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1　概论1

1.1　生产系统设施2

1.1.1　小批量生产4

1.1.2　中等批量生产5

1.1.3　大批量生产5

1.2　制造支持系统6

1.3　生产系统中的自动化8

1.3.1 自动化制造系统8

1.3.2　计算机化的制造支持系统10

1.3.3　为什么实行自动化11

1.4　生产系统中的人工作业12

1.4.1　工厂操作中的人工作业12

1.4.2　制造支持系统中的人工作业14

1.5 自动化的原则和策略14

1.5.1 USA方法15

1.5.2 自动化与生产系统的10个策略16

1.5.3 自动化转移策略17

1.6　本书的结构18

参考文献20

2　制造操作21

2.1　制造工业与产品25

2.2　制造操作27

2.2.1　加工和装配操作28

2.2.2　工厂中的其他操作29

2.3　产品与生产的关系31

2.3.1　产品数量与产品种类31

2.3.2　产品和零部件的复杂性31

2.3.3　制造工厂的能力和限制34

2.4　生产的概念与数学模型35

2.4.1　生产率36

2.4.2　生产能力37

2.4.3　利用率与可用率39

2.4.4　制造提前期40

2.4.5　在制品42

2.5　制造操作的成本42

2.5.1　固定成本与可变成本42

2.5.2　直接劳动、原材料和管理费用43

2.5.3　设备使用成本45

参考文献47

附录47

习题49

3　自动化概述53

3.1 自动化系统的基本组成要素55

3.1.1　完成自动化过程所需的能源55

3.1.2　指令程序57

3.1.3　控制系统59

3.2　高级自动化功能61

3.2.1　安全监测61

3.2.2　维护和维修诊断62

3.2.3　故障检测与恢复63

3.3　自动化的层级65

参考文献67

4　工业控制系统68

4.1　过程工业和离散制造工业69

4.1.1 两类工业中的自动化层级69

4.1.2　两类工业中的变量和参数70

4.2　连续控制和离散控制71

4.2.1　连续控制系统71

4.2.2　离散控制系统75

4.3　计算机过程控制76

4.3.1　控制要求78

4.3.2　计算机控制能力79

4.3.3　工业过程控制的层级82

4.4　计算机过程控制的形式83

4.4.1　计算机过程监视84

4.4.2　直接数字控制84

4.4.3　数字控制和机器人85

4.4.4　可编程逻辑控制器86

4.4.5　监控系统86

4.4.6　分布式控制系统和个人计算机87

参考文献90

5　传感器、执行器及其他控制系统元件92

5.1　传感器93

5.2　执行器95

5.3　模数转换96

5.4　数模转换99

5.5　离散数据的输入输出设备101

5.5.1　触点输入输出接口101

5.5.2　脉冲计数器和发生器102

参考文献102

习题103

6　数字控制技术104

6.1　数控技术基础106

6.1.1　数控系统的基本组成106

6.1.2　数控坐标系统107

6.1.3　运动控制系统107

6.2　计算机数字控制110

6.2.1　计算机数字控制的特点111

6.2.2　计算机数控系统的机器控制单元113

6.2.3　计算机数控软件116

6.3　直接数字控制116

6.3.1　直接数字控制116

6.3.2　分布式数字控制117

6.4　数控的应用119

6.4.1　机床应用119

6.4.2　数控的其他应用123

6.4.3　数控的优点与缺点124

6.5　数控零件编程126

6.5.1　数控编码系统126

6.5.2　手工零件编程133

6.5.3　计算机辅助零件编程138

6.5.4 APT自动零件编程141

6.5.5 用CAD/CAM实现数控零件编程153

6.5.6　手工数据输入155

6.6　数控定位系统的工程分析156

6.6.1　开环定位系统156

6.6.2　闭环定位系统159

6.6.3　数控定位的精度160

参考文献163

习题163

附录　APT编程中的词说明169

7　工业机器人179

7.1　机器人结构及相关属性181

7.1.1　关节和连接181

7.1.2　机器人的常见结构182

7.1.3　关节驱动系统185

7.2　机器人控制系统186

7.3　末端效应器188

7.3.1　夹持器188

7.3.2　工具189

7.4　机器人中的传感器190

7.5　工业机器人的应用190

7.5.1　物料搬运192

7.5.2　加工操作193

7.5.3　装配和检验196

7.6　机器人程序设计198

7.6.1　示教法编程198

7.6.2　机器人编程语言201

7.6.3　仿真和离线编程205

7.7　工业机器人的工程分析206

7.7.1　操纵器运动学基础206

7.7.2　准确度和重复精度212

参考文献214

习题215

8　采用可编程逻辑控制器和个人计算机的离散控制219

8.1　离散过程控制219

8.1.1　逻辑控制220

8.1.2　顺序控制225

8.2　梯形逻辑图226

8.3　可编程逻辑控制器（PLC）229

8.3.1 PLC的组成230

8.3.2 PLC的操作周期231

8.3.3 PLC的附加功能232

