具体描述
本书全面、系统地介绍了数控机床编程技术，包括数控机床的基本工作原理，数控编程中的数值计算，数控铣床、数控钻镗床、加工中心，数控车床、数控线切割等机床的手工编程方法，及利用APT数控语言进行数控加工的辅助编程技术和利用最新的CAD/CAM软件进行数控加工自动编程处理技术。本书实例丰富，深入浅出，易于理解和掌握。宜作为大专院校高年级本科生、研究生专业课教材，也可作为机械加工制造及电气自动化行业广大科研、技术人员的自学用书。
机械制造工艺与设备 本书聚焦于现代机械制造领域的核心环节，深入剖析了从原材料到最终产品的全过程，旨在为读者提供一个全面、系统的工艺规划与装备应用知识体系。 第一部分：现代制造系统概述与规划 本部分首先对全球制造业的发展趋势进行了宏观的阐述，重点分析了工业4.0、智能制造以及数字化车间的核心理念。我们探讨了如何构建一个高效、柔性的制造系统，包括生产模式的选择（如批量化生产、大规模定制）、供应链的集成管理以及人机协作系统的设计原则。 1.1 制造系统的组成与功能：详细解析了制造系统的构成要素，包括信息流、物流和能源流的组织方式。着重介绍了制造资源规划（MRP II）到企业资源规划（ERP）的演进，以及制造执行系统（MES）在车间层面的关键作用。 1.2 制造环境与工艺路线规划：探讨了不同行业对制造环境的特殊要求，例如洁净室标准、高精度加工环境的温湿度控制。工艺路线的制定是制造成功的基石，本书提供了多种系统化的方法来评估和选择最佳的加工顺序、工序分配以及设备选型，特别关注了流程优化和瓶颈分析技术。 1.3 质量管理与过程控制基础：超越传统的质量检验，本书侧重于“一次做对”的理念。引入了统计过程控制（SPC）的基本工具和方法，如控制图的绘制与解读，用于实时监控加工过程的稳定性。同时，讨论了全面质量管理（TQM）在机械制造中的实施框架。 第二部分：先进制造工艺原理与应用 本部分是全书的技术核心，系统地介绍了当前主流的金属切削、成形、连接与表面处理工艺的理论基础、参数选择与实际操作要点。 2.1 切削加工基础理论的深化： 切削力与热效应分析：深入探讨了切削过程中产生的力学模型、摩擦机理以及热量在刀具、工件和切屑中的分布规律。解释了切削温度对刀具寿命、加工表面完整性和尺寸精度的决定性影响。 刀具材料与几何角度：全面比较了高速钢、硬质合金、陶瓷和金刚石涂层刀具的性能差异。详细解析了前角、主偏角、副偏角等几何参数如何影响切削的平稳性、排屑能力和表面质量。 切削参数优化：基于切削用量（切削速度、进给量、背吃刀量）与加工效率、刀具磨损之间的复杂关系，提出了多目标优化模型，指导工程师确定最优的切削参数组合。 2.2 特种加工技术（非传统制造）： 随着对复杂材料和高精度要求的提升，特种加工技术日益重要。 电火花加工（EDM）：详细阐述了电火花加工的工作原理、电极材料的选择（铜、石墨），以及脉冲参数（电流、脉宽、关断时间）对去除率和表面粗糙度的影响。特别关注了慢走丝和快走丝线切割的差异化应用。 激光加工技术：涵盖激光切割、钻孔和表面熔覆。分析了激光束的聚焦特性、热影响区（HAZ）的控制，以及在薄板加工和难加工材料处理中的优势。 超声波加工与电化学加工（ECM）：介绍了利用高频振动和电化学溶解进行精密加工的方法，适用于加工硬脆材料和高精度异形腔体的制造。 2.3 成形、连接与表面工程： 现代铸锻工艺：介绍精密铸造（如熔模铸造）和温/热锻造的流程，重点分析如何控制晶粒结构和消除内部缺陷。 先进连接技术：除了传统的焊接方法外，深入研究了搅拌摩擦焊（FSW）、激光复合焊在航空航天结构件制造中的应用，强调接头性能的评估。 表面改性与涂层技术：阐述了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）在提高零件耐磨性、耐腐蚀性方面的作用，以及渗碳、渗氮等热化学处理工艺的机理。 第三部分：现代制造装备与自动化 本部分将理论知识与实际的先进制造装备紧密结合，重点介绍数控机床以外的高端制造设备。 3.1 高精度与多轴联动加工设备： 五轴及以上联动加工中心：详细解析了五轴联动机构的运动学模型（如球面中心、万向节式），以及在复杂曲面加工中，如何实现刀具轴的优化定位以避免干涉并提高表面质量。 精密磨削与超精加工：探讨了超精密磨床（如主轴轴承技术、静压导轨）的结构特点，以及研磨、抛光、滚压等超精加工技术在光学和计量元件制造中的应用。 3.2 增材制造（3D打印）技术： 本书将增材制造视为一种重要的制造补充，而非完全替代。 金属增材制造工艺：聚焦选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）。分析了粉末床的铺展技术、熔池的动态行为以及成形过程中残余应力的控制策略。 后处理技术：讨论了增材制造零件（如Ti6Al4V、Inconel 718）在热等静压（HIP）处理、热处理和机械加工方面的特殊要求，以消除孔隙率和改善组织性能。 3.3 自动化与柔性制造系统（FMS）： 工业机器人与自动化单元：介绍了工业机器人在装夹、上下料、测量检测中的应用案例。讨论了机器人路径规划与离线编程的方法。 柔性制造系统（FMS）的集成：分析了自动物料搬运系统（AGV/RGV）、刀具自动更换系统与加工主机之间的信息交互与同步控制，实现小批量、多品种的快速切换生产。 第四部分：过程监控、测量与数字化集成 本部分关注制造过程的反馈与闭环控制，以及数字化技术在提升制造水平中的作用。 4.1 过程在位监测与诊断： 传感器技术在机床上的应用：介绍应变片、声发射（AE）传感器、振动传感器等在实时监测刀具磨损、切屑状态和机床健康状况中的技术方案。 数据采集与分析：探讨如何有效地从高速运行的机床中采集大量实时数据，并利用模式识别技术对设备故障进行早期预警。 4.2 现代计量与检测技术： 接触式测量：详述了坐标测量机（CMM）的工作原理、误差来源及补偿方法，以及便携式关节测量臂的应用。 非接触式测量：重点介绍激光跟踪仪、光学扫描仪、机器视觉系统在工件尺寸、形位公差快速检测中的集成应用，特别关注在线（In-process）测量技术，以实现加工过程的自适应调整。 4.3 数字化制造与数据互联： 本书强调，现代制造的竞争力来源于数据的有效利用。探讨了数字孪生（Digital Twin）概念在模拟、优化和预测性维护中的应用，以及如何通过工业以太网或OPC UA协议实现设备间的透明通信。 总结 《机械制造工艺与设备》力求构建一个从宏观系统规划到微观工艺执行，再到高端装备应用与数字化监控的完整知识链条。它不仅是传统工艺原理的集大成者，更是对未来智能、高效制造模式的深刻探索与实践指导。本书适合机械工程、制造工程、材料工程等相关专业的高年级学生、研究生及在制造业一线从事工艺设计、设备管理和质量控制的工程师参考使用。
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