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出版者:北京邮电

作者:张彬

出品人:

页数:271

译者:

出版时间:2002-8

价格:29.80元

装帧:

isbn号码:9787563505753

丛书系列:

图书标签:

• 自动控制
• 控制理论
• 控制系统
• 经典控制
• 现代控制
• MATLAB控制
• 自动化
• 电气工程
• 机械工程
• 系统工程

机械制造技术基础：现代制造的基石与前沿 图书简介 本书全面系统地阐述了现代机械制造领域的核心理论、关键技术和发展趋势。内容涵盖了从材料科学在制造中的应用到先进制造工艺、精密测量乃至数字化制造系统的全貌，旨在为工程技术人员、科研工作者以及高年级本科生提供一部扎实、前沿且极具实践指导意义的专业参考书。 第一部分：制造材料与成形基础 (Materials and Forming Fundamentals) 本部分深入探讨了制造过程中所依赖的工程材料的本构关系、性能优化及其加工特性。 第一章 现代工程材料的微观结构与宏观性能 本章首先回顾了金属材料（钢铁、铝合金、钛合金等）的晶体结构、相变规律及其对机械性能的影响。重点分析了高性能工程陶瓷（如氮化硅、碳化硅）和高分子复合材料（如碳纤维增强环氧树脂）在极端环境下的力学响应和热稳定性。特别关注了增材制造（3D打印）过程中材料的快速凝固和微结构演变，探讨了如何通过控制热历史来调控最终零件的性能，例如研究激光选区熔化（SLM）过程中形成的柱状晶结构对疲劳强度的影响。此外，本章还详细介绍了先进功能材料在制造中的应用，如形状记忆合金和磁流变材料的加工挑战。 第二章 塑性加工与成形理论 本章聚焦于材料在载荷作用下发生永久形变的规律。详细阐述了金属的流动应力模型，包括奥罗万（Orowan）方程在描述位错运动中的应用。内容覆盖了主要的塑性加工方法： 锻压工艺： 分析了等温锻造、模锻和自由锻中的应力分布和模具设计原则。讨论了闭式模具的体积补偿计算与材料的镦粗效应。 轧制工艺： 深入分析了轧制过程中的摩擦力、压下量与轧制力的计算。引入了有限元分析（FEA）在预测复杂轧制缺陷（如板材的楔形、翘曲）中的应用。 深冲与拉深： 详细讲解了冲压过程中凸缘颈缩的判据、回弹的预测与补偿技术，以及如何利用包边技术控制起皱现象。 特种成形技术： 介绍了爆炸成形、磁力成形和高压水射流成形等非常规加工方法的物理原理和适用范围。 第二部：切削加工与先进制造工艺 (Machining and Advanced Manufacturing Processes) 本部分是全书的核心，详细解析了去除材料加工的理论基础、工艺参数优化和刀具技术。 第三章 切削原理与热力学分析 本章构建了切削过程的力学模型。重点分析了剪切区内的应力状态、剪切角与前角的关系，并引入了Merchant圆图法和Lee-Shapiro模型对塑性变形进行量化描述。深入探讨了切削过程中的热源分布、温度场模拟及其对刀具磨损的影响。详细分析了高速切削（HSC）中的特点，如切屑的动态行为和残余应力的产生机制。本章还对微/纳米级切削，如纳米车削中的表面完整性问题进行了探讨。 第四章 刀具材料、设计与磨损机制 刀具是实现加工的关键。本章系统介绍了硬质合金、陶瓷、立方氮化硼（CBN）和聚晶金刚石（PCD）等现代刀具材料的性能指标和适用范围。着重分析了不同磨损模式（如后刀面磨损、月牙洼磨损、扩散磨损）的物理化学机理，并介绍了通过涂层技术（如TiAlN、CrN）来提高刀具耐用性的方法。内容还包括精密刀具的几何角度设计原则、刀具寿命预测模型（如Taylor方程的修正）和在线监测技术。 第五章 现代切削工艺与优化 本章面向实际生产，讨论了车、铣、钻、镗等经典加工工艺的优化策略。 刀具路径规划： 讲解了数控加工中的G/M代码编程基础，并侧重于先进的CAM软件功能，如等值切削（Equidistant Machining）和五轴联动加工中的刀具轴向补偿。 