我國(guó)大力推動(dòng)數(shù)智賦能中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，著力推進(jìn)制造業(yè)信息化建設(shè)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床得到廣泛應(yīng)用。本書(shū)對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行研究，闡述了數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)的技術(shù)規(guī)范和柔性生產(chǎn)線(xiàn)的可靠性保障技術(shù)，探討了智能制造生產(chǎn)線(xiàn)的基本組成和發(fā)展趨勢(shì)。本書(shū)是圍繞國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)，并結(jié)合作者在該領(lǐng)域的科研和工程實(shí)踐寫(xiě)成的。
全書(shū)共分為5章，全面系統(tǒng)地介紹了各個(gè)行業(yè)對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)的需求、智能制造生產(chǎn)線(xiàn)組線(xiàn)布局技術(shù)、生產(chǎn)線(xiàn)布局的數(shù)字化建模、智能制造生產(chǎn)線(xiàn)組線(xiàn)性能的仿真分析；國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)設(shè)備及刀具選型、國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)控制規(guī)范、數(shù)控機(jī)床的可靠性評(píng)估與運(yùn)維等。
本書(shū)可作為高等學(xué)校機(jī)械工程及自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、工業(yè)工程、管理工程等專(zhuān)業(yè)的本科生及研究生的參考教材，也可作為機(jī)械工程領(lǐng)域的企業(yè)工程師、智能制造領(lǐng)域的研究人員等的參考用書(shū)。
本書(shū)針對(duì)當(dāng)前我國(guó)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和制造過(guò)程信息化建設(shè)的需求,結(jié)合作者長(zhǎng)期以來(lái)在科研和工程方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),主要針對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，探討智能制造生產(chǎn)線(xiàn)的基本組成和發(fā)展趨勢(shì)；闡述數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)的布局、仿真分析、設(shè)備選型等技術(shù)規(guī)范及可靠性保障技術(shù)，既有基本理論，也有相關(guān)的科研成果、場(chǎng)景案例和前沿介紹。既可作為高等學(xué)校機(jī)械工程及自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、工業(yè)工程、管理工程等專(zhuān)業(yè)的本科生及研究生的參考教材，也可作為機(jī)械工程領(lǐng)域的企業(yè)工程師、智能制造領(lǐng)域的研究人員等的參考用書(shū)。
前言
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的支柱產(chǎn)業(yè)，關(guān)系著國(guó)計(jì)民生的發(fā)展。近十年來(lái)，人們將制造技術(shù)與飛速發(fā)展的信息技術(shù)有機(jī)融合，逐漸形成新一代先進(jìn)制造技術(shù)。生產(chǎn)線(xiàn)是制造業(yè)中的關(guān)鍵元素，對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)提供有效的技術(shù)支持，能推動(dòng)制造業(yè)乃至國(guó)計(jì)民生的發(fā)展。特別是大量采用新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料后，汽車(chē)零部件生產(chǎn)線(xiàn)、航空結(jié)構(gòu)件加工不得不大量使用國(guó)外高檔數(shù)控機(jī)床。國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床成套能力不強(qiáng)、可靠性低，特別是服役階段的運(yùn)行可靠性已成為國(guó)內(nèi)機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，引起行業(yè)和學(xué)術(shù)界高度關(guān)注。這些嚴(yán)重制約著國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場(chǎng)推廣和工程化應(yīng)用，急需全面梳理數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)資源，分析重點(diǎn)行業(yè)對(duì)組線(xiàn)工藝的需求，開(kāi)展國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)方法研究，為重點(diǎn)領(lǐng)域?qū)Τ商讛?shù)控裝置及組線(xiàn)配套技術(shù)需求提供指導(dǎo)性參考。
