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出版者:机械工业出版社

作者:钟建琳

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2002-09-01

价格:50.0

装帧:

isbn号码:9787111109372

丛书系列:

图书标签:

• Pro/ENGINEER
• 数控加工
• 机械制造
• CAD/CAM
• 编程
• 实训
• 教程
• 工业软件
• 制造业
• 加工工艺

现代机械制造技术与工艺实践 本书聚焦于21世纪以来机械制造领域快速发展的核心技术与前沿应用，旨在为工程技术人员、高级技工以及相关专业学生提供一套全面、深入且高度实用的知识体系。本书内容紧密围绕“数字化、智能化、绿色化”的制造趋势展开，强调理论与实践的紧密结合，力求构建一座从基础原理到复杂系统集成的知识桥梁。 --- 第一部分：先进材料与结构设计基础 第一章：工程新材料的性能与选择 本章系统回顾了传统金属材料（如高强度钢、铝合金）的微观结构、力学性能及其在关键工程部件中的应用优化。重点探讨了高性能复合材料（CFRP、GFRP）的制造工艺、失效模式分析以及在航空航天和高端装备中的选型原则。此外，还引入了智能材料和增材制造用特殊粉末材料的特性介绍，为后续的复杂成型技术奠定材料基础。内容详述了如何根据复杂载荷条件和工作环境（如高温、腐蚀、疲劳）进行精确的材料性能评估和匹配。 第二章：面向制造的结构优化设计 本章深入讲解了现代结构设计理念，强调从设计伊始就必须充分考虑后续制造的可行性、成本效益及最终产品的可靠性。内容涵盖拓扑优化、尺寸优化和形状优化在有限元分析（FEA）框架下的实施步骤。详细阐述了如何利用轻量化设计策略（如仿生结构、蜂窝结构）在保证强度的前提下，显著降低材料消耗和惯性，这对于新能源汽车和高速列车的设计至关重要。同时，探讨了薄壁结构和异形截面在应力集中控制方面的设计技巧。 第三章：公差与配合的精密控制 本章超越了传统的几何尺寸和形状公差（GD&T）标准解读，侧重于现代精密仪器和高精度装配中对微观形位误差的控制技术。引入了基于统计过程控制（SPC）的公差分配方法，讲解了如何通过过程能力指数（$C_p$, $C_{pk}$）来量化制造过程的稳定性。对于关键配合，详细分析了接触面的表面形貌（粗糙度、波纹度）对其摩擦学性能和装配性能的决定性影响，并介绍了接触分析的数值模拟方法。 --- 第二部分：数字化制造与工艺仿真 第四章：基于模型定义的制造（MBD）与数据管理 本章阐述了现代制造业如何从二维图纸向三维模型驱动的流程转型。详细介绍了模型定义制造（MBD）的核心要素，包括PMI（产品制造信息）的嵌入、标准化注解的应用，以及这些数据如何无缝集成到后续的工艺规划、检测和供应链管理中。重点讨论了PLM（产品生命周期管理）系统在数据一致性、版本控制和跨部门协作中的关键作用。 第五章：先进切削加工的机理与优化 本章聚焦于高速、高精度切削领域。深入探讨了切削力、刀具磨损与切屑形态之间的复杂关系，并分析了切削参数（主轴转速、进给量、切深）对加工表面质量和刀具寿命的非线性影响。详细介绍了刀具路径规划的几何算法，尤其针对复杂曲面和五轴联动加工中的干涉避让策略。引入了基于实时监控数据的自适应切削参数调整模型，以应对材料非均匀性带来的挑战。 第六章：特种加工技术与微纳制造 本章全面覆盖了传统机械加工难以实现的领域。