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出版者:国防科技大学出版社

作者:金潇明

出品人:

页数:107

译者:

出版时间:2006-7

价格:15.00元

装帧:平装

isbn号码:9787810248020

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械创新
• 工程基础
• 创新思维
• 设计方法
• 机械工程
• 产品设计
• 原理与应用
• 高等教育
• 专业教材

现代精密制造技术概论 本书聚焦于当代先进制造领域的前沿动态与核心技术，旨在为读者构建一个全面、深入的现代精密制造技术知识体系。 第一部分：增材制造（3D打印）技术的核心原理与应用 本部分深入剖析了增材制造（Additive Manufacturing, AM）技术作为第四次工业革命关键驱动力的地位。我们将从材料科学的角度出发，详细阐述各类主流3D打印技术的工作机理、优势与局限性。 1.1 粉末床熔融技术（Powder Bed Fusion, PBF）的精细化控制 选择性激光熔化（SLM）与电子束熔化（EBM）： 重点探讨激光功率密度、扫描策略（如跳跃扫描、填充密度梯度）对致密度、残余应力及微观组织的影响。引入先进的在线过程监控技术，如熔池成像（Melt Pool Monitoring）和热电偶反馈系统，如何实现对材料液相行为的实时调控，确保复杂结构件的零缺陷打印。 粘结剂喷射（Binder Jetting, BJT）与后处理的集成： 详细分析BJT在实现高吞吐量和低成本制造方面的潜力。重点研究烧结（Sintering）过程中的收缩率预测模型、晶粒生长动力学，以及如何通过优化绿色零件的设计来补偿烧结过程中的变形。 1.2 熔丝/材料挤出成型技术（Extrusion-Based AM）的精度突破 高精度复合材料挤出： 探讨如何利用多轴运动系统（如五轴或六轴平台）结合精密泵送技术，实现对挤出路径的亚微米级控制。着重分析高粘度聚合物、陶瓷浆料或金属膏体的流变学特性，及其在喷嘴设计和打印速度适配中的关键作用。 连续纤维增强复合材料的界面结合： 深入研究纤维浸润、铺设角度对层间剪切强度（Interlaminar Shear Strength, ILSS）的影响。引入热塑性/热固性树脂的选择及其与增强纤维（碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维）的化学兼容性，以达到接近或超越传统模压制品的机械性能。 1.3 能源与定向沉积技术（Directed Energy Deposition, DED）的修复与功能梯度制造 激光/电弧辅助DED的工艺窗口： 分析能量源输入率、送粉速率（或送丝速率）与基材预热温度之间的复杂耦合关系。重点介绍如何通过精确控制熔池的混合程度，实现异种金属间的冶金结合，用于关键部件的损伤修复和寿命延长。 功能梯度材料（FGM）的沉积策略： 阐述如何通过编程控制不同材料组分的连续配比变化，实现零件从耐磨表层到高韧性心部的平滑过渡。这在航空发动机叶片和核反应堆部件的制造中具有不可替代的优势。 --- 第二部分：超精密加工技术与表面工程 本部分着眼于传统减材制造的极限突破，尤其关注纳米级精度、极硬/极脆材料的加工挑战以及表面性能的强化技术。 2.1 亚纳米级精度控制的机电耦合 静电/压电驱动的超精密进给系统： 详述如何利用纳米定位台（Nanopositioning Stage）在皮米级分辨率下的动态误差补偿技术。关注系统中的热漂移、振动隔离和电磁干扰抑制策略。 磁悬浮技术在高速切削中的应用： 探讨磁悬浮主轴在消除摩擦、实现超高转速（例如，超过100,000 RPM）下的稳定性与刚度特性。分析其在微型复杂曲面加工中的颤振抑制效果。 2.2 复杂非金属材料的硬脆加工 金刚石工具与冷却介质的协同效应： 针对蓝宝石、碳化硅（SiC）等陶瓷材料，研究微米级磨粒切削过程中的微观断裂机制。重点分析超临界二氧化碳（scCO2）作为干法冷却介质在减少环境污染和提高刀具寿命方面的优势。 磁流变抛光（MRF）与离子束抛光（IBF）： 详细介绍MRF中的磁流变液的触变性控制，以及如何通过流场建模实现对抛光轮廓的精确形状修正。对于IBF，解析惰性气体离子束对材料表面的溅射模型和残余应力的演化规律。 2.3 表面功能化与薄膜沉积技术 反应性溅射与等离子体增强化学气相沉积（PECVD）： 深入讨论如何通过调整等离子体特性（如偏压、气体组分）来控制薄膜的晶体结构、残余应力状态（压应力/拉应力）及其与基体的界面结合能。 激光诱导的表面改性： 研究皮秒/飞秒激光在材料表面诱导的非平衡相变和微纳结构形成。关注“黑硅”效应、超疏水表面和抗反射涂层的光子结构调控。 --- 第三部分：智能制造与过程优化 本部分关注如何利用信息技术、数据科学和先进传感技术，实现制造过程的自适应、自优化和可视化。 3.1 制造过程的数字孪生（Digital Twin）构建 多物理场耦合仿真模型的集成： 阐述如何将热-力-冶金学模型与实际机床的运动学模型进行实时映射。重点讨论如何利用有限元分析（FEA）和计算流体力学（CFD）来预测加工区域的温度场和应力场分布。 传感器融合与状态估计： 研究利用声发射（AE）、力/扭矩传感器、红外热像仪等多源异构数据，通过卡尔曼滤波或粒子滤波算法，实现对刀具磨损、工件残余应力和疲劳寿命的精确状态估计。 3.2 制造过程中的机器学习应用 基于强化学习的工艺参数自适应调整： 探讨如何建立环境模型，使控制系统能够通过试错机制（Explore/Exploit）自动搜索最优的加工参数组合，以应对原材料批次差异或机床老化带来的波动。 质量预测与无损检测（NDT）的深度学习： 应用卷积神经网络（CNN）分析超声波C扫描图像或X射线CT数据，实现对内部孔隙率、裂纹的自动识别与定量评估，并建立预测模型指导后续制造环节。 3.3 柔性制造系统（FMS）与人机协作 基于物联网（IoT）的设备互联与数据流管理： 介绍OPC UA等工业通信协议在实现异构设备间数据无缝交换中的作用。重点分析边缘计算（Edge Computing）在本地实时数据预处理中的必要性。 安全高效的人机协作（Cobots）： 研究在精密装配和检测环节中，协作机器人的力/扭矩控制策略，确保在与操作人员共享工作空间时的动态安全裕度，并优化人机任务分配的效率模型。 结论：面向未来的制造范式转变 本书的最终目标是引导读者超越单一技术的掌握，转向系统集成和创新思维的培养，以应对未来制造业对更高精度、更强功能化和更低能耗的严苛要求。

