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出版者:北京理工大学出版社

作者:考试与命题研究组 编

出品人:

页数:161

译者:

出版时间:2009-3

价格:26.00元

装帧:平装

isbn号码:9787564017569

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• 专业参考书

《精密模具设计与制造原理》 概述 在现代制造业蓬勃发展的浪潮中，模具作为“工业之母”，其重要性不言而喻。从消费电子产品到汽车零部件，再到航空航天领域的精密构件，几乎所有工业产品的生产都离不开模具的支持。本书《精密模具设计与制造原理》旨在系统性地阐述精密模具的从设计到制造的全过程，聚焦于其核心原理、关键技术以及最新的发展趋势，为相关专业的学生、工程师和技术人员提供一份全面且深入的参考。本书不仅涵盖了模具设计的基本理论和方法，更着重于如何实现高精度、高性能和长寿命的模具制造，以满足日益严苛的市场需求。 内容详情 第一部分：模具设计基础与理论 本部分将深入探讨精密模具设计的基石。 模具概论与分类： 首先，我们将从宏观层面介绍模具在现代工业体系中的地位和作用，并根据不同的应用领域（如注塑模具、冲压模具、压铸模具、吹塑模具等）和工作原理，详细阐述其分类方法。在此基础上，我们将聚焦于“精密模具”的概念，明确其在尺寸精度、表面光洁度、使用寿命等方面的特殊要求，并探讨精密模具在高端制造业中的不可替代性。 材料力学在模具设计中的应用： 模具在工作中承受着巨大的载荷，材料的力学性能直接影响模具的强度、刚度和寿命。本章将系统回顾与模具设计密切相关的材料力学基础知识，包括应力、应变、弹性模量、屈服强度、抗拉强度、疲劳强度等。重点将讲解如何运用这些理论知识，通过有限元分析（FEA）等数值模拟工具，预测模具在成型过程中可能出现的应力集中、变形以及断裂风险，从而指导设计优化，确保模具的结构强度和稳定性。 弹塑性力学与模具失效分析： 模具材料在复杂载荷下常常会发生塑性变形，甚至疲劳失效。本章将深入探讨弹塑性力学理论，分析材料在应力作用下的屈服行为、应变硬化以及循环加载下的疲劳损伤累积过程。我们将结合实际的模具失效案例，如疲劳裂纹扩展、磨损、腐蚀等，讲解失效模式的识别、失效机理的分析以及如何通过设计和材料选择来预防这些失效的发生。 结构强度与刚度分析： 精密模具的设计首要目标是保证其结构在工作过程中具有足够的强度和刚度，以抵抗成型压力，保证产品尺寸精度。本章将详细介绍结构强度分析的常用方法，包括载荷分析（如注射压力、合模力、顶出力等）、约束分析以及应力应变计算。我们将重点讲解如何运用国际标准和工程经验，合理选择模具结构的截面形式、壁厚等参数，并通过Manhattan法、最危险点法等简化计算方法，或结合更高级的有限元分析软件，进行精确的强度和刚度校核，避免模具在工作过程中产生过度的变形或破坏。 公差与配合设计： 精密模具的核心在于其加工精度，而公差与配合设计是实现这一精度的关键。本章将深入讲解公差标准的体系（如ISO、GB等），重点关注与模具制造相关的各种公差类型，如尺寸公差、形状公差（直线度、平面度、圆度、同轴度等）和位置公差（平行度、垂直度、对称度、定位公差等）。我们将教授如何根据产品要求和模具的功能，科学合理地分配各零部件的公差，并选择合适的配合（如过盈配合、间隙配合、过渡配合），以保证模具装配的顺利进行和成型产品的质量。 模具运动学与动力学分析： 许多模具结构包含复杂的运动部件，如滑块、斜顶、推出机构等。本章将运用运动学和动力学原理，分析这些机构的运动轨迹、速度、加速度以及受力情况。我们将讲解如何通过轨迹规划和受力分析，优化机构设计，确保运动的平稳、可靠，并避免干涉和卡死。这对于设计自动化程度高、动作复杂的精密模具尤为重要。 热力学在模具设计中的应用： 成型过程中的温度变化是影响产品质量和模具寿命的重要因素。本章将介绍热力学基本概念，如热传导、对流和辐射。重点讲解如何分析模具内部的温度分布，包括冷却系统的设计和优化，以实现均匀的冷却，减少翘曲变形，并提高生产效率。同时，也将讨论材料在高温下的力学性能变化，并将其纳入设计考量。 第二部分：精密模具关键技术与制造工艺 本部分将聚焦于实现精密模具制造的核心技术和工艺。 模具钢材的选择与热处理： 模具的性能很大程度上取决于所使用的材料。本章将系统介绍各种常用的模具钢材，包括碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、模具钢（如P20、H13、S136等）以及硬质合金。我们将详细分析这些材料的化学成分、物理性能、力学性能、耐磨性、耐蚀性以及热处理后的性能变化。重点将讲解如何根据模具的工作环境、成型材料以及精度要求，选择最合适的模具钢材。同时，也将深入阐述各种热处理工艺，如淬火、回火、渗碳、渗氮、调质等，以及它们对模具性能的影响，并提供热处理工艺参数的参考。 