Tool and Manufacturing Engineers Handbook Vol 9 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Philip E. Mitchell

出品人:

页数:550

译者:

出版时间:1998-8

价格:1780.00元

装帧:

isbn号码:9780872634893

丛书系列:

图书标签:

• 机械工程
• 制造工程
• 工具工程
• 工业工程
• 机械设计
• 生产技术
• 工艺技术
• 金属加工
• 数控技术
• 工业自动化

现代制造技术与材料科学前沿探索 导言 随着全球工业化进程的不断深化，对先进制造技术和材料科学的需求日益迫切。本卷手册汇集了近年来在超精密加工、增材制造、智能制造系统、先进功能材料以及表面工程等领域取得的突破性研究成果与实践经验。本书旨在为机械工程、材料科学、工业设计、质量控制以及研发领域的专业人士提供一套全面、深入且具有前瞻性的参考指南。我们聚焦于如何通过集成创新的工艺方法和新型材料，实现更高效、更环保、更高性能的制造解决方案。 第一部分：增材制造（3D打印）的深度应用与优化 1.1 新型金属粉末与陶瓷材料的增材制造特性 本章节详细探讨了增材制造领域中新兴的金属粉末（如高熵合金、梯度材料）和特种陶瓷粉末的流变学特性、烧结行为及微观结构演变。重点分析了选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等技术在处理这些复杂材料时的工艺窗口控制、残余应力管理以及缺陷抑制策略。内容涵盖了通过优化粉末粒度分布和球化率，如何显著提高打印部件的致密度和机械性能。 1.2 增材制造件的后处理与性能验证 增材制造（AM）部件的性能往往受制于其独特的微观结构。本部分深入研究了热等静压（HIP）、热处理、机械抛光和电化学抛光等关键后处理技术。我们提供了不同材料体系（钛合金、镍基高温合金、不锈钢）在特定后处理流程下的力学性能、疲劳寿命和耐腐蚀性能的对比分析。此外，还介绍了无损检测（NDT）技术，如超声波检测和X射线计算机断层扫描（XCT），在AM件质量保证中的应用标准与方法。 1.3 复杂几何结构的拓扑优化与设计准则 本节侧重于增材制造独有的设计自由度。内容涵盖了基于有限元分析（FEA）的拓扑优化方法，用于实现结构轻量化和功能集成。详细阐述了如何将优化结果转化为可制造的CAD模型，包括晶格结构设计、点阵结构生成及其在航空航天和生物医学工程中的应用案例。探讨了“设计为制造”（DfM）在AM环境下的新范式转变。 第二部分：超精密与微纳加工技术 2.1 超精密研磨与抛光技术的新进展 本部分聚焦于如何实现表面粗糙度达到纳米级甚至亚纳米级的加工。详细介绍了磁流变抛光（MRF）、电化学机械抛光（ECMP）以及离子束抛光等先进技术的工作机理、工艺参数控制及其在光学元件、半导体晶圆和精密模具制造中的应用。着重分析了这些技术在去除表面损伤层和控制表面形貌方面的优势与挑战。 2.2 微细加工中的非传统切削技术 探讨了激光微加工、超声波辅助加工（UAM）和电火花加工（EDM）在微小特征制造中的最新发展。特别关注了飞秒激光的超快加工特性在脆性材料（如玻璃、陶瓷）和薄膜材料上的应用，以及如何通过精确控制脉冲参数实现高精度、低热影响区的微结构制造。 2.3 接触式测量与形貌表征 先进加工必然依赖于高精度的测量反馈。本章详细介绍了原子力显微镜（AFM）、白光干涉仪和激光共聚焦显微镜在表面形貌、粗糙度参数（如Sa, Rq, Rsk）和三维形貌重建中的应用规范与数据解释。 第三部分：先进材料与表面工程 3.1 高性能工程陶瓷与复合材料的切削加工 本章着眼于硬脆材料的加工难题。系统总结了金刚石刀具、超硬涂层刀具在加工碳化硅（SiC）、氧化铝等陶瓷材料时的磨损机制与寿命预测模型。同时，探讨了纤维增强复合材料（FRCs）在高速铣削过程中可能出现的脱层、纤维暴露等缺陷的预防措施和加工参数优化。 3.2 现代表面改性技术及其在耐磨损/耐腐蚀中的应用 深入分析了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）技术在工具和模具涂层中的应用。重点研究了类金刚石（DLC）涂层、多层复合涂层（如TiAlN/AlCrN）的界面结合强度、硬度梯度设计及其在极端工况下的失效分析。此外，还涵盖了热喷涂技术在修复和功能化大型零部件方面的最新进展。 3.3 功能性表面的设计与制造 本部分关注于赋予材料特定功能的表面结构。内容涉及仿生表面（如自清洁、超疏水/亲水表面）的微纳结构设计与复制技术，以及在摩擦学领域中，如何通过表面纹理化（如激光雕刻凹槽）来改善润滑性能和减少摩擦损失。 第四部分：智能制造与过程控制 4.1 制造过程中的实时传感与数据采集 本章强调了工业物联网（IIoT）在现代车间中的集成。详细介绍了集成于刀具、夹具和工件上的新型传感器技术，如声发射（AE）、振动监测和红外热像仪，用于实时获取切削力、温度、刀具磨损状态等关键过程变量。 4.2 基于机器学习的工艺参数优化与故障诊断 探讨了如何利用大数据分析和机器学习算法（如神经网络、支持向量机）对实时采集的传感器数据进行建模。内容包括基于预测模型的自适应控制系统，用于动态调整进给量和切削速度以维持恒定的表面质量或延长刀具寿命。此外，还提供了针对机床主轴故障、冷却液系统异常的早期诊断流程。 4.3 柔性制造系统（FMS）的集成与调度 本节关注于如何构建高度自动化的柔性生产线。讨论了先进的机器人技术、自动换刀系统（ATC）和物料搬运系统（AGVs/AMRs）的集成策略。重点分析了离散事件仿真（DES）在优化生产流、平衡负载和缩短交付周期方面的应用。 结论 本书力求在理论深度与工程实践之间搭建一座坚实的桥梁，系统性地展示了当前制造领域向更高精度、更高效率和更高智能方向发展的核心驱动力。读者将通过阅读这些前沿技术综述和详细案例分析，获得指导未来研发工作和优化生产流程的宝贵知识。

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