先进制造技术

本书从制造业的地位作用、所面临的形势任务出发，详细论述了先进制造技术的内涵和体系结构，系统介绍了先进制造技术的基本内容、关键技术和最新的发展。内容全面、新颖，在力求保持先进制造技术的系统性和完整性基础上，更注重介绍一些适用先进、相对成熟的制造技术。全书共分为：制造业与先进制造技术、现代设计技术、先进制造工艺技术、制造自动化技术、现代企业信息管理技术、先进制造模式六个章节。本书可作为高等院校机械工程、工业工程、管理工程以及与制造有关其它专业的专业课教材和教学参考书，也可作为制造业工程技术人员的参考读物。

第2版前言
第1版前言
第1章制造业与先进制造技术1
11制造业的发展与挑战1
111制造与制造业1
112制造业的地位与作用2
113制造业的进步与发展3
114我国机械制造业的发展与面临的挑战6
12先进制造技术的内涵与体系结构8
121先进制造技术提出的背景8
122先进制造技术的内涵与特征9
123先进制造技术的体系结构9
124先进制造技术的分类11
13先进制造技术的发展趋势13
131云制造系统13
132信息物理融合系统16
133先进制造业及各工业国家的发展对策18
134先进制造技术的发展趋势22
本章小结23
复习思考题23
第2章现代设计技术24
21概述24
211现代设计技术的内涵24
212现代设计技术的特征25
213现代设计技术的体系结构26
22计算机辅助设计技术27
221计算机辅助设计的内涵与发展27
222计算机辅助设计的关键技术29
223计算机辅助设计的研究热点31
23优化设计33
231优化设计的数学模型33
232优化方法的分类35
233优化设计步骤36
234优化设计实例38
24可靠性设计39
241基本概念39
242机械零件可靠性设计43
243机械系统可靠性设计46
25价值工程49
251价值工程的内涵与特征49
252价值工程的实施过程50
253价值工程的应用案例53
26反求工程54
261反求工程的内涵54
262反求工程的基本步骤55
263反求工程的关键技术56
264反求工程的应用举例59
27绿色设计60
271绿色设计产生的背景60
272绿色产品及绿色设计的定义60
273绿色设计的主要内容63
274绿色设计的基本原则63
275绿色产品实例64
本章小结65
复习思考题65
第3章先进制造工艺技术67
31概述67
311机械制造工艺的内涵67
312先进制造工艺的产生和发展68
313先进制造工艺技术特点70
32材料受迫成形工艺技术70
321精密洁净铸造成形技术70
322精确高效金属塑性成形技术72
323粉末锻造成形技术76
324高分子材料注射成形技术77
33超精密加工技术81
331概述81
332超精密切削加工82
333超精密磨削加工85
334超精密加工机床与设备87
335超精密加工支持环境89
34高速加工技术92
341高速加工的概念92
342高速加工技术的发展与应用93
343高速切削加工的关键技术94
344高速磨削加工的关键技术97
35增材制造技术100
351增材制造技术的基本原理100
352增材制造的主要工艺方法101
353增材制造技术的应用105
354增材制造技术存在的局限105
36微纳制造技术106
361微纳制造技术的概念106
362微制造工艺技术106
363纳制造工艺技术110
37表面工程技术112
371表面改性技术113
372表面覆层技术115
373复合表面处理技术117
38再制造技术118
381再制造技术的内涵和意义118
382无损拆解与绿色清洗技术120
383无损检测与寿命评估技术121
384再制造成形与加工技术122
39仿生制造技术125
391仿生制造技术的内涵及发展125
392仿生机构及系统制造126
393功能性表面仿生制造127
394生物组织及器官制造129
395生物加工成形制造130
本章小结132
复习思考题133
第4章制造自动化技术134
41概述134
411制造自动化技术的发展134
412制造自动化技术的内涵136
42自动化制造设备137
421数控机床137
422加工中心机床143
423柔性制造单元146
424柔性制造系统147
43物料运储系统自动化159
431自动运输小车159
432工业机器人161
433自动化仓库166
44装配过程自动化168
441装配过程自动化的现状与意义168
442自动装配工艺性分析169
443自动化装配设备174
45检测过程自动化179