精密加工技术： 实现精密模具的制造离不开先进的加工技术。本章将详细介绍各种高精度加工方法。 电火花加工（EDM）： 包括慢走丝、快走丝等，重点讲解其在加工硬质合金、复杂型腔以及深孔方面的优势，以及影响加工精度和表面质量的关键参数。 数控铣削（CNC Milling）： 重点介绍三轴、五轴联动加工在模具型腔、模仁等复杂曲面加工中的应用，以及刀具选择、切削参数优化等。 精密磨削（Precision Grinding）： 包括平面磨削、内圆磨削、外圆磨削、无心磨削等，强调其在实现高精度尺寸和表面光洁度方面的作用。 车削与镗削（Turning and Boring）： 介绍在模具零部件加工中的应用，以及高精度车床和镗床的特点。 电解加工（ECM）与化学加工（CAM）： 探讨这些非常规加工方法在加工特殊材料和复杂形状方面的潜力。 表面处理与强化技术： 模具的表面性能直接影响其耐磨性、耐蚀性、脱模性以及产品外观。本章将详细介绍各种表面处理技术： 物理气相沉积（PVD）： 如TiN、TiCN、CrN等涂层，重点讲解其提高硬度、耐磨性和降低摩擦系数的机理。 化学气相沉积（CVD）： 介绍其在某些特定应用场景下的优势。 渗氮（Nitriding）与渗碳（Carburizing）： 结合热处理章节，更深入地探讨这些表面强化工艺。 抛光（Polishing）与镜面加工（Mirror Finishing）： 讲解达到产品高光泽度要求的各种抛光技术，以及相关的检测方法。 电镀（Electroplating）与阳极氧化（Anodizing）： 分析其在提高耐蚀性、装饰性方面的作用。 模具表面质量检测与评价： 保证精密模具的加工质量，离不开严格的检测与评价。本章将介绍常用的表面质量检测方法： 表面粗糙度测量（Surface Roughness Measurement）： 介绍各种轮廓式和非轮廓式测量仪器，以及各种表面粗糙度参数（Ra, Rz, Rmax等）的含义和应用。 形位公差测量（Geometric Tolerance Measurement）： 介绍三坐标测量机（CMM）、影像测量仪等检测设备在形位公差检测中的应用。 宏观与微观形貌观察： 介绍金相显微镜、扫描电子显微镜（SEM）在分析材料微观组织和表面缺陷方面的作用。 硬度测试（Hardness Testing）： 如洛氏硬度、维氏硬度等，用于评价模具材料的热处理效果和表面强化程度。 模具装配与调试： 精密模具的装配是实现其功能的最后一道关卡。本章将详细介绍模具装配的基本原则和步骤，包括零部件的清洗、检查、预装配合，以及关键部件的安装和调整。我们将重点讲解如何通过精密的测量和调整，确保模具各运动部件的顺畅配合，以及顶出、分型等机构的可靠动作。调试过程中可能遇到的问题及解决方法也将进行深入探讨。 模具的使用与维护： 即使是设计精良、制造精密的模具，也需要科学的使用和维护才能发挥其最佳性能并延长寿命。本章将介绍模具在生产过程中的常见问题，如制品缺陷、模具损坏等，并分析其原因。我们将提供模具日常检查、清洁、润滑、防锈等维护保养的详细指南，以及当模具出现故障时，如何进行有效的诊断和维修。 第三部分：精密模具的前沿技术与发展趋势 本部分将展望精密模具领域的新技术和发展方向。 模具CAD/CAE/CAM一体化技术： 探讨计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）技术的融合应用，如何提高模具设计和制造的效率和精度。重点介绍主流的模具设计软件（如UG/NX, Pro/ENGINEER, SolidWorks等）和仿真分析软件（如Moldflow, ANSYS, ABAQUS等）在模具开发中的应用。 增材制造（3D打印）在模具中的应用： 介绍3D打印技术（如选择性激光熔化SLM, 熔融沉积FDM等）在模具制造中的潜在应用，例如快速原型制造、复杂结构模具（如带冷却流道的模具）的直接制造，以及模具镶块的制造。分析其优势和局限性。 智能化与数字化模具： 探讨模具与物联网（IoT）、人工智能（AI）等技术的结合，实现模具状态的实时监测、故障预测和远程控制，以及基于大数据分析的模具优化。 精密模具的设计与制造新材料： 介绍新型模具材料的研发，如陶瓷基复合材料、形状记忆合金等，以及它们在特殊应用场景下的潜力。 绿色制造与可持续发展： 探讨在模具设计和制造过程中如何减少能源消耗、降低污染物排放，以及延长模具使用寿命，实现可持续发展。 总结 《精密模具设计与制造原理》通过系统性的理论讲解和深入的实践指导，旨在培养读者对精密模具设计与制造原理的深刻理解。本书力求理论联系实际，不仅传授基础知识，更注重引导读者掌握解决实际工程问题的能力。通过学习本书，读者将能够更好地理解精密模具的复杂性，掌握先进的设计与制造技术，从而在模具行业及相关制造业领域取得更大的成就。本书内容严谨，结构清晰，理论与实践相结合，是所有希望在精密模具领域深耕的专业人士不可或缺的参考书。

