本书主要阐述了智能制造装备设计方法与应用。根据智能设计过程中涉及的内容，介绍了智能设计方法、智能制造装备系统方案设计、智能传感器原理、机器视觉检测系统、智能物料输送系统、电动机和变频器选型设计、自动智能铆接技术与装备、智能制造装配系统设计等，最后通过智能制造装备设计案例对系统理论方法进行归纳整理示范，帮助读者理解和拓展相关知识内容。
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目录
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第1章 智能制造装备设计基础 1
1.1 概述 1
1.2 智能制造装备的分类 2
1.3 智能制造装备的自适应能力 3
1.4 智能制造装备的关键技术 5
1.5 精密、超精密和智能装备产品 9
1.6 智能制造装备系统的设计方法 13
第2章 智能设计方法 19
2.1 概述 19
2.1.1 智能设计的特点及层次 19
2.1.2 智能设计的分类 20
2.1.3 智能设计系统的关键技术 20
2.2 进化设计 21
2.2.1 主要的进化算法 21
2.2.2 进化设计问题的形式化描述——基因表达 22
2.2.3 进化路线规划 22
2.2.4 适应度评估 23
2.2.5 产品进化设计 23
2.3 基于BP神经网络模型和遗传算法的产品优化设计 30
2.3.1 遗传神经网络 30
2.3.2 神经网络连接权的进化方法 31
2.3.3 基于神经网络和遗传算法的大功率曝气机优化设计实例 33
2.4 基于进化思维的可拓优化设计方法 36
2.4.1 定制产品的信息 36
2.4.2 可拓创新方案设计 38
第3章 智能制造装备系统方案设计 41
3.1 一般设计流程 41
3.2 规划设计 42
3.2.1 方案设计 42
3.2.2 生产率 44
3.2.3 工艺方案的技术经济分析 46
3.2.4 投资经济效益分析 50
3.2.5 设计方案评价 53
3.3 概念设计 54
3.3.1 概念设计内涵 54
3.3.2 产品概念设计原理 54
3.3.3 产品概念设计原则 55
3.4 详细设计 58
3.5 定型设计 60
第4章 智能制造装备关键零部件选型设计 61
4.1 滚珠丝杠螺母传动与选型设计 61
4.1.1 概述 61
4.1.2 滚珠丝杠副的设计计算 61
4.1.3 滚珠丝杠副常用材料 65
4.2 滚动直线导轨副选型设计 65
4.2.1 概述 65
4.2.2 选型设计 67
4.2.3 滚动直线导轨的寿命 68
4.2.4 工作负载计算 70
4.2.5 摩擦力计算 73
4.2.6 润滑 73
4.2.7 滚动直线导轨的配置 73
4.3 数控转台原理及选型设计 74
4.3.1 概述 74
4.3.2 数控转台的结构 76
4.3.3 数控转台的主要性能参数及选择分析 78
4.3.4 数控转台的选型流程 80
4.3.5 数控转台选型的切削功率计算 82
第5章 智能制造装备感知系统设计 89
5.1 概述 89
5.1.1 传感器的基本概念 89
5.1.2 智能传感器及分类 91
5.2 智能制造装备感知系统常用传感器 93
5.2.1 温度传感器 94
5.2.2 金属热电阻 95
5.2.3 半导体热敏电阻 97
5.3 位移传感器 99
5.3.1 电感式传感器 99
5.3.2 电容式传感器 102
5.3.3 光栅数字传感器 104
5.3.4 感应同步器 105
5.3.5 角数字编码器 107
5.4 速度与加速度传感器 109
5.4.1 速度传感器 109
5.4.2 加速度传感器 110
5.5 力、压力和扭矩传感器 111
5.5.1 电阻应变传感原理 111
5.5.2 应变片测力传感器 112
5.5.3 压力传感器 114
5.5.4 转矩(扭矩)传感器 116
5.6 加工过程在线测量与监测 116
5.6.1 孔径的自动测量 117
5.6.2 探针式红外自动测量系统 118
5.6.3 加工误差在线检测与补偿系统 118
5.6.4 刀具状态的智能在线监控系统 119
第6章 机器视觉检测技术及选型设计 121
6.1 概述 121
6.1.1 机器视觉 121
6.1.2 机器视觉检测系统 122
6.1.3 机器视觉测量技术的应用 122
6.2 机器视觉检测的理论基础 124
6.2.1 摄像机与视觉系统的模型 124
6.2.2 摄像机与视觉系统的标定 127
6.2.3 机器视觉光学测量法 129
6.2.4 立体视觉测量法 133
6.3 机器视觉检测系统与选型设计 135
