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页数:216

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出版时间:2009-8

价格:25.00元

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isbn号码:9787811247725

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• 数控技术
• 数控机床
• CNC
• 加工技术
• 机械制造
• 自动化
• 工业控制
• 编程
• 机电一体化
• 现代制造

《现代制造工艺解析》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面、深入的现代制造工艺视角，涵盖了从基础原理到前沿应用的广泛内容。我们并非仅仅罗列技术名称，而是力求解析每一种工艺的核心思想、关键要素、适用范围以及在实际生产中的价值。本书旨在成为一本真正能够引导读者理解、掌握并创新制造技术的实用指南。 第一部分：基础制造工艺的演进与深化 在现代制造的宏大叙事中，基础工艺的地位不容忽视。它们是所有复杂技术的地基，也是决定产品质量、成本和效率的根本。本部分将对这些经典工艺进行重新审视与深入剖析，关注其在当代背景下的演进与创新。 第一章：切削加工的新视角 切削加工作为最古老的制造技术之一，其基本原理——通过刀具与工件的相对运动移除材料——至今仍是金属加工的核心。然而，现代切削已远非过去的概念。我们不仅将详细探讨传统车削、铣削、钻削、磨削等方法的精髓，更将聚焦于它们在现代化进程中的蜕变。 刀具材料与几何学的革命： 从高速钢到硬质合金，再到陶瓷、立方氮化硼（CBN）和聚晶金刚石（PCD），刀具材料的进步是切削性能飞跃的关键。本书将深入分析不同材料的微观结构、硬度、耐磨性、导热性及其对切削力、切削温度和刀具寿命的影响。同时，刀具几何形状，如前角、后角、主偏角、副偏角、刀尖圆弧半径等的优化，如何通过有限元分析（FEA）和实验验证来实现，以获得最佳的切削效率和表面质量。 切削参数的智能优化： 传统的切削参数选择往往依赖经验和试验。本书将引入基于过程监测和数据分析的先进方法。例如，利用声发射（AE）、振动传感器、切削力传感器等实时监测切削过程的健康状况，通过机器学习算法预测刀具磨损和工件表面质量，从而动态调整切削速度、进给量和切深，实现“智慧切削”。 绿色切削与微切削技术： 面对日益严峻的环保压力，本书将重点介绍绿色切削技术，如最小量润滑（MQL）、干切削以及生物可降解冷却液的应用，分析其在减少污染物排放、降低能源消耗和改善工作环境方面的优势。同时，我们将探讨微切削，包括微铣削、微车削、微磨削等，以及其在微电子、医疗器械、光学器件等高精度小尺寸零件制造中的关键作用，并解析超精密加工对设备、环境和操作的要求。 第二章：成形制造的革新 金属的塑性变形是实现复杂零件制造的另一大支柱。本章将超越传统的冲压、锻造、挤压等概念，深入探究现代成形技术如何以更高的精度、更低的能耗和更强的适应性满足市场需求。 冷镦与温锻的精细化： 冷镦和温锻因其优异的材料利用率和较高的零件精度而备受青睐。本书将详细解析多工位冷镦机的工作原理，以及针对复杂形状零件的模具设计与制造技术。温锻工艺在常温与高温之间的独特优势，以及如何通过精确控制变形温度来优化材料流变行为和获得优异的力学性能。 特种成形技术： 对于一些难以通过传统方法成形的材料或结构，特种成形技术提供了解决方案。爆炸成形、电磁成形、液压胀形等技术，利用瞬间的高能量密度实现材料的变形，其原理、工艺特点、适用材料以及在航空航天、汽车工业等领域的应用将得到详尽阐述。 粉末冶金与金属注射成形（MIM）： 粉末冶金技术允许制造具有独特性能的复杂零件，如高强度、耐磨性、轻质合金等。