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页数:189

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出版时间:2008-10

价格:25.00元

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isbn号码:9787811134247

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• 模具制造
• 模具设计
• 模具工艺
• 机械制造
• 金属加工
• 冲压模具
• 注塑模具
• 模具材料
• 数控加工
• 工业工程

《现代精密机械加工与智能制造》 一、 工业革命的浪潮与精密制造的崛起 自第一次工业革命的蒸汽机时代以来，人类社会的发展就与机械制造息息相关。每一次技术革新都深刻地改变了生产方式，提升了社会生产力。进入21世纪，随着信息技术的飞速发展，以人工智能、大数据、物联网、云计算等为代表的新一代信息技术与制造业深度融合，正在引领一场前所未有的工业革命，这便是智能制造。 精密制造作为现代制造业的核心组成部分，其技术水平直接关系到一个国家工业体系的综合实力。它要求在加工过程中实现极高的尺寸精度、形状精度、位置精度以及极低的表面粗糙度，甚至达到纳米级别。精密制造的应用领域极其广泛，从航空航天、国防军工到高端医疗器械、精密电子产品、新能源汽车，无一不依赖于先进的精密加工技术。 本文将深入探讨精密机械加工的核心理论、关键技术、前沿发展趋势以及智能制造背景下的创新应用，旨在为相关领域的研究者、工程师及技术人员提供一份详实的参考。 二、 精密机械加工的核心理论与基础 精密机械加工是一个复杂的系统工程，涉及材料科学、机械原理、控制理论、信息技术等多个学科。其核心在于对材料进行精确的去除或塑性变形，以获得预定的几何形状和表面质量。 1. 切削加工原理与工艺： 切削运动：了解主运动（切削速度）、进给运动（走刀量）和补偿运动（刀具与工件的相对运动）对切削过程的影响。 切削力与切削热：分析切削力的大小、方向及其对刀具寿命、工件变形的影响；研究切削热的产生机理、传递途径及其对加工精度和表面质量的危害。 切削机理：深入理解切削过程中的塑性变形、断屑、犁削、磨损等现象，掌握不同加工方法（车削、铣削、磨削、镗削、钻削等）的独特机理。 刀具材料与几何参数：研究高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石等刀具材料的性能特点；优化刀具前角、后角、主偏角、副偏角等几何参数，以达到最佳的切削效率和表面质量。 切削液的作用与选择：探讨切削液在冷却、润滑、排屑、防锈等方面的作用，以及根据加工材料、工艺要求选择合适的切削液种类。 2. 磨削加工技术： 磨削原理：了解砂轮的磨削作用，包括磨粒的切削、刮削和抛光作用。 磨削参数：掌握砂轮线速度、工件进给速度、砂轮纵进量、磨削深度等参数对磨削效果的影响。 磨削过程中的热效应与表面完整性：分析磨削热的控制，避免热损伤，保证工件表面的微观几何形状和物理化学性能。 特种磨削技术：研究内圆磨、外圆磨、平面磨、无心磨、成形磨削以及超精密磨削、珩磨、研磨、抛光等技术。 3. 非传统加工技术： 电火花加工（EDM）：分析电火花放电的物理过程，掌握其在加工硬质合金、模具钢等难加工材料方面的优势。 激光加工（Laser Machining）：阐述激光束的能量特性，研究激光切割、焊接、打孔、表面强化等工艺。 电解加工（ECM）：解释电化学腐蚀原理，应用于高精度、复杂形状的加工。 超声波加工（USM）：分析超声波振动与磨料的协同作用，实现脆性材料和硬质材料的加工。 4. 精密测量与误差控制： 测量理论与方法：掌握百分表、千分尺、量块、光学测量仪器、三坐标测量机（CMM）、表面粗糙度仪、轮廓仪等测量工具的使用。 误差来源与分析：识别和分析加工过程中的系统误差、随机误差、热误差、振动误差等。 误差补偿技术：研究基于测量反馈的闭环控制系统，以及预先补偿、动态补偿等策略。 公差与配合：理解国际公制（ISO）和美制（ANSI）公差体系，掌握尺寸链的计算与分析。 三、 现代精密机械加工的关键技术 为了实现更高精度、更高效率、更优表面质量的加工，一系列关键技术得到了广泛应用和发展。 1. 数控（NC）技术与加工中心（MC）： 数控编程：掌握G代码和M代码的编写，实现指令化、程序化控制。 