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出版者:

作者:杨胜群 编

出品人:

页数:408

译者:

出版时间:2008-4

价格:46.00元

装帧:

isbn号码:9787302170761

丛书系列:

图书标签:

• UG NX5
• 车铣加工
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• 制造
• 机械加工

机械制造技术与数字几何学：从理论基础到前沿应用 本书旨在为广大机械工程、制造技术及相关领域的专业人士、技术人员和高等院校师生提供一套全面、深入且紧跟时代前沿的知识体系。我们聚焦于现代机械制造领域中至关重要但常被独立章节割裂的两个核心支柱：先进的制造工艺原理与支撑数字化制造的数学基础——数字几何学。 全书内容结构严谨，从宏观的制造系统理论出发，逐步深入到微观的材料去除机制，并无缝衔接至描述和控制这些过程所需的几何建模与仿真技术。全书共分为五大部分，涵盖了从基础理论到高端实践的完整路径。 --- 第一部分：现代制造系统的理论基石与发展趋势 (约 300 字) 本部分首先对全球制造业的演进脉络进行了梳理，重点探讨了工业 3.0 向工业 4.0 迈进的驱动力与核心特征。我们详细分析了精益制造（Lean Manufacturing）的深层哲学，并将其与敏捷制造（Agile Manufacturing）相结合，构建出面向大规模定制化生产（Mass Customization）的现代生产模式。 内容涵盖： 制造系统分类与演化： 柔性制造系统（FMS）、自动化生产线（Automated Production Lines）的结构与优化模型。 质量管理与过程控制： 统计过程控制（SPC）在提高生产稳定性中的应用，以及六西格玛（Six Sigma）在减少变异性方面的工具和方法论。 人机协作（Cobotics）与智能工厂架构： 探讨物联网（IoT）和云计算技术如何赋能设备间的互联互通，以及如何建立基于实时数据的决策支持系统。 第二部分：切削加工的物理机制与热力学分析 (约 350 字) 本部分是理解金属切削过程物理本质的关键。我们超越了传统的经验公式，深入探讨了切削区域内的复杂物理现象，为优化刀具路径和选择最佳加工参数奠定坚实的理论基础。 重点解析了塑性变形、摩擦学和热效应： 切削力与功耗模型： 采用有限元方法（FEM）模拟不同工况下的应力分布，建立基于材料本构关系和剪切角理论的切削力预测模型，并讨论了其在能耗优化中的应用。 切削区域的温度场分析： 详细阐述了摩擦生热与塑性变形生热的耦合效应，分析了高温对刀具磨损速率和工件表面完整性的影响。引入了先进的红外热成像技术在切削过程监控中的应用案例。 刀具磨损机理与寿命预测： 系统分类了常见磨损模式（如后刀面磨损、月牙洼、塑性凹陷），并介绍基于可靠性理论的刀具寿命预测模型，包括阿贝（Abbe）磨损模型修正与加速寿命试验方法。 特殊材料切削挑战： 针对难加工合金（如镍基高温合金、钛合金）的加工特性，探讨了高能切削、高速切削及微/纳米切削中的特有机制。 第三部分：数字几何学——精确描述制造世界的数学语言 (约 400 字) 本部分是全书的理论核心，它提供了描述复杂三维实体、曲面和空间运动轨迹的精确数学工具，是所有计算机辅助制造（CAM）系统的基石。我们侧重于如何将工程设计意图转化为机器可执行的几何指令。 内容深度剖析： 曲线与曲面表示法： 详细比较了参数化曲线（如贝塞尔、B样条、NURBS）在描述自由曲面时的优势与局限性。重点讲解了NURBS的数学定义、控制点调整与几何性质的保持。 实体建模技术： 深入研究了构造实体几何（CSG）、边界表示（B-Rep）以及混合表示（Hybrid Representation）的内部数据结构。讨论了布尔运算在复杂拓扑结构生成中的算法实现与健壮性问题。 空间变换与运动学： 阐述了齐次坐标系在描述三维空间中的旋转、平移和投影变换中的应用。详细解析了欧拉角、旋转矩阵以及四元数在运动控制中的相互转换与避免万向节锁定的策略。 几何误差分析： 引入误差传递理论，讨论了从设计模型到加工刀具路径生成过程中可能引入的几何偏差，并介绍网格化（Tessellation）技术在精度评估中的作用。 第四部分：面向复杂曲面的增材制造路径规划 (约 300 字) 虽然本书的主体是减材制造理论的深化，但本部分将视角扩展至新兴的增材制造（Additive Manufacturing, AM）领域，特别关注如何利用数字几何学原理规划激光熔融或粉末床熔融过程中的高效路径。 本章聚焦于： 切片与支撑结构生成： 讨论了不同切片策略（如等厚度切片、自适应切片）对最终零件性能的影响。详细分析了支撑结构的设计原则，包括接触面积优化、易去除性和对零件表面质量的最小化干扰。 激光扫描路径优化： 针对复杂腔体结构，介绍了基于最短路径或最小热输入原则的激光扫描路径算法，旨在降低残余应力积累。 几何验证与逆向工程： 探讨了如何利用扫描数据（点云）与设计模型进行比对（Deviation Analysis），并介绍基于点云重建复杂自由曲面的方法，作为数字几何学应用的延伸。 第五部分：集成仿真与虚拟调试 (约 250 字) 最后一部分将前述的工艺理论和几何描述能力整合到现代制造仿真环境中。本章强调“先在虚拟世界中完成制造”，以减少实际试错成本。 核心内容包括： 机床运动学与轨迹生成： 讨论了五轴及以上联动数控系统的运动学解算复杂性。重点解析 G 代码到关节空间指令转换的数学模型，以及如何通过工具轴矢量控制来避免干涉。 加工仿真中的力学与热耦合： 介绍如何将第二部分的切削力模型集成到 CAM 仿真环境中，实时预测刀具偏载、振动（颤振分析的初步概念）及温升，评估加工过程的稳定性。 后处理与误差补偿： 探讨了后处理器在翻译标准 NC 代码至特定机床控制器语言中的关键作用，以及如何利用仿真结果指导误差补偿表的建立，实现闭环控制。 --- 本书通过这种理论与应用紧密结合的方式，旨在培养读者对现代精密制造背后数学原理的深刻理解，从而能够更有效地利用和开发先进的制造技术与软件工具。

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