图书简介
本书是在综合国内外最新研究成果的基础上,结合作者多年的教学和科研实践编写而成的,全书共分6章。本书通过介绍现代制造系统的构成和体系结构,阐述了先进制造技术相关的概念、理论、工艺、方法以及生产管理等知识。
本书第1章主要介绍制造业的发展和先进制造技术产生的背景、发展历程、内涵和特点、体系结构和分类及发展趋势等。第2章介绍现代设计技术,主要包括优化设计、系统设计、功能设计、模块设计、反求工程、模糊设计、并行设计及可靠性设计。第3章介绍先进制造工艺的内涵、特点及发展趋势,主要介绍超精密加工、高速加工、纳米制造以及快速原型制造技术。第4章介绍制造自动化技术的有关知识,主要包括工业机器人技术,柔性制造技术系统的概念、组成结构和应用,计算机集成制造系统的组成和信息集成,虚拟制造系统的概念、组成和结构特点,网络化制造系统等。第5章介绍先进生产管理技术,主要包括现代生产管理信息技术、产品数据管理以及产品全生命周期管理的基本概念、体系结构、主要功能、系统集成及发展趋势等内容。第6章介绍先进制造模式,着重介绍精益生产、敏捷制造、高效快速重组生产系统、智能制造、绿色制造、生物制造以及云制造的基本概念、内涵特点、关键技术及发展应用等。各章都附有思考与习题。本书以基本概念、原理、方法为基础,以基础技术、关键技术和应用技术为主干,内容选择上力求实用性、综合性、先进性。
本书可作为普通高等院校机械大类专业的教材使用,也可供自学者参考。
前言
21世纪的制造技术是不断创新的制造技术、快速反应的制造技术。其中计算机技术、网络技术、信息技术、纳米制造技术等为21世纪制造技术的发展提供了可靠的保证。先进制造技术已成为各国经济发展和满足人民日益增长需要的主要技术支撑,成为加速高新技术发展和实现国防现代化的主要技术支撑,成为企业在激烈的市场竞争中能立于不败之地并求得迅速发展的关键因素。先进制造技术是一门动态的,以传统的机械制造技术为基础的学科,其伴随着新科技、新理念的不断出现而更新、发展和完善。
通过本课程的学习使学生掌握先进制造系统所涉及的新概念、新技术和新方法。在编写的过程中,本书参考了国内外众多相关文献,力求将先进制造技术的最新研究成果展现给读者。
本书可作为机械工程、工业工程等专业的本科生教材,也可作为高等职业学校、高等专科学校、成人院校机电专业的教材,还可作为工程技术人员和管理人员的参考资料或培训教材。
本书写作过程中参考了很多相关文献,在此对相关作者表示感谢。
先进制造技术是一门不断发展中的综合性交叉学科,涉及的学科多、知识面广,由于编者水平和经验有限,疏漏在所难免,恳请读者批评指正。
编者
2013年末
目录
第1章先进制造技术概论11.1制造技术的发展概况1
1.1.1制造、制造系统和制造业1
1.1.2制造业在国民经济中的地位3
1.1.3现代制造技术的发展4
1.1.421世纪制造业面临的挑战与发展4
1.2先进制造技术的内涵及体系结构7
1.2.1先进制造技术的内涵和特点7
1.2.2先进制造技术的体系结构及关键技术8
1.3先进制造技术的发展12
1.3.1先进制造技术的发展趋势12
1.3.2我国先进制造技术的发展战略13
思考题及习题15
第2章现代设计方法学16
2.1现代设计技术概述16
2.1.1现代设计技术的内涵和特点16
2.1.2现代设计技术的体系结构18
2.2现代设计技术19
2.2.1优化设计19
2.2.2系统设计25
2.2.3功能设计29
2.2.4模块设计33
2.2.5反求工程39
2.2.6模糊设计45
2.2.7并行设计50
2.2.8可靠性设计56
思考题及习题65
第3章先进制造工艺67
3.1先进制造工艺概述67
3.1.1机械制造工艺的定义和内涵67
3.1.2先进制造工艺的特点67
3.1.3先进制造工艺的发展趋势68
3.2超精密加工70
3.2.1超精密加工概述70
3.2.2金刚石刀具的超精密切削加工72
3.2.3超精密磨削加工73
3.2.4超精密加工的研究方向74
3.3高速加工技术75
3.3.1高速加工的概念与特征75
3.3.2高速加工技术的发展与应用76
3.3.3高速切削的关键技术76
3.4纳米制造技术80
3.4.1纳米材料的定义及分类80
3.4.2纳米技术及其重要性81
3.4.3典型纳米制造技术82
3.4.4纳米制造的发展方向83
3.5快速原型制造技术85
3.5.1快速原型制造技术的原理与特点85
3.5.2典型的RPM工艺方法86
3.5.3RPM技术的应用及发展趋势89
思考题及习题93
第4章先进制造系统94
4.1制造自动化技术概述94
4.1.1制造业自动化的内涵94
4.1.2制造业自动化的发展趋势95
4.1.3我国制造业自动化的现状96
