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包郵 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)

作者:芮延年
出版社:科學(xué)出版社出版時(shí)間:2021-06-01
開本: 16開 頁(yè)數(shù): 360
中 圖 價(jià):¥126.0(7.5折) 定價(jià)  ¥168.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 版權(quán)信息

自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

章概述。主要介紹非標(biāo)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)基本概念及主要內(nèi)容。第2章非標(biāo)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)程序和方法。主要介紹一般設(shè)計(jì)流程、創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法和運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)等內(nèi)容。第3章現(xiàn)代機(jī)電一體化系統(tǒng)集成技術(shù)構(gòu)成。主要介紹傳動(dòng)裝置與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)選用設(shè)計(jì)、動(dòng)力執(zhí)行元件選用設(shè)計(jì)、控制元器件選用設(shè)計(jì)等內(nèi)容第4章械加工過(guò)程自動(dòng)化。主要介紹自動(dòng)化加工機(jī)床設(shè)計(jì)基礎(chǔ),包括自動(dòng)化加工機(jī)床總體設(shè)計(jì)、主軸箱設(shè)計(jì)、刀具、工具及量檢具設(shè)計(jì)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)等。第5章檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化。主要介紹常用物理量的檢測(cè)技術(shù)、生物量的檢測(cè)技術(shù)、化學(xué)量的檢測(cè)技術(shù)、現(xiàn)代優(yōu)選檢測(cè)技術(shù)等。第6章裝配過(guò)程自動(dòng)化。主要介紹裝配過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、裝配過(guò)程自動(dòng)化方案設(shè)計(jì)、過(guò)程性能和經(jīng)濟(jì)性分析、自動(dòng)裝配傳送給料系統(tǒng)、面向手工裝配裝備和生產(chǎn)線、面向高速自動(dòng)化裝配裝備和生產(chǎn)線、微機(jī)器人與微裝配設(shè)計(jì)等內(nèi)容第7章過(guò)程自動(dòng)化控制。主要介紹過(guò)程自動(dòng)化控制方案設(shè)計(jì)、自動(dòng)化控制方案性能和經(jīng)濟(jì)性分析、自動(dòng)化裝配裝備和生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。第8章軟件設(shè)計(jì)。主要介紹人機(jī)界面設(shè)計(jì)、中央控制室設(shè)計(jì)、系統(tǒng)連接等。第9章儀器儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)。要介紹儀器儀表的安裝、儀器儀表的供電設(shè)計(jì)、儀器儀表的接地設(shè)計(jì)等。0章非標(biāo)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)案例。優(yōu)選通過(guò)幾個(gè)非標(biāo)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的介紹,讓讀者從中學(xué)習(xí)掌握非標(biāo)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)方法。

自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 目錄

目錄
第 1章 緒論 1
1.1自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的定義、組成及特點(diǎn) 1
1.1.1自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的定義 1
1.1.2自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的基本構(gòu)成 2
1.2制造自動(dòng)化技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及方向 4
1.2.1制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.2.2制造自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展方向 4
第 2章 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的基本設(shè)計(jì)方法 8
2.1一般設(shè)計(jì)流程 8
2.2規(guī)劃設(shè)計(jì)階段 9
2.2.1方案設(shè)計(jì) 10
2.2.2生產(chǎn)率 11
