具体描述
塑料成型工艺及模具设计，ISBN：9787111212683，作者：陈志刚
《现代制造技术与材料科学前沿》 内容提要： 本书聚焦于当前尖端制造技术与材料科学的最新发展与交叉融合，旨在为读者提供一个全面、深入且富有前瞻性的视角，以理解并应对日益复杂的工业挑战。全书共分为十章，由国内外知名学者和资深工程师共同撰写，内容涵盖了从微观材料设计到宏观智能制造的全过程，强调理论与实践的紧密结合，以及技术创新在推动产业升级中的关键作用。 第一章：先进材料的设计与制备 本章深入探讨了高性能结构材料、功能材料以及生物医用材料等领域的前沿进展。我们将从原子尺度和分子尺度的设计理念出发，详细介绍纳米材料、智能材料（如形状记忆合金、压电陶瓷）、复合材料（包括纤维增强复合材料、纳米复合材料）以及新型金属合金（如高熵合金、镁合金）的结构、性能与制备工艺。特别关注材料基因组计划（Materials Genome Initiative）在加速新材料研发中的应用，以及计算材料学、高通力学表征技术在材料设计中的重要地位。内容将涵盖晶体生长、粉末冶金、薄膜沉积、增材制造等多种关键制备手段，并结合实例分析其在航空航天、能源、电子信息等领域的应用潜力。 第二章：精密加工与表面工程 本章聚焦于实现超高精度零部件制造和提升产品表面性能的关键技术。内容将详细介绍超精密车削、磨削、抛光等传统精密加工方法的最新发展，并重点阐述了电化学加工（ECM）、超声波辅助加工、激光加工、电子束加工等先进非传统加工技术。在表面工程方面，本章将详述物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、等离子体喷涂、离子注入、激光熔覆等技术，以及它们如何用于改善材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、导电性、绝缘性等关键性能。此外，还将探讨表面织构化技术在控制摩擦、润滑、光学特性等方面的应用。 第三章：增材制造（3D打印）的技术革新与应用 作为一项颠覆性的制造技术，增材制造在本章中被进行深度剖析。我们将系统介绍当前主流的增材制造技术，包括熔融沉积成型（FDM）、选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）、立体光刻（SLA）、数字光处理（DLP）、材料喷射（Material Jetting）等，并详细解析其工作原理、工艺参数优化、材料选择及其对最终产品性能的影响。本章将重点关注金属、陶瓷、聚合物以及生物材料在增材制造中的应用，并深入探讨其在航空航天、医疗器械、汽车制造、个性化定制产品等领域的创新应用案例。同时，还将讨论增材制造在复杂结构设计、轻量化设计、功能集成设计方面的独特优势，以及后处理工艺（如热处理、机械加工、表面处理）的重要性。 第四章：微纳制造技术与微机电系统（MEMS） 本章将读者带入微观世界，探索微米乃至纳米尺度上的制造技术及其在构建高性能微纳器件中的应用。内容涵盖光刻（光刻、电子束光刻、纳米压印）、刻蚀（干法刻蚀、湿法刻蚀）、薄膜沉积、键合等关键微纳加工工艺。我们将详细介绍如何利用这些技术制造微传感器、微执行器、微流控芯片、光学微器件等。重点将放在微机电系统（MEMS）的设计、仿真、制造与封装，以及MEMS在消费电子、生物医学、汽车、工业自动化等领域的广泛应用。此外，还将初步介绍纳米制造技术，如原子层沉积（ALD）、分子束外延（MBE）等，以及它们在下一代电子器件和先进材料开发中的潜力。 第五章：智能制造与工业4.0 本章旨在描绘未来制造场景，深入探讨智能制造的核心理念、关键技术与实施路径。我们将分析工业4.0的内涵，包括信息物理系统（CPS）、物联网（IoT）、大数据分析、人工智能（AI）、云计算、边缘计算等如何赋能制造过程。内容将涵盖智能工厂的架构设计，自动化生产线、机器人技术、数字孪生（Digital Twin）的应用，以及预测性维护、自适应生产、柔性制造等智能制造模式。本章还将探讨如何利用机器学习和深度学习算法优化生产参数、提升产品质量、预测设备故障，以及如何实现端到端的价值链数字化与智能化。 第六章：先进装配与连接技术 精密的制造过程离不开高效可靠的装配与连接。本章将系统介绍现代制造业中多种先进的装配技术，包括机器人辅助装配、自动化流水线装配、精密定位与测量技术。在连接技术方面，本章将详细探讨激光焊接、电子束焊接、超声波焊接、摩擦搅拌焊接等先进焊接技术，以及粘接、铆接、压接等机械连接方法。重点将关注如何实现异种材料的可靠连接，以及如何通过智能化的连接工艺控制提升装配精度与产品可靠性。 第七章：绿色制造与可持续发展 面对日益严峻的环境挑战，绿色制造已成为制造业发展的必然趋势。本章将深入探讨如何实现环境友好型的制造过程。内容涵盖节能减排技术、清洁生产工艺、废弃物资源化利用、以及生命周期评估（LCA）方法。本章还将介绍低碳材料、可降解材料、可回收材料在设计与应用中的考量，以及循环经济模式在制造业中的实践。此外，还将讨论如何通过工艺优化、能源管理、环境监测等手段，最大限度地减少制造过程对环境的影响。 第八章：质量控制与可靠性工程 高质量与高可靠性是现代制造业的生命线。本章将系统介绍先进的质量控制方法与可靠性工程理论。内容将涵盖统计过程控制（SPC）、六西格玛（Six Sigma）管理、故障模式与影响分析（FMEA）、试验设计（DOE）等质量管理工具。在可靠性工程方面，将重点介绍可靠性建模与预测、加速寿命试验、失效分析技术，以及如何通过设计、制造、测试和维护等全过程来提高产品的可靠性。本章还将讨论如何利用无损检测（NDT）技术和先进的在线监测手段，实现对产品质量的实时监控与保障。 第九章：制造过程仿真与优化 仿真技术在现代制造业中扮演着越来越重要的角色，它能够有效降低研发成本，缩短开发周期，并优化制造过程。本章将详细介绍几种关键的制造过程仿真技术，包括有限元分析（FEA）在结构强度、热应力、流体动力学等方面的应用，以及计算流体动力学（CFD）在模具设计、铸造、焊接等过程中的应用。此外，还将介绍离散事件仿真在生产线优化、物流管理方面的应用，以及多物理场耦合仿真技术。本章将重点阐述如何通过仿真手段预测制造过程中的潜在问题，并进行参数优化，从而指导实际生产。 第十章：跨学科融合与未来展望 本章旨在总结前述各章内容，并展望制造业未来的发展方向。我们将探讨如何将材料科学、信息技术、人工智能、生物工程等学科与制造技术深度融合，催生新的制造范式。内容将涉及生物制造、量子制造、仿生制造等新兴领域，以及它们在解决人类面临的重大挑战方面的潜力。此外，本章还将讨论创新人才的培养、产业政策的引导，以及国际合作在推动制造业高质量发展中的重要性，为读者提供一个关于未来制造的宏观视野与前沿思考。 本书适合于从事制造业研究、开发、生产及管理的工程技术人员、科研人员，以及相关专业的高年级本科生和研究生阅读。通过阅读本书，读者将能够掌握当前制造业的核心技术和发展趋势，为应对未来的挑战和抓住发展机遇奠定坚实的基础。
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