4.2工业机器人技术97
4.2.1机器人工业的现状97
4.2.2工业机器人的组成与分类98
4.2.3工业机器人编程技术100
4.2.4工业机器人的发展趋势102
4.3柔性制造系统103
4.3.1柔性制造系统的基本概念103
4.3.2柔性制造系统的组成和结构104
4.3.3柔性制造系统的应用105
4.3.4柔性制造系统的发展趋势108
4.4计算机集成制造系统108
4.4.1计算机集成制造系统的组成与关键技术109
4.4.2计算机集成制造系统的递阶控制结构111
4.4.3计算机集成制造系统的体系结构112
4.4.4计算机集成制造系统的发展114
4.5虚拟制造系统116
4.5.1虚拟制造的定义及特点116
4.5.2虚拟制造的分类117
4.5.3虚拟制造的体系结构118
4.5.4基于Internet的虚拟制造系统120
4.5.5虚拟制造的关键技术121
4.6网络化制造系统123
4.6.1网络化制造的背景及定义123
4.6.2网络化制造系统的内涵与特征124
4.6.3网络化制造的技术体系126
4.6.4网络化制造的关键技术126
思考题及习题128
第5章先进生产管理技术130
5.1现代生产管理信息技术130
5.1.1物料需求计划130
5.1.2闭环MRP133
5.1.3制造资源计划134
5.1.4企业资源计划136
5.2产品数据管理138
5.2.1产品数据管理概述138
5.2.2产品数据管理的体系结构与功能139
5.2.3产品数据管理在企业中应用144
5.3产品全生命周期管理145
5.3.1产品全生命周期管理的定义145
5.3.2产品全生命周期管理的体系结构和功能147
5.3.3产品全生命周期管理的发展趋势150
思考题及习题151
第6章先进制造战略、理念与模式152
6.1制造领域竞争战略的演变152
6.1.1制造业生产方式的演变152
6.1.2制造领域竞争战略的演变153
6.1.3制造理念和模式的发展154
6.2先进制造模式155
6.2.1精益生产155
6.2.2敏捷制造159
6.2.3高效快速重组生产系统162
6.2.4智能制造168
6.2.5绿色制造171
6.2.6生物制造176
6.2.7云制造179
思考题及习题184
参考文献185第1章机械优化设计概述1
1.1学习导引1
1.2重难点回顾1
1.2.1机械优化设计的数学模型1
1.2.2优化的几何解释2
1.2.3数值迭代法及终止判定准则2
1.3典型例题3
1.4习题9
1.5习题参考答案9
第2章优化设计的数学基础11
2.1学习导引11
2.2重难点回顾11
2.2.1函数的方向导数与梯度11
2.2.2无约束目标函数的极值条件11
2.2.3凸集、凸函数和凸规划13
2.2.4有约束目标函数的极值条件13
2.3典型例题14
2.4习题25
2.5习题参考答案27
第3章一维搜索方法31
3.1学习导引31
3.2重难点回顾31
3.2.1用进退法确定一维搜索区间31
3.2.2一维搜索的区间消去方法32
3.2.3黄金分割法32
3.2.4二次插值法32
3.2.5牛顿法33
3.3典型例题33
3.4习题39
3.5习题参考答案40
第4章无约束优化方法43
4.1学习导引43
4.2重难点回顾43
4.2.1最速下降法(梯度法)43
4.2.2原始牛顿法与阻尼牛顿法43
4.2.3变尺度法44
4.2.4坐标轮换法44
4.2.5共轭方向法45
4.2.6鲍威尔法45
4.2.7共轭梯度法46
4.2.8单纯形法46
4.3典型例题47
4.4习题61
4.5习题参考答案62
第5章线性规划方法67
5.1学习导引67
5.2重难点回顾67
5.2.1线性规划问题的一般形式67
5.2.2基本解和基本可行解67
5.2.3基本可行解的产生与转换条件68
5.2.4基本可行解转换的最优性条件69
5.2.5基本可行解转换的非负性条件69
5.2.6单纯形法69
5.3典型例题70
5.4习题77
5.5习题参考答案78
第6章约束优化方法84
6.1学习导引84
6.2重难点回顾84
6.2.1约束随机方向搜索法84
6.2.2复合形法85
6.2.3惩罚函数法86
6.3典型例题89
6.4习题99
6.5习题参考答案100
第7章常用优化设计程序102
7.1黄金分割法C语言程序102
7.2二次插值法C语言程序104
7.3鲍威尔法C语言程序106
7.4DFP变尺度法C语言程序111
7.5约束随机方法搜索法C语言程序114
7.6复合形法C语言程序116
7.7内点惩罚函数法C语言程序121
7.8外点惩罚函数法C 语言程序122
参考文献123