2.2.3工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 13
2.2.4投資經(jīng)濟(jì)效益分析 17
2.2.5設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià) 19
2.3概念設(shè)計(jì)階段 21
2.3.1概念設(shè)計(jì)的內(nèi)涵 21
2.3.2產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)原理 22
2.3.3產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)原則 23
2.4詳細(xì)設(shè)計(jì)階段 26
2.5定型設(shè)計(jì)階段 29
第 3章 常用自動(dòng)化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與選型設(shè)計(jì) 30
3.1同步帶傳動(dòng)與選型設(shè)計(jì) 30
3.1.1同步帶傳動(dòng) 30
3.1.2同步帶的選型設(shè)計(jì) 31
3.2滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)與選型設(shè)計(jì) 36
3.3直線導(dǎo)軌傳動(dòng)與選型設(shè)計(jì) 41
3.3.1直線導(dǎo)軌概述 41
3.3.2直線導(dǎo)軌結(jié)構(gòu) 43
3.3.3直線導(dǎo)軌的固定方式及選型 44
3.3.4直線導(dǎo)軌的使用與安裝 47
3.4直線軸承傳動(dòng)與選型設(shè)計(jì) 50
iv 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)
3.4.1直線軸承結(jié)構(gòu)及類型規(guī)格 50
3.4.2直線軸承的固定與安裝 54
3.4.3直線軸承選用要點(diǎn)及配套直線軸設(shè)計(jì) 56
3.5皮帶輸送與選型設(shè)計(jì) 57
3.5.1皮帶輸送的特點(diǎn) 57
3.5.2皮帶輸送的結(jié)構(gòu) 58
3.5.3皮帶輸送設(shè)計(jì)要點(diǎn) 59
3.6減速器、電磁離合器及選型設(shè)計(jì) 65
3.6.1減速器 65
3.6.2電磁離合器 70
第 4章 機(jī)械制造過(guò)程自動(dòng)化 77
4.1機(jī)械制造自動(dòng)化的基本概念 77
4.1.1機(jī)械制造自動(dòng)化技術(shù)的定義 77
4.1.2自動(dòng)化制造系統(tǒng)的概念 78
4.1.3機(jī)械制造自動(dòng)化的類型和主要研究?jī)?nèi)容 81
4.2機(jī)械制造自動(dòng)化加工設(shè)備及分類 82
4.3機(jī)械制造自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計(jì) 86
4.3.1單機(jī)自動(dòng)化制造方案 86
4.3.2數(shù)控機(jī)床制造方案 89
4.3.3加工中心自動(dòng)化制造方案 91
4.3.4機(jī)械加工自動(dòng)化生產(chǎn)線方案 93
4.3.5柔性自動(dòng)化制造系統(tǒng) 97
4.4機(jī)械制造自動(dòng)化切削用量的選擇 99
4.4.1切削用量對(duì)生產(chǎn)率和加工精度的影響 99
4.4.2切削用量選擇的一般原則 101
4.4.3鉆鉸鏜銑切削用量的選擇 102
4.5切削力與切削功率的計(jì)算 104
4.5.1查表法 104
4.5.2扭矩、力和切削功率計(jì)算 105
4.5.3銑削力及銑削功率計(jì)算 107
4.5.4磨削功率計(jì)算 108
4.6工藝規(guī)程的制定 109
4.7工藝方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 112
第 5章 檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化 115
5.1 概述 115
5.1.1檢測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的地位、作用和內(nèi)容 115
5.1.2自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成 115
5.1.3自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 116
5.1.4檢測(cè)過(guò)程自動(dòng)化常用傳感器及分類 117
5.2溫度傳感器 120
5.2.1金屬熱電阻 121
5.2.2半導(dǎo)體熱敏電阻 123
5.3液位、物位、濃度、流量傳感器 125
5.3.1液位傳感器 125
5.3.2密度、濃度、濁度傳感器 127
5.3.3流量傳感器 129
5.4位移傳感器 133
5.4.1電感式傳感器 133
5.4.2電容式位移傳感器 137
5.4.3光柵數(shù)字傳感器 139
5.4.4感應(yīng)同步器 140
5.4.5角數(shù)字編碼器 142
5.5速度與加速度傳感器 144
5.5.1速度傳感器 144
5.5.2加速度傳感器 145
5.6力、壓力和扭矩傳感器 146
5.6.1電阻應(yīng)變式傳感器原理 146
5.6.2應(yīng)變片測(cè)力傳感器 151
5.6.3壓力傳感器 153
5.6.4轉(zhuǎn)矩(扭矩)傳感器 154
5.7加工過(guò)程在線測(cè)量與監(jiān)測(cè) 155
5.7.1孔徑的自動(dòng)測(cè)量 155
5.7.2探針式紅外自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng) 156