本書(shū)針對(duì)當(dāng)前我國(guó)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和制造過(guò)程信息化建設(shè)的需求,結(jié)合作者長(zhǎng)期以來(lái)在科研和工程方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),主要針對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，探討智能制造生產(chǎn)線(xiàn)的基本組成和發(fā)展趨勢(shì)；闡述數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)的布局、仿真分析、設(shè)備選型等技術(shù)規(guī)范及可靠性保障技術(shù)，既有基本理論，也有相關(guān)的科研成果、場(chǎng)景案例和前沿介紹。
全書(shū)共分為5章，全面系統(tǒng)地介紹了各個(gè)行業(yè)對(duì)國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)的需求、智能制造生產(chǎn)線(xiàn)組線(xiàn)布局技術(shù)、生產(chǎn)線(xiàn)布局的數(shù)字化建模、智能制造生產(chǎn)線(xiàn)組線(xiàn)性能的仿真分析；國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)設(shè)備及刀具選型、國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)控制規(guī)范、數(shù)控機(jī)床的可靠性評(píng)估與運(yùn)維等。
本書(shū)的出版得到了北京市自然科學(xué)基金（IS24076），國(guó)家自然科學(xué)基金（51575055），高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備科技重大專(zhuān)項(xiàng)（2015ZX04001002），北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(KZ201211232039)，北京市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目（21JC0016），北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、中關(guān)村科技園區(qū)管理委員會(huì)計(jì)劃項(xiàng)目（Z201100008320004），北京市屬高等學(xué)校人才強(qiáng)教深化計(jì)劃學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)資助項(xiàng)目(PHR201106132)，北京市科技計(jì)劃(D121100004112001、D08010400130801）等項(xiàng)目的資助。感謝國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)實(shí)施管理辦公室、北京市自然科學(xué)基金委員會(huì)、北京市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)的支持。對(duì)課題組的徐小力、韓秋實(shí)、楊慶東等所有老師，課題組的孫磊、柴樹(shù)峰、林雯雯、周玉飛、馮昊天、楊俊峰、毛向向、徐統(tǒng)等全體研究生表示衷心的感謝！該書(shū)的出版得到了北京市教學(xué)名師項(xiàng)目、高端裝備智能感知與控制北京市國(guó)際科技合作基地、北京信息科技大學(xué)中小企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型賦能中心暨未來(lái)數(shù)智產(chǎn)業(yè)學(xué)院和北京市高水平教學(xué)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目的支持，對(duì)北京市教▲委和北京信息科技大學(xué)的支持表示感謝！
書(shū)中的遺漏和不妥之處敬請(qǐng)各位專(zhuān)家、讀者批評(píng)指正，不吝賜教。
作者
2025年1月
王紅軍，北京信息科技大學(xué)教授，北京市高層次創(chuàng)新計(jì)劃領(lǐng)軍人才。獲得教▲育▲部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等科技獎(jiǎng)勵(lì)10多項(xiàng)，承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)等科研項(xiàng)目，出版專(zhuān)著6部，教材15部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文150多篇。
王翰洋，博士，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校碩士學(xué)位，青年學(xué)者，主要從事人工智能與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估信息技術(shù)的研究，兼具跨學(xué)科領(lǐng)域視野，參加國(guó)家自然科學(xué)基金和北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目，研究?jī)?nèi)容包括深度學(xué)習(xí)模型，構(gòu)建動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)體系，發(fā)表學(xué)術(shù)論文多篇，出版著作1部。
第1章緒論1
1.1國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的行業(yè)需求2
1.1.1航空工業(yè)需求2
1.1.2兵器工業(yè)需求2
1.1.3船舶工業(yè)需求3
1.1.4汽車(chē)工業(yè)需求4
1.1.5電力工業(yè)需求4
1.1.6工程機(jī)械需求5
1.1.7重型機(jī)械需求6
1.1.8農(nóng)業(yè)機(jī)械需求6
1.1.9鐵路行業(yè)需求6
1.2汽車(chē)行業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的現(xiàn)狀7
