金属工艺学实验 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:高等教育出版社

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页数:0

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出版时间:1900-01-01

价格:3.90元

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isbn号码:9787040095340

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• 金属工艺学
• 金属材料
• 实验教学
• 材料科学
• 金属加工
• 工艺技术
• 高等教育
• 实践教学
• 金属热处理
• 材料实验

精密机械设计与制造技术探析 本书导读： 本书旨在为从事精密机械设计、制造、研究与教学的工程技术人员和高等院校师生，提供一套系统、深入且富有实践指导意义的理论与技术体系。在全球制造业向高端化、智能化转型的浪潮中，对机械部件的精度、可靠性及功能集成度的要求达到了前所未有的高度。本书聚焦于“精密”这一核心概念，从基础理论的梳理，到先进制造工艺的剖析，再到误差的系统控制与测量，构建了一个多维度、全流程的技术框架。 第一部分：精密机械系统的基础理论与设计原则 本部分深入探讨了影响机械系统精度的根本性因素，为后续的工艺选择和误差控制奠定了理论基石。 第一章：精度理论的演进与量化 本章首先回顾了机械精度理论的发展历程，从传统的公差配合理论（如ISO标准）过渡到现代的误差理论体系。重点阐述了几何公差（GD&T）在表达复杂功能关系上的优越性及其在三维建模环境下的应用。详细介绍了形位误差（如平面度、同轴度、跳动误差）的数学描述模型，包括误差的空间分布特性和累积效应分析。此外，引入了可靠性工程与精度设计的交叉学科视角，探讨了在特定使用寿命和环境条件下，如何确定最优的公差域，避免“过度设计”或“设计不足”。 第二章：结构的热力学稳定性分析 精密机械在工作过程中，温度波动是导致尺寸和形状变化的主要因素之一。本章专注于热-机耦合分析。详细分析了材料的热膨胀系数、导热系数及其对机械刚度的影响。讲解了如何运用有限元方法（FEM）对复杂结构的热变形进行精确仿真，特别是在高功率密度加工设备或高精度光学仪器中，如何通过结构优化（如采用低膨胀系数材料、优化散热路径）来抑制热漂移。讨论了主动温度补偿技术，如利用热敏元件实时调整运动部件的补偿量。 第三章：超精密运动控制与驱动系统 精密运动的实现依赖于先进的驱动与控制技术。本章详细解析了超精密驱动器的类型与特性，包括压电陶瓷（PZT）驱动器、音圈电机（Voice Coil Motors）和直线电机。针对这些驱动器的非线性特性（如滞后、蠕变），系统介绍了前馈控制、滑模控制以及基于辨识模型的自适应控制策略。特别地，阐述了如何通过高分辨率编码器（如激光干涉仪、电容传感器）实现纳米级的闭环反馈，并讨论了伺服系统的带宽、刚度与动态响应之间的权衡取舍。 第二部分：先进精密制造工艺与材料选择 本部分聚焦于如何通过先进的加工手段，将设计蓝图转化为具有所需精度的物理实体。 第四章：超精密表面加工技术 本章深入探讨了如何获得亚微米级乃至纳米级表面粗糙度（Ra, Rq）。内容涵盖： 1. 金刚石车削与铣削： 针对非铁金属和某些聚合物的快速高效加工，分析了刀具几何角度、进给量与表面质量的关系。 2. 精密研磨与抛光： 重点介绍化学机械抛光（CMP）在平板类工件（如半导体晶圆、光学镜片）上的应用，以及磁流变抛光（MRF）对自由曲面复杂形状的修正能力。 3. 超精密磨削： 讨论了高精度砂轮的修整技术、冷却液的选择与磨削热的控制，以减小磨削层的相变和残余应力。 第五章：微纳加工与增材制造的精度挑战 随着微机电系统（MEMS）和复杂功能部件的需求增加，微纳加工技术成为关键。本章介绍光刻、聚焦离子束（FIB）等微加工方法，并分析其在制造高深宽比结构时的侧壁控制问题。同时，探讨了增材制造（AM）技术，尤其是金属激光熔融（SLM）和电子束熔化（EBM），在实现复杂拓扑结构的同时，如何通过优化粉末床的预热和激光扫描策略来控制残余应力和致密度，从而达到可接受的尺寸精度。 第六章：材料选择对精密性能的决定性影响 材料是精密系统的基石。本章不仅涉及传统的低膨胀合金（如因瓦合金、超低温钢），还详细分析了高性能陶瓷（如氧化铝、氮化硅）和复合材料（如碳纤维增强聚合物）在精密仪器中的应用。讨论了材料的时效性、抗蠕变性以及内部晶格结构对精密加工后尺寸稳定性的长期影响。介绍了针对特殊环境（如真空、强磁场）的材料选型准则。 第三部分：误差的系统化评估与控制 精密制造的最终目标是有效地管理和控制误差。本部分提供了实现高精度制造的量化工具和策略。 第七章：误差的系统辨识与补偿 本章将误差分析提升到系统层面。首先讲解了误差源的分类（系统误差、随机误差、周期性误差），并侧重于系统误差的辨识。介绍使用激光跟踪仪、球杆仪等高精度测量设备对机床几何误差模型（如导轨的直线度、旋转轴的偏心、倾斜）进行精确标定。重点阐述误差补偿技术，包括软件补偿（查表法、反向运动学模型补偿）和硬件补偿（如在热膨胀区域安装压电垫片进行主动校正）。 第八章：计量学在精密制造中的应用 高精度的测量是质量控制的保障。本章聚焦于非接触式测量技术。详细介绍了三坐标测量机（CMM）的校准与不确定度评定，以及光学测量技术（如白光干涉测量、激光共聚焦显微镜）在微观形貌和表面粗糙度评估中的应用。阐述了如何将测量数据与设计模型进行偏差映射分析，并实时反馈至加工环节，实现闭环制造。 第九章：装配精度与环境因素控制 即使单个部件精度极高，最终装配的精度也会受到装配过程和环境的制约。本章探讨了装配误差的传播与累积，特别是对于复杂多轴系统的影响。介绍了柔顺装配技术和力反馈装配，以最小化装配过程中的过定位和应力引入。最后，详细论述了如何设计和运行洁净室或恒温恒湿实验室，以确保精密仪器在运行环境中的长期稳定性。 总结展望： 本书强调从“设计-制造-测量”全流程进行一体化思考，旨在培养读者构建高精度系统的工程思维。通过对先进理论、前沿工艺和量化控制方法的全面解析，读者将能够掌握应对当代精密机械领域挑战的必备知识体系。

