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出版者:北京大学出版社

作者:蒋中

出品人:

页数:313

译者:

出版时间:2006-8

价格:29.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787301107652

丛书系列:

图书标签:

• 电工学
• 电路分析
• 电力系统
• 电磁场
• 电气工程
• 基础电子学
• 电机学
• 电力拖动
• 高电压技术
• 电工基础

机械制造工艺学：铸造、锻压与焊接 内容简介： 本书系统地阐述了现代机械制造领域中最基础、最重要的三个工艺分支：铸造、锻压和焊接。深入剖析了各自的工艺原理、技术要点、设备选择、材料应用以及质量控制方法，旨在为读者构建一个全面而扎实的机械制造工艺知识体系。本书力求以清晰的逻辑、详实的案例和深入的分析，帮助读者理解不同工艺如何将原材料转化为具有精确几何形状和优异力学性能的工程构件。 第一部分：铸造工艺 铸造，作为一种古老而又充满活力的制造技术，其核心在于将熔融的材料（通常是金属）倒入预先制作好的模具中，待其冷却凝固后，形成所需形状的零件。本书将从铸造的基本原理出发，逐一解析各种主流的铸造方法。 1. 铸造原理与分类： 我们将首先探讨金属在固液相变过程中的行为，包括流动性、收缩性、晶粒生长等关键因素，它们直接影响铸件的最终质量。在此基础上，系统介绍铸造工艺的分类，主要从模具的重复使用性、铸造过程的自动化程度以及铸件的精度要求等方面进行区分。 2. 主要铸造方法详解： 砂型铸造： 作为应用最广泛的铸造方法，我们将详细介绍砂型铸造的各个环节，包括型砂的性能要求（粘结性、透气性、强度、耐火度等）、制备方法（干砂、湿砂、半干砂、化学自硬砂等）、模样设计与制作、合箱、浇注、以及铸件的清砂与后处理。我们将深入分析不同砂型材料（如硅砂、铬铁矿砂、锆砂）的优缺点，以及在何种情况下选择何种材料。同时，重点讲解树脂砂铸造（如酚醛树脂砂、呋喃树脂砂）在提高铸件精度和表面质量方面的优势。 金属型铸造： 介绍金属型铸造的原理、优点（高精度、高生产率、良好的表面光洁度）和缺点（模具成本高、不适合复杂形状）。重点阐述重力铸造、低压铸造和压铸等几种常见的金属型铸造方式，分析其在设备、模具设计和工艺参数控制上的差异与特点。例如，压铸机的工作原理、模具的冷却系统、以及不同合金（如铝合金、锌合金）在压铸过程中的行为。 熔模铸造（失蜡法）： 深入讲解熔模铸造的工艺流程，包括蜡模的制作、表面涂料（陶瓷浆料）的制备与涂覆、焙烧脱蜡、金属液浇注、以及最后获得高精度、复杂形状铸件的过程。重点介绍用于涂料的耐火材料（如锆英砂、刚玉粉）、粘结剂（如乙基硅酸乙酯）以及焙烧工艺对铸件质量的影响。 离心铸造： 阐述离心力的作用原理，以及离心铸造在生产管材、筒体类零件方面的优势。介绍水平离心铸造和竖直离心铸造的工艺特点，以及如何通过调整转速、浇注温度等参数来控制铸件的组织和性能。 其他特种铸造方法： 简要介绍连续铸造、定向凝固铸造、真空感应熔炼铸造等先进的铸造技术，并分析其在航空航天、能源等高端领域的应用。 3. 铸造缺陷分析与防止： 本书将花费大量篇幅分析各种常见的铸造缺陷，如气孔、砂眼、夹砂、缩松、裂纹、热节、浇不足等。