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本书是十三五重点图书智能制造系列丛书之一，阐述智能装备定义、特征和分类，智能装备重要性、产业特点及发展现状，与智能制造的关系，就高档数控机床及基础制造装备、自动化成套生产线、智能专用装备等典型智能装备，以及智能数控系统、智能电主轴等智能装备关键核心部件技术与发展现状给出深入阐述。
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| 內容簡介： |
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本书阐述智能装备定义、特征和分类，智能装备重要性、产业特点及发展现状，与智能制造的关系，就高档数控机床及基础制造装备、自动化成套生产线、智能专用装备等典型智能装备，以及智能数控系统、智能电主轴等智能装备关键核心部件技术与发展现状给出深入阐述。
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| 關於作者： |
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王立平，男，清华大学机械工程系教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，长江学者特聘教授。兼任国家04科技重大专项总体组专家、国家863计划主题专家、全国高校自动化研究会副理事长、机械工程学报编委。主要学术研究方向集中在先进制造装备及其控制、并联机器人及其控制、机械制造新工艺等方面。作为项目负责人主持863项目5项、科技支撑计划攻关重点项目2项、自然基金2项、军工项目3项，其它课题10余项。近五年，发表论文100余篇，其中SCI收录论文40余篇， EI收录80余篇，专利及软件著作权33项，参编教材2部。获中国机械工业科学技术特等奖、一等奖和二等奖各1项。
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| 目錄：
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第1章绪论00
1.1智能制造装备的基本概念00
1.1.1智能制造装备的定义00
1.1.2智能制造装备的特征00
1.1.3制造装备智能化的意义00
1.2智能制造装备的主要分类00
1.3国内外智能制造装备发展现状00
1.3.1国外智能制造装备发展现状00
1.3.2国内智能制造装备发展现状00
参考文献00
第2章智能制造的基础理论与关键技术0
2.1智能制造装备及系统的组成0
2.2物联网0
2.2.1物联网的概念0
2.2.2物联网的主要实现方式0
2.2.3物联网在智能制造领域的应用0
2.3大数据0
2.3.1大数据的概念0
2.3.2大数据的主要实现方式0
2.3.3大数据在智能制造领域的应用0
2.4云计算0
2.4.1云计算的概念0
2.4.2云计算的主要实现方式0
2.4.3云计算在智能制造领域的应用0
2.5机器学习0
2.5.1机器学习的概念0
2.5.2机器学习的主要实现方式0
2.5.3机器学习在智能制造领域的应用0
2.6智能传感0
2.6.1智能传感的概念0
2.6.2智能传感的主要实现方式0
2.6.3智能传感在智能制造领域的应用0
2.7互联互通0
2.7.1互联互通的概念0
2.7.2互联互通的主要实现方式0
2.7.3互联互通在智能制造领域的应用0
2.8远程运维0
2.8.1远程运维的概念0
2.8.2远程运维的主要实现方式0
2.8.3远程运维在智能制造领域的应用0
2.9小结0
参考文献0
智能制造装备及系统 Intelligent Manufacturing Equipment and System
目录
第3章智能数控车床0
3.1引言0
3.2高速数控车床及车削中心智能化设计0
3.2.1高效加工机床结构优化设计0
3.2.2高速主轴单元设计0
3.2.3高速驱动进给系统结构设计0
3.2.4产品工艺分析及优化0
3.3精密数控车床及车削中心智能化设计0
3.3.1精密数控车削中心的数字化设计与制造0
3.3.2人造花岗岩整体式床身设计与制造技术0
3.3.3宏微混合驱动技术0
3.3.4精密动静压主轴与电主轴的配套应用技术0
3.4数控转塔刀架智能化设计0