5.7.3加工誤差在線檢測(cè)與補(bǔ)償系統(tǒng) 157
5.7.4在線檢測(cè)加工尺寸和刀具磨損情況 157
5.7.5刀具狀態(tài)的智能化在線監(jiān)控系統(tǒng) 158
第 6章 計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù) 160
6.1 概述 160
6.1.1計(jì)算機(jī)視覺(jué) 160
6.1.2計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng) 161
6.1.3計(jì)算機(jī)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用 162
6.1.4計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)和主要研究?jī)?nèi)容 163
6.2計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)的理論基礎(chǔ) 165
6.2.1攝像機(jī)與視覺(jué)系統(tǒng)的模型 165
6.2.2攝像機(jī)與視覺(jué)系統(tǒng)的標(biāo)定 168
6.2.3計(jì)算機(jī)視覺(jué)光學(xué)測(cè)量法 170
vi 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)
6.2.4立體視覺(jué)測(cè)量 175
6.2.5單攝像機(jī)測(cè)量 177
6.2.6光束平差測(cè)量 180
6.3計(jì)算機(jī)視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)及選型設(shè)計(jì) 182
6.3.1機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的一般工作過(guò)程 183
6.3.2相機(jī)的分類及主要特性參數(shù) 184
6.3.3圖像采集卡的原理及種類 189
6.3.4圖像數(shù)據(jù)的傳輸 190
6.3.5光源的種類與選型 191
6.3.6偏振技術(shù)應(yīng)用和大視場(chǎng)成像技術(shù) 195
6.3.7圖像處理技術(shù) 196
第 7章 裝配過(guò)程自動(dòng)化 200
7.1 概述 200
7.2自動(dòng)化裝配工藝 203
7.2.1制訂自動(dòng)化裝配工藝的依據(jù)和原則 203
7.2.2裝配工藝規(guī)程的內(nèi)容 204
7.2.3零件結(jié)構(gòu)對(duì)裝配自動(dòng)化的影響 206
7.2.4自動(dòng)裝配工藝設(shè)計(jì)的一般要求 210
7.3自動(dòng)化裝配關(guān)鍵技術(shù)及結(jié)構(gòu) 210
7.3.1運(yùn)動(dòng)部件 210
7.3.2定位機(jī)構(gòu) 213
7.3.3連接方法 216
7.4自動(dòng)化裝配設(shè)備 220
7.4.1裝配設(shè)備分類 221
7.4.2自動(dòng)化裝配機(jī) 222
7.4.3裝配工位 227
7.4.4裝配間 228
7.4.5裝配中心 229
7.4.6裝配系統(tǒng) 229
7.4.7自動(dòng)化裝配設(shè)備的選用 229
第 8章 自動(dòng)化制造系統(tǒng)的物料供給與儲(chǔ)運(yùn) 231
8.1 概述 231
8.2卷料自動(dòng)供料裝置 232
8.2.1卷料的支承、張緊裝置 233
8.2.2卷料校直裝置 234
8.2.3卷料送料裝置 234
8.3板料自動(dòng)供料裝置 237
8.4定長(zhǎng)供料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 238
8.5單件及板片料供料機(jī)構(gòu) 241
8.5.1單件物品形態(tài)分析及定向方法 241
8.5.2料倉(cāng)式供料機(jī)構(gòu) 243
8.5.3料斗式自動(dòng)供料裝置 249
8.6工件的分配及匯總機(jī)構(gòu) 251
8.6.1工件的自動(dòng)分配裝置 251
8.6.2工件的自動(dòng)匯總裝置 252
8.6.3工件的變向供送裝置 253
8.7電磁振動(dòng)供料裝置 255
8.7.1振動(dòng)供料裝置的分類及組成 255
8.7.2電磁振動(dòng)供料裝置工作原理 256
8.7.3電磁振動(dòng)供料裝置主要參數(shù)與設(shè)計(jì)計(jì)算 257
8.8物料輸送裝備 262
8.8.1物流剛性輸送裝備 262
8.8.2物流柔性輸送裝備 268
第 9章 工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化制造中應(yīng)用及選型設(shè)計(jì) 274
9.1 概述 274
9.2工業(yè)機(jī)器人 274
9.2.1工業(yè)機(jī)器人及其系統(tǒng)組成 274
9.2.2工業(yè)機(jī)器人的基本構(gòu)成 274
9.2.3工業(yè)機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù) 275
9.3工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)及組成 277
9.4工業(yè)機(jī)器人手部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 280
9.4.1夾鉗式手部 281
9.4.2吸附式手部 283