针对每一种缺陷，我们将深入剖析其产生的原因，从设计、模具、材料、工艺参数控制等多个角度提出有效的预防和消除措施。例如，针对气孔，我们会分析模具排气设计、浇注速度、金属液的氧化与卷气等因素；针对缩松，则会重点讨论浇冒口的设计、补缩方式的选择以及合金的凝固收缩率。 4. 铸件设计原则： 为了获得高质量的铸件，合理的设计至关重要。我们将详细介绍铸件的设计原则，包括：壁厚的均匀性、圆角的应用、拔模斜度的设置、加强筋的设计、浇冒口位置的确定等。这些原则的目的是为了优化金属液的流动、减小凝固应力、提高金属的利用率，并最终保证铸件的性能。 第二部分：锻压工艺 锻压工艺是指利用外力（冲击力或压力）使金属在固态下发生塑性变形，以获得所需形状和性能的工件。本书将侧重于分析热锻和冷锻这两种主要的锻压形式。 1. 锻压基本原理： 我们将首先回顾金属的塑性变形机理，包括位错运动、晶界滑移等。在此基础上，重点分析变形抗力、应力状态以及金属流动过程中的能量损耗等关键概念。理解这些基本原理是掌握锻压工艺的基础。 2. 主要锻压方法详解： 模锻（热锻与冷锻）： 热锻： 详细介绍热锻的工艺流程，包括坯料的加热（加热温度、保温时间、加热均匀性）、模具设计（工作带、流线、拔模斜度）、锻压步骤（镦粗、拔长、弯曲、冲孔、成形等）。重点分析不同加热方式（如感应加热、火焰加热）的优缺点，以及高温下金属的塑性变化。 冷锻： 讲解冷锻的特点（精度高、表面质量好、无需加热、节约能源）和局限性（变形抗力大、需要较大设备、易产生加工硬化）。详细介绍冷镦、滚压、挤压等冷锻工艺，并分析其在汽车零部件、紧固件等领域的广泛应用。 自由锻： 介绍自由锻的工艺特点，即在砧座上通过锤击或压力使金属变形。重点讲解自由锻常用工具（如锤、砧、方钉、冲子）的使用，以及镦粗、拔长、弯曲、扭转、冲孔等基本工序的操作方法。 轧制： 开坯轧制： 介绍将铸锭或连铸坯通过轧制加工成板材、棒材、型材等的工艺过程。 成品轧制： 详细讲解板材轧制（热轧、冷轧）、型材轧制（如工字钢、槽钢）以及棒材轧制（如螺纹钢）的工艺流程、轧辊设计和工艺参数控制。 挤压： 讲解正挤压、反挤压和横挤压的原理，以及它们在生产管材、棒材、异型材等方面的应用。重点分析挤压模具的设计、润滑以及挤压比的影响。 3. 锻压设备与模具： 我们将介绍不同类型的锻压设备，如机械压力机、液压压力机、空气锤、蒸汽锤、自动锻压机等，并分析它们各自的适用范围和技术特点。同时，深入讲解锻模的设计原则，包括材料选择、结构形式、强度计算、冷却系统等，以及模具的使用与维护。 4. 锻压缺陷分析与防止： 与铸造类似，本书也将详细分析锻压过程中可能出现的缺陷，如折叠、裂纹、粗晶、组织不均匀、锻造应力等。针对每种缺陷，我们将剖析其产生的原因，并提出相应的预防措施，例如在热锻中控制加热温度和保温时间，在冷锻中选择合适的润滑剂和模具设计，以及在轧制过程中控制轧制温度和变形量。 5. 锻件设计原则： 合理的锻件设计能够简化锻压工艺，降低生产成本，并提高锻件的性能。我们将介绍锻件设计的原则，包括：避免尖角、力求壁厚均匀、考虑拔模斜度、合理设置圆角半径、简化工序等。 第三部分：焊接工艺 焊接是一种通过加热或加压（或两者并用），使工件之间获得永久性连接的工艺方法。本书将重点介绍金属焊接，并涵盖各种主流的焊接方法。 1. 焊接基本原理： 我们将从原子结合、固相焊、液相焊等角度来阐述焊接的物理和化学过程。