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坦白说，这本书的阅读体验非常流畅和愉悦，这对于一本技术书籍来说是很不容易得的。作者的叙事风格非常亲切自然，就像一位经验丰富的前辈在手把手地指导你入门。书中穿插的一些作者在实际工程项目中遇到的“失败案例”和从中吸取的教训，极大地增强了代入感和真实性。我特别喜欢它对“系统集成思维”的强调，提醒我们不能只关注局部优化而忽略了整体系统的协调性。那种将复杂的机械系统视为一个有机整体来考量的视角，是教科书上很少会深入剖析的。这本书的排版和插图设计也做得非常考究，字体清晰易读，图文排布疏密有致，长时间阅读也不会感到疲劳。

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这本书的封面设计得很有吸引力，色彩搭配大胆却不失专业感，让人一眼就能感受到它所蕴含的理工科气息。迫不及待地翻开目录，发现内容涵盖了从基础的机械原理到前沿的创新思维构建，脉络清晰，逻辑性极强。作者显然在机械设计领域有着深厚的积累，书中的语言既严谨又易于理解，即便是初次接触这类专业知识的读者，也能很快抓住核心概念。特别是关于人机工程学和可持续设计理念的引入，让我耳目一新，这不仅仅是一本教授“如何设计”的书，更是一本引导我们思考“为什么要这样设计”的书。书中大量的图例和案例分析，将抽象的理论具象化，大大降低了学习的难度，让复杂的机械系统变得触手可及。我已经开始尝试将书中学到的知识应用到我自己的小项目中，效果令人惊喜。

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读完这本书，我感觉自己的设计思维被彻底激活了。这本书的视角非常独特，它没有停留在传统的图纸规范和标准件的堆砌上，而是深入探讨了“创新”本身的思维过程。作者巧妙地将心理学、美学甚至哲学融入到机械设计的讨论中，这使得整本书的立意拔高了好几个层次。我特别欣赏作者在讨论问题时所展现出的那种打破常规的勇气，他鼓励读者去质疑现有的设计范式，去寻找那些看似不可能的解决方案。书中的许多“头脑风暴”技巧和创意思维导图，对于我这样时常陷入设计瓶颈的人来说，简直是及时雨。它教会了我如何系统地解构问题，并从多个维度进行重构，这对于任何需要创造力的行业来说，都是宝贵的财富。

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这本书展现出了一种面向未来的设计视野。它没有沉溺于传统的机械领域，而是积极拥抱了数字化、智能化时代的挑战。关于如何将传感器、执行器融入机械结构的设计方法，以及对物联网（IoT）背景下的智能设备设计流程的介绍，都显得极具前瞻性。我注意到书中提到了很多关于人机交互（HMI）在机械产品中的应用案例，这说明作者深刻理解到，未来的“机械”必然是“智能的”和“易用的”。这种跨学科的融合，让这本书的价值远超出了传统机械工程的范畴，它更像是一部关于如何构建未来智能物理世界的蓝图。我强烈推荐给所有对未来技术充满好奇心的学习者。

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这本书的实战价值令人称赞。我最喜欢它的地方在于其内容的高度实用性，它不是那种高悬于理论之上的学术著作，而是真正为工程师量身打造的工具书。从材料选择的细微差别到公差配合的精确控制，每一个细节都处理得一丝不苟。书里对不同制造工艺（如3D打印与传统机加工）的优劣势对比分析得极为透彻，这让我能够更理性地权衡设计决策。更重要的是，作者在讲述过程中，始终保持着一种严谨的批判性态度，他会提醒读者注意潜在的风险和设计陷阱，而不是一味鼓吹某种技术。对于我目前从事的项目来说，这本书提供的参数和方法论，直接帮助我们优化了几个关键部件的结构，显著提升了运行效率。

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