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这本书的装帧设计实在是让人眼前一亮，封面那种深邃的金属质感，配合着醒目的书名，一下子就抓住了我的注意力。内页的纸张选择也相当考究，印刷清晰度极高，即便是看那些复杂的二维和三维结构图，也感觉非常舒服，不伤眼。我特别喜欢它在排版上的用心，图文的布局既科学又美观，完全没有那种传统教材的枯燥感。比如，在介绍特定材料性能对比时，作者巧妙地运用了分栏和醒目的图表，让那些原本需要反复研读才能理清的参数差异，一眼就能了然于胸。这不仅仅是一本工具书，更像是一件精心制作的工艺品，拿在手里就有一种想深入学习的冲动。翻阅过程中，我注意到一些专业术语的注释做得非常到位，即便是初学者也能快速跟上节奏，这对于我们这些在理论和实践之间摸索的人来说，简直是雪中送炭。整体而言，这本书在视觉传达和用户体验上，绝对是行业内的佼佼者，让人在学习的枯燥中找到了一丝愉悦。

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这本书的知识体系架构非常宏大且完备，它提供的不仅仅是关于“模具材料”的知识，更是一种系统化的“材料思维”。它教会我们如何从应用场景出发，反向推导所需的材料特性，再筛选出最合适的材料体系。我惊喜地发现，许多我过去在不同课程中零散学到的关于金属学、材料力学和加工工艺的知识点，都在这本书中得到了有机、高效的整合。它似乎建立了一个连接所有相关学科的桥梁，让模具工程不再是一个孤立的领域，而是与其他工程学科相互依存的整体。这种整合性的视角，极大地拓宽了我对模具设计的理解边界，让我明白材料的选择绝非单一维度的考量，而是多因素相互制约和优化的结果。读完后，我对整个模具工程领域的专业认知都有了一个质的飞跃。

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这本书的编撰逻辑简直是教科书级别的典范，它不是简单地罗列知识点，而是构建了一个层层递进的学习路径。起始部分对基础理论的梳理非常扎实，从宏观的材料分类讲到微观的晶体结构，过渡得自然而然，让人感觉知识的脉络是连贯的、有生命的。我尤其欣赏它在案例选择上的独到眼光，不同于市面上那些充斥着通用、老旧例子的书籍，这里的每一个案例似乎都紧密贴合当前模具制造领域的前沿挑战，比如高精度热作模具的失效分析、新型超硬涂层材料的应用探讨等。作者似乎深谙“授人以鱼不如授人以渔”的道理，在讲解具体技术点时，总是会穿插一些解决问题的思维框架，引导读者去思考“为什么是这样”，而不是仅仅记住“是什么”。这种深度的挖掘和引导，极大地提升了阅读的价值感，让我感觉自己不仅仅是在获取信息，更是在提升解决实际工程问题的能力。

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作为一名在职进修的工程师，我最看重的是书籍内容的实用性和前瞻性。这本书在这两方面做得令人称赞。首先，它的内容紧密贴合工业生产的实际需求，很多章节都涉及到了当前工厂设备和工艺流程中会遇到的真实痛点，比如应力集中点的预测、不同加工方法对材料表面完整性的影响等等，这些都是我在日常工作中经常需要面对的难题。其次，它并没有固步自封于传统工艺，而是大胆地引入了许多新兴材料和智能制造的概念，例如增材制造在模具制造中的潜力分析，以及如何利用大数据优化材料选择的流程。这种前瞻性的视野，让我觉得手里拿的不是一本过时的参考书，而是一个指向未来技术方向的导航图。每次读完一部分内容，都会激发出我想要去实验、去验证的强烈欲望，这对于保持专业领域的持续热情至关重要。

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这本书的语言风格非常独特，它在保持高度专业性的同时，却出人意料地具有一种学者的严谨和匠人的细致。作者的文字功底深厚，没有使用那种晦涩难懂的“学术腔”，而是用一种清晰、精确、富有逻辑性的语言来阐述复杂的材料科学原理。例如，在描述相变过程时，既有热力学方程的支撑，又有形象的比喻来辅助理解，使得那些原本抽象的概念变得触手可及。我特别留意到作者在引用参考文献和数据来源时的规范性，每一个关键论断后面都有明确的出处标注，这极大地增强了内容的可靠性和说服力，让人可以放心地将书中的结论应用于实际工作。这种文风的平衡掌握——既不过分口语化以致失真，也不过分僵硬以致难以阅读——是很多专业书籍难以企及的高度。

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