颤振（Chatter）分析与抑制： 详细分析了加工系统中的刚度、阻尼和延迟对稳定性的影响，并介绍了利用时滞反馈控制或改变刀具路径来抑制颤振的技术。 冷却润滑技术： 对传统冷却液、最小量润滑（MQL）技术以及干式切削的优缺点进行了对比分析。特别强调了MQL技术在提高加工环境友好性方面的优势与挑战。 第六章 特种加工技术 当传统机械加工无法满足要求时，特种加工技术介入。本章涵盖了： 电火花加工（EDM）： 阐述了电火花侵蚀的物理机制、等效电路模型、脉冲参数对材料去除率和表面粗糙度的影响。讨论了慢速穿孔和精密电火花线切割（WEDM）。 激光加工： 重点分析了激光熔化、气化机制在激光切割、焊接和表面熔覆中的应用。讨论了飞秒激光在超快加工中实现“冷加工”的潜力。 电化学加工（ECM）： 基于法拉第定律，介绍了ECM在加工高硬度、高韧性材料中的优势，并讨论了电解液的选择与循环控制。 超声波加工（USM）和磨料射流加工（AWJ）： 分析了这些间歇性冲击过程的能量传递效率。 第三部：精密测量与质量控制 (Metrology and Quality Assurance) 本部分聚焦于如何量化和保证制造出的零件符合设计要求。 第七章 几何量测量技术 本章是现代计量学的核心。详细介绍了传统测量工具（如千分尺、量表）的使用与误差分析。随后，深入探讨了先进的无接触式测量方法： 坐标测量机（CMM）： 讲解了CMM的结构、误差源（系统误差与随机误差）以及校准规程。重点介绍接触式测头与激光测头的切换策略。 光学测量系统： 包括激光扫描、结构光和白光干涉测量技术。分析了这些方法在获取复杂曲面三维信息时的精度、分辨率和扫描速度的权衡。 表面粗糙度与形貌表征： 区分了轮廓、粗糙度、波动度等不同参数的含义，并介绍了原子力显微镜（AFM）在纳米形貌分析中的应用。 第八章 制造过程中的在线质量监控 本章关注实时控制。讨论了力传感器、声发射传感器在切削过程中对刀具磨损和工件完整性的实时监测。介绍了过程参数（如温度、振动）与产品质量特性之间的统计关系模型。本章的重点在于 SPC（统计过程控制）在制造流水线上的实际部署，以及如何通过反馈回路实现对加工漂移的即时修正。 第四部：数字化制造与系统集成 (Digital Manufacturing and System Integration) 本部分展望了信息技术如何重塑现代制造体系。 第九章 计算机辅助制造（CAM）与数控系统 本章深入探讨了从产品设计到制造实现的数字化链条。详细分析了CAD模型如何通过特征识别转化为可执行的加工指令。对现代数控（NC）系统的架构、实时插补算法（如三次B样条插补）进行了技术解析。讨论了后处理器在适配不同机床控制器方面的关键作用。 第十章 增材制造（3D打印）的工艺链与挑战 本章专门论述了增材制造（AM）技术，它代表了制造范式的根本转变。系统性地介绍了粉末床熔融（PBF）、定向能量沉积（DED）和粘合剂喷射（Binder Jetting）等主流技术的工艺流程。重点讨论了AM技术特有的挑战，包括： 制造缺陷： 如未熔合、孔隙率的产生机理及其对力学性能的劣化作用。 后处理技术： 针对增材制造零件的残余应力消除、支撑结构移除和热等静压（HIP）处理。 多材料与异构集成： 如何在单一制造过程中实现不同材料的梯度分布。 第十一章 智能制造与工业互联网 本章勾勒了未来工厂的蓝图。探讨了物联网（IoT）传感器网络在采集海量制造数据中的作用。介绍了数据驱动的制造优化方法，包括利用机器学习算法进行故障预测与健康管理（PHM）。系统阐述了数字孪生（Digital Twin）在模拟、优化和预测物理制造系统行为中的核心价值，并讨论了人机协作机器人在柔性制造系统中的集成方案。 结语 本书力求平衡理论深度与工程实用性，为读者理解和驾驭复杂的现代制造技术提供坚实的知识体系。

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