dá)50％以上；由于發(fā)動機(jī)和動力系統(tǒng)的零部件不可靠，造成全系統(tǒng)失效的占40％左右；由于結(jié)構(gòu)元件，戰(zhàn)斗部件等有效載荷不可靠造成系統(tǒng)失效率為10％左右?！　】煽啃缘膯栴}是貫穿于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試等整個(gè)過程中，設(shè)計(jì)時(shí)就要制定可靠性的目標(biāo)，設(shè)計(jì)方案完成后要進(jìn)行可靠性預(yù)測，設(shè)計(jì)中要對各分系統(tǒng)或各單元、部件進(jìn)行可靠性的分配。研制階段要進(jìn)行故障分析和關(guān)鍵零部件的可靠性試驗(yàn)。

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