孟光，上海交通大学教授、博导，教育部长江学者奖励计划特聘教授、国家杰出青年基金获得者，现任上海市 航天局副局长 中国航天技术（上海）研究院 副院长；曾任上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室主任、机械与动力工程学院院长。现为中国振动工程学会常务理事，IFToMM 国际转子动力学会议学术委员会委员和 I MECH E 国际旋转机械振动会议组织委员会委员，International Journal of Nonlinear Sciences and Numerical Simulation副主编,《航空学报》，《振动工程学报》，《应用力学学报》，《振动与冲击》，《机械强度》等杂志编委。

本书内容先进，填补国内同类图书空白，已列为湖北省学术著作出版基金、国家出版基金申报项目。

近年来，“智能制造+共融机器人”特别引人瞩目，呈现出“万物感知、万物互联、万物智能”的时代特征。智能制造与共融机器人产业将成为优先发展的战略性新兴产业，也是中国制造2049创新驱动发展的巨大引擎。值得注意的是，智能汽车与无人机、水下机器人等一起所形成的规模宏大的共融机器人产业，将是今后30年各国争夺的战略高地，并将对世界经济发展、社会进步、战争形态产生重大影响。与之相关的制造科学和机器人学属于综合性学科，是联系和涵盖物质科学、信息科学、生命科学的大科学。与其他工程科学、技术科学一样，它也是将认识世界和改造世界融合为一体的大科学。20世纪中叶，Cybernetics与Engineering Cybernetics等专著的发表开创了工程科学的新纪元。21世纪以来，制造科学、机器人学和人工智能等领域异常活跃，影响深远，是“智能制造+共融机器人”原始创新的源泉。
华中科技大学出版社紧跟时代潮流，瞄准智能制造和机器人的科技前沿，组织策划了本套“智能制造与机器人理论及技术研究丛书”。丛书涉及的内容十分广泛。热烈欢迎专家、教授从不同的视野、不同的角度、不同的领域著书立说。选题要点包括但不限于：智能制造的各个环节，如研究、开发、设计、加工、成形和装配等；智能制造的各个学科领域，如智能控制、智能感知、智能装备、智能系统、智能物流和智能自动化等；各类机器人，如工业机器人、服务机器人、极端机器人、海陆空机器人、仿生/类生/拟人机器人、软体机器人和微纳机器人等的发展和应用；与机器人学有关的机构学与力学、机动性与操作性、运动规划与运动控制、智能驾驶与智能网联、人机交互与人机共融等；人工智能、认知科学、大数据、云制造、物联网和互联网等。
本套丛书将成为有关领域专家、学者学术交流与合作的平台，青年科学家茁壮成长的园地，科学家展示研究成果的国际舞台。华中科技大学出版社将与施普林格(Springer)出版集团等国际学术出版机构一起，针对本套丛书进行全球联合出版发行，同时该社也与有关国际学术会议、国际学术期刊建立了密切联系，为提升本套丛书的学术水平和实用价值，扩大丛书的国际影响营造了良好的学术生态环境。
近年来，高校师生、各领域专家和科技工作者等各界人士对智能制造和机器人的热情与日俱增。这套丛书将成为有关领域专家学者、高校师生与工程技术人员之间的纽带，增强作者与读者之间的联系，加快发现知识、传授知识、增长知识和更新知识的进程，为经济建设、社会进步、科技发展做出贡献。
后，衷心感谢为本套丛书做出贡献的作者和读者，感谢他们为创新驱动发展增添正能量、聚集正能量、发挥正能量。感谢华中科技大学出版社相关人员在组织、策划过程中的辛勤劳动。