6.3.1 机器视觉检测系统的组成 135
6.3.2 机器视觉检测系统的一般工作过程 137
6.3.3 相机的分类及主要特性参数 137
6.3.4 图像采集卡的原理及种类 141
6.3.5 图像数据的传输 143
6.3.6 光源的种类与选型 144
6.3.7 图像处理技术 146
6.3.8 激光几何尺寸测量 149
第7章 智能制造物流系统设计 153
7.1 概述 153
7.1.1 现代物流系统的特点、基本构成及功能 153
7.1.2 物流系统设计应满足的要求 154
7.2 制造业物流系统总体设计 154
7.2.1 生产物流系统的布置方式 154
7.2.2 精益生产方式物流系统布置 155
7.2.3 物流设备及其选择与设计要求 156
7.3 物料智能柔性输送AGV、RGV 157
7.4 上下料机器人(机械手) 161
7.4.1 机器人的基本构成 162
7.4.2 机器人的结构形式和运动形态分类 163
7.4.3 工业机器人的机械结构及组成 165
7.4.4 工业机器人的手部结构设计 168
7.4.5 机器人的主要技术参数 177
7.4.6 机器人在智能制造装备中的应用选型设计 179
7.5 自动化立体仓库的选型设计 185
7.5.1 自动化立体仓库的基本概念 185
7.5.2 自动化立体仓库的分类 186
7.5.3 自动化立体仓库的构成 188
7.5.4 自动化立体仓库的最佳参数选择 191
7.5.5 自动化立体仓库的总体设计 193
第8章 伺服电动机、变频器及其选型设计 196
8.1 伺服电动机概述 196
8.2 交流伺服电动机 197
8.2.1 交流伺服电动机的基本结构及原理 197
8.2.2 交流伺服电动机的控制方式 198
8.2.3 交流伺服电动机的选型计算 199
8.3 直流伺服电动机 202
8.4 伺服电动机的选择 205
8.4.1 伺服电动机选择应注意的问题 205
8.4.2 根据负载惯量选择伺服电动机 206
8.4.3 根据电动机加减速时的转矩选择伺服电动机 207
8.4.4 根据电动机转矩均方根值选择伺服电动机 208
8.5 变频器概述 209
第9章 自动智能铆接技术与装备 214
9.1 概述 214
9.1.1 铆接概念 214
9.1.2 铆钉及其分类 215
9.1.3 旋铆工艺 218
9.2 铆接新技术 219
9.3 薄壁件铆接分析 221
9.3.1 薄壁件铆接过程力学分析 221
9.3.2 铆接过程的阶段划分 223
9.3.3 施铆力和铆钉孔最大位移的计算 223
9.3.4 铆接顺序分析 224
9.3.5 铆接顺序规划方法 224
9.4 典型的铆接智能化装备 225
9.4.1 多工位伺服冲铆压力机床 225
9.4.2 新能源电池盒穿刺智能铆接技术的应用 228
第10章 智能制造装配系统设计 232
10.1 概述 232
10.2 智能装配 233
10.2.1 智能装配工艺规划 233
10.2.2 智能装配仿真技术 236
10.2.3 智能装配装备 237
10.2.4 智能装配测量与检测 237
10.2.5 智能装配车间管理 238
10.3 智能装配工艺设计 239
10.3.1 三维装配工序模型 239
10.3.2 基于MBD的装配工序模型 241
10.4 智能装配装备节拍设计 242
10.4.1 单个装配工作站组成的智能装备节拍 242
10.4.2 由单个智能装配工作站组成的智能装备节拍 243
10.5 装配机器人 244
10.5.1 装配机器人的组成及分类 244
10.5.2 装配机器人的关键技术 245
10.5.3 装配机器人的结构形式 245
10.5.4 机器人的手腕 250
10.6 机器人智能装配仿真技术 251
10.6.1 ABB机器人的虚拟控制Robot Studio软件 252
10.6.2 仿真系统整体设计 252
10.7 智能装配装备 253
10.7.1 装配装备分类 253
10.7.2 智能装配机 254
第11章 智能装备与生产线设计案例 259
11.1 基于遗传算法的大功率曝气机行星减速齿轮箱的设计 259
11.2 激光加工机的设计 262
11.2.1 基本结构与主要技术参数 262
11.2.2 θ轴的伺服传动系统设计 264
11.2.3 x轴的伺服传动系统设计 266
11.3 手机前置摄像头组件智能组装设备设计 270
11.3.1 课题简介 270
11.3.2 治具和定位机构的布局规划 272
11.3.3 前置相机组件Ring的自动供料系统设计 273
参考文献 276
京公网安备 11010102004214号