我国大力推动数智赋能中小企业数字化转型，着力推进制造业信息化建设国产数控机床得到广泛应用。本书对国产数控机床组线技术进行研究，阐述了数控机床组线的技术规范和柔性生产线的可靠性保障技术，探讨了智能制造生产线的基本组成和发展趋势。本书是围绕国产数控机床组线关键技术，并结合作者在该领域的科研和工程实践写成的。

全书共分为5章，全面系统地介绍了各个行业对国产数控机床组线的需求、智能制造生产线组线布局技术、生产线布局的数字化建模、智能制造生产线组线性能的仿真分析；国产数控机床组线设备及刀具选型、国产数控机床生产控制规范、数控机床的可靠性评估与运维等。

本书可作为高等学校机械工程及自动化、机械电子工程、工业工程、管理工程等专业的本科生及研究生的参考教材，也可作为机械工程领域的企业工程师、智能制造领域的研究人员等的参考用书。

1.1.3船舶工业需求

我国船用设备装船率达60%以上，实现船用设备年销售收入持续增加，形成了一批具有较强国际竞争力的船用设备专业化生产企业。船舶工业需要的设备主要有：船体加工设备、船用柴油机机体制造设备、零件加工设备、螺旋推进器制造设备和船用机械和仪表制造设备。

①船体加工设备多为专用设备。如卷边设备、校平设备、压力机、折边机、型钢弯曲机、剪板机、刨边机、光电跟踪切割机、数控切割机、抛丸除锈设备等。

②船用柴油机机体制造设备。该种设备主要用到重型和超重型龙门镗铣床、数控落地镗铣床、大型数控卧式镗铣中心，多轴五联动数控镗铣床、数控立式车床、大型数控成型砂轮磨齿机。

③曲轴等零件加工设备。该种设备主要用到曲轴铣床、大型曲轴车铣中心、大型曲轴磨床等。

④螺旋推进器制造设备。该种设备主要用到大型五轴立式车铣中心、多轴五联动数控镗铣中心、大型数控立式车床等。

⑤船用机械和仪表制造设备。该种设备主要用到五轴立卧转换加工中心、五轴车铣中心、卧式加工中心、大型数控落地镗铣床、数控立式车床、各种规格的数控车床和车削中心等。

1.1.4汽车工业需求

汽车工业对数控机床的基本要求可以归纳为：高效柔性、精密可靠、环保成套。汽车工业的发展对机床行业有着巨大影响。汽车生产按工艺流程，大致可分为如下生产线：发动机（缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆等)、变速箱、底盘零件、冲压、焊接、涂装、总装、铸造、锻造、热处理等生产线。

①发动机零部件生产线加工设备。包括缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴、连杆等的生产线，主要采用高效、高性能、高可靠性的数控机床和专用数控机床，缸体、缸盖加工柔性生产线大多由卧式加工中心组成。曲轴加工设备主要有车拉机床、数控曲轴内铣或外铣床、数控曲轴磨床、曲轴抛光机等设备。凸轮轴加工设备主要有凸轮轴数控车床、凸轮轴磨床等。连杆加工大多为专用设备，如双端面磨床等。变速箱加工设备基本上与缸体的加工设备类似。

②大型覆盖件冲压、焊接、涂装、总装等设备。冲压设备主要用于加工大型覆盖件，如车门、侧围、前后盖、顶盖等板材类零件，冲压生产线可分为人工上下料和自动上下料两种，也有采用大型多工位压力机代替的。焊接设备中部件焊接大多采用悬挂式点焊机手工焊接，部分整车车身总成焊接采用焊接机器人焊接。涂装设备多采用机器人自动喷涂的方式。总装设备大多采用人工装配和机器人装配相结合的方法。

③铸造、锻造、热处理设备。铸造设备主要用于铸造发动机缸体、缸盖及变速箱等铸件，大多采用气冲造型自动生产线，从上料、造型、浇注到清砂等过程全程自动化，部分中小铸件采用压铸或其他精密铸造方法。热处理设备主要采用高频淬火、渗碳渗氮、电镀、涂层及发蓝等方法。

④各种汽车零部件生产设备。汽车的零部件有几千种，需要的机床各式各样，基本上覆盖了所有的机床品种。

前言

制造业是国民经济和综合国力的支柱产业，关系着国计民生的发展。近十年来，人们将制造技术与飞速发展的信息技术有机融合，逐渐形成新一代“先进制造技术”。生产线是制造业中的关键元素，对生产线设计提供有效的技术支持，能推动制造业乃至国计民生的发展。特别是大量采用新技术、新结构、新材料后，汽车零部件生产线、航空结构件加工不得不大量使用国外高档数控机床。国产数控机床成套能力不强、可靠性低，特别是服役阶段的运行可靠性已成为国内机床产业发展的技术瓶颈，引起行业和学术界高度关注。这些严重制约着国产数控机床的市场推广和工程化应用，急需全面梳理数控机床组线资源，分析重点行业对组线工艺的需求，开展国产数控机床组线方法研究，为重点领域对成套数控装置及组线配套技术需求提供指导性参考。

本书针对当前我国中小企业数字化转型和制造过程信息化建设的需求,结合作者长期以来在科研和工程方面的实践经验,主要针对国产数控机床组线关键技术进行研究，探讨智能制造生产线的基本组成和发展趋势；阐述数控机床组线的布局、仿真分析、设备选型等技术规范及可靠性保障技术，既有基本理论，也有相关的科研成果、场景案例和前沿介绍。

全书共分为5章，全面系统地介绍了各个行业对国产数控机床组线的需求、智能制造生产线组线布局技术、生产线布局的数字化建模、智能制造生产线组线性能的仿真分析；国产数控机床组线设备及刀具选型、国产数控机床生产控制规范、数控机床的可靠性评估与运维等。

本书的出版得到了北京市自然科学基金（IS24076），国家自然科学基金（51575055），“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（2015ZX04001002），北京市自然科学基金重点项目(KZ201211232039)，北京市自然科学基金重点项目（21JC0016），北京市科学技术委员会、中关村科技园区管理委员会计划项目（Z201100008320004），北京市属高等学校人才强教深化计划学术创新团队资助项目(PHR201106132)，北京市科技计划(D121100004112001、D08010400130801）等项目的资助。感谢国家自然科学基金委员会、“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项实施管理办公室、北京市自然科学基金委员会、北京市科学技术委员会的支持。对课题组的徐小力、韩秋实、杨庆东等所有老师，课题组的孙磊、柴树峰、林雯雯、周玉飞、冯昊天、杨俊峰、毛向向、徐统等全体研究生表示衷心的感谢！该书的出版得到了北京市教学名师项目、高端装备智能感知与控制北京市国际科技合作基地、北京信息科技大学中小企业数字化转型赋能中心暨未来数智产业学院和北京市高水平教学团队项目的支持，对北京市教委和北京信息科技大学的支持表示感谢！

书中的遗漏和不妥之处敬请各位专家、读者批评指正，不吝赐教。

作者

2025年1月