9.5機(jī)器人在自動(dòng)化制造中的應(yīng)用 285
9.5.1搬運(yùn)機(jī)器人的應(yīng)用 285
9.5.2噴涂機(jī)器人的應(yīng)用 286
9.5.3裝配機(jī)器人的應(yīng)用 287
9.6機(jī)器人自動(dòng)化制造應(yīng)用的選型設(shè)計(jì) 288
9.6.1機(jī)器人概述 288
9.6.2點(diǎn)焊機(jī)器人的選型設(shè)計(jì) 290
第 10章 自動(dòng)化制造過(guò)程的控制技術(shù) 295
10.1 概述 295
10.2傳統(tǒng)工業(yè)電氣控制 295
10.2.1工業(yè)電氣控制電路的控制過(guò)程 297
10.2.2升降機(jī)的自動(dòng)化控制 298
10.3 PLC控制技術(shù) 302
10.3.1 PLC的基本構(gòu)成 302
10.3.2 PLC的種類和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 307
10.3.3 PLC的技術(shù)應(yīng)用 311
10.4交流伺服與變頻控制技術(shù) 315
10.4.1變頻器和伺服驅(qū)動(dòng)器 316
10.4.2變頻控制技術(shù)應(yīng)用 324
第 11章 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)范例 333
11.1 概述 333
11.2激光加工機(jī)的設(shè)計(jì)(范例 1) 334
11.2.1激光加工機(jī)簡(jiǎn)介 334
11.2.2軸的伺服傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 335
11.2.3 x軸的伺服傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 338
11.3鍵盤外觀質(zhì)量視覺(jué)智能檢測(cè)(范例 2) 341
11.3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例 341
11.3.2光源設(shè)計(jì) 342
11.3.3相機(jī)選擇 343
11.3.4硬件平臺(tái)設(shè)計(jì) 343
11.3.5系統(tǒng)檢測(cè)原理 344
11.4汽車水泵自動(dòng)裝配生產(chǎn)線設(shè)計(jì)(范例 3) 346
11.4.1課題來(lái)源 346
11.4.2汽車水泵自動(dòng)裝配生產(chǎn)線總體方案設(shè)計(jì) 346
11.4.3汽車水泵性能檢測(cè) 351
11.4.4裝配生產(chǎn)線機(jī)械視覺(jué)測(cè)量與定位 352
11.5手機(jī)前置攝像頭組件自動(dòng)組裝設(shè)備的設(shè)計(jì)(案例 4) 354
11.5.1課題來(lái)源 354
11.5.2治具、傳動(dòng)系統(tǒng)、定位機(jī)構(gòu)的布局規(guī)劃和設(shè)計(jì) 356
11.5.3前置相機(jī)組件 Ring的自動(dòng)供料系統(tǒng)設(shè)計(jì) 357
參考文獻(xiàn) 361
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自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì) 節(jié)選

第1 章 緒 論 本章重點(diǎn):本章是本書的總論,通過(guò)對(duì)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的基本概念、定義組成及特點(diǎn)、基本構(gòu)成,以及國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展方向的介紹,使讀者對(duì)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線有一個(gè)總體概括的了解,為后續(xù)內(nèi)容的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。 1.1 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的定義、組成及特點(diǎn) 多年來(lái),發(fā)達(dá)國(guó)家因人力資源成本高,一直十分重視自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的研發(fā),自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線在汽車、電子、家電、輕工、機(jī)械、物流等各行各業(yè)的制造及相關(guān)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如,轎車殼體沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)、汽車車體機(jī)器人自動(dòng)焊裝生產(chǎn)系統(tǒng)、3C 電子產(chǎn)品( 即計(jì)算機(jī)(Computer) 、通信(Communication) 和消費(fèi)電子產(chǎn)品(ConsumerElectronic))的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)、柔性制造系統(tǒng)、物流與倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)等,這些自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的應(yīng)用極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量與生產(chǎn)效率,推動(dòng)了這些制造行業(yè)的快速發(fā)展,同時(shí)也提升了技術(shù)水平和創(chuàng)新能力。