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说实话，这本书的排版风格非常“理工直男”，没有任何多余的美化，完全是功能至上的设计。那些密密麻麻的公式和推导过程，初看之下可能会让人望而却步，但只要静下心来，跟着作者的逻辑一步步走，就会发现其严密之处。特别是关于疲劳断裂机制的论述，书中引用了大量的经典实验数据和失效案例，分析了裂纹的萌生、扩展和最终的断裂过程，这对于从事结构件设计的人来说，简直是如获至宝。它清晰地阐述了表面处理工艺，比如喷丸强化、渗碳淬火等技术，如何通过改变材料表层的残余应力状态来显著提高其抗疲劳性能。阅读过程中，我时常需要对照着参考书目去查阅一些更基础的材料科学背景知识，但这本书本身提供的案例和数据支撑，已经足够扎实。它要求读者具备一定的数学和物理基础，但回报也是巨大的——对金属行为的预测能力会大大增强。

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这本书的编写者显然是位身经百战的实践者，他的叙述充满了对实际生产中常见问题的深刻洞察。我印象最深的是关于铸造缺陷分析的那一章，里面详尽地分类讨论了气孔、缩松、冷隔等常见缺陷的成因，并给出了一系列可量化的预防措施。例如，针对缩松问题，书中不仅提到了冒口设计的重要性，还结合流动性模拟的结果，解释了不同冒口形状对补缩效果的影响曲线。这种将理论计算与实际工程经验紧密结合的写法，让书中的内容显得异常“接地气”。它没有停留在“理想状态”的讨论上，而是直面了工业生产中的各种不确定性。对于我们这些即将步入工厂的车间工程师来说，这本书提供的不仅是操作指南，更是一套解决突发问题的思维框架。翻开任何一页，都能感受到那种为了确保产品万无一失而付出的心血。

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这本书的语言风格非常精准，每一个术语的使用都无可挑剔，体现了极高的专业素养。最让我受益匪浅的是关于焊接冶金的章节，它不仅讲解了焊缝区的热影响区（HAZ）的组织变化，还深入探讨了不同焊接方法（如TIG、MIG、激光焊）对微观结构的影响差异。书中对焊后热处理（PWHT）的必要性和参数选择提供了非常详尽的指导，特别是对高强度钢和异种金属连接时应力消除和脆性控制的策略，写得极为精彩。它没有回避焊接过程中可能出现的各种脆性问题，比如氢致裂纹，并给出了有效的预防和检测手段。整本书的逻辑脉络清晰，从材料本身的属性，到加工成型过程的控制，再到最终的性能验证，形成了一个完整的闭环。读完此书，我对如何通过精细的工艺控制来驾驭金属材料的复杂性能，有了一种全新的、更加立体的认识。

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这本《金属工艺学实验》的封面设计得颇具年代感，那种略微泛黄的纸张质感，让人仿佛一下子回到了大学实验室里，空气中弥漫着机油和金属碎屑的味道。我记得第一次翻开它的时候，就被其中详尽的图表和精密的仪器操作流程所吸引。它不像有些教科书那样干巴巴地堆砌理论，而是真正地把“实验”二字融入了血脉。书中对各种金属材料的微观结构分析部分写得极其透彻，从布氏硬度到洛氏硬度，再到更专业的金相分析，每一步骤的原理、操作规范、注意事项，乃至于实验数据如何准确地进行统计学处理，都描述得一丝不苟。尤其是那些关于热处理工艺的章节，详细列举了不同合金在不同温度下的相变过程，配有清晰的相图，这对于理解金属的“脾气”至关重要。作为初学者，这本书无疑是最好的引路人，它不仅教你“怎么做”，更让你明白“为什么这么做”，真正培养起严谨的工匠精神。读完后，感觉自己对金属材料的理解，已经从停留在书本上的概念，跃升到了可以亲手去塑造和改造的实践层面。

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我手里这本书的纸张质量实在是不太理想，装订也有些松散，书页边缘已经有明显的磨损痕迹，但这反而让它有了一种“老伙计”的感觉。这本书的价值完全在于其内容的深度和广度，特别是对非金属夹杂物的识别和控制那一块，简直是教科书级别的梳理。它详细分析了氧化物、硫化物等常见夹杂物在不同熔炼和铸造条件下形成的原因、分布形态以及对最终产品机械性能的负面影响。书中提供的金相照片清晰度极高，对比度把握得恰到好处，即便是放大倍数很高的图像，其中的晶界、孪晶结构都能被精准地辨认出来。我特别喜欢它对“过程控制”的强调，它没有简单地给出“合格”与“不合格”的结论，而是深入探讨了从原材料入炉到最终冷却成型的每一个环节中，哪些参数的微小波动会导致最终成品性能的巨大差异。这本书，与其说是一本实验手册，不如说是一本关于如何“驯服”金属脾气的修行指南，让人心悦诚服。

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