重点解析了电火花加工（EDM）和电化学加工（ECM）的电解物理过程，以及激光加工（切割、熔覆、表面改性）的热影响区控制技术。在微纳制造方面，本书详细介绍了微机电系统（MEMS）的典型加工方法，如深反应离子刻蚀（DRIE）的工艺窗口选择，以及超精密加工中的振动抑制与热误差补偿技术。 第七章：增材制造（AM）的工艺链与质量控制 本章深入探讨了金属增材制造（如SLM、EBM）的完整流程。从粉末表征、铺粉技术、激光熔池动力学分析，到成型后的残余应力消除和后处理工艺（如热等静压HIP）。重点阐述了增材制造特有的缺陷（如气孔、未熔合）的在线监测与离线无损评估技术（如X射线CT），并讨论了如何根据最终性能要求，设计合理的构建方向和支撑结构。 --- 第三部分：自动化、集成与智能制造 第八章：数控系统架构与编程接口 本章侧重于现代数控系统（CNC）的软硬件结构，而非特定的编程语言语法。详细解析了开放式数控（OpenCNC）系统的架构、实时内核的运行机制以及运动控制器与PLC之间的协同工作原理。探讨了如何利用OPC UA等工业通信协议，实现设备层数据的高效采集与传输。本章内容旨在帮助读者理解数控机床的“大脑”是如何工作的，以及如何进行系统级的参数调整和故障诊断。 第九章：柔性制造系统（FMS）的集成与调度 本章聚焦于如何构建和管理高度自动化的生产单元。讲解了柔性制造系统（FMS）中物料搬运系统（AGV/RGV）、自动换刀装置和工件自动装夹系统的集成方案。重点阐述了先进的生产调度算法，包括基于遗传算法和强化学习的动态作业排序方法，以实现生产线的快速重构和对突发事件（如设备故障、紧急订单）的快速响应能力。 第十章：工业物联网（IIoT）与数据驱动的质量保证 本章将制造过程与信息技术深度融合。详细介绍了如何利用传感器技术（振动、温度、声发射）对机床健康状态进行预测性维护（PdM）。深入分析了大数据分析在工艺优化中的应用，例如，如何利用机器学习模型从海量传感器数据中提取影响零件合格率的关键工艺参数组合，从而实现从“事后检验”到“事前预防”的转变。探讨了数字孪生技术在模拟和优化复杂制造流程中的实践案例。 --- 第四部分：绿色制造与可持续发展 第十一章：面向生命周期的可持续制造 本章关注于制造过程的环境影响最小化。内容包括低能耗加工策略的设计、切削液的循环利用与净化技术，以及如何评估零部件从原材料提取到报废回收的整个生命周期（LCA）的能耗和环境负荷。重点介绍了节能型机床结构的设计特点和节能模式的有效实施。 第十二章：先进表面工程与功能涂层 本章详细介绍如何通过表面技术赋予零部件特定的增强功能。内容涵盖等离子喷涂（PVD/CVD）薄膜的制备机理、硬质合金涂层（如TiAlN）的优化，以及激光熔覆技术在修复和强化大型关键部件上的应用。讨论了如何精确控制涂层与基体之间的界面结合强度，以提高耐磨损和抗腐蚀性能。 --- 本书特色： 深度与广度兼顾： 覆盖了从微观材料到宏观系统集成的全制造链条。 强调前沿技术： 紧密结合工业4.0、智能制造和增材制造的最新进展。 案例驱动学习： 穿插大量实际工程项目中的工艺难题与解决方案分析，强化读者的解决实际问题的能力。 理论与软件应用结合： 虽然不侧重于单一软件操作，但深入分析了各类仿真软件背后的核心计算模型和算法原理。 本书适合希望全面掌握现代精密、复杂机械产品制造核心技术的工程师、技术经理、研发人员，以及致力于先进制造技术研究的高年级本科生和研究生。