本书将介绍粉末制备、压制、烧结等核心工艺，并重点解析金属注射成形（MIM）技术，它结合了注塑成形的高生产效率和粉末冶金的材料优势，尤其适用于制造小型、复杂形状的金属部件。 增材制造（3D打印）在成形领域的交叉融合： 虽然增材制造属于独立部分，但其在“成形”理念上的突破性创新，使得材料可以直接从三维模型“生长”成实体。本书将简要提及它对传统成形方式的补充和颠覆，为后续章节铺垫。 第二部分：先进制造技术的驱动力 随着信息技术、材料科学和自动化技术的飞速发展，一批颠覆性的制造技术正在重塑工业格局。本部分将聚焦这些驱动现代制造业前进的核心技术。 第三章：增材制造：从概念到产业 增材制造，俗称3D打印，是近年来最引人注目的制造技术之一。它打破了减材制造的思维模式，通过逐层叠加材料来构建三维实体，为产品设计、制造和供应链带来了革命性的变化。 主流增材制造工艺深度解析： 本章将详细介绍当前主流的增材制造技术，包括： 熔融沉积成型（FDM/FFF）： 原理、常用材料（PLA, ABS, PETG, TPU等）、设备类型（桌面级、工业级）、应用领域（原型制作、教育、小批量生产）及其精度、强度和表面质量的限制。 光固化成型（SLA/DLP）： 基于光敏树脂的逐层固化，解析其高精度、光滑表面的特点，以及在珠宝、牙科、精密模型等领域的应用。 选择性激光烧结（SLS）/选择性激光熔化（SLM）/电子束熔化（EBM）： 针对金属和聚合物粉末，利用激光或电子束进行选择性烧结或熔化，重点关注其在高性能金属零件（如航空航天、医疗植入物）制造中的关键作用，以及材料特性、工艺参数对最终零件性能的影响。 材料喷射（Material Jetting）/粘结剂喷射（Binder Jetting）： 分别介绍直接喷射熔融材料和通过喷射粘结剂将粉末颗粒粘合的工艺，以及它们在多材料打印、全彩打印等方面的潜力。 设计与软件协同： 增材制造对产品设计的思维提出了新的要求。本书将介绍面向增材制造的设计（DfAM）理念，包括拓扑优化、晶格结构设计、轻量化设计等，以及CAD/CAM软件在模型修复、支撑结构生成、切片处理等方面的应用。 后处理与质量控制： 增材制造的零件往往需要进行后处理，如去除支撑、表面光洁度处理（抛光、喷砂）、热处理、机加工等。本书将探讨这些后处理环节的重要性，以及无损检测（NDT）和质量保证（QA）在确保增材制造零件可靠性方面的策略。 应用案例与未来展望： 结合具体行业应用（如航空航天、医疗、汽车、消费品），展示增材制造如何解决传统制造的瓶颈，并展望其在定制化生产、分布式制造、生物制造等领域的未来发展方向。 第四章：机器人与自动化：智慧工厂的核心引擎 自动化和机器人技术是提升制造效率、降低生产成本、改善工作环境、实现柔性生产的关键。本章将深入探讨这些技术在现代制造中的整合与应用。 工业机器人的类型与应用： 从传统的串联机器人、并联机器人到协作机器人（Cobots），本书将分析不同类型机器人的结构特点、运动学和动力学原理，以及它们在装配、焊接、搬运、喷涂、检测等各种生产环节的应用。特别关注协作机器人如何与人类协同工作，实现人机共融的生产模式。 自动化生产线的规划与设计： 讲解如何根据产品特点、生产批量和工艺流程，设计高效、柔性的自动化生产线。涉及流水线布局、输送系统、工装夹具设计、PLC（可编程逻辑控制器）编程与集成、HMI（人机界面）设计等内容。 智能传感与视觉系统： 传感器是自动化的“眼睛”和“触角”。本书将深入探讨各类传感器（如接近传感器、光电传感器、压力传感器、温度传感器、力矩传感器）的工作原理及其在物料识别、位置检测、状态监测中的应用。重点解析机器视觉系统，包括图像采集、图像处理、特征提取、目标识别、尺寸测量等，如何实现对产品质量的自动化检测。 AGV/AMR在物流与产线间的协同： 自动导引车（AGV）和自主移动机器人（AMR）在智能仓储和智能工厂内部物流中的作用。解析其导航技术（激光导航、视觉导航）、路径规划、调度系统，以及如何与生产线进行无缝对接，实现物料的自动化配送。 数字孪生与仿真优化： 数字孪生技术通过构建物理实体的虚拟副本，实现对生产过程的实时监控、预测性维护和优化。