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出版者:机械工业出版社

作者:甄瑞麟

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:2005-6

价格:30.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787111163589

丛书系列:

图书标签:

• 模具制造
• 模具设计
• 模具工艺
• 模具技术
• 机械制造
• 金属加工
• 冲压模具
• 注塑模具
• 模具材料
• 工业工程

好的，这是一本关于航空航天复合材料结构设计与制造的专业书籍的详细简介。 --- 航空航天复合材料结构设计与制造 ——面向下一代飞行器的先进材料与工艺集成 图书定位与背景 随着航空航天领域对轻量化、高比强度、耐环境适应性要求的不断提高，先进复合材料已成为新一代飞机、火箭、卫星等飞行器结构设计与制造的核心技术。本书立足于当前复合材料在航空航天工程中的前沿应用，系统梳理了从材料科学基础到复杂结构制造的全流程技术链条，旨在为航空航天工程师、结构设计人员、工艺研发人员以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一本深度融合理论基础、先进工艺技术与工程实践的权威参考书。 本书聚焦于碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）为主体的先进结构件，详细阐述了如何通过精密的结构设计、先进的铺放技术和严格的质量控制，实现复杂气动外形与极端载荷工况下的结构可靠性与制造效率的平衡。 内容结构与核心章节概览 本书共分为七大部分，三十余个章节，内容覆盖面广，深度聚焦于工程实际需求。 第一部分：复合材料基础与结构设计理论（理论基石） 本部分奠定了读者理解后续工艺和分析的基础。 1. 复合材料本构关系与损伤力学导论： 深入解析层合板的经典层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT）及其局限性，引入先进的铺层设计准则（Ply-by-Ply Design）。重点探讨了纤维、基体、界面三者在宏观力学行为中的耦合效应，以及在复杂应力状态下的失效判据（Failure Criteria），例如Tsai-Wu、Hashin准则的工程应用。 2. 热-力-湿耦合响应分析： 详细阐述了复合材料在工作环境（高温、低温、高湿）下的蠕变、松弛和老化效应。特别关注了玻璃化转变温度（Tg）对结构承载力的影响，以及水分吸收对材料力学性能的劣化机理。 3. 结构优化设计方法： 介绍了拓扑优化（Topology Optimization）和形状优化在复合材料结构减重中的应用，以及如何将制造约束（Manufacturability Constraints）集成到初始设计阶段，避免“设计即废品”的困境。探讨了刚度、强度和抗疲劳寿命之间的多目标优化策略。 第二部分：先进纤维与树脂体系（材料体系前沿） 本部分着重于高性能复合材料的最新发展。 4. 高模/高强碳纤维的性能表征： 比较分析了T系列、M系列、IM系列等不同等级碳纤维的微观结构与宏观性能差异，特别关注了用于高频结构（如雷达罩）的低介电损耗纤维。 5. 高性能树脂基体研究： 详述了环氧树脂（Epoxy）、双马亚酰亚胺（BMI）、聚酰亚胺（PI）以及新型热塑性树脂（如PEEK、PEI）的固化动力学、耐热性和韧性提升技术。对比了热塑性与热固性复合材料在冲击损伤修复和回收利用方面的工程优劣。 第三部分：复合材料铺放与成型工艺（核心制造技术） 这是本书的重点和难点，系统介绍了自动化和半自动化铺放技术。 