451检测系统的作用与涉及的检测内容179
452检测系统的基本组成及工作原理180
453自动检测元件181
454制造过程自动检测监控实例182
本章小结185
复习思考题186
第5章现代企业信息管理技术187
51概述187
511企业信息化的内涵187
512企业信息管理技术体系188
513企业信息管理的网络环境189
52企业资源计划（ERP）191
521ERP的产生与发展191
522订货点法192
523MRP及闭环MRP193
524MRPⅡ198
525ERP201
526ERPⅡ204
53供应链管理（SCM）207
531SCM的产生背景207
532SCM的定义208
533SCM的结构体系208
534SCM的管理原理210
535SCM的发展趋势214
54客户关系管理（CRM）215
541CRM的产生背景215
542CRM的内涵216
543CRM的目标与客户对象217
544CRM的体系结构及功能模块218
545CRM与其他信息系统的关系220
55产品数据管理（PDM）221
551PDM的产生、定义与发展221
552PDM的体系结构223
553PDM的系统功能224
554PDM与ERP之间的区别和联系226
555基于PDM的应用集成228
56制造执行系统（MES）230
561MES的产生与定义230
562MES的角色作用231
563MES的功能模块233
564MES与其他信息系统的关系233
565ERP/MES/PCS的信息集成234
本章小结235
复习思考题236
第6章先进制造模式237
61计算机集成制造（CIM）237
611CIM和CIMS的概念237
612CIMS的结构组成238
613CIMS递阶控制结构242
614CIMS开放式体系结构（CIMS/OSA）243
615我国CIMS技术的发展战略245
62并行工程（CE）246
621并行工程概念的产生及其定义246
622并行工程的运行模式247
623并行工程的特征248
624并行工程的关键技术250
625并行工程的支持工具250
63精益生产（LP）251
631精益生产的提出及内涵251
632精益生产的体系结构253
633精益生产的基本原理257
64敏捷制造（AM）259
641敏捷制造提出的背景、内涵及其特征259
642敏捷制造企业的体系结构261
643敏捷化企业组织与管理262
644虚拟制造265
645可重构制造系统265
646敏捷制造对制造业的影响268
65智能制造（IM）269
651智能制造的内涵与特征269
652智能加工与智能机床271
本章小结273
复习思考题274
参考文献275

本书自2003年9月第1版出版以来，受到不少读者的支持和关爱，至2014年6月共进行18次印刷，累计出版9万余册。然而，由于编者的水平所限，加之近10年来科学技术迅猛地发展，第1版教材无论是内容的选取、结构的安排还是语言描述等方面均或多或少地显现出一种陈旧感。近两年来，不少多年使用本教材的老师和热心的读者向编者提出了教材修订的要求，并提出了许多教材修订建议。为了满足读者的要求，适应先进制造技术快速发展的形势，编者在广泛征求和整理读者意见的基础上，对原教材进行了修订。 本书第2版修订的指导思想是：①本书第1版经多年使用，基本能够体现先进制造技术的主要内容和体系结构，本次修订在保持原有教材框架不变的基础上，就具体章节进行内容的修订和结构的调整；②各章节根据最新技术发展进行内容的补充或替代，使近十年来国内外的最新技术在新版教材中得到体现；③在力求保持先进制造技术的前沿性、系统性和完整性前提下，更注重先进、适用、相对成熟的技术；④在技术描述方面，尽可能应用具体实例，讲清每项技术是什么，用于解决什么问题以及所涉及的关键技术；⑤在语言文字方面，力求准确、通顺、简练、易懂，避免概念堆积、术语罗列，要求可读性好，便于自学。 在新版教材中，除了一般性的修改调整之外，主要改动的内容有： 第1章在内容和结构上均有较大的改动，11节在介绍制造业地位和作用的基础上，阐述了制造业的进步与发展，分析了当前我国机械制造业的发展现状和面临的挑战；12节论述了先进制造技术的内涵与体系结构；13节侧重介绍了云制造系统（CM）、信息物理融合系统（CPS）、先进制造业概念以及各工业国家的发展对策。 第2章对部分内容进行了补充和修改，增加一些具体应用实例和图例。 第3章删除了特种加工技术，因当前特种加工已成为常规技术，增加了38节再制造技术以及39节仿生制造技术的内容。