具体描述
机械设计与制造领域的经典之作：深入探索《现代精密工程设计与制造技术》 本书面向对象： 本书旨在为从事机械设计、精密制造、模具开发、自动化设备集成以及相关领域的高校师生、研发工程师、技术骨干提供一本全面、深入、且高度实用的参考手册和学习指南。凡是对提升产品设计精度、优化制造工艺流程、掌握前沿制造技术有强烈需求的专业人士，都将从本书中获益匪浅。 核心内容概述： 《现代精密工程设计与制造技术》是一部系统梳理和剖析当代先进制造技术体系的重量级著作。全书以提升产品性能、实现微纳级加工精度和复杂结构制造能力为核心目标，构建了一个从理论基础到前沿应用的完整知识框架。本书并未着眼于单一的软件操作流程，而是将重点放在了工程问题的系统化解决能力和设计制造一体化的思维模式培养上。 第一篇：精密设计理论与方法论 本篇是全书的理论基石，着重于将传统机械设计方法提升至适应精密化、集成化要求的层面。 第一章：精密系统设计基础与误差理论 公差与配合的再定义： 超越传统的孔、轴配合范畴，深入探讨基于功能需求和性能指标的“功能公差”设计理念。详细解析几何尺寸和几何形状（GD&T）在精密装配中的决定性作用，重点讲解形位公差的相互关联性及其在复杂曲面约束下的应用。 误差源的系统识别与量化： 建立一套完整的误差传递模型，分析热误差、振动误差、刀具磨损误差等系统性误差的随机性和周期性特征。引入蒙特卡洛模拟在设计阶段预测最终装配精度的方法论。 表面完整性工程： 不仅关注尺寸精度，更侧重于表面粗糙度、残余应力、微观组织对零部件疲劳寿命和功能可靠性的影响。探讨不同加工方法（如磨削、抛光、珩磨）对材料表面微观结构的影响机制。 第二章：先进结构优化设计 拓扑优化与轻量化设计： 详细介绍基于有限元分析（FEA）的拓扑优化算法，如何指导结构在满足强度、刚度要求的前提下实现材料的极限分布。重点解析参数化建模在迭代优化中的应用。 多物理场耦合分析： 深入探讨热-力、电磁-力、流固耦合在精密仪器、高速电机、微机电系统（MEMS）设计中的关键作用。提供实际工程案例中进行耦合分析的建模技巧与收敛性处理。 可靠性导向的设计（DfR）： 将可靠性分析融入设计初期，介绍寿命预测模型、故障树分析（FTA）以及加速寿命试验（ALT）在精密零部件设计中的应用，确保产品在严苛工作条件下的长期稳定性。 第二篇：尖端制造工艺与技术控制 本篇聚焦于如何通过先进的制造手段实现设计目标，是全书技术含金量最高的部分。 第三章：高精度切削与刀具技术 高速高精度加工（HPC/HSC）： 阐述高速加工中的颤振抑制技术、主轴热膨胀补偿策略，以及如何通过优化进给率和切削参数来平衡表面质量与加工效率。 超精密加工原理： 聚焦于纳米级加工，包括单点金刚石车削、磁流变抛光（MRF）和离子束抛光技术。详细分析这些技术对非对称光学元件和精密模具表面的影响。 智能刀具系统与在机测量： 探讨利用内置传感器的智能刀具进行实时切削力监测和刀具磨损补偿。介绍激光干涉仪、接触式/非接触式在线测量技术在数控机床上的集成应用。 第四章：特种加工与增材制造 非传统加工技术深度解析： 详尽介绍电火花加工（EDM）的脉冲参数控制、电化学加工（ECM）的电流密度分布，以及激光加工（切割、钻孔、熔覆）的热影响区控制技术。 金属增材制造（AM）的精度挑战： 重点分析选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）过程中存在的残余应力、孔隙率控制与各向异性问题。探讨如何通过工艺参数的精细调控和后处理（如热等静压HIP）来提升结构件的机械性能。 微纳制造技术： 介绍光刻、LIGA技术在微机构制造中的应用，以及微注射成型在批量化微小零件生产中的工艺流程。 第三篇：数字化集成与智能制造 本篇面向工业4.0背景下的制造系统集成与质量保证。 第五章：制造过程的数字化仿真与验证 虚拟加工环境构建： 强调从CAD模型到CAM路径生成的全流程数字化链条。介绍如何使用高性能软件对整个加工过程进行物理级仿真，预测刀具路径干涉、机床刚度变形和零件热变形。 工装夹具的精密设计与分析： 深入探讨夹具对加工精度的影响，引入有限元分析（FEA）对夹具的刚度和夹紧力进行优化设计，确保工件在装夹状态下的定位精度和稳定性。 质量控制的数字化转型： 介绍基于CMM和光学扫描仪的逆向工程与偏差分析，如何将测量数据反馈至设计模型，实现闭环质量控制。 第六章：智能制造与工业物联网（IIoT）在精密制造中的实践 设备状态监测与预测性维护（PdM）： 探讨如何通过采集机床主轴振动、温度、电流等数据，建立机器学习模型，实现对关键部件故障的提前预警。 柔性制造系统（FMS）的调度优化： 针对多品种、小批量生产模式，介绍先进的调度算法（如遗传算法、强化学习）在生产资源动态分配中的应用。 人机协作与安全集成： 探讨在精密装配和检测环节中，协作机器人（Cobots）如何与人类操作员高效协同，同时确保操作的安全性和精度的一致性。 总结与展望： 本书不提供具体的软件操作步骤，而是致力于培养读者理解“为什么”和“如何做优化”的能力。它将设计、材料、工艺和数字化工具视为一个不可分割的有机整体，引导读者掌握面向未来高端制造的系统工程思维。通过对前沿理论的深度挖掘和对关键技术的剖析，《现代精密工程设计与制造技术》旨在成为推动我国精密制造水平迈向新高度的必备工具书。
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