重点分析熔化焊、压力焊和钎焊这三大类焊接方法的区别与联系。 2. 主要焊接方法详解： 电弧焊： 手工电弧焊（SMAW）： 详细介绍焊条电弧焊的原理、设备、焊条的种类与性能、焊接工艺参数（电流、电压、速度）的选择，以及不同接头的焊接方法。 埋弧焊（SAW）： 讲解埋弧焊的优点（生产率高、质量稳定、操作方便），以及其在厚板焊接、管材制造等领域的应用。重点分析焊剂的作用（保护、造渣、脱氧、合金化）。 气体保护焊： 钨极氩弧焊（TIG）： 介绍TIG焊的原理、设备、保护气体（氩气）的作用，以及其在薄板、有色金属、不锈钢等焊接中的优势，能够获得高质量的焊缝。 熔化极气体保护焊（MIG/MAG）： 详细讲解MIG焊（惰性气体保护）和MAG焊（活性气体保护）的原理，以及其在高生产率、自动化焊接方面的应用。分析不同保护气体（如CO2、Ar-CO2混合气体）对焊缝性能的影响。 药芯焊丝电弧焊（FCAW）： 介绍药芯焊丝的结构和作用，以及FCAW焊在户外作业、多层多层焊接中的优势。 电阻焊： 点焊： 详细介绍点焊的原理，电极的设计，焊接电流、焊接压力、焊接时间等参数的选择，以及其在汽车车身、家电等领域的广泛应用。 缝焊： 讲解缝焊的原理和应用，以及其在制造密封容器方面的优势。 对焊： 介绍对焊的原理和应用，如管材端面对焊。 气焊： 简要介绍氧乙炔焊的原理、设备、火焰的种类（氧化焰、中性焰、炭化焰）及其对焊接的影响，以及其在维修、小型件焊接中的应用。 钎焊： 区分钎焊与熔焊，介绍钎焊的原理（不熔化母材，利用钎料填充接头），以及钎剂的作用。重点介绍钎焊的种类（软钎焊、硬钎焊），以及在电子、制冷等领域的应用。 固态连接工艺（简述）： 简要介绍搅拌摩擦焊（FSW）、爆炸焊等先进的固态连接技术，并展望其发展前景。 3. 焊接材料与工艺参数： 本书将详细介绍焊条、焊丝、焊剂、保护气体等焊接材料的性能、选择原则以及它们对焊缝质量的影响。同时，深入分析焊接工艺参数（如焊接电流、电压、速度、电弧长度、电极伸出长度等）的选择与优化，以及这些参数如何影响焊接过程的稳定性和焊缝的性能。 4. 焊接缺陷分析与防止： 焊接缺陷是影响焊接结构安全性的重要因素。我们将详细分析各种常见的焊接缺陷，如气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹（热裂纹、冷裂纹）、咬边、烧穿等。针对每一种缺陷，深入剖析其产生原因，并提供系统性的预防和消除措施，例如在焊接前进行充分的坡口清理、合理选择焊接方法和工艺参数、控制焊接顺序和预热措施等。 5. 焊接结构设计原则： 合理的焊接结构设计是保证焊接结构可靠性的前提。我们将介绍焊接结构的应力分析、接头形式的选择（对口焊、角焊）、焊缝尺寸的确定、以及避免应力集中的设计原则。 总结： 本书力求通过对铸造、锻压、焊接这三大核心制造工艺的深入讲解，为读者建立一个系统、完整的机械制造基础知识框架。内容覆盖了原理、方法、设备、材料、质量控制以及设计等各个环节，并注重理论与实践的结合。本书不仅适用于机械制造专业的学生，也为从事相关领域的工程师、技术人员以及对机械制造感兴趣的广大读者提供了宝贵的参考。通过对本书的学习，读者将能够更好地理解机械产品的形成过程，掌握如何选择合适的制造工艺来制造出高质量、高性能的零部件，从而提升产品竞争力，推动制造业的创新发展。

