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出版者:Springer

作者:Fritz Klocke

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1997-02-24

价格:USD 41.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540623076

丛书系列:

图书标签:

• 制造工艺
• 机械工程
• 工业工程
• 生产技术
• 材料加工
• 金属加工
• 自动化
• 质量控制
• 工程技术
• 工业制造

《制造工艺 4.0：智能生产的基石》 前言 在工业 4.0 的浪潮席卷全球的今天，制造业正经历一场深刻的变革。自动化、数字化和智能化技术的融合，正在重塑我们对生产制造的认知。而在这场变革的核心，是那些能够驱动这一切发生的制造工艺。 《制造工艺 4.0：智能生产的基石》并非仅仅是一本关于技术的工具书，它更是一本关于未来工厂愿景的探索，是关于如何将前沿的科技转化为实际生产力的指南。本书旨在深入剖析现代制造业在数字化转型过程中所面临的挑战与机遇，并详细阐述支撑智能生产的关键制造工艺及其发展趋势。 第一章：工业 4.0 与智能制造的崛起 本章首先回顾了工业革命的历史演进，从蒸汽机驱动的第一代工业革命，到电力驱动的第二代，再到计算机和自动化驱动的第三代，直至当前以信息物理系统（CPS）和物联网（IoT）为核心的第四代工业革命。我们将重点探讨工业 4.0 的核心理念，包括互联互通、数据驱动、实时优化和个性化定制等，并阐述它们如何共同构建起智能制造的蓝图。此外，本章还将分析数字化转型对传统制造模式带来的冲击，以及企业在迈向智能制造过程中可能遇到的认知和技术壁垒。 第二章：增材制造（3D 打印）：从原型到规模化生产的飞跃 增材制造，通常被称为 3D 打印，已经从最初的概念验证工具，发展成为能够实现复杂零件、批量化生产的强大技术。本章将系统介绍增材制造的多种主流技术，如熔融沉积成型（FDM）、光固化（SLA）、选择性激光烧结（SLS）以及金属粉末床熔融（PBF）等。我们将深入探讨这些工艺的原理、优势、局限性以及在不同材料（塑料、金属、陶瓷、复合材料）上的应用。更重要的是，本章将重点关注增材制造在实现按需生产、制造复杂几何形状、个性化定制以及分布式制造方面的潜力，以及其在航空航天、医疗、汽车等高端领域的实际案例。最后，我们将展望增材制造在材料科学、工艺优化和软件集成方面的未来发展方向。 第三章：精密减材制造：精度与效率的极致追求 尽管增材制造备受瞩目，但传统的减材制造工艺（如 CNC 加工）依然是现代制造业不可或缺的基石，并且在向更高精度和更高效率的方向不断演进。本章将深入探讨先进的数控（CNC）加工技术，包括五轴联动加工、高速切削、微细加工以及超精密加工等。我们将详细解析这些工艺如何通过更精密的刀具、更强大的控制系统和更优化的加工策略，实现微米级甚至纳米级的加工精度，并大幅提升生产效率。此外，本章还将关注智能刀具、在线监测、自适应控制等先进技术的应用，以及它们如何与数字化平台相结合，实现加工过程的智能化管理和优化，为实现高附加值零部件的生产提供坚实保障。 