华中科技大学教授
中国科学院院士

2017年9月

第1章航天产业发展历程及需求/1
1.1航天产品介绍/1
1.1.1运载火箭/1
1.1.2卫星系统/2
1.1.3载人飞船/3
1.1.4其他航天产品/4
1.2国外航天产业发展及启示/5
1.2.1美国航天产业发展/5
1.2.2俄罗斯航天产业发展/7
1.2.3欧盟航天产业发展/8
1.2.4国际航天产业发展的启示/9
1.3中国航天产业的发展/11
1.3.1中国航天产业发展历程/11
1.3.2构建商业航天新业态/13
1.4航天制造特点与需求/18
1.4.1中国制造特点/18
1.4.2航天制造发展需求/24
1.4.3发展航天智能制造技术与装备的任务/28
第2章新工业革命时代的航天制造体系/31
2.1新工业革命/32
2.1.1德国“工业4.0”战略/32
2.1.2美国“先进制造伙伴”计划/33
2.1.3“中国制造2025”战略/35
2.2智能制造/36
2.3互联制造/38
2.3.1概念分析/38
2.3.2航天互联制造/40
2.4价值链协同发展/44
2.4.1航天价值链细化与重构/44
2.4.2航天制造协同发展/48
2.4.3航天价值链协同管控/49
2.5从制造到服务/51
2.5.1航天制造服务化/52
2.5.2航天制造服务化过程中价值链变化/53
第3章航天领域数字化制造/56
3.1航天领域数字化制造现状/56
3.2航天领域数字化制造关键技术框架/58
3.2.1MBD技术/58
3.2.2数字样机/59
3.2.3MDO技术/60
3.2.4并行数字化产品定义/61
3.2.5BOM技术/61
3.2.6MES/62
3.3基于MBD的航天数字化工艺典型应用/63
3.3.1数字化协同产品研发/66
3.3.2数字化工艺设计和管理/71
3.3.3数字化工艺仿真/76
3.4航天数字化制造执行管理技术的应用/80
3.4.1生产调度管理/80
3.4.2生产现场作业执行管理/81
3.4.3物流管理/82
3.4.4生产过程质量管理/85
第4章新一代信息技术与航天制造技术的融合/87
4.1大数据技术/87
4.1.1航天智能制造业大数据的来源与特点/87
4.1.2航天制造大数据平台/88
4.1.3航天制造业大数据应用/89
4.2物联网技术/91
4.2.1航天制造智能物联的特点/91
4.2.2航天制造物联网关键技术/91
4.2.3航天制造车间物联网示例/93
4.3数字孪生技术/98
4.3.1数字孪生技术发展现状/98
4.3.2航天制造数字孪生的关键技术/102
4.3.3航天制造数字孪生技术的应用/113
4.4综合集成应用/118
4.4.1航天智能制造的纵向集成/118
4.4.2航天价值链的横向集成/119
第5章航天钣金件数字化制造技术/122
5.1钣金件数字化制造内涵及过程特性/122
5.1.1钣金件制造过程的特性分析/122
5.1.2钣金件数字化制造技术和系统/125
5.2钣金件成形工艺过程智能化设计/130
5.2.1面向制造过程的知识重用/130
5.2.2钣金件成形工艺过程及设计方式/132
5.2.3钣金件成形工艺流程智能化设计/134
5.3钣金件成形模具数字化设计/140
5.3.1钣金件成形模具结构特点/141
5.3.2钣金件成形模具数字化设计方法/141
5.4典型钣金件成形回弹补偿/145
5.4.1钣金件制造模型及其数字化定义/145
5.4.2典型钣金件回弹问题及解决方法/149
5.4.3型材零件拉弯成形回弹预测与补偿/151
5.4.4框环零件液压成形回弹预测与补偿/156
5.5钣金件数字化检测/162
5.5.1钣金件检测内容/163
5.5.2钣金件数字化检测流程/163
5.6典型钣金件数字化制造应用案例/165
5.6.1框环零件液压成形数字化制造应用案例/165
5.6.2型材零件拉弯成形数字化制造应用案例/167
5.7钣金件数字化制造技术发展展望/169
第6章面向难切削材料的智能化特种加工技术与装备/171
6.1电加工技术原理与应用/171
6.2电加工关键技术的智能化需求/173
6.3闭式整体叶盘多轴联动数控电火花成形加工技术与装备/174
6.3.1多轴联动电火花成形加工数控系统/175
6.3.2专用CAM系统/177
6.3.3智能工艺专家系统/179
第7章航天材料与典型构件智能热处理技术与装备/181
7.1航天典型构件虚拟热处理技术/182
7.1.1虚拟热处理技术内涵/182
7.1.2虚拟热处理技术范围/183
7.1.3虚拟热处理技术研究进展/184
7.1.4虚拟热处理技术在航天领域的应用进展/186
7.1.5虚拟热处理技术在航天领域的发展方向/187
7.2航天热处理材料与工艺数据库/188