例如,日本豐田某汽車制造分廠,總共12000 名員工,主要生產(chǎn)過(guò)程采用自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線,年生產(chǎn)60 萬(wàn)輛轎車和卡車,以每輛2 萬(wàn)美元計(jì)算就有100 萬(wàn)美元的人均年產(chǎn)值。可見,自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線對(duì)企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造成本、提高核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力起到了極其重要的作用。 目前,我國(guó)正在從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)邁進(jìn),產(chǎn)業(yè)正在從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變,大量自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的研發(fā)與投入使用可以極大地加速這一進(jìn)程,因此得到越來(lái)越多企業(yè)的關(guān)注和重視。 1.1.1 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的定義 顧名思義,“自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線”首先與“制造自動(dòng)化”有關(guān)。人們一般傳統(tǒng)地將“制造”理解為產(chǎn)品的加工過(guò)程或工藝過(guò)程。例如,著名的Longman 詞典對(duì)“制造(manufacture)”的解釋為“通過(guò)機(jī)器進(jìn)行(產(chǎn)品)制作或生產(chǎn),自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線特別適用于大批量生產(chǎn)”。 隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步以及生產(chǎn)力的發(fā)展,“制造”的概念和意義已經(jīng)在“范圍”和“過(guò)程”兩個(gè)方面大大拓展。范圍方面,制造所涉及的工業(yè)領(lǐng)域遠(yuǎn)非局限于機(jī)械制造,而是包括了機(jī)械、電子、電氣、五金、化工、輕工、食品、醫(yī)藥、軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)的很多行業(yè)。 “自動(dòng)化(automation)”是美國(guó)人Harder 于1936 年提出的。當(dāng)時(shí)他在通用汽車公司工作,他認(rèn)為在一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中,機(jī)器之間的零件轉(zhuǎn)移不用人去搬運(yùn)就是“自動(dòng)化”。這實(shí)質(zhì)上是早期制造自動(dòng)化的概念。 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線顯然是指裝備與生產(chǎn)線中的具有自動(dòng)化生產(chǎn)特點(diǎn)的產(chǎn)品,包括自動(dòng)化專機(jī)、自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)化裝配線、自動(dòng)化檢測(cè)裝置等,典型的例子如汽車輪轂自動(dòng)加工機(jī)、電子產(chǎn)品高速自動(dòng)貼片機(jī)、手機(jī)、計(jì)算機(jī)、電視機(jī)等電子產(chǎn)品自動(dòng)組裝生產(chǎn)線,電路板自動(dòng)檢測(cè)生產(chǎn)線,各種柔性加工裝備和生產(chǎn)線等。當(dāng)然,自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線也具有不同自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的水平,有的需要人的參與,如生產(chǎn)流水線、半自動(dòng)生產(chǎn)線等;對(duì)于全自動(dòng)以及智能自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線等,可以在無(wú)人干預(yù)的情況下按規(guī)定的程序或指令自動(dòng)進(jìn)行生產(chǎn)。 正是因?yàn)樽詣?dòng)化的生產(chǎn)特點(diǎn),過(guò)去人們將制造自動(dòng)化理解為以機(jī)械的動(dòng)作代替人力操作,自動(dòng)地完成特定的作業(yè),這實(shí)質(zhì)上是指用自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)。隨著電子和信息技術(shù)的快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用,制造自動(dòng)化的概念已擴(kuò)展為用機(jī)器(包括計(jì)算機(jī))不僅代替人的體力勞動(dòng)還代替或輔助人的腦力勞動(dòng),以自動(dòng)的方式完成特定的作業(yè)。 