1.2.1汽車(chē)行業(yè)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀7
1.2.2汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵零部件的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀8
1.2.3國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在汽車(chē)行業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)的應(yīng)用需求18
1.3智能制造與智能工廠19
1.3.1智能制造生產(chǎn)線(xiàn)組成20
1.3.2智能裝配生產(chǎn)線(xiàn)組成22
1.4智能制造生產(chǎn)線(xiàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)24
1.4.1生產(chǎn)線(xiàn)規(guī)劃設(shè)計(jì)24
1.4.2信息系統(tǒng)建設(shè)25
1.4.3自動(dòng)化設(shè)備集成25
1.4.4人員培訓(xùn)與組織變革26
第2章智能制造生產(chǎn)線(xiàn)組線(xiàn)布局技術(shù)27
2.1生產(chǎn)線(xiàn)布局的基本原則32
2.1.1生產(chǎn)線(xiàn)類(lèi)型32
2.1.2生產(chǎn)線(xiàn)布局的基本形式33
2.1.3生產(chǎn)線(xiàn)布局設(shè)計(jì)的基本原則40
2.1.4生產(chǎn)線(xiàn)布局要素42
2.2基于SLP的車(chē)間布局設(shè)計(jì)43
2.2.1生產(chǎn)線(xiàn)布局規(guī)劃方法43
2.2.2生產(chǎn)線(xiàn)布局約束條件43
2.2.3生產(chǎn)線(xiàn)布局初步設(shè)計(jì)43
2.3生產(chǎn)線(xiàn)布局的數(shù)字化建模46
2.3.1數(shù)字化建模涉及的因素47
2.3.2數(shù)字化建模的方法47
2.3.3構(gòu)建生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的3D數(shù)字模型48
2.4生產(chǎn)線(xiàn)物流系統(tǒng)分析與優(yōu)化49
2.4.1生產(chǎn)線(xiàn)布局評(píng)價(jià)方法49
2.4.2構(gòu)建物流模型51
2.5實(shí)例：汽車(chē)零部件凸輪軸生產(chǎn)線(xiàn)的布局規(guī)劃設(shè)計(jì)51
2.5.1實(shí)例背景51
2.5.2凸輪軸生產(chǎn)線(xiàn)的布局設(shè)計(jì)52
2.5.3構(gòu)建加工設(shè)備和物流設(shè)備的3D數(shù)字模型61
2.5.4生產(chǎn)線(xiàn)物流系統(tǒng)分析與優(yōu)化61
2.6某鋁合金結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)線(xiàn)的布局67
2.7某發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的生產(chǎn)線(xiàn)布局69
第3章智能制造生產(chǎn)線(xiàn)性能的仿真分析70
3.1智能制造生產(chǎn)線(xiàn)的仿真分析與優(yōu)化70
3.1.1仿真優(yōu)化的步驟71
3.1.2仿真的分析、優(yōu)化和完善72
3.2智能制造生產(chǎn)線(xiàn)仿真分析設(shè)計(jì)規(guī)范75
3.2.1任務(wù)需求響應(yīng)指標(biāo)75
3.2.2生產(chǎn)資源管理指標(biāo)76
3.2.3作業(yè)疲勞程度評(píng)價(jià)指標(biāo)78
3.2.4生產(chǎn)線(xiàn)建模的完整性78
3.3設(shè)計(jì)階段的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系79
3.3.1車(chē)間規(guī)劃原則79
3.3.2設(shè)施布局方案評(píng)價(jià)指標(biāo)79
3.3.3數(shù)控裝備的選型原則80
3.4調(diào)試驗(yàn)證階段的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系82
3.5運(yùn)行階段的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系83
3.5.1生產(chǎn)線(xiàn)可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)83
3.5.2評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建84
3.5.3加工設(shè)備的可靠性評(píng)價(jià)指標(biāo)84
3.5.4設(shè)備效能關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)90
3.5.5維修決策指標(biāo)體系91
3.5.6生產(chǎn)線(xiàn)可靠性影響因素指標(biāo)體系91
3.5.7生產(chǎn)線(xiàn)仿真模型的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)92
3.6凸輪軸生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)的仿真與性能評(píng)價(jià)93
3.6.1基于Petri網(wǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)仿真模型構(gòu)建93
3.6.2四期凸輪軸生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)仿真結(jié)果分析與優(yōu)化95
3.6.3四期凸輪軸生產(chǎn)線(xiàn)人員規(guī)劃與優(yōu)化分析99