第四章：先进连接工艺：集成与智能化的粘合剂 在智能制造环境中，各种零部件的有效连接是实现整体性能和功能的关键。本章将聚焦于先进的连接工艺，特别是那些能够适应新型材料和复杂结构的设计。我们将详细介绍激光焊接、搅拌摩擦焊、超声波焊接等先进焊接技术，分析其在不同材料组合（如异种金属连接、塑料与金属的连接）上的优越性。同时，我们将探讨机器人辅助焊接和自动化装配技术，它们如何提高连接的精度、稳定性和效率。此外，本章还将触及粘接、铆接等非焊接连接方式在特定应用场景下的创新发展，以及如何通过数字化手段实现连接过程的可追溯性和质量控制。 第五章：表面工程与后处理：性能提升与价值增值 产品的最终性能往往与其表面质量息息相关。本章将深入研究各种先进的表面工程技术，包括物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、电镀、阳极氧化、喷涂以及热处理等。我们将阐述这些工艺如何赋予材料耐磨、耐腐蚀、导电、绝缘等特殊性能，并提升产品的附加值。此外，本章还将关注后处理技术，如抛光、研磨、钝化等，它们如何进一步优化产品表面的微观结构和宏观外观。最后，我们将探讨如何利用数字化工具对表面工程过程进行精确控制和优化，以满足日益增长的高性能产品需求。 第六章：制造执行系统（MES）与数字化集成 智能制造离不开强大的信息系统支撑。本章将深入解析制造执行系统（MES）的核心功能和作用，包括生产调度、物料追溯、质量管理、设备监控、数据采集与分析等。我们将探讨 MES 如何连接车间的物理设备与企业资源规划（ERP）系统，实现生产流程的透明化和精益化管理。此外，本章还将介绍其他关键的数字化集成技术，如数字孪生（Digital Twin）、人工智能（AI）在工艺优化中的应用，以及如何构建一个统一的数字化平台，实现数据的互联互通和智能化决策。 第七章：可持续制造与绿色工艺 在追求高效生产的同时，环境保护和资源节约已成为制造业的重要考量。本章将探讨可持续制造的理念和实践，包括如何优化工艺流程以减少能源消耗、降低废弃物产生。我们将重点介绍绿色制造工艺，例如使用环保材料、采用低能耗的加工技术、以及发展循环经济模式。此外，本章还将分析如何利用数字化技术监测和优化生产过程中的环境影响，实现清洁生产和负责任的制造。 第八章：未来展望：智能制造的持续演进 本章将对未来制造工艺的发展趋势进行前瞻性探讨。我们将关注新兴的制造技术，如生物制造、纳米制造，以及它们在未来可能扮演的角色。同时，我们将深入分析人工智能、机器学习、大数据分析等技术如何进一步赋能制造工艺，实现预测性维护、智能故障诊断和自适应生产。此外，本章还将展望人机协作、柔性制造和去中心化生产模式的演进，以及它们如何共同推动制造业迈向一个更加智能、高效、可持续的未来。 结论 《制造工艺 4.0：智能生产的基石》旨在为读者提供一个全面而深入的制造工艺视角，帮助他们理解当前和未来智能生产的关键技术要素。本书强调，制造工艺并非孤立的技术，而是相互关联、协同发展的有机整体，是实现工业 4.0 愿景的坚实基础。通过对先进制造技术的系统阐述和对数字化集成、可持续发展的探讨，本书旨在激发创新思维，助力制造业迎接变革，塑造更加美好的生产未来。

