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出版者:7-81124

作者:郝婧

出品人:

页数:314

译者:

出版时间:2007-1

价格:31.00元

装帧:

isbn号码:9787811241334

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 机械工程
• 工程基础
• 机械原理
• 设计基础
• 机械制图
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• AutoCAD
• 制造业

跨越机械制造的深度探索：一部面向未来的工程实践指南 图书名称：《现代精密制造技术与应用》 图书简介： 在二十一世纪的工业版图中，传统制造的边界正在被以前所未有的速度和精度所重塑。《现代精密制造技术与应用》并非一本停留在基础原理的机械设计入门读物，而是直指当前工程实践最前沿、对复杂系统集成与超精密加工能力提出更高要求的专业技术手册与深度理论参考。本书聚焦于如何将先进的材料科学、微纳加工技术、智能传感系统与数据驱动的制造流程深度融合，以实现对产品性能、可靠性及功能性的极限突破。 本书旨在为机械工程、材料工程、自动化控制以及先进制造技术等领域的科研人员、高级工程师和研究生提供一套系统、深入且具有高度实践指导意义的知识体系。它假设读者已经掌握了基础的机械原理、材料力学和工程热力学知识，并将重点放在“如何制造出超越传统能力极限的复杂零部件与系统”这一核心挑战上。 第一部分：超精密加工的理论与前沿技术 本部分深入剖析了实现微米级乃至纳米级加工精度所依赖的物理机制、误差源控制和新的加工方法。 亚表面损伤控制与表面完整性： 详细阐述了在高速切削、精密磨削和抛光过程中，材料在切削区域内部发生的塑性变形、相变、微裂纹萌生与扩展的微观机理。重点讨论了如何通过优化刀具几何参数、冷却润滑介质的化学性质以及振动抑制技术，有效降低亚表面损伤深度，从而确保高应力集中区域的疲劳寿命。 先进光学与激光加工技术： 区别于传统的机械加工，本书系统介绍了皮秒（ps）和飞秒（fs）超快激光在材料去除、表面改性和微结构制造中的独特优势。内容涵盖了激光诱导等离子体刻蚀（LIPE）、多光子吸收机制在三维复杂结构制造中的应用，以及如何利用光束整形技术实现对不同材料（如高熵合金、陶瓷基复合材料）的“无接触”加工，特别是对光学元件、生物医学植入物表面的功能化处理。 非传统电化学与电火花加工的精确控制： 深入研究了电火花加工（EDM）中的电极材料选择、脉冲参数对电蚀速率和表面粗糙度的耦合影响。对于电化学加工（ECM），本书着重分析了溶液动力学、电化学反应速率与工件几何形状之间的三维非线性关系，并引入了基于有限元方法（FEM）的仿真模型，用于预测深腔体加工中的电流密度分布不均问题。 第二部分：增材制造（AM）的性能保证与后处理工艺 增材制造，特别是金属增材制造，是现代精密制造的核心驱动力。本部分关注如何从“能打出来”过渡到“能用得可靠”。 高能密度增材制造的熔池动力学： 详细分析了选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中，熔池的快速凝固、液态金属的表面张力驱动流动、以及由此产生的缺陷（如未熔合、气孔、热裂纹）的形成条件。引入了多尺度模拟，将流体力学、传热学与凝固动力学耦合，以优化扫描策略和能量输入参数。 梯度材料与多功能结构集成： 探讨了如何利用增材制造的自由度，制造出具有内部梯度材料性能的部件（如从高强度到高韧性的过渡层），或将电子元件、流体通道直接集成到机械结构内部（“零件集成化”）。这需要对不同材料粉末的铺展均匀性、铺粉速度的精确控制以及层间冶金结合的优化提出新的要求。 后处理的本质：性能重塑： 深入探讨了增材制造零件的残余应力、微观组织演化和机械性能退化问题。内容包括：热等静压（HIP）对消除内部孔隙和再结晶的影响、定向热处理对晶粒结构和各向异性的调控，以及如何通过激光冲击强化等表面处理技术，显著提升疲劳和抗擦伤性能。 第三部分：智能传感、质量控制与数字化孪生 现代精密制造已步入数据驱动时代。本部分关注如何实时监控、预测和优化制造过程，以实现零缺陷制造。 在轨（In-Situ）过程监测技术： 详细介绍了用于实时监测加工状态的传感器技术，包括高速红外热成像仪对温度场的捕捉、高频声发射（AE）对微裂纹萌生的早期识别、以及利用拉曼光谱分析刀具磨损状态。关键在于开发高效的信号处理算法，以区分有用信号和背景噪声。 基于机器学习的质量预测与优化： 阐述了如何利用深度学习网络（如卷积神经网络CNN、循环神经网络RNN）对海量的过程监控数据进行分析，建立从工艺参数到最终产品性能指标的映射模型。例如，预测特定扫描路径下的内应力分布，并据此自动调整下一批次的预热温度。 制造过程的数字化孪生构建： 探讨了如何结合高精度三维扫描数据（如CT、激光跟踪仪）、物理模型和实时传感器数据，构建一个与实体制造过程完全同步、能够进行“What-if”分析的虚拟环境。这为复杂系统（如航空发动机叶片、高精度模具）的制造流程验证、故障诊断和远程优化提供了强大的工具。 第四部分：先进材料在精密制造中的应用挑战 本书最后一部分聚焦于处理那些对传统制造工艺具有挑战性的尖端材料。 难加工金属与超耐热合金的加工策略： 针对镍基高温合金、钛合金等高强度、低导热系数材料，系统分析了刀具材料（如聚晶金刚石PCD、陶瓷基复合刀具）的选择原则、切削液的极压添加剂优化，以及如何利用高频振动辅助加工来降低切削力。 陶瓷与玻璃的高精度成型与连接： 探讨了先进陶瓷（如氮化硅、氧化锆）的冷等静压、流延成型工艺的密度均匀性控制，以及如何使用激光或扩散焊技术实现不同材料（如陶瓷与金属）之间的低应力、高可靠性连接，这对传感器封装和航天热防护系统至关重要。 总结： 《现代精密制造技术与应用》提供了一个连接基础理论与工程实践的桥梁。它不仅是理解当前制造技术水平的基石，更是驱动未来工业向更高精度、更高集成度和更低能耗方向发展的关键参考资料。读者将通过本书获得一套应对复杂、高价值零部件制造挑战的全面、前瞻性的工程方法论。