3.4.1数控刀架的制造一致性0
3.4.2数控刀架与主机适应性技术研究0
3.4.3车床主机和数控刀架故障分析及故障消除技术0
3.5数控车床的智能化0
3.6智能数控系统0
3.6.1数控机床的机电匹配与参数优化技术0
3.6.2数控机床智能化编程与优化技术0
3.6.3数控系统模拟实际工况运行实验技术0
3.6.4基于互联网的数控机床远程故障监测和诊断0
3.7典型智能数控车削机床及车削中心
3.7.1典型智能数控车削机床
3.7.2典型智能数控车削中心
3.7.3典型智能数控加工单元
3.8小结
参考文献
第4章智能车削生产线
4.1概述
4.2智能车削生产线总体布局
4.3数字化工厂与车间的建设及规划
4.3.1数字化工厂建设原则
4.3.2数字化车间系统组成
4.3.3数字化车间系统业务流程
4.3.4数字化车间应用场景和角色
4.4智能生产线的系统集成
4.4.1机床控制器的控制层级
4.4.2数控机床全生命周期管理服务平台
4.4.3数字化生产线系统集成
4.5智能车削生产线典型案例
4.5.1汽车轮毂智能自动生产线
4.5.2汽车变速箱输入轴、中间轴智能自动生产线
4.5.3顶料杆智能生产线
4.5.4链片智能自动生产线
4.5.5武汉东风楚凯汽车零部件加工数字化车间
4.6小结
参考文献
第5章智能精密卧式加工中心
5.1精密卧式加工中心优化设计
5.1.1精密主轴及回转工作台结构优化
5.1.2精密卧式加工中心整体结构设计
5.2精密卧式加工中心误差智能补偿技术
5.2.1热误差补偿技术
5.2.2几何误差补偿技术
5.2.3力误差补偿方法
5.3精密卧式加工中心伺服驱动优化
5.3.1离线伺服系统参数优化
5.3.2在线伺服系统参数优化
5.4精密卧式加工中心有限元分析
5.4.1精密卧式加工中心数字化建模
5.4.2精密卧式加工中心有限元分析
5.5精密卧式加工中心可靠性技术
5.5.1基于任务的可靠性模型
5.5.2精密卧式加工中心故障率浴盆曲线优化
5.5.3机床故障消除与精度衰减模型
5.5.4机床运行可靠性监控及装配工艺设计
5.6智能精密卧式加工中心实例
5.7小结
参考文献
第6章机床箱体类零件智能制造系统
6.1机床箱体类零件智能制造系统集成设计
6.2智能柔性制造系统集成控制技术
6.2.1基于开放式数控系统的智能柔性制造系统集成
控制技术
6.2.2基于国产数控系统的智能柔性制造系统应用
6.3智能柔性制造系统在线监控技术
6.3.1基于数控系统的在线检测技术
6.3.2基于数控系统的在线监控技术
6.3.3智能柔性制造系统的可靠性技术
6.4智能柔性制造系统刀具管理系统
6.4.1刀具信息管理
6.4.2刀具在线实时调度技术
6.5智能柔性制造系统性能测评技术
6.5.1智能柔性制造系统设备状态监测
6.5.2智能柔性制造系统精度检测技术
6.5.3数控机床综合性能评价方法
6.5.4智能柔性制造系统评价方法
6.6机床箱体类零件智能柔性制造系统实例
6.7小结
参考文献
第7章智能伺服压力机
7.1引言
7.2伺服压力机传动系统设计与性能优化
7.2.1伺服压力机连杆机构设计与优化
7.2.2伺服压力机公称力行程优化
7.2.3齿轮传动机构运动惯量优化
7.2.4平衡器风压调节与优化
7.3智能伺服压力机的运动曲线规划
7.3.1伺服压力机的运动模式与运动统一描述
7.3.2伺服压力机的最优运动规划模型及算法
7.3.3伺服压力机的实用运动规划算法
7.3.4实用运动规划算法的分析与评估
7.4智能伺服压力机实例
7.4.120000kN智能伺服压力机
7.4.2智能伺服压力机的振动测试
7.5小结
参考文献
第8章智能冲压生产线
8.1引言
8.2冲压生产线的智能化技术
8.2.1智能化不间断拆垛技术
8.2.2智能化板料视觉对中技术
8.2.3智能化整线全自动换模技术
8.2.4智能化轴承失效在线检测技术
8.3智能冲压生产线的运动规划
8.3.1整线运行模式与运动优化问题
8.3.2整线运动优化算法及优化结果
8.3.3整线下的伺服压力机运行优化
8.3.4冲压生产线虚拟仿真系统
8.4冲压生产线管理的智能化
8.4.1冲压生产管理控制系统
8.4.2远程诊断监控技术
8.4.3智能一键恢复技术
8.5智能冲压生产线运行实例
8.5.1左侧围外板伺服拉伸成形
8.5.2翼子板伺服拉伸成形
8.6小结
参考文献
附录A文中部分缩略语中英文释义
