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第1章 综述1

1.1 微电子技术产生的技术背景1

1.2 微电子技术改造传统产业2

1.3 微电子技术改造传统产业的总体目标和基本内容3

1.3.1 产品结构的调整和机电一体化4

1.3.2 CAD/CAE/CAM技术的应用5

1.3.3 对传统落后的生产装备的改造6

1.3.4 计算机辅助管理7

1.3.5 设计、工艺、生产与管理信息的一体化8

1.3.6 企业职工技术素质的提高9

1.4 微电子技术改造传统产业的指导思想9

第2章 传感与检测技术及其应用12

2.1 概述12

2.1.1 传感器的定义与概念12

2.1.2 传感器在工程领域的地位与作用12

2.1.3 传感器在高新科技领域的应用13

2.1.4 传感器与人们的日常生活13

2.2 机电类传感器的基本原理与特点14

2.2.1 传感器的分类14

2.2.2 几何量传感器14

2.2.3 力学量传感器15

2.2.4 热力学传感器18

2.2.5 光学量传感器19

2.2.6 数字式传感器23

2.3 变换电路与测试系统25

2.3.1 变换电路25

2.3.2 测试系统26

2.4 传感器的发展与市场预测29

2.4.1 国外传感器发展动向29

2.4.2 国内传感器发展现状与90年代市场预测32

第3章 电力电子技术及其应用34

3.1 电力电子技术概述34

3.1.1 定义34

3.1.2 发展简史35

3.2 电力半导体器件36

3.2.1 二极管36

3.2.2 晶闸管（SCR）38

3.2.3 双极型功率晶体管（GTR）41

3.2.4 新一代电力电子器件42

3.3 电力电子技术应用基础线路45

3.3.1 整流电路46

3.3.2 晶闸管交流开关与交流调压器49

3.3.3 直流斩波器和逆变器50

3.4 电力电子技术与传统产业改造53

3.4.1 概况53

3.4.2 电力电子技术与节能53

3.4.3 电力电子技术与节材58

3.4.4 电力电子技术与机电一体化60

第4章 数字控制及可编程序控制器技术70

4.1 数控技术概述70

4.1.1 数控技术发展历史的回顾70

4.1.2 数控加工系统的基本组成、工作原理及特点71

4.1.3 数控加工几种典型的分类方法72

4.1.4 数控技术发展方向74

4.1.5 我国数控系统及伺服系统的现状75

4.2 数控系统主要控制软件80

4.2.1 概述80

4.2.2 插补运算的主要方法及其基本原理81

4.2.3 进给速度控制86

4.2.4 输入数据处理86

4.3 数字控制的开环控制系统89

4.3.1 概述89

4.3.2 步进电机的工作原理及主要特性89

4.3.3 步进电机的选择91

4.3.4 步进电机的控制92

4.3.5 步进电机的驱动电源93

4.4 数字控制的闭环控制系统94

4.4.1 数控系统中常用的位置检测装置95

4.4.2 伺服电机97

4.4.3 闭环伺服系统的几种主要形式98

4.5 机床数控系统实例分析101

4.5.1 机床数控改造应注意的几个问题101

4.5.2 JWK系列数控装置102

4.5.3 FANUC7M数控系统108

4.6 可编程序控制器概述112

4.6.1 概述112

4.6.2 可编程序控制器的特点113

4.6.3 PLC应用场合114

4.6.4 国内外PLC的发展情况114

4.7 PLC的基本组成及工作原理116

4.7.1 PLC的基本组成116

4.7.2 工作原理117

4.7.3 PLC的结构型式118

4.7.4 几种常用的可编程序控制器的性能119

4.8 可编程序控制器编程方法及编程步骤120

4.8.1 编程方法120

4.8.2 编程步骤121

4.9 可编程序控制器使用要点123

4.9.1 如何选择可编程序控制器的机型123

4.9.2 输入／输出点数量估算123

4.9.3 内存容量的估算124

4.9.4 抗干扰的一些措施124

第5章 CAD/CAM一体化技术125

5.1 概述125

5.1.1 CAD/CAM一体化技术的定义125

5.1.2 传统的生产过程126

5.1.3 CAD/CAM所涉及的内容127

5.1.4 CAD/CAM技术的产生、发展和现状127

5.2 CAD/CAM的硬件系统130

5.2.1 CAD/CAM硬件系统的组成与特点130

5.2.2 计算机131

5.2.3 图形显示系统134

5.2.4 图形输入装置134

5.2.5 外存储器136

5.2.6 图形输出装置136

5.2.7 计算机网络137

5.2.8 CAD/CAM硬件系统正确选型的基本原则137

5.3 CAD/CAM的支撑软件系统139

5.3.1 CAD/CAM软件系统的分类139

5.3.2 操作系统139

5.3.3 数据库及其管理系统143

5.3.4 图形支撑软件系统145

5.3.5 CAD/CAM支撑软件系统选购要点153

5.4 成组技术154

5.4.1 成组技术的基本原理154

5.4.2 零件分类成组的方法155

5.5 CAD应用软件的开发157

5.5.1 开发CAD应用软件应遵循的原则157

5.5.2 参数化CAD158

5.5.3 成组CAD159

5.5.4 交互式CAD160

5.5.5 智能化CAD161

5.5.6 图形录入方法162

5.6 计算机辅助工艺规程编制（CAPP）应用软件的开发163

5.6.1 检索式CAPP163

5.6.2 生成式CAPP164

5.6.3 混合式CAPP166

5.7 计算机辅助质量系统（CAQ）166

5.7.1 计算机辅助质量保证（CAQA）166