6. 预浸料（Prepreg）的存储、处理与铺放： 详细解读了预浸料的质量检验标准（如树脂含量、挥发物含量）。重点分析了自动铺带机（ATL）和自动铺丝机（AFP）的运动学原理、路径规划算法，以及如何精确控制铺放过程中的张力、偏差和折叠/褶皱的产生。 7. 纤维增强热塑性复合材料的成型： 针对热塑性材料固化温度高、粘度大的特点，深入剖析了热压罐辅助热成型和感应加热快速铺放技术在大型结构件（如飞机机翼蒙皮）制造中的应用和挑战。 8. 先进模塑与灌注工艺： 针对蜂窝夹芯结构和厚壁筒段，详细对比了树脂传递模塑（RTM）、真空辅助灌注（VARTM）的流变学模型、模具设计、保压技术，以及如何实现高纤维体积含量和低孔隙率。 第四部分：复合材料结构连接与后处理（集成化关键） 结构件的连接是决定整体可靠性的关键环节。 9. 胶接技术与界面性能： 探讨了航空结构胶粘剂的选择、表面预处理（化学、机械处理）对界面剪切强度的影响。重点分析了胶接缺陷的无损检测方法。 10. 复合材料的机械连接与嵌入件技术： 详细研究了钻孔、埋孔、螺栓连接的疲劳性能。介绍了共固化/共熔连接技术，如何将金属/陶瓷嵌入件在成型过程中直接与复合材料基体固结，以消除胶接层。 11. 复合材料的机械加工与边缘处理： 针对碳纤维材料的高硬度和脆性，分析了高速切削中的分层、起毛、纤维拔出等典型损伤，提出了优化的刀具几何形状、冷却策略和激光辅助加工技术。 第五部分：质量保证与无损评估（可靠性保障） 确保高性能结构件符合苛刻的适航标准。 12. 复合材料的损伤模式与表征： 详细分类了铺层间的分层（Delamination）、孔隙（Void）、纤维断裂等典型缺陷的成因。 13. 先进无损检测（NDT）技术集成： 深入介绍并对比了超声波C扫描（包括相控阵）、热像法、声发射在识别不同类型缺陷中的灵敏度、局限性与现场应用潜力。特别关注了在役结构（In-Service Structure）的快速评估技术。 14. 结构健康监测（SHM）系统： 探讨了嵌入式光纤传感器、压电传感器在监测应变、温度和早期损伤方面的最新进展及其数据融合策略。 第六部分：典型航空航天结构件的制造实践 本部分通过案例分析，将前述理论与工艺串联起来。 15. 复合材料机翼蒙皮的制造挑战： 重点分析了大型曲面蒙皮的铺放精度控制、铺放后处理（如真空袋合规性）与热压罐固化过程中的应力释放技术。 16. 蜂窝夹芯结构与自动化装配： 探讨了预制加强环、翼肋与蒙皮之间的三明治结构连接，以及热塑性蜂窝芯的连接技术。 17. 火箭结构件的制造： 聚焦于高径比、厚壁承力筒段的纤维缠绕工艺（Filament Winding）的张力优化，以及喷管喉衬等耐热部件的复合材料应用。 第七部分：可持续性与未来展望 18. 复合材料的回收与再利用： 分析了热固性与热塑性复合材料的回收路径（如热解法、溶剂法），及其对再生纤维性能的影响。 19. 增材制造（3D打印）在复合材料领域中的交叉应用： 探讨了连续纤维增强的热塑性部件直接制造技术，以及用于模具制造的高性能复合材料应用。 本书特色 工程导向： 全书贯穿“可制造性设计”（Design for Manufacturing, DFM）理念，强调设计与工艺的协同优化。 技术深度： 细致讲解了ATL/AFP设备的工作原理和路径规划，为理解自动化铺放的精度瓶颈提供了理论支持。 前沿覆盖： 纳入了热塑性复合材料的快速成型、结构健康监测等最新研究热点。 图表丰富： 包含大量详细的工艺流程图、显微结构图、应力-应变曲线以及典型的损伤模式示意图，便于读者直观理解复杂概念。 通过系统学习本书内容，读者将能够掌握现代航空航天复合材料结构从材料选择、结构设计、自动化制造到质量评估的全套工程化流程，从而能够胜任新一代飞行器结构研发与制造中的关键技术岗位。