3.7基于數(shù)字孿生的葉片生產(chǎn)線(xiàn)仿真106
3.7.1生產(chǎn)線(xiàn)數(shù)字孿生模型構(gòu)建108
3.7.2葉片生產(chǎn)線(xiàn)仿真分析與優(yōu)化114
第4章國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床組線(xiàn)設(shè)備及刀具選型116
4.1加工設(shè)備選擇116
4.1.1加工設(shè)備選擇指標(biāo)116
4.1.2加工設(shè)備選擇步驟118
4.1.3加工設(shè)備選擇算法118
4.1.4國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的選擇規(guī)范124
4.2刀具的選擇126
4.2.1數(shù)控加工刀具的分類(lèi)126
4.2.2數(shù)控加工對(duì)刀具的要求127
4.2.3數(shù)控刀具的失效形式128
4.2.4數(shù)控加工刀具的幾何參數(shù)128
4.2.5刀具安裝位置對(duì)刀具幾何角度的影響132
4.2.6數(shù)控加工中切削用量的選擇原則132
4.2.7數(shù)控加工刀具的選擇方法133
4.2.8國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床刀具的選擇流程141
第5章國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)控制規(guī)范143
5.1數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)143
5.2數(shù)控機(jī)床故障分類(lèi)144
5.3數(shù)控機(jī)床故障總體特點(diǎn)145
5.4數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法147
5.4.1簡(jiǎn)單方法147
5.4.2現(xiàn)代診斷方法148
5.5數(shù)控機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和步驟152
5.6數(shù)控機(jī)床的可靠性評(píng)估153
5.6.1可靠性的評(píng)估153
5.6.2可靠性研究中的概率分布160
5.6.3提高可靠性的方法162
5.7基于可靠性、動(dòng)特性和精度的數(shù)控機(jī)床綜合性能評(píng)價(jià)163
5.8汽車(chē)零部件生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的故障間隔分析167
5.8.1生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的故障間隔分析方法167
5.8.2某變速器生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的故障間隔時(shí)間分布模型的應(yīng)用175
5.9基于故障模式的生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析178
5.9.1設(shè)備故障模式分析的基本原理178
5.9.2生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的故障模式、影響分析（FMEA）180
5.9.3生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的危害性分析（CA）183
5.9.4某凸輪軸生產(chǎn)線(xiàn)磨床子系統(tǒng)故障分析184
5.9.5某凸輪軸生產(chǎn)線(xiàn)磨床的危害性分析187
5.10汽車(chē)零部件生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的選擇性維修決策技術(shù)190
5.10.1可靠性維修理論190
5.10.2生產(chǎn)線(xiàn)可靠性維修方式?jīng)Q策模型191
5.10.3汽車(chē)零部件生產(chǎn)線(xiàn)的選擇性維修決策191
5.11汽車(chē)零部件生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備的故障預(yù)測(cè)技術(shù)198
5.11.1基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備故障預(yù)測(cè)方法198
5.11.2基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備故障預(yù)測(cè)應(yīng)用201
5.11.3基于遺傳算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)線(xiàn)關(guān)鍵設(shè)備故障
預(yù)測(cè)方法203
5.12基于網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)線(xiàn)服役狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)209
5.12.1基于網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)線(xiàn)服役狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)框架209
5.12.2生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與信息獲取210
5.12.3基于網(wǎng)絡(luò)的生產(chǎn)線(xiàn)服役狀態(tài)監(jiān)測(cè)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的功能模塊212
5.12.4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)215
參考文獻(xiàn)217
書(shū)單推薦