伺服系统与反馈控制：理解伺服电机、编码器等在实现高精度运动控制中的作用。 加工中心的多功能集成：分析立式加工中心（VMC）、卧式加工中心（HMC）、五轴加工中心等设备在一体化加工中的优势。 高速切削（HSC）与超高速切削（UHSC）：研究高转速、低切深、高进给率的切削模式，以减少切削力，提高表面质量和加工效率。 2. 超精密加工技术： 超精密车削/铣削：采用金刚石刀具、动压轴承主轴、纳米级进给系统，加工精度可达亚微米甚至纳米级别。 超精密磨削：应用特种磨料、高精度砂轮和先进的磨削工艺，实现光学镜片、半导体器件等高精密表面的加工。 磁流变加工（MRF）：利用磁流变液的特性，对光学元件进行高效、精确的表面修整。 离子束抛光（Ion Beam Figuring）：通过离子束的轰击，实现材料的精确去除，用于高精度光学表面的加工。 3. 先进刀具技术： 高性能涂层刀具：PVD（物理气相沉积）和CVD（化学气相沉积）技术在刀具表面形成的TiN、TiCN、Al2O3、TiAlN等涂层，显著提高刀具的硬度、耐磨性和耐高温性。 陶瓷与立方氮化硼（CBN）刀具：适用于高硬度材料和高温合金的加工。 聚晶金刚石（PCD）刀具：专用于铝合金、铜合金、硬质合金等材料的超精密加工。 刀具磨损监测与管理：通过在线或离线监测，实现刀具寿命的预测和管理，确保加工质量。 4. 先进工艺与表面工程： 微细加工技术：包括微钻孔、微铣削、微注塑等，用于制造微机电系统（MEMS）和微电子器件。 激光精密加工：实现微小孔、复杂曲面、薄膜材料的精密加工。 表面改性技术：如渗碳、氮化、离子注入、PVD/CVD涂层等，改善工件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性。 四、 智能制造背景下的精密加工发展 智能制造是新一代信息技术与制造业深度融合的产物，它将极大地改变精密机械加工的形态和运作模式。 1. 数字化与网络化： 数字孪生（Digital Twin）：为物理加工设备、生产线甚至整个工厂构建精确的数字模型，实现对加工过程的实时监控、模拟预测和优化调度。 工业物联网（IIoT）：通过传感器、控制器和通信网络，实现设备之间、设备与人之间的互联互通，收集海量生产数据。 云计算与大数据分析：利用云平台存储和处理生产数据，通过大数据分析挖掘潜在规律，优化加工参数，预测设备故障。 2. 自动化与智能化： 智能机器人集成：将工业机器人、协作机器人与精密加工设备集成，实现自动化上下料、装夹、刀具更换、质量检测等任务，并与数控系统联动。 自适应控制：基于实时监测到的加工参数（如切削力、振动、温度）和质量信息，自动调整加工参数，以应对材料波动、刀具磨损等不确定因素，实现恒定的加工质量。 智能排产与调度：利用人工智能算法，根据订单需求、设备状态、物料供应等信息，进行最优化的生产计划和实时调度，提高生产效率和资源利用率。 预测性维护：通过对设备运行数据的分析，提前预测潜在故障，安排维护计划，避免非计划停机，降低维修成本。 3. 增材制造（3D打印）与精密加工的协同： 增材制造在复杂构件制造中的应用：金属3D打印技术能够制造出传统减材制造难以实现的复杂结构，如仿生结构、轻量化结构。 后处理与精密加工：3D打印出的零件通常需要经过后处理，包括热处理、去除支撑、表面光整以及必要的精密加工，以满足最终的使用要求。 混合制造：将增材制造与减材制造相结合，例如先通过3D打印构建零件的近净形，再通过CNC加工进行高精度表面的加工，实现高效、高精度的制造。 4. 绿色精密加工： 节能降耗：优化加工工艺，采用高效刀具和低能耗设备，减少能源消耗。 减少切削液污染：发展干式切削、微量润滑切削（MQL）等环保型加工技术，减少切削液的使用和排放。 材料利用率提升：通过精确的工艺控制和智能化生产，减少废品率，提高材料利用率。 五、 结论 精密机械加工作为制造业的基石，其技术的进步直接推动着工业领域的发展。从传统的切削理论到先进的超精密加工，再到如今智能制造浪潮下的数字化、网络化、智能化转型，精密加工正经历着前所未有的变革。 未来，精密机械加工将更加注重与人工智能、大数据、物联网等技术的深度融合，实现生产过程的自主优化、智能决策和柔性制造。同时，对加工精度、表面质量、材料性能的不断追求，以及对绿色、可持续发展的关注，将是推动精密加工技术不断迈向新高峰的重要驱动力。理解和掌握这些技术，对于提升我国制造业的国际竞争力，实现高质量发展具有至关重要的意义。

