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出版者:机械工业出版社

作者:路纯红

出品人:

页数:374

译者:

出版时间:2005-1-1

价格:38.0

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787111150695

丛书系列:

图书标签:

• AutoCAD
• 机械制图
• AutoCAD2005
• 中文版
• 制图
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• 设计
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• 实例
• 光盘

《机械设计与制造技术前沿探索：面向工业4.0的智能制造实践指南》 图书简介 本书旨在为机械工程领域的研究人员、工程师、技术人员以及高等院校师生提供一份全面、深入且极具前瞻性的技术参考和实践指南。本书紧密围绕当前全球制造业升级的核心趋势——工业4.0（或称智能制造），聚焦于机械设计、先进材料应用、精密制造工艺、数字化仿真与优化、以及智能系统集成等多个关键领域，力求构建一个连接理论研究与实际生产应用的知识桥梁。 第一部分：新一代机械设计理论与方法 本部分深入探讨了超越传统设计范式的现代机械设计理念。我们摒弃了纯粹基于经验和经验公式的传统方法，转而采用基于模型的系统工程（MBSE）方法论指导产品全生命周期的设计活动。 1.1 基于多物理场耦合的优化设计： 详细介绍了如何利用有限元分析（FEA）、计算流体力学（CFD）以及离散元法（DEM）等工具，对复杂的机械系统进行多物理场（如热-力-电-磁耦合）的仿真与分析。重点阐述了如何识别设计瓶颈，并在早期设计阶段就实现性能、可靠性与成本的最佳平衡。内容涵盖了结构拓扑优化、尺寸优化以及形状优化在复杂结构件（如航空发动机叶片、高精度机床主轴）设计中的具体应用案例。 1.2 增材制造（AM）驱动的设计创新（DfAM）： 随着增材制造技术的成熟，机械设计范式正发生根本性转变。本章系统梳理了选区激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等主流金属增材制造工艺的材料特性和限制条件。重点讲解了如何进行面向增材制造的设计（Design for Additive Manufacturing），包括晶格结构设计、复杂内部流道设计、以及如何利用AM实现传统减材制造无法完成的复杂几何形状集成化设计，以达到轻量化和功能集成化的目标。 1.3 可靠性与耐久性评估的数字化转型： 传统疲劳和蠕变寿命评估方法正逐步被数据驱动的方法所取代。本书介绍了随机载荷谱的生成、基于损伤容限的评估方法，以及如何利用高通量实验数据和机器学习模型，建立更加精确的剩余寿命预测模型，尤其关注高应力集中区域和异种材料连接处的失效预测。 第二部分：先进制造工艺与质量控制 本部分聚焦于实现“高精度、高效率、低能耗”制造目标所需的关键技术。 2.1 超精密加工与微纳制造技术： 探讨了亚微米乃至纳米级精度加工所面临的挑战。详细介绍了磁悬浮驱动机床、超声振动辅助加工、电火花加工（EDM）的新发展，特别是微细加工中刀具磨损的实时监控与补偿技术。针对光学元件和半导体封装的微结构制造工艺进行了深入剖析。 2.2 智能过程监控与自适应控制： 工业4.0的核心在于实时反馈与闭环控制。本章详细论述了如何集成非接触式传感器（如激光跟踪仪、机器视觉系统）对加工过程进行实时数据采集。重点讲解了基于过程建模和实时数据分析的自适应控制策略，例如自动补偿机床热漂移、自动识别并修正刀具磨损引起的尺寸偏差，从而实现“零缺陷”制造的可能性。 2.3 先进复合材料的连接与后处理： 针对碳纤维增强塑料（CFRP）和金属基复合材料在高端装备中的应用，本书提供了专业的连接技术方案，包括混合键合（粘接与铆接结合）、超声波辅助连接技术。同时，讨论了针对增材制造金属部件的应力消除、热等静压（HIP）等关键后处理技术对最终机械性能的影响机制。 第三部分：数字化集成与智能系统 本部分构筑了连接设计、制造、运营全生命周期的数字主线。 3.1 数字化孪生（Digital Twin）在机械系统中的应用： 详细阐述了如何构建高保真度的机械设备数字孪生模型。这不仅包括几何和物理模型的集成，更重要的是集成实时运行数据、状态监测数据和预测性维护算法。通过数字孪生平台，用户可以进行虚拟调试、远程诊断和性能预测，显著缩短新产品导入周期并降低维护成本。 3.2 工业物联网（IIoT）与边缘计算： 探讨了在数控机床和生产线上部署低延迟、高可靠性的IIoT解决方案。内容涵盖了OPC UA等工业通信协议的应用、传感器数据预处理技术、以及如何在边缘侧部署轻量化AI模型进行快速决策（如早期故障预警），减少对中心云平台的依赖。 3.3 工业机器人与人机协作（Cobots）： 介绍了新一代协作机器人在柔性装配和复杂搬运任务中的应用。重点分析了基于视觉伺服和力矩传感器的精确示教与路径规划技术，以及如何通过安全区域划分和行为预测算法，确保人与机器人在同一工作空间内的安全高效协作，实现人机优势互补的生产模式。 第四部分：面向可持续发展的机械工程 关注机械系统在整个生命周期内的环境影响与资源效率。 4.1 绿色设计与生命周期评价（LCA）： 介绍如何将LCA工具集成到设计阶段，评估材料选择、能源消耗和报废回收对产品环境足迹的影响。讨论了如何通过模块化设计和易拆解设计，提高产品和零部件的再制造（Remanufacturing）潜力。 4.2 智能运维与能源效率优化： 探讨了如何利用实时监测数据优化大型机械系统的运行参数，降低非生产性能耗。例如，通过预测性维护避免设备因故障停机导致的能源浪费，或通过优化压缩机、泵站的运行工况实现系统级节能。 本书的深度和广度使其成为一本面向未来机械工程实践的必备参考书，它不仅提供了当前最先进的技术方法论，更指明了向更高效、更智能、更可持续的制造未来转型的清晰路径。全书结合了大量的工程实例和前沿研究成果，确保内容的理论深度与工程实用性并重。

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