前言智能制造的概念最早是由美国学者赖特教授（P.K.Wright）和布恩教授（D.A.Bourne）于20世纪80年代提出的，主要目标是实现无人干预的小批量自动化生产。进入21世纪之后，随着机器学习、大数据、物联网、云计算等智能技术的不断发展，智能制造的研究与实践均取得了长足的进步，特别是在2008年全球金融危机之后，世界各国意识到去工业化发展的弊端，均重新制定了振兴制造业的发展战略，将智能制造作为现代制造业的主要发展方向。
智能制造涉及的范围十分广泛，而智能制造装备是实现智能制造的核心载体。与传统的数控装备不同，智能制造装备不仅是精密、复杂的机电一体化系统，还需要具有自感知、自适应、自诊断、自决策等智能特征，才能满足航空、航天、汽车、能源等不同制造领域的多样化需求。以智能机床为例，作为典型的智能制造装备，其本体为高性能的数控机床，在此基础上，通过采用智能传感技术实现对加工环境变化的自主感知； 通过机器学习、云计算、大数据等技术实现故障自诊断并给出智能决策。可以看到，智能制造装备是装备先进设计制造技术与人工智能技术的深度融合。智能制造的概念最早是由美国学者赖特教授（P.K.Wright）和布恩教授（D.A.Bourne）于20世纪80年代提出的，主要目标是实现无人干预的小批量自动化生产。进入21世纪之后，随着机器学习、大数据、物联网、云计算等智能技术的不断发展，智能制造的研究与实践均取得了长足的进步，特别是在2008年全球金融危机之后，世界各国意识到去工业化发展的弊端，均重新制定了振兴制造业的发展战略，将智能制造作为现代制造业的主要发展方向。
智能制造涉及的范围十分广泛，而智能制造装备是实现智能制造的核心载体。与传统的数控装备不同，智能制造装备不仅是精密、复杂的机电一体化系统，还需要具有自感知、自适应、自诊断、自决策等智能特征，才能满足航空、航天、汽车、能源等不同制造领域的多样化需求。以智能机床为例，作为典型的智能制造装备，其本体为高性能的数控机床，在此基础上，通过采用智能传感技术实现对加工环境变化的自主感知； 通过机器学习、云计算、大数据等技术实现故障自诊断并给出智能决策。可以看到，智能制造装备是装备先进设计制造技术与人工智能技术的深度融合。
近年来，我国政府出台了一系列支持智能制造发展的政策，希望通过大力发展智能制造实现我国制造业的转型升级，推动我国由制造大国向制造强国迈进。近几年，我国智能制造装备产业取得了快速发展，在核心技术方面有了一定的积累，部分典型产品已在多个重点制造领域得到了规模化应用，并初步建立起了智能制造装备的产业体系。在我国智能制造装备快速发展的关键阶段，依托智能制造系列丛书，我们希望通过出版《智能制造装备及系统》分册，帮助读者深入了解我国智能制造装备技术及其发展趋势。
本书第1章介绍了智能制造装备的基本概念、主要分类及国内外发展现状； 第2章介绍了智能制造的基础理论与关键技术，涵盖物联网、大数据、云计算、机器学习、智能传感、互联互通与远程运维等多个方面； 第3、4章主要介绍陕西宝鸡机床集团有限公司的智能数控车床与智能车削生产线； 第5、6章介绍四川普什宁江机床有限公司的智能精密卧式加工中心与机床箱体类零件智能制造系统； 第7、8章介绍济南二机床集团有限公司的智能伺服压力机与智能冲压生产线。这些成果凝聚了我国智能制造装备领域相关研发人员多年的心血，已在多个重点制造领域获得示范应用。从本书的整体安排上看，在介绍智能制造装备及系统基本理论和知识的基础上，我们以量大面广的车床、加工中心和冲压机床三种加工装备为例，深入浅出地介绍了国内三家骨干机床企业的典型智能制造装备，充分体现了当前我国智能制造装备的发展水平，具有较强的工程实践价值，这也是本书的最大特色。希望本书的出版能为我国智能制造装备领域的研究人员与工程技术人员提供相关参考，共同促进我国智能制造装备产业的发展。
本书在编写过程中得到了国内众多专家学者与兄弟单位的支持，其中： 浙江大学谭建荣院士多次参与了本书整体架构的讨论，帮助作者制定了总体思路； 南京航空航天大学李迎光教授、刘长青副教授，南京工业大学刘旭老师，成飞集团宋智勇高工、李杰工程师，清华大学许华旸博士、于广博士、佀昊博士、张彬彬博士也多次参与了本书的编写讨论会，为书稿内容提出建议； 陕西宝鸡机床集团有限公司、四川普什宁江机床有限公司与济南二机床集团有限公司三家企业为本书提供了大量珍贵的素材资料。在本书的资料调研和整理阶段，得到了张兆坤、李伟涛、葛姝翌、孔祥昱、李梦宇、罗勇、汤子汉等同学的帮助。此外，书中所介绍的研究成果还得到高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项办公室的大力支持。本书的审稿人为南方科技大学融亦鸣教授，他非常认真地审阅了本书的初稿和终稿，并提出了很好的意见和建议。作者在此一并表示感谢。