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令人耳目一新的是，作者在介绍模具钢材的选择与热处理工艺时，采用了非常系统和量化的评估标准。以往阅读的资料往往只是泛泛而谈某种钢材的优越性，但在这本书里，我找到了关于硬度、韧性、耐磨性与成本之间相互制约关系的详细数据模型和决策树。这对于需要进行成本控制和性能平衡的项目经理来说，简直是太实用了。书中的图表制作得极其专业且易于理解，尤其是那些三维剖视图，将复杂的内部结构展示得淋漓尽致，仿佛拆解了一台精密的瑞士手表。此外，书中对冷却水道设计和排气系统的优化策略进行了深入探讨，这直接关系到产品的表面质量和生产周期，作者的分析角度非常刁钻且具有实战性，体现了作者深厚的工程经验。读完这些章节后，我对“细节决定成败”有了更深刻的理解，每一个毫米的偏差和每一处微小的设计疏忽，都可能在量产阶段被无限放大。

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这本书的装帧和排版质量也值得一提，厚重的篇幅中，信息密度极高，但通过合理的章节划分和清晰的索引系统，使得查阅特定内容变得异常便捷。最让我感到惊喜的是，它在最后几章拓展到了模具行业的绿色制造与可持续发展方向。这部分内容探讨了如何通过优化材料利用率、减少切削液的使用以及推广快速原型技术来降低模具制造对环境的影响，这无疑展现了作者对整个行业未来发展趋势的深刻洞察力。在当前的环保高压态势下，这些关于可持续制造的论述，为传统高能耗的模具行业指明了一条更负责任的发展道路。总而言之，对于任何一名希望在模具设计、制造、管理领域深耕的专业人士来说，这本书都是一份不可多得的宝贵财富，它带来的知识增量和思维启发是巨大的。

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这本《模具制造技术》的书名乍一看挺专业的，但当我翻开它之后，发现它更像是一本深入探讨金属加工艺术与科学的百科全书。书中的章节安排极其精妙，从基础的材料学原理讲起，一步步引导读者进入复杂的模具设计与制造流程。我特别欣赏作者在描述不同类型模具（比如冲压模、注塑模）时所采用的对比分析方法，这让我能够清晰地把握它们各自的优缺点和适用场景。比如，书中对热流道系统的详尽解析，不仅仅停留在理论层面，还结合了大量的实际案例，配有清晰的工程图纸和工艺流程图，即便是初次接触模具设计的人，也能迅速建立起立体化的认知框架。它不像某些技术书籍那样枯燥乏味，而是充满了对技术细节的敬畏和对工艺优化的不懈追求，读起来酣畅淋漓，仿佛置身于一个高效运转的现代化工厂车间，耳边充斥着机床的轰鸣和精密测量的声音。作者在探讨公差与配合时，也特别强调了质量控制的重要性，这对于提升实际生产效率是至关重要的指导。

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这本书给我的整体感觉是，它试图构建一座连接理论知识与工程实践的坚实桥梁。我发现它在讲述模具寿命分析和失效模式预测这部分内容时，展现出了极高的专业水准。书中详细列举了疲劳断裂、塑性变形、腐蚀磨损等几种主要的模具失效类型，并针对每种情况提供了相应的预防措施和修复技术，这部分内容对于模具维护工程师来说，无疑是一本“救急”手册。更难能可贵的是，作者并没有止步于传统的机械加工方法，而是花了大篇幅介绍了先进的电火花加工（EDM）、线切割（WEDM）以及近些年兴起的增材制造（3D打印）技术在模具制造中的应用前景和局限性。这种前瞻性的视野，使得这本书不仅是回顾现有技术的工具书，更像是指引未来发展方向的灯塔。阅读过程中，我忍不住多次对照自己工作中的实际问题，发现书中的许多“最佳实践”可以立刻落地应用，极大地提升了我的工作效率和解决问题的信心。

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这本书的叙事风格可以说是相当的沉稳和严谨，它很少使用花哨的辞藻，所有的表达都围绕着“如何精确、高效地实现目标”这一核心。在我看来，它在讲解软件应用层面也做得非常到位。虽然它不是一本纯粹的软件操作指南，但其中穿插讲解的关于CAD/CAM/CAE软件在模具设计与仿真中的关键节点，非常有助于理解数字化制造的流程。例如，书中对注塑流动分析（Moldflow）的原理阐述，清晰地解释了压力分布、温度梯度如何影响最终产品的缩水率和熔接痕，这为我们进行模具优化提供了强大的理论支撑。它不仅告诉你“怎么做”，更告诉你“为什么这样做”，这种探究本质的方法论，才是真正的高级技术教育。我甚至觉得，这本书可以作为一门大学高级制造工程选修课的指定教材，其内容的深度和广度都足以支撑起系统的学习。

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