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总体而言，这本《电工学》的价值，并不在于它提供了多少现成的“快速解决方案”，而在于它构建了一个**严密且富有逻辑的知识体系框架**。我尤其欣赏它在各个分支知识点之间的有机联系性。例如，在讲解了三相交流电的功率计算后，紧接着就自然地引出了提高功率因数的重要性，然后又顺理成章地带出了补偿电路的设计。这种“层层递进，环环相扣”的结构，使得学习过程不再是孤立地啃下一个个知识点，而是在构建一个完整的知识森林。书中对基础概念的定义极其精确，对于那些初学者容易混淆的功率概念（如视在功率、有功功率、无功功率）的分辨，使用了非常明确的数学表达式和物理图像的对照说明，这种细致入微的处理，有效避免了日后工作中因概念不清而导致的错误判断。这本书的阅读体验是“厚重但充实”的，它要求读者投入时间去理解背后的物理实在，但作为回报，它给予的是对电能系统运行机理的深刻洞察力，是真正意义上的“立身之本”。

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这本《电工学》的书，我拿到手的时候，光是封面那种厚重感和纸张的质感，就让人觉得它绝对不是那种泛泛而谈的入门读物。我抱着极大的期望开始阅读，特别是对那些复杂的电路分析章节。起初，我对傅里叶级数和拉普拉斯变换这些工具性的数学知识感到有些畏惧，总觉得它们是阻碍我理解核心物理原理的绊脚石。然而，这本书的叙述方式非常巧妙，它并没有孤立地讲解这些数学工具，而是将它们融入到实际的交流电路和瞬态响应问题中去。比如，在讲解RLC串联电路的暂态过程时，作者用了非常详细的步骤推导出微分方程，然后用拉普拉斯变换“一键式”地解决了求解初值和特定解的繁琐过程，这种处理方法简直是茅塞顿开。我印象最深刻的是，它对**非正弦周期性电流**的处理部分，那种将复杂波形分解、再用叠加原理合成的逻辑链条，清晰得仿佛有人在脑海中一步步绘制出电流的瞬时变化曲线。读完这一部分，我感觉自己对谐波失真和功率因数补偿的理解从“知道有这么回事”提升到了“能够定量分析”的层次。它不仅仅是告诉你公式是什么，更重要的是让你明白这个公式是在什么物理背景下产生的，以及在工程实践中它意味着什么。这本书的深度，足以让一个有一定基础的学习者感受到质的飞跃，尤其是在理解电路的动态特性方面，它的贡献是无可替代的。

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说实话，这本书的**电磁场与电磁波**部分，一开始让我有些摸不着头脑，因为这部分的内容抽象性太强了，充斥着矢量分析和偏微分方程。我记得我在翻阅到麦克斯韦方程组的推导时，光是理解那个“旋度”和“散度”的物理意义，就反复看了好几遍。但是，这本书的作者似乎预料到了读者的困境，他们用非常形象的类比来解释这些高深的物理概念。比如，在解释高斯定律时，他们没有直接抛出公式，而是用“水流通过一个封闭的网袋”的比喻，将电场通量与电荷源联系起来，这瞬间就让抽象的数学符号变得“可见”了。更值得称赞的是，它在引入**传输线理论**时，将电磁场的概念自然地过渡到了分布式参数电路，这一点衔接得极其流畅。书中的图示，特别是关于波在传输线上反射和折射的示意图，绘制得极其清晰，甚至比课堂上老师用粉笔画的还要直观。当我读到史密斯圆图的应用时，我发现自己已经不再是死记硬背如何操作圆图，而是能够理解每一个旋转和匹配过程背后所代表的电磁波能量的重新分配。这本书在处理从“场”到“路”的这个核心概念的过渡上，做到了教科书级别的典范，让原本觉得遥不可及的电磁理论，变得触手可及。

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我是一个比较注重实践和实验验证的读者，所以对于理论书籍中偏重于纯数学推导的部分，我通常会感到枯燥。但是《电工学》在这方面做到了很好的平衡。让我感到惊喜的是，它在讲解**电机学**部分时，那种“从结构到原理再到性能”的逻辑非常严谨。比如说，讲解三相异步电动机的等效电路时，书中不仅画出了那个著名的戴维南等效电路，还非常细致地解释了漏磁感抗、励磁支路这些参数在实际电机中的物理来源，比如绕组的几何尺寸、铁心的磁导率等。这种紧密的联系使得我不再是孤立地记忆一个电路模型，而是能想象出那个实际旋转的机器是如何对应到电路图上的。书中对**电机控制特性**的分析，例如转矩-转速曲线的推导，清晰地展示了如何通过改变电源频率或电压来调速，这直接对应了我工作中遇到的变频器应用场景。唯一美中不足的是，也许因为篇幅限制，书中对新兴的永磁同步电机或开关磁阻电机的介绍篇幅稍显不足，但对于理解传统电机原理的根基，这本书无疑是一部里程碑式的作品，它让你不仅知道电机“怎么转”，更知道它“为什么能这么转”。

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如果说这本书有什么地方让我觉得需要反复查阅和思考的，那一定是**非线性电路**和**磁路**的交叉章节。电工学固然要处理理想线性元件，但现实世界中的铁芯、饱和现象是无法回避的。这本书在处理磁饱和问题时，没有简单地用一个线性回归来敷衍，而是引入了B-H曲线，并详细讨论了磁滞现象对交流电路性能的影响。我记得书中有一个案例分析，是如何利用磁路的非线性特性来设计一个简单的限流装置，这种将理论知识与实际工程限制相结合的案例，极大地拓宽了我的思路。它让我意识到，工程学往往不是追求数学上的“完美解”，而是追求在各种非理想约束下的“可行解”。此外，书中对**磁路和电路的类比**的讲解也极为透彻，磁通量类比电流，磁动势类比电压，这种类比使得我们可以将熟悉的电路分析方法迁移到磁学领域，极大地降低了学习曲线。虽然章节的密度非常大，几乎每一页都信息量爆炸，但正是这种高密度的知识组织，让我明白，电工学的精髓在于对能量在不同形式之间转换和传递规律的深刻把握。

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