先進制造技術[先進制造技術：周俊主編]

《先進制造技術》是2014年3月28日出版的一本圖書，作者是周俊、茅健。

圖書簡介

本書是在綜合國內外最新研究成果的基礎上，結合作者多年的教學和科研實踐編寫而成的，全書共分6章。本書通過介紹現代製造系統的構成和體系結構，闡述了先進制造技術相關的概念、理論、工藝、方法以及生產管理等知識。

本書第1章主要介紹製造業的發展和先進制造技術產生的背景、發展歷程、內涵和特點、體系結構和分類及發展趨勢等。第2章介紹現代設計技術，主要包括最佳化設計、系統設計、功能設計、模組設計、反求工程、模糊設計、並行設計及可靠性設計。第3章介紹先進制造工藝的內涵、特點及發展趨勢，主要介紹超精密加工、高速加工、納米製造以及快速原型製造技術。第4章介紹製造自動化技術的有關知識，主要包括工業機器人技術，柔性製造技術系統的概念、組成結構和套用，計算機集成製造系統的組成和信息集成，虛擬製造系統的概念、組成和結構特點，網路化製造系統等。第5章介紹先進生產管理技術，主要包括現代生產管理信息技術、產品數據管理以及產品全生命周期管理的基本概念、體系結構、主要功能、系統集成及發展趨勢等內容。第6章介紹先進制造模式，著重介紹精益生產、敏捷製造、高效快速重組生產系統、智慧型製造、綠色製造、生物製造以及雲製造的基本概念、內涵特點、關鍵技術及發展套用等。各章都附有思考與習題。 本書以基本概念、原理、方法為基礎，以基礎技術、關鍵技術和套用技術為主幹，內容選擇上力求實用性、綜合性、先進性。

本書可作為普通高等院校機械大類專業的教材使用，也可供自學者參考。

前言

21世紀的製造技術是不斷創新的製造技術、快速反應的製造技術。其中計算機技術、網路技術、信息技術、納米製造技術等為21世紀製造技術的發展提供了可靠的保證。先進制造技術已成為各國經濟發展和滿足人民日益增長需要的主要技術支撐，成為加速高新技術發展和實現國防現代化的主要技術支撐，成為企業在激烈的市場競爭中能立於不敗之地並求得迅速發展的關鍵因素。先進制造技術是一門動態的，以傳統的機械製造技術為基礎的學科，其伴隨著新科技、新理念的不斷出現而更新、發展和完善。
通過本課程的學習使學生掌握先進制造系統所涉及的新概念、新技術和新方法。在編寫的過程中，本書參考了國內外眾多相關文獻，力求將先進制造技術的最新研究成果展現給讀者。
本書可作為機械工程、工業工程等專業的本科生教材，也可作為高等職業學校、高等專科學校、成人院校機電專業的教材，還可作為工程技術人員和管理人員的參考資料或培訓教材。
本書寫作過程中參考了很多相關文獻，在此對相關作者表示感謝。
先進制造技術是一門不斷發展中的綜合性交叉學科，涉及的學科多、知識面廣，由於編者水平和經驗有限，疏漏在所難免，懇請讀者批評指正。