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这本书的篇幅着实令人望而生畏，厚厚的一本，我感觉像是在攀登一座知识的高峰。但真正沉下心去阅读后，才发现这种厚度正是其价值所在——信息的密度极高。我特别关注的是其中关于质量控制和可追溯性体系构建的部分。在当前的全球供应链环境下，如何确保每一个零部件的生产过程都符合最严格的规范，是每一个制造企业面临的巨大挑战。这本书提供了一套近乎完美的理论框架，从进料检验（IQC）到最终产品测试（FQC）的每一个控制点，都进行了深入的剖析和规范建议。我尤其喜欢它在讨论自动化和人工作业的交叉点时所采取的立场，强调的是“人机协同”而非简单的机器替代，这体现了作者对当代工业现实的深刻理解。每次读完一个小章节，我都会习惯性地合上书本，在脑海中快速构建一个流程图，这本书的结构组织能力无疑极大地帮助了我这种需要进行知识内化的读者。

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我必须承认，这本书的学术深度是超乎我预期的，它绝非市面上那些浮于表面的“速成指南”。我对其中关于材料疲劳寿命预测的模型构建部分非常感兴趣，作者似乎融合了经典力学分析和现代计算模拟的结果，提出了一种结合实际工况修正的预测方法。我试着将书中的几个核心公式套用到我正在研究的零件上，结果发现其预测精度比我们目前使用的行业标准模型高出不少。这让我对作者的专业背景产生了极大的好奇心，他显然不仅是一位理论家，更是一位具有丰富工程实践经验的专家。不过，我也要指出，对于那些对数学和物理基础不太牢固的读者来说，开篇的几章可能会构成一个不小的门槛，需要提前做一些预习工作。这本书更像是为那些有志于在制造领域深耕、寻求突破的专业人士准备的“进阶秘籍”，而不是给入门者准备的“友善向导”。

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这本书的价值，在于它提供了一种看待制造过程的“系统性思维”。很多同类书籍会把不同的制造工艺孤立地讲解，比如车削、铣削、铸造等，读者读完后往往只能掌握单个操作的技术要点。然而，这本书的厉害之处在于，它将这些看似独立的单元串联成了一个完整的、相互影响的生态系统。例如，在讨论CNC加工路径优化时，作者会回溯到前一章的刀具材料选择，并展望到后一章的表面粗糙度要求，这种前后呼应、层层递进的写作手法，让读者能构建起一个宏观的认知框架。我发现自己不仅仅是在学习“如何做”，更是在理解“为什么这样做”。而且，书中穿插的那些关于标准化和知识产权保护的内容，也展现了作者超越技术范畴的视野，让这本书的格局一下子打开了，它不仅关注产品本身，更关注整个产业生态的健康发展。这本书绝对值得每一位严肃的制造工程师认真阅读和收藏。

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这本书的装帧设计实在太引人注目了，封面那种深沉的靛蓝色配上烫金的标题字体，拿在手里沉甸甸的，很有分量感，一看就知道是本硬核的专业书籍。我本来还担心内容会不会过于枯燥，毕竟涉及到“制造工艺”这个领域，但翻开目录时，那种对知识的敬畏感立刻涌了上来。它似乎系统地梳理了从基础材料学到尖端数控技术之间所有关键环节的脉络，尤其是关于表面处理和精密加工那几章，图文并茂，那些复杂的流程图被简化得恰到好处，即便是初次接触这些概念的人也能快速抓住重点。我尤其欣赏作者在论述中展现出的那种严谨态度，每一个公式和每一个参数的选取都有详实的背景支撑，绝非空泛之谈。这本书的排版也做得非常出色，页边距适中，字体大小拿捏得当，即便是长时间阅读也不会让人感到视觉疲劳。我感觉这本书更像是一本工具书，放在案头随时可以查阅，它提供的知识深度和广度，完全能满足从学生到资深工程师的不同层次的需求。我期待能尽快深入研读其中关于新材料应用的那一部分，据说那里有独到的见解。

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说实话，我拿到这本书的第一感觉是，它简直就是一本跨越时间和地域的“工艺百科全书”。我最近正好在负责一个关于高精度模具的项目，急需参考一些不同国家和地区在热处理工艺上的最新标准和对比分析。这本书在这方面的表现非常亮眼，它没有仅仅停留在理论层面，而是大量引用了全球顶尖制造企业的实际案例，这让书中的知识变得无比“鲜活”和实用。我随便翻到一处，正好是关于增材制造（3D打印）在复杂几何结构件制造中的局限性分析，作者的批判性思维让人印象深刻，他没有一味地推崇新技术，而是客观地指出了当前技术瓶颈所在，这种平衡的视角非常宝贵。阅读过程中，我发现作者的叙事风格非常流畅，虽然主题是技术性的，但行文间偶尔流露出的那种对“制造之美”的热爱，使得阅读体验提升了一个档次。它不像教科书那样板着脸孔，反而更像是一位经验丰富的老匠人，耐心地向你传授他几十年积累下来的“手艺”和“道道”。

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