5.7.2 计算机辅助质量控制（CAQC）168

第6章 机器人技术及其应用170

6.1 概述170

6.1.1 机器人的定义170

6.1.2 机器人技术的发展170

6.1.3 机器人应用可带来的效益172

6.1.4 我国机器人技术的发展172

6.2 机器人的组成与分类173

6.2.1 机器人的组成173

6.2.2 机器人的坐标系和自由度173

6.2.3 机器人的分类175

6.3 机器人的驱动和传动机构176

6.3.1 机器人的驱动176

6.3.2 机器人的传动机构176

6.4 机器人的控制177

6.4.1 “示教再现”控制方式177

6.4.2 数字控制方式178

6.4.3 位姿控制178

6.4.4 力及顺应控制179

6.4.5 自适应控制179

6.5 机器人的传感器180

6.5.1 机器人传感器的分类180

6.5.2 机器人的触觉180

6.5.3 机器人的视觉181

6.6 机器人及其应用182

6.6.1 毛坯生产182

6.6.2 零件生产183

6.6.3 处理作业183

6.6.4 装配作业185

6.6.5 搬运作业186

第7章 计算机过程控制系统188

7.1 微机过程控制技术概述188

7.1.1 微机过程控制的基本概念188

7.1.2 微机过程控制系统的组成189

7.1.3 微机控制系统的分类192

7.1.4 计算机控制系统发展简史193

7.1.5 机电企业微机监测与控制系统的应用194

7.2 微机控制系统设计195

7.2.1 系统设计的基本要求195

7.2.2 控制系统总体方案的确定195

7.2.3 微型计算机的选择197

7.2.4 控制算法的选用198

7.2.5 微机控制系统的硬件设计198

7.2.6 微机控制系统的应用软件设计199

7.2.7 微机控制系统的调试200

7.3 直接数字控制系统及控制规律201

7.3.1 直接控制系统的工作原理201

7.3.2 比例－积分－微分（PID）控制算法202

7.3.3 专家系统在过程控制中的应用初步203

7.3.4 模糊控制原理及其在工业中的应用207

7.4 集散控制系统（DCS）简介211

7.4.1 集散控制系统的概念212

7.4.2 设计思想与特点212

7.4.3 集散控制系统的硬件组成与功能213

7.4.4 集散控制系统的软件214

7.4.5 集散控制系统的通信技术216

7.4.6 集散控制系统的发展概况218

第8章 设备状态监测与故障诊断技术222

8.1 概述222

8.1.1 加强现代工业生产设备维修管理工作的重要意义222

8.1.2 设备状态监测与故障诊断是现代维修管理制度的基础222

8.1.3 设备状态监测与故障诊断的目的和内容223

8.1.4 设备状态监测与故障诊断过程和方法的分类223

8.1.5 设备状态监测与故障诊断的应用与发展224

8.2 设备状态监测常用的基础技术225

8.2.1 振动与噪声监测技术225

8.2.2 超声监测技术226

8.2.3 声发射（AE）诊断技术228

8.2.4 红外监测技术228

8.2.5 油污染分析监测诊断技术228

8.2.6 功率监控技术230

8.2.7 涡流诊断技术230

8.3 设备状态与故障的诊断与预报230

8.3.1 设备状态与故障的诊断方法230

8.3.2 设备状态与故障的预报方法232

8.4 设备状态监测与故障诊断的应用233

8.4.1 应用的一般情况233

8.4.2 滚动轴承的监测与诊断234

8.4.3 齿轮故障的诊断234

8.4.4 大型旋转机械的监测与诊断235

第9章 计算机辅助生产管理系统237

9.1 生产计划与管理237

9.1.1 生产计划与管理在企业中的地位和任务237

9.1.2 传统生产计划与管理工作存在的问题237

9.1.3 计算机管理信息系统（MIS）238

9.2 企业生产计划管理240

9.2.1 企业生产计划管理的层次和内容240

9.2.2 物料需求计划（MRP）241

9.2.3 MRP的计算模型244

9.2.4 多产品的MRP246

9.2.5 MRP的批量规则246

9.3 车间作业计划的编制与实施247

9.3.1 车间作业管理的要求和任务247

9.3.2 作业排序的优化248

9.4 制造资源计划系统（MRP-Ⅱ）249

9.4.1 从MRP到MRP-Ⅱ249

9.4.2 RP-Ⅱ系统的典型功能组成250

9.4.3 MRP-Ⅱ系统的软硬件配置252

9.4.4 MRP-Ⅱ系统的实施254

第10章 柔性自动化制造技术256

10.1 概述256

10.1.1 柔性自动化制造技术的基本形式256

10.1.2 柔性自动化方案的选择257

10.1.3 FMS的现状和各国的特点257

10.2 柔性制造单元（FMC）和柔性制造系统（FMS）259

10.2.1 FMC和FMS的组成259

10.2.2 典型的柔性制造系统260

10.2.3 面向FMC和FMS的机床的特点262

10.2.4 工件流系统263

10.2.5 刀具流系统263

10.2.6 MS的信息流266

10.2.7 作业计划管理与控制267

10.2.8 制造过程的协调控制267

10.2.9 加工过程监控和故障诊断270

10.3 独立制造岛271

10.3.1 技术构思271

10.3.2 系统的功能和结构273

10.3.3 生产组织原则的变革274

10.4 计算机集成制造系统（CIMS）275

10.4.1 CIMS的提出275

10.4.2 CIMS的定义276

10.4.3 CIMS的基本构成277

10.4.4 CIMS的效益及应用对象279

10.4.5 CIMS的实施281

10.4.6 我国CIMS的发展策略285

参考文献287