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这本书的语言风格，说实话，一开始让我有些措手不及，因为它展现出一种近乎“古籍”般的严谨和一丝不苟。作者似乎对每一个词语都经过了千锤百炼的斟酌，句子结构非常复杂，充满了大量的从句和专业术语的精确堆砌。对于初次接触这个领域的读者来说，理解起来可能需要反复咀嚼。举个例子，某个关于力学平衡的阐述，竟然用了近乎半页纸的篇幅，每一个逻辑跳跃都被详尽地铺陈开来，生怕遗漏了任何一个微小的假设。这虽然保证了理论的无懈可击，但也使得阅读的节奏变得异常缓慢，需要极高的专注力才能跟上作者的思路。这不像是在“读”一本书，更像是在进行一场艰深的哲学思辨，需要读者投入巨大的心智资源去解码。

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这本书的装帧设计给我留下了非常深刻的印象。封面采用了经典的深蓝色调，搭配烫金的字体，整体感觉既厚重又专业，一看就知道是经过精心打磨的学术著作。纸张的质感也相当不错，厚实而又不失细腻，翻阅起来手感非常舒适，即便是长时间阅读，手指也不会感到疲劳。尤其值得称赞的是其排版布局，字体大小适中，行距和段落间距的把握恰到好处，使得阅读过程非常流畅。色彩的运用也很考究，图表的颜色区分明确，对比度高，即便是复杂的示意图也能一目了然。整体而言，从视觉和触觉上，这本“读物”提供了一种非常愉悦的阅读体验，让人忍不住想立刻翻开它，深入探索其内容。这种对细节的关注，无疑提升了整本书的档次，让人对其内容的严谨性也充满了期待。

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这本书在图示和案例的选取上，透露出一种近乎偏执的“工程实用主义”倾向。它几乎完全摒弃了那些华而不实、仅仅为了美观而存在的示意图。取而代之的是大量粗犷、线条感十足的工程草图和实际工业场景的黑白照片。这些图例往往只关注核心的受力点和传动关系，细节之处可能显得有些简略，但恰恰是这种“去芜存菁”的风格，使得读者能够迅速抓住问题的本质——即如何在现实的、充满限制的物理世界中解决工程难题。我注意到很多插图旁边都标注了精确的尺寸和材料参数，仿佛是直接从某份工厂的设计图纸上截取下来的，这种未经“美化”的真实感，极大地增强了理论与实践之间的桥梁作用，让人感受到一种扑面而来的、未经稀释的实战气息。

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对于我来说，这本书最令人印象深刻的，或许是它所体现出的那种深层次的“怀疑精神”和“反思导向”。它不是简单地罗列公式和结论，而更像是在引导读者不断地审视这些理论的适用边界。在介绍完一个经典的理论模型后，作者总会紧接着用一段篇幅来讨论“在何种条件下，这个理论会失效，或者说，其误差会变得不可接受”。这种对理论局限性的坦诚揭示，极大地拓宽了我的思维边界。它教会我，任何一个看似坚不可摧的工程准则，背后都潜藏着一系列的假设和限制条件。这种批判性地吸收知识的态度，比记住任何一个具体的计算方法都要来得宝贵，它促使我不再将书中的内容奉为圭臬，而是将其视为一个起点，去思考如何根据实际工况进行修正和优化。

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从内容组织和逻辑架构来看，这本书的编排简直是一场精心设计的迷宫。它的章节划分并非遵循传统教材那种由浅入深的线性模式，而是更偏向于一种专题式的、相互关联的网状结构。某一章节可能突然跳跃到一个在前面章节只被简略提及的概念上进行深入剖析，然后再通过复杂的脚注和交叉引用，将读者引向前后多个分散的知识点。这种组织方式的优点是，它极大地展现了各个知识模块之间内在的、深刻的联系，构建了一个宏大而统一的知识体系。然而，对于习惯了“第一章讲A，第二章讲B”这种直线性学习路径的人来说，这种跳跃式的叙事无疑是挑战，需要读者具备相当强的知识地图构建能力，自己去梳理出一条清晰的学习脉络，否则很容易在知识点的海洋中迷失方向。

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