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从一个更宏观的角度来看待《模具制造技术》这本书，它提供了一个绝佳的视角来审视现代制造业的供应链和集成化趋势。作者清晰地勾勒出了从产品概念设计到最终批量生产的全过程链条，并且着重强调了“面向制造的设计”（DFM）的重要性。书中有一章节专门讨论了如何通过早期介入和多方协作（设计、分析、制造团队）来避免后期昂贵的修改。例如，在涉及薄壁件或异形截面件的模具设计中，如何预先利用有限元分析（FEA）来模拟充填过程和冷却收缩，从而在图纸阶段就规避潜在的应力集中问题。这已经超越了单纯的模具制作范畴，触及到了现代产品工程的核心。对于我这样的技术管理者而言，这本书的价值在于它提供了一套结构化的知识体系，让我能够更有效地评估项目风险，并指导团队采用更先进、更集成化的制造策略。它让“模具”不再是一个孤立的制造环节，而是整个产品实现过程中的关键枢纽。

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这本书的排版和资料的整合能力，堪称一绝。我平时工作会接触到各种标准和规范，但很少有一本书能把这些零散的信息点像这样系统地组织起来。比如，关于模具装配和调试的部分，它几乎就是一本微缩版的现场SOP（标准作业程序）。从基础的导向件安装的配合公差要求，到流道系统的试压标准，再到顶出系统的行程校验，每一步骤都有明确的质量控制点。尤其让我感到惊喜的是，书中竟然收录了大量关于模具维护和常见故障排除的实用技巧。它没有避讳谈论“失败”的案例，而是详细分析了“拉伤”、“飞边”、“缩水”等缺陷的成因，并且针对性地给出了从模具设计修改、加工参数调整到现场模具保养的一整套解决方案。这种前瞻性的指导，大大减少了我因为经验不足而在试模阶段浪费的时间和材料。它让我明白，一套优秀的模具，不仅仅在于设计有多精妙，更在于它在实际生产环境中的稳定性和可维护性。

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这本《模具制造技术》真是让人眼前一亮，尤其对于我这种刚踏入这个行业的新手来说，简直就是一本救命稻草。我记得我第一次接触模具设计图纸的时候，那密密麻麻的尺寸标注和复杂的结构图，看得我头昏脑胀。这本书的讲解方式非常直观，它没有一上来就抛出那些晦涩难懂的专业术语，而是从最基础的模具分类讲起，图文并茂地展示了不同类型模具的工作原理。特别是关于塑料注塑模具的介绍，那部分内容详细地阐述了型腔、型芯的设计要点，甚至连拔模斜度的计算公式都给出了详尽的推导过程，让我深刻理解了为什么一个小小的角度变化会对最终制件的质量产生巨大影响。书中对几种主流的模具钢材的性能对比分析也十分到位，不同的应用场景应该选用哪种材料，书里都有明确的建议和案例支撑。读完前几章，我对模具制造的整体流程已经有了个清晰的框架认识，不再是那种盲人摸象的感觉了。它不是一本简单的工具书，更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何思考问题，那种循序渐进的引导，真的非常适合自学或者作为工作手册来参考。

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这本书的阅读体验，某种程度上，就像是在进行一次深度技术调研。我发现它在对新技术的引入和讨论上保持着非常与时俱进的姿态。书中关于热流道系统（Hot Runner System）的介绍就非常详尽，不仅仅停留在基本原理层面，还对不同品牌和架构的热流道分配器在温度控制均匀性、密封性和维护便利性上的差异进行了细致的比较分析。此外，对于增材制造技术（3D打印）在模具制造中的辅助应用，如快速制作复杂冷却水道的铜制镶块，也有专门的论述，甚至探讨了增材制造零部件与传统加工件的结合方案。这种对传统工艺的巩固与对新兴技术的接纳并重的态度，使得这本书的知识体系具有了很强的生命力和前瞻性。它不是一本僵化的教科书，而是一个不断吸收行业前沿动态的知识载体，为读者指明了未来模具技术发展的主要方向，让人在学习当下技能的同时，也对未来的技术迭代做好了心理准备。

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我必须承认，最初选择这本书时，我更侧重于它的“技术”二字，期待能从中找到一些能立刻提升我编程和加工效率的秘籍。看完关于数控加工和电火花加工的那几章后，我的感受是，这本书的深度远超出了我预期的那种“速成指南”。它没有简单地罗列G代码和M代码，而是深入剖析了不同加工策略背后的物理学原理。例如，在谈到高速铣削时，书中详细分析了切削力、刀具磨损与进给速度之间的非线性关系，并结合了现代加工中心的刚性约束条件，提出了优化加工路径的几种思考模型。对于电火花加工（EDM），作者不仅仅描述了加工过程，还用图示解释了火花间隙的控制对表面粗糙度和精度是如何产生决定性影响的。这种深入到材料去除机理层面的探讨，让我意识到，真正高效的制造，绝不是简单套用参数，而是基于对工艺本质的深刻理解。书中的案例分析也很有说服力，对比了传统三轴加工和五轴联动加工在复杂曲面成型中的优劣，数据翔实，逻辑严谨，让人不得不佩服作者在理论和实践间的完美平衡。

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