現(xiàn)在,制造自動(dòng)化已遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了上述傳統(tǒng)的概念,具有更加寬廣和深刻的含義。制造自動(dòng)化的含義至少包括以下幾方面。 (1)在形式方面,制造自動(dòng)化包括三個(gè)方面的含義:①代替人的體力勞動(dòng);②代替或輔助人的腦力勞動(dòng);③制造系統(tǒng)中人、機(jī)器及整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)管理及控制和優(yōu)化。 (2)在功能方面,制造自動(dòng)化代替人的體力勞動(dòng)或腦力勞動(dòng)僅僅是制造自動(dòng)化系統(tǒng)功能的一部分。制造自動(dòng)化功能是多方面的,已形成一個(gè)有機(jī)體系,其功能主要體現(xiàn)在以下方面:①能縮短產(chǎn)品制造周期,加快新產(chǎn)品上市的時(shí)間;②提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量;③降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益;④利用自動(dòng)化技術(shù),更好地做好市場(chǎng)服務(wù)工作;⑤利用自動(dòng)化技術(shù),替代或減輕制造人員的體力和腦力勞動(dòng),直接為制造人員服務(wù);⑥有利于充分利用資源,減少?gòu)U棄物和環(huán)境污染,有利于實(shí)現(xiàn)綠色制造。 (3)在范圍方面,制造自動(dòng)化不僅涉及具體生產(chǎn)制造過(guò)程,還涉及產(chǎn)品生命周期的所有過(guò)程(包括服務(wù))。 1.1.2 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的基本構(gòu)成 一個(gè)較完善的自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線系統(tǒng),應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素:機(jī)械本體、動(dòng)力部分、傳感與檢測(cè)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信息處理與控制等部分,如圖1-1 所示。這些組成部分內(nèi)部及其相互之間,通過(guò)接口耦合、運(yùn)動(dòng)傳遞、物質(zhì)流動(dòng)、信息控制、能量轉(zhuǎn)換等有機(jī)結(jié)合集成一個(gè)完整的自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線系統(tǒng)。 圖1-1 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的組成基本要素 1. 機(jī)械本體 機(jī)械本體是自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線系統(tǒng)的基本支持體,主要包括機(jī)身、框架、連接等。自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)性能、水平和功能的提高,要求不但機(jī)械本體在機(jī)械結(jié)構(gòu)、材料、加工工藝以及幾何尺寸等方面能適應(yīng)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的功能,而且還有可靠性、節(jié)能、小型、輕量、美觀等要求。 2. 動(dòng)力部分 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線系統(tǒng)的顯著特征之一是用盡可能小的動(dòng)力輸入,獲得盡可能大的功能輸出。自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線系統(tǒng)不但要求驅(qū)動(dòng)效率高、反應(yīng)速度快,而且要求對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、可靠性高。 3. 傳感與檢測(cè)部分 傳感與檢測(cè)技術(shù)是自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù),傳感器將物理量、化學(xué)量、生物量等(如力、速度、加速度、距離、溫度、流量、pH、離子活度、酶、微生物、細(xì)胞)等能量轉(zhuǎn)換成電信號(hào),即引起電阻、電流、電壓、電場(chǎng)、頻率、pH、電導(dǎo)等物理、化學(xué)、生物參數(shù)的變化,通過(guò)信號(hào)檢測(cè)裝置將其反饋給控制與信息處理系統(tǒng)進(jìn)行處理和調(diào)節(jié)。 4. 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)控制信息和指令,完成要求的動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常由傳動(dòng)或運(yùn)動(dòng)部件擔(dān)任,一般采用機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電氣以及機(jī)電相結(jié)合的方式。根據(jù)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線系統(tǒng)的匹配性要求,需要考慮改善其性能,如提高執(zhí)行機(jī)構(gòu)的剛性,減輕重量,提高可靠性,實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化等。 5. 