8.3.4 PLC编程232

8.4　使用软逻辑的个人计算机235

参考文献237

习题237

9　制造系统概述239

9.1　制造系统的组成240

9.1.1　生产机床240

9.1.2　物料搬运系统241

9.1.3　计算机控制系统244

9.1.4　人力资源244

9.2　制造系统的分类245

9.2.1　操作类型245

9.2.2　工位的数量和系统布局245

9.2.3 自动化水平246

9.2.4　零件或产品的种类248

9.3　分类方法概述251

9.3.1　第1类制造系统：单工位253

9.3.2　第2类制造系统：多工位253

9.3.3　第3类制造系统：生产线253

9.4　制造进步函数（学习曲线）254

参考文献256

习题256

10　单工位制造单元258

10.1　单工位人工单元259

10.2　单工位自动化单元260

10.2.1　无人看管的单元操作的前提条件260

10.2.2　零件存储子系统与自动零件传输系统261

10.3　单工位制造单元的应用264

10.3.1　人工单工位制造单元的应用264

10.3.2　单工位自动化单元的应用265

10.3.3　数控机加工中心和车削中心266

10.4　单工位制造单元的分析267

10.4.1　工位的数量267

10.4.2　机器族272

参考文献274

习题274

11　成组技术和单元化制造278

11.1　零件族280

11.2　零件分类和编码282

11.2.1　零件分类和编码系统的特点283

11.2.2　零件分类和编码系统举例284

11.3　生产流程分析287

11.4　单元化制造290

11.4.1　复合零件的概念290

11.4.2　机器单元的设计291

11.5　成组技术的应用294

11.5.1　成组技术的应用294

11.5.2　工业实践调查296

11.6　单元化制造中的定量分析297

11.6.1 阶序聚类法划分零件族和机器族297

11.6.2　成组单元中的设备布局301

参考文献304

习题306

12　柔性制造系统312

12.1　什么是FMS314

12.1.1 FMS为什么具有柔性315

12.1.2 FMS的类型317

12.2 FMS的组成321

12.2.1　工作站321

12.2.2　物料搬运与存储系统323

12.2.3　计算机控制系统327

12.2.4　人力资源329

12.3 FMS的应用和收益329

12.3.1 FMS的应用329

12.3.2　应用FMS的收益332

12.4 FMS的规划与运行333

12.4.1 FMS的规划和设计333

12.4.2 FMS的运行334

12.5 FMS的定量分析335

12.5.1　瓶颈模型335

12.5.2　扩展的瓶颈模式343

12.5.3 FMS的规模347

12.5.4　这个公式告诉我们什么348

参考文献349

习题351

13　手工装配线357

13.1　手工装配线基础359

13.1.1　装配工位360

13.1.2　工件搬运系统361

13.1.3　生产线节拍363

13.1.4　对产品种类的处理364

13.2　其他装配系统365

13.3　面向装配的设计366

13.4　单一产品装配线分析367

13.4.1　重定位的损失369

13.4.2　线平衡问题370

13.4.3　工作站的考虑因素374

13.5　线平衡算法375

13.5.1　最大候选规则375

13.5.2 Kilbridge ＆ Wester法377

13.5.3　位置加权排序法378

13.5.4　计算机化技术380

13.6　混合产品装配线381

13.6.1　确定装配线上作业人员的数量381

13.6.2　混合产品装配线的线平衡382

13.6.3　混合产品装配线中的上线方法386

13.7　装配线设计中的其他考虑因素391

参考文献395

习题396

14　加工生产线和类似自动化生产系统403

14.1 自动化生产线基础404

14.1.1　系统结构405

14.1.2　工件搬运机构407

14.1.3　存储缓冲410

14.1.4　生产线的控制411

14.2 自动化生产线的应用413

14.2.1　机加工系统413

14.2.2　系统设计应考虑的因素415

14.3　无内部存储的加工生产线的分析416

14.3.1　基本术语和性能指标417

14.3.2　工作站故障分析419

14.3.3　公式的启示422

14.4　有存储缓冲的加工生产线的分析422

14.4.1　存储缓冲有效性的极限423

14.4.2　两阶段加工生产线的分析424

14.4.3　多阶段加工生产线的分析428

14.4.4　公式的启示429

参考文献429

习题430

15 自动化装配系统436

15.1 自动化装配系统基础437

15.1.1 系统结构437

15.1.2 工作站的零件派送439

15.1.3　应用442

15.2　面向自动化装配的设计442

15.3　装配系统的定量分析444

15.3.1　工作站之间的零件派送系统444

15.3.2　多工位装配机445

15.3.3　单工位装配机451

15.3.4　部分自动化453

15.3.5　公式的启示455

参考文献456

习题457

术语中英文对照463