編者
2013年末

目錄

第1章先進制造技術概論11.1製造技術的發展概況1
1.1.1製造、製造系統和製造業1
1.1.2製造業在國民經濟中的地位3
1.1.3現代製造技術的發展4
1.1.421世紀製造業面臨的挑戰與發展4
1.2先進制造技術的內涵及體系結構7
1.2.1先進制造技術的內涵和特點7
1.2.2先進制造技術的體系結構及關鍵技術8
1.3先進制造技術的發展12
1.3.1先進制造技術的發展趨勢12
1.3.2我國先進制造技術的發展戰略13
思考題及習題15
第2章現代設計方法學16
2.1現代設計技術概述16
2.1.1現代設計技術的內涵和特點16
2.1.2現代設計技術的體系結構18
2.2現代設計技術19
2.2.1最佳化設計19
2.2.2系統設計25
2.2.3功能設計29
2.2.4模組設計33
2.2.5反求工程39
2.2.6模糊設計45
2.2.7並行設計50
2.2.8可靠性設計56
思考題及習題65
第3章先進制造工藝67
3.1先進制造工藝概述67
3.1.1機械製造工藝的定義和內涵67
3.1.2先進制造工藝的特點67
3.1.3先進制造工藝的發展趨勢68
3.2超精密加工70
3.2.1超精密加工概述70
3.2.2金剛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高速加工技術75
3.3.1高速加工的概念與特徵75
3.3.2高速加工技術的發展與套用76
3.3.3高速切削的關鍵技術76
3.4納米製造技術80
3.4.1納米材料的定義及分類80
3.4.2納米技術及其重要性81
3.4.3典型納米製造技術82
3.4.4納米製造的發展方向83
3.5快速原型製造技術85
3.5.1快速原型製造技術的原理與特點85
3.5.2典型的RPM工藝方法86
3.5.3RPM技術的套用及發展趨勢89
思考題及習題93
第4章先進制造系統94
4.1製造自動化技術概述94
4.1.1製造業自動化的內涵94
4.1.2製造業自動化的發展趨勢95
4.1.3我國製造業自動化的現狀96
4.2工業機器人技術97
4.2.1機器人工業的現狀97
4.2.2工業機器人的組成與分類98
4.2.3工業機器人編程技術100
4.2.4工業機器人的發展趨勢102
4.3柔性製造系統103
4.3.1柔性製造系統的基本概念103
4.3.2柔性製造系統的組成和結構104
4.3.3柔性製造系統的套用105
4.3.4柔性製造系統的發展趨勢108
4.4計算機集成製造系統108
4.4.1計算機集成製造系統的組成與關鍵技術109
4.4.2計算機集成製造系統的遞階控制結構111
4.4.3計算機集成製造系統的體系結構112
4.4.4計算機集成製造系統的發展114
4.5虛擬製造系統116
4.5.1虛擬製造的定義及特點116
4.5.2虛擬製造的分類117
4.5.3虛擬製造的體系結構118
4.5.4基於Internet的虛擬製造系統120
4.5.5虛擬製造的關鍵技術121
4.6網路化製造系統123
4.6.1網路化製造的背景及定義123
4.6.2網路化製造系統的內涵與特徵124
4.6.3網路化製造的技術體系126
4.6.4網路化製造的關鍵技術126
思考題及習題128
第5章先進生產管理技術130
5.1現代生產管理信息技術130
5.1.1物料需求計畫130
5.1.2閉環MRP133
5.1.3製造資源計畫134
5.1.4企業資源計畫136
5.2產品數據管理138
5.2.1產品數據管理概述138
5.2.2產品數據管理的體系結構與功能139
5.2.3產品數據管理在企業中套用144
5.3產品全生命周期管理145
5.3.1產品全生命周期管理的定義145
5.3.2產品全生命周期管理的體系結構和功能147
5.3.3產品全生命周期管理的發展趨勢150
思考題及習題151
第6章先進制造戰略、理念與模式152
6.1製造領域競爭戰略的演變152
6.1.1製造業生產方式的演變152
6.1.2製造領域競爭戰略的演變153
6.1.3製造理念和模式的發展154
6.2先進制造模式155
6.2.1精益生產155
6.2.2敏捷製造159
6.2.3高效快速重組生產系統162
6.2.4智慧型製造168
6.2.5綠色製造171
6.2.6生物製造176
6.2.7雲製造179
思考題及習題184
參考文獻185第1章機械最佳化設計概述1
1.1學習導引1
1.2重難點回顧1
1.2.1機械最佳化設計的數學模型1
1.2.2最佳化的幾何解釋2
1.2.3數值疊代法及終止判定準則2
1.3典型例題3
1.4習題9
1.5習題參考答案9
第2章最佳化設計的數學基礎11
2.1學習導引11
2.2重難點回顧11
2.2.1函式的方嚮導數與梯度11
2.2.2無約束目標函式的極值條件11
2.2.3凸集、凸函式和凸規劃13
2.2.4有約束目標函式的極值條件13
2.3典型例題14
2.4習題25
2.5習題參考答案27
第3章一維搜尋方法31
3.1學習導引31
3.2重難點回顧31
3.2.1用進退法確定一維搜尋區間31
3.2.2一維搜尋的區間消去方法32
3.2.3黃金分割法32
3.2.4二次插值法32
3.2.5牛頓法33
3.3典型例題33
3.4習題39
3.5習題參考答案40
第4章無約束最佳化方法43
4.1學習導引43
4.2重難點回顧43
4.2.1最速下降法(梯度法)43
4.2.2原始牛頓法與阻尼牛頓法43
4.2.3變尺度法44
4.2.4坐標輪換法44
4.2.5共軛方向法45
4.2.6鮑威爾法45
4.2.7共軛梯度法46
4.2.8單純形法46
4.3典型例題47
4.4習題61
4.5習題參考答案62
第5章線性規劃方法67
5.1學習導引67
5.2重難點回顧67
5.2.1線性規劃問題的一般形式67
5.2.2基本解和基本可行解67
5.2.3基本可行解的產生與轉換條件68
5.2.4基本可行解轉換的最優性條件69
5.2.5基本可行解轉換的非負性條件69
5.2.6單純形法69
5.3典型例題70
5.4習題77
5.5習題參考答案78
第6章約束最佳化方法84
6.1學習導引84
6.2重難點回顧84
6.2.1約束隨機方向搜尋法84
6.2.2複合形法85
6.2.3懲罰函式法86
6.3典型例題89
6.4習題99
6.5習題參考答案100
第7章常用最佳化設計程式102
7.1黃金分割法C語言程式102
7.2二次插值法C語言程式104
7.3鮑威爾法C語言程式106
7.4DFP變尺度法C語言程式111
7.5約束隨機方法搜尋法C語言程式114
7.6複合形法C語言程式116
7.7內點懲罰函式法C語言程式121
7.8外點懲罰函式法C 語言程式122
參考文獻123