信息處理與控制 信息處理與控制對(duì)來(lái)自各傳感器的檢測(cè)信息和外部輸入命令進(jìn)行集中、儲(chǔ)存、分析、加工等處理,使之符合控制要求。實(shí)現(xiàn)信息處理的主要工具是計(jì)算機(jī)。在自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線中,計(jì)算機(jī)與信息處理裝置監(jiān)測(cè)指揮著整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的運(yùn)行,信息處理是否正確及時(shí),將直接影響系統(tǒng)工作的質(zhì)量和效率。信息處理一般由計(jì)算機(jī)、可編程控制器(PLC)、數(shù)控裝置、邏輯電路、A/D 與D/A 轉(zhuǎn)換裝置、I/O(輸入/輸出)接口及外部設(shè)備等組成。 自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線系統(tǒng)的基本特征是給“機(jī)械”增添頭腦(計(jì)算機(jī)信息處理與控制),信息處理只是把傳感器檢測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)化成可以控制的信號(hào),系統(tǒng)如何運(yùn)動(dòng)還需要通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)控制,其控制方式主要包括線性控制、非線性控制、*優(yōu)控制、智能控制等控制技術(shù)。部分常見自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線如圖1-2~圖1-5 所示。 圖1-2 電子產(chǎn)品高速自動(dòng)貼片機(jī) 圖1-3 真空自動(dòng)封罐機(jī) 圖1-4 汽車焊接自動(dòng)生產(chǎn)線 圖1-5 電池組裝自動(dòng)生產(chǎn)線 1.2 制造自動(dòng)化技術(shù)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及方向 1.2.1 制造自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)從20 世紀(jì)80 年代開始,從國(guó)外引進(jìn)了大量的自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線等,包括模具、非標(biāo)專機(jī)、生產(chǎn)線等,涉及很多行業(yè),家電、電子、輕工、汽車制造業(yè)*為集中。另外,隨著外資引入國(guó)內(nèi),成立了很多獨(dú)資企業(yè)或合資企業(yè),他們大量采用國(guó)外先進(jìn)的生產(chǎn)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線。我國(guó)有許多來(lái)自德國(guó)和日本的數(shù)控機(jī)床與汽車生產(chǎn)線設(shè)備,來(lái)自意大利、德國(guó)的高檔紡織機(jī)械,就連制鞋業(yè)的很多自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線也是國(guó)外進(jìn)口。 20 多年過(guò)去了,目前我國(guó)已成了制造業(yè)大國(guó),但并不是制造業(yè)強(qiáng)國(guó)。我國(guó)在一些領(lǐng)域還沒(méi)有很好地掌握核心技術(shù),自主開發(fā)設(shè)計(jì)的能力仍然不太強(qiáng),目前國(guó)內(nèi)一些高端的自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線主要還是依靠進(jìn)口,不僅花費(fèi)了大量外匯,而且大大限制了行業(yè)、企業(yè)的跨越式發(fā)展。還有一些企業(yè)面臨的實(shí)際困難與機(jī)遇:一是目前企業(yè)存在著招人難、管理難、產(chǎn)量低、質(zhì)量差、能耗高、附加值低等問(wèn)題,設(shè)備改造升級(jí)及發(fā)展的潛在需求量相當(dāng)大,這是市場(chǎng)需求;二是設(shè)備與國(guó)外的技術(shù)和產(chǎn)品還有一定的差距,這是內(nèi)在動(dòng)力;三是國(guó)家實(shí)施企業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整政策,對(duì)制造設(shè)備有新的要求,這是外部動(dòng)力。這些都會(huì)加速推動(dòng)我國(guó)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另外,制造自動(dòng)化必將是今后的主要生產(chǎn)模式,尤其是經(jīng)濟(jì)全球化的大環(huán)境下,要參與競(jìng)爭(zhēng)必須要有一流的工藝和制造裝備,因此自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線是制造自動(dòng)化發(fā)展的必然趨勢(shì)。 特別是“德國(guó)工業(yè)4.0”和“中國(guó)制造2025”的提出,使國(guó)內(nèi)制造自動(dòng)化的概念逐漸深入人心,有許多公司和部門正在大力從事這方面的研究開發(fā)工作,國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線也開始用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學(xué)研究、交通運(yùn)輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面,在小型設(shè)備上有大量的新產(chǎn)品被研發(fā)出來(lái),并且開始有少量出口。