本书将介绍数字孪生的构建方法，以及如何在仿真环境中进行工艺参数调整、生产线布局优化、故障诊断等，从而在实际生产前降低风险、提高效率。 第三部分：关键制造要素与前沿探索 除了核心的制造工艺，材料、精度控制、可持续性以及新兴的制造理念，同样是现代制造业不可或缺的组成部分。 第五章：先进材料与表面工程 材料的性能直接决定了产品的最终表现。本书将聚焦于在现代制造中扮演日益重要角色的先进材料及其表面处理技术。 高性能合金的开发与应用： 钛合金、镍基高温合金、铝锂合金、镁合金等在航空航天、汽车、医疗等领域的应用。解析其独特的微观结构、优异的强度、耐腐蚀性、耐高温性，以及相应的加工难点和解决方案。 复合材料的成型与连接： 碳纤维增强聚合物（CFRP）、玻璃纤维增强聚合物（GFRP）等轻质高强复合材料的制造工艺，如铺层、预浸料成型、RTM（树脂传递模塑）、缠绕成型等。以及复合材料的连接技术，如螺栓连接、粘接、铆接等。 智能材料与功能性涂层： 形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料等智能材料在执行器、传感器等方面的应用。以及纳米涂层、超硬涂层、耐磨涂层、防腐蚀涂层等表面工程技术，如何显著提升材料的性能和使用寿命。 表面处理技术： 包括电镀、阳极氧化、化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）等，解析其工作原理、工艺参数和对材料性能的影响，以及在美观、防护、功能性方面的作用。 第六章：精密测量与质量保证体系 “测量是理解的基础”。在追求更高性能、更小公差的现代制造中，精密测量和严格的质量控制体系是实现产品可靠性的基石。 精密测量仪器与技术： 接触式测量： 三坐标测量机（CMM）、测长仪、量块、量规等，解析其工作原理、精度等级及其在尺寸、形位公差检测中的应用。 非接触式测量： 光学测量（激光扫描、白光干涉）、触觉式扫描、结构光扫描等，重点关注其快速、高分辨率的特点，以及在复杂曲面检测中的优势。 在线测量与过程内检验： 强调将测量过程融入生产环节，实现实时监控和即时反馈，减少不良品产生。 计量学基础与不确定度评估： 简要介绍计量学基本概念，如量值传递、溯源性，以及测量不确定度的概念和评估方法，为理解测量结果的可靠性提供理论支撑。 质量管理体系与统计过程控制（SPC）： 讲解ISO 9000系列标准等质量管理体系的基本要求，以及SPC在过程监控、异常检测、持续改进中的应用，如控制图、直方图、帕累托图等工具的使用。 无损检测（NDT）技术： 超声波检测、X射线检测、涡流检测、渗透检测、磁粉检测等，解析其原理以及在不破坏产品完整性的前提下，检测内部缺陷、表面裂纹等质量问题的能力。 第七章：绿色制造与可持续发展 在全球日益关注环境保护和资源节约的背景下，绿色制造已成为现代制造业不可或缺的战略方向。 清洁生产工艺： 重点关注减少能源消耗、降低污染物排放、优化水资源利用的制造过程。例如，节能型设备的选用、废热回收利用、低 VOC 涂料的使用等。 循环经济与再制造： 探讨产品全生命周期的环境影响，推广可回收、可再生材料的使用，以及废旧产品的再制造、翻新和梯次利用。 生命周期评估（LCA）： 介绍LCA方法，用于评估产品从原材料获取、生产、使用到报废处理全过程的环境影响，并据此优化设计和制造策略。 低碳制造与能源效率： 探讨如何通过工艺优化、设备升级、能源管理等手段，降低单位产品的碳排放量，提高能源利用效率，例如利用可再生能源。 结语 《现代制造工艺解析》一书，旨在通过深入浅出的讲解，帮助读者建立对现代制造技术的系统认知。我们相信，只有深刻理解每一种技术的原理和价值，才能在日新月异的工业领域中把握机遇，驱动创新。本书并非一次性的知识灌输，而是激发读者进一步探索和学习的起点。我们期待它能为制造业的从业者、研究者以及对科技充满热情的朋友们，提供有价值的参考与启迪。

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