在35节将快速原型制造技术改为增材制造技术，包含快速原型制造、金属零件直接制造以及经济普及型三维打印的工艺内容。在36节将微细制造技术改为微纳制造技术，分别就微制造和纳制造技术进行了论述。 第4章原来侧重机床数控技术、工业机器人及柔性制造技术，对制造自动化技术进行了论述，新版教材以企业车间层自动化为轴线论述制造自动化技术，包括自动化制造设备、物料运储自动化、装配过程自动化、检测监控过程自动化等自动化技术，使制造自动化技术内容更具系统性和条理性。 第5章将现代生产管理技术改为现代企业信息管理技术，系统介绍了企业经营管理层的企业资源计划（ERP）、企业流通层的供应链管理（SCM）和客户关系管理（CRM）、开发设计层的产品数据管理（PDM）以及生产制造层的制造执行计划（MES），删除了原来的及时生产和全面质量管理的内容，使教材内容与当前企业常见的信息管理技术更为贴切合理。 第6章侧重对精益生产和敏捷制造技术内容进行调整和补充，63节围绕精益生产的体系结构补充了及时生产（JIT）、全面质量管理（TQM）以及成组技术（GT）的内容，64节敏捷制造技术中增加了可重构制造技术的内容。 相对于第1版教材，第2版教材内容更新率达70%之多。通过内容的更新和结构的调整，新版教材将以全新的面貌呈现给读者。 本书第2版由王隆太教授主编，宋爱平教授参与第3章的编写，张帆博士参与第2章的编写。王隆太教授编写其余章节并负责完成全书统稿。 本书由沈世德教授主审。 由于先进制造技术所涉及的内容广泛、学科跨度大，以及编者的水平、经历和视野都很有限，虽然已经努力，但新版教材仍不可避免地存在不足、缺陷和疏漏，在此恳请读者提出宝贵的意见或建议。 编者 于江苏扬州 先进制造技术是集制造技术、电子技术、信息技术、自动化技术、能源技术、材料科学以及现代管理技术等众多技术的交叉、融合和渗透而发展起来的，涉及制造业中产品设计、加工装配、检验测试、经营管理、市场营销等产品生命周期的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活的生产，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力的一项综合性技术。 人类社会在步入新世纪同时也逐渐由工业经济时代步入知识经济时代，全球经济正处于一个动态的变革时期，制造业面临更为严峻的挑战。在知识经济时代，知识和技术被认为是提高生产率和实现经济增长的驱动器。因而，先进制造技术已成为制造企业在激烈市场竞争中立于不败之地并求得迅速发展的关键因素，成为世界经济发展和满足人类日益增长需要的重要支撑，成为加速高新技术发展和实现国防现代化的助推器。 为了开阔专业视野，掌握制造技术的最新发展，培养复合型人才，促进先进制造技术在我国的研究和应用，“先进制造技术”已作为众多高校在校学生的必修课程。《先进制造技术》这本教材是编者在1998年所编写的《现代制造技术》基础上重新规划、整理组织编写的。《现代制造技术》一书自出版以来，受到不少读者的关爱，同时由于新技术迅猛发展和编者水平以及知识面的限制，书中不少内容已显得过时，并发现诸多错误和不当。许多热心的读者对新教材从内容、结构、名词术语等方面提出了许多积极的改进意见和建议。为了满足读者的要求，适应我国制造业快速发展的形势，更全面地反映当前制造业的最新科技成果和现状，本书对原书进行了全面的改造和整理，充实了大量新的内容，它将以全新的面貌出现在广大读者面前。 本书是普通高等教育“十五”国家级规划教材，具有如下的特色：①内容全面、新颖，包括现代设计技术、现代管理技术、先进制造工艺技术、自动化技术以及先进生产模式等各个方面，基本能够反映近年来国内外先进制造技术的最新发展；②作为机械工程专业后续专业课程，侧重内容的前沿性、综合性和交叉性，尽量避免与先导专业课程的重复；③注重工程应用，力求在保持先进制造技术的系统性和完整性前提下，更注重介绍适用先进、相对成熟的技术；④语言简练、朴质，避免概念堆积、术语罗列，努力讲清每一项技术是什么，应用该项技术可以解决什么问题，力求使读者对先进制造技术有一个基本的认识。 本书由扬州大学王隆太教授、东南大学汤文成教授、江苏技术师范学院戴国洪博士编写，由东南大学吴锡英教授、华中科技大学李培根教授审稿。全书共分六章，其中第一、三、四、六章由王隆太编写，第二章由汤文成编写，第五章由戴国洪编写，由王隆太进行统稿。 由于先进制造技术所涉及的内容广泛、学科跨度大，加之编者的水平和视野所限，本书存在的不足、疏漏，甚至错误在所难免。在此恳请读者提出宝贵意见。 编者 于江苏扬州