例如,各種專用機(jī)床、膨脹螺絲組裝機(jī)、自動(dòng)粘貼機(jī)、低壓電氣全自動(dòng)裝配機(jī)、多軸攻絲機(jī)、彈簧自動(dòng)視覺(jué)檢測(cè)機(jī)、塑膠件稱重挑選機(jī)、多件套瓶蓋自動(dòng)組裝機(jī)、靜電除塵系統(tǒng)、自動(dòng)涂裝生產(chǎn)線等。近年來(lái),隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高,越來(lái)越多的企業(yè)開始重視工廠制造自動(dòng)化,這也給這一行業(yè)帶來(lái)了發(fā)展商機(jī)。當(dāng)前我國(guó)生產(chǎn)自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線的制造企業(yè)快速發(fā)展起來(lái),但是大多規(guī)模較小,技術(shù)含量低、同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng),特別是自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線設(shè)計(jì)技術(shù)相對(duì)落后。因此,如何更好地參與這一行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)成為一個(gè)新的挑戰(zhàn),提高制造自動(dòng)化裝備技術(shù)水平是自動(dòng)化裝備與生產(chǎn)線生產(chǎn)行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。 1.2.2 制造自動(dòng)化未來(lái)發(fā)展方向 “德國(guó)工業(yè)4.0”、“中國(guó)制造2025”等的提出預(yù)示著制造的*終歸宿是智能制造,也就是說(shuō)智能化是自動(dòng)化制造發(fā)展的方向,其中智能化對(duì)制造提出的要求很高,到目前為止即使是工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家也不能說(shuō)他們的制造已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)智能化了。首先,智能是根據(jù)人的需要而言的,是相對(duì)的;其次,智能化要求制造過(guò)程是主動(dòng)的,讓機(jī)器自己根據(jù)認(rèn)知能力對(duì)生產(chǎn)做出判斷和選擇,這就要求機(jī)器本身要具備較高的自主學(xué)習(xí)能力,在某種意義上機(jī)器就等于人,就目前的技術(shù)發(fā)展水平來(lái)說(shuō),在短期內(nèi)真正實(shí)現(xiàn)智能化制造還是有一定難度的。但是給制造自動(dòng)化的發(fā)展方向指明了道路。 未來(lái)的智能制造將結(jié)合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),進(jìn)一步改變產(chǎn)品配置、生產(chǎn)計(jì)劃和實(shí)時(shí)決策,從而優(yōu)化盈利能力。智能制造中使用更多尖端的技術(shù),如物聯(lián)網(wǎng)將工廠里所有人、產(chǎn)品和設(shè)備連接起來(lái),使人類和機(jī)器能夠協(xié)同工作,從而創(chuàng)建更高效、更具成本效益的業(yè)務(wù)流程。 智能制造產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋智能裝備(機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、服務(wù)機(jī)器人及其他自動(dòng)化裝備),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)(機(jī)器視覺(jué)、傳感器、RFID、工業(yè)以太網(wǎng))、工業(yè)軟件(ERP/MES/DCS 等)、3D 打印以及將上述環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合的自動(dòng)化系統(tǒng)集成及生產(chǎn)線集成等。 從全球范圍來(lái)看,很多國(guó)家和地區(qū)都在積極布局智能制造的發(fā)展。除了美國(guó)、德國(guó)和日本走在全球智能制造前端,歐盟也將發(fā)展先進(jìn)制造業(yè)作為重要的戰(zhàn)略,在2010 年制定了“第七框架計(jì)劃(FP7)”的制造云項(xiàng)目,并在2014 年實(shí)施歐盟“2020 地平線”計(jì)劃,將智能型先進(jìn)制造系統(tǒng)作為創(chuàng)新研發(fā)的優(yōu)先項(xiàng)目。 根據(jù)工業(yè)和信息化部的統(tǒng)計(jì),2015 年以來(lái)我國(guó)制造業(yè)產(chǎn)值規(guī)模占全球的比重為 19%~21%。2017 年,我國(guó)智能制造行業(yè)產(chǎn)值規(guī)模達(dá)15870 億元。2018 年以來(lái)全球智能制造呈現(xiàn)持續(xù)高速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),2020 年產(chǎn)值規(guī)模已達(dá)到2 萬(wàn)億美元左右。 1. 全球智能制造裝備發(fā)展現(xiàn)狀 1)全球工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

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