7.2.1热处理数据库内涵/188
7.2.2航天热处理材料与工艺数据库建设/189
7.2.3航天热处理材料与工艺数据库发展方向/190
7.3航天热处理数字化装备与技术/190
7.3.1热处理数字化装备内涵/190
7.3.2热处理数字化装备研究进展/191
7.3.3航天领域典型热处理数字化装备/194
7.3.4航天领域热处理数字化装备发展方向/199
第8章自动化和智能化航天表面工程技术与装备/200
8.1航天表面工程技术概述/200
8.2物理气相沉积技术/200
8.2.1物理气相沉积技术分类/200
8.2.2物理气相沉积技术的发展现状/203
8.2.3物理气相沉积技术应用/206
8.3喷涂技术/208
8.3.1喷涂技术分类/208
8.3.2喷涂技术的发展现状/210
8.3.2喷涂技术应用/212
8.4激光表面处理技术/216
8.4.1激光表面处理技术/216
8.4.2激光表面处理技术的发展现状/217
8.4.3激光表面处理技术的应用/218
第9章典型航天结构件智能焊接技术与装备/222
9.1焊接工艺及仿真技术/222
9.1.1焊接仿真技术/222
9.1.2焊接专家系统/228
9.2基于自适应检测与反馈控制的智能焊接技术与装备/231
9.2.1基于电弧稳定性控制的焊接过程传感与反馈控制技术/232
9.2.2搅拌摩擦焊恒压力/温度自适应控制技术/236
9.2.3基于激光跟踪的焊缝路径自适应控制/238
9.2.4基于熔池视觉检测的熔化焊自适应控制/242
9.2.5激光焊接过程质量在线检测/244
9.2.6激光电弧复合焊接过程质量在线监测/248
9.3焊接缺陷实时智能评定技术/251
第10章大温差弱刚性航天夹层构件制造技术/254
10.1大型共底夹层构件特点及需求/254
10.2共底蒙皮数据采集及处理技术/255
10.2.1共底蒙皮数据采集/255
10.2.2采集数据处理/257
10.3共底蒙皮的制备技术/260
10.3.1泡沫夹芯热成型与数控加工/260
10.3.2蒙皮与PMI泡沫夹芯的粘接固化/262
10.4共底粘接质量检测/264
10.4.1接触式超声检测技术——多次纵波脉冲回波法/264
10.4.2脉冲相位红外热成像无损检测技术/267
10.4.3无损检测技术验证/276
第11章复合材料制造技术与装备/278
11.1纤维缠绕成型工艺与制造技术/279
11.1.1纤维缠绕成型工艺/280
11.1.2纤维缠绕设备/282
11.1.3纤维缠绕工艺的发展趋势/285
11.2模压成型工艺与智能制造技术/287
11.2.1模压成型工艺概述/287
11.2.2模压料的工艺性及自动化生产/289
11.2.3模压成型工艺参数优化技术/297
11.3热压罐成型工艺与智能制造技术/317
11.3.1热压罐成型工艺概述/317
11.3.2热压罐成型工艺数字化制造技术/319
第12章增材制造技术与装备/324
12.1增材制造技术概述/324
12.2增材制造技术的典型工艺与装备/326
12.2.1激光选区熔化技术/326
12.2.2激光熔融沉积技术/336
12.2.3激光选区烧结技术/344
12.3增材制造技术的应用/350
12.3.1激光选区熔化技术在航天领域的应用/350
12.3.2激光熔融沉积技术在航天领域的应用/357
12.3.3激光选区烧结技术在航天领域的应用/360
12.3.4增材制造技术在深空探测领域的应用/363
12.4增材制造技术发展趋势/367
第13章航天大型部件自动化柔性对接装配技术/371
13.1大型部件自动化装配技术现状/371
13.2对接装配调姿定位系统/376
13.3数字化装配位姿测量系统/381
13.3.1激光跟踪仪测量技术/382
13.3.2电子经纬仪测量技术/383
13.3.3室内GPS测量技术/385
13.4测量匹配调整的多自由度协调控制技术/390
13.5运载火箭筒体构件柔性对接装配实例/393
13.5.1系统研制/393
13.5.2测量匹配调姿对接实验/395
第14章航天智能生产线/车间/401
14.1大型复杂结构件智能涂装生产线/401
14.1.1大型复杂结构件智能涂装生产线布局与构成/402
14.1.2大型复杂结构件涂装不同工艺参数之间的智能化匹配/403
14.1.3大型复杂结构件涂装生产线智能控制技术/408
14.2航天热处理智能车间/410
14.2.1热处理智能车间内涵/410
14.2.2热处理生产管理系统/411
14.2.3热处理设备集控系统/412
14.3航天智能焊接车间/417
14.3.1智能车间布局优化/418
14.3.2智能系统建设/420
14.3.3关键工序自动化、智能化改造/426
参考文献/429