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这本书的封面设计得非常朴实，那种深蓝色的背景配上白色的标题字，一下子就给人一种专业、严谨的感觉。我拿到手的时候，首先注意到的是它的页数，挺厚一本的，感觉内容量应该很扎实。我本来对数控加工这块了解得比较零散，很多理论知识都是通过网上搜集的一些零碎资料拼凑起来的，所以一直希望能找一本系统性强的教材来梳理一下。这本书的排版确实很用心，图文并茂的讲解方式，特别是那些关键步骤的插图，画得特别清晰，几乎不需要太多文字解释，光看图就能大致明白操作流程。我试着按照书里介绍的第一个零件编程，发现它把每一步的逻辑都掰开了揉碎了讲，从刀具的选择到进给速度的设定，甚至是一些常见的误差分析和修正方法，都给得非常到位。对于我们这些初学者来说，这种“手把手”式的教学是最需要的，它不像一些高深的理论书籍那样晦涩难懂，而是更侧重于实战应用，读起来一点都不觉得枯燥乏味，反而有种“原来如此”的豁然开朗的感觉。

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我发现这本书的章节逻辑组织得非常清晰，从基础的零件建模，过渡到二维图纸的生成，再到数控程序的创建，最后到后处理和机床模拟，整个流程一气呵成，完全模拟了实际项目从设计到制造的完整链条。最让我印象深刻的是它对“后处理程序”的讲解。很多初学者都以为软件生成了NC代码就万事大吉了，但这本书详细解释了为什么不同的机床需要不同的后处理器，以及如何根据机床的具体规范（比如G代码的兼容性、注释格式等）来微调后处理文件。作者甚至还附带了一些常见的后处理错误代码的排查思路。这种对“最后一公里”的关注，体现了作者极强的专业素养和对读者学习需求的深刻理解。它不仅仅是教你怎么用软件，更是在培养你的工程思维，让你明白每一个步骤背后的技术关联性。

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说实话，我买这本书的时候，主要还是冲着“Pro/ENGINEER”这个名字去的，毕竟在现在的机械设计和制造领域，这个软件的地位还是不容小觑的。我之前用过其他几款CAD/CAM软件，总感觉在曲面处理和复杂零件的路径生成上有些力不从心。这本书在这方面的讲解力度确实超出了我的预期。它不仅详细介绍了软件界面的布局和基础功能，更深入地探讨了如何利用Pro/ENGINEER的高级模块来处理那些曲率变化复杂的曲面加工任务。我特别欣赏作者在讲解G代码和M代码的生成与优化时所采用的视角——他们没有仅仅停留在软件自动生成的层面，而是引导读者去理解背后的G代码逻辑，这样当我们遇到机床报错或者加工效果不理想时，就能迅速定位到是程序段出了问题，而不是盲目地重新生成一遍。这种对底层原理的挖掘，让这本书的价值远远超出了一个简单的软件操作手册的范畴，它更像是一本结合了理论基础和软件实操的工程指南。

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这本书的语言风格非常平实、严谨，读起来就像是跟着一位经验丰富的老技师在身边指导一样，没有太多花哨的辞藻，全是干货。我尤其欣赏它在讲解参数设置时，会提供一个“经验范围”或者“推荐值”，并解释为什么这个范围是合理的，比如主轴转速和切深对不同材料（如铝合金、不锈钢）的影响差异。这比那些只给出一个固定数值的教程要高级得多，因为它教会读者根据实际情况进行动态调整。另外，书中的很多插图都不是那种光滑的渲染图，而是带有测量线、坐标轴标记的实际操作截图，这大大增强了真实感。阅读过程中，我很少需要频繁地翻阅字典去查专业术语，因为关键的术语都会在第一次出现时给出明确的定义。总而言之，这是一本可以放在工作台旁随时翻阅的参考书，它的价值会随着使用频率的增加而不断显现出来。

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这本书的实用性强到令人发指，几乎每一章的后面都附带了大量的练习案例和疑难解答。我个人对高级刀具路径的生成特别感兴趣，尤其是螺旋进给和五轴联动加工的部分，那块内容通常都是很多教材里的一笔带过或者干脆跳过。但这本书对这块的阐述非常深入，图示非常精妙地展示了刀具在不同倾斜角度下与工件表面的接触情况，这对于理解如何减少表面粗糙度和提高加工精度至关重要。我记得有一章专门讲了如何设置装夹方案，这在实际生产中是一个常常被忽视但至关重要的一环，作者从受力分析的角度出发，结合软件中的装夹模拟功能，给出了一套非常科学的设置流程。这本书的作者群显然是深谙一线生产流程的专家，他们的经验总结让这本书充满了烟火气，而不是实验室里的空泛理论，这对于我们这些渴望快速上手干活的工程师来说，简直是如获至宝。

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