限于作者水平，书中难免有不足之处，敬请各位读者批评指正。
作者
2020年4月
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智能制造的概念最早是由美国学者赖特教授（P.K.Wright）和布恩教授（D.A.Bourne）于20世纪80年代提出的，主要目标是实现无人干预的小批量自动化生产。进入21世纪之后，随着机器学习、大数据、物联网、云计算等智能技术的不断发展，智能制造的研究与实践均取得了长足的进步，特别是在2008年全球金融危机之后，世界各国意识到去工业化发展的弊端，均重新制定了振兴制造业的发展战略，将智能制造作为现代制造业的主要发展方向。
智能制造涉及的范围十分广泛，而智能制造装备是实现智能制造的核心载体。与传统的数控装备不同，智能制造装备不仅是精密、复杂的机电一体化系统，还需要具有自感知、自适应、自诊断、自决策等智能特征，才能满足航空、航天、汽车、能源等不同制造领域的多样化需求。以智能机床为例，作为典型的智能制造装备，其本体为高性能的数控机床，在此基础上，通过采用智能传感技术实现对加工环境变化的自主感知； 通过机器学习、云计算、大数据等技术实现故障自诊断并给出智能决策。可以看到，智能制造装备是装备先进设计制造技术与人工智能技术的深度融合。
近年来，我国政府出台了一系列支持智能制造发展的政策，希望通过大力发展智能制造实现我国制造业的转型升级，推动我国由制造大国向制造强国迈进。近几年，我国智能制造装备产业取得了快速发展，在核心技术方面有了一定的积累，部分典型产品已在多个重点制造领域得到了规模化应用，并初步建立起了智能制造装备的产业体系。在我国智能制造装备快速发展的关键阶段，依托智能制造系列丛书，我们希望通过出版《智能制造装备及系统》分册，帮助读者深入了解我国智能制造装备技术及其发展趋势。
本书第1章介绍了智能制造装备的基本概念、主要分类及国内外发展现状； 第2章介绍了智能制造的基础理论与关键技术，涵盖物联网、大数据、云计算、机器学习、智能传感、互联互通与远程运维等多个方面； 第3、4章主要介绍陕西宝鸡机床集团有限公司的智能数控车床与智能车削生产线； 第5、6章介绍四川普什宁江机床有限公司的智能精密卧式加工中心与机床箱体类零件智能制造系统； 第7、8章介绍济南二机床集团有限公司的智能伺服压力机与智能冲压生产线。这些成果凝聚了我国智能制造装备领域相关研发人员多年的心血，已在多个重点制造领域获得示范应用。从本书的整体安排上看，在介绍智能制造装备及系统基本理论和知识的基础上，我们以量大面广的车床、加工中心和冲压机床三种加工装备为例，深入浅出地介绍了国内三家骨干机床企业的典型智能制造装备，充分体现了当前我国智能制造装备的发展水平，具有较强的工程实践价值，这也是本书的最大特色。希望本书的出版能为我国智能制造装备领域的研究人员与工程技术人员提供相关参考，共同促进我国智能制造装备产业的发展。
本书在编写过程中得到了国内众多专家学者与兄弟单位的支持，其中： 浙江大学谭建荣院士多次参与了本书整体架构的讨论，帮助作者制定了总体思路； 南京航空航天大学李迎光教授、刘长青副教授，南京工业大学刘旭老师，成飞集团宋智勇高工、李杰工程师，清华大学许华旸博士、于广博士、佀昊博士、张彬彬博士也多次参与了本书的编写讨论会，为书稿内容提出建议； 陕西宝鸡机床集团有限公司、四川普什宁江机床有限公司与济南二机床集团有限公司三家企业为本书提供了大量珍贵的素材资料。在本书的资料调研和整理阶段，得到了张兆坤、李伟涛、葛姝翌、孔祥昱、李梦宇、罗勇、汤子汉等同学的帮助。此外，书中所介绍的研究成果还得到高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项办公室的大力支持。本书的审稿人为南方科技大学融亦鸣教授，他非常认真地审阅了本书的初稿和终稿，并提出了很好的意见和建议。作者在此一并表示感谢。
限于作者水平，书中难免有不足之处，敬请各位读者批评指正。
作者
2020年4月
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