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出版者:北京理工大学出版社

作者:徐小国 编

出品人:

页数:207

译者:

出版时间:2009-8

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787564007522

丛书系列:

图书标签:

• 机加工
• 实训
• 机械制造
• 工技
• 职业教育
• 技能培训
• 数控
• 车床
• 铣床
• 加工工艺

精密工程与现代制造技术 内容提要 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨现代精密工程领域的前沿技术、核心原理及实际应用。全书内容紧密围绕超精密加工、先进材料的塑性与断裂行为、智能制造系统的集成与优化、以及质量控制的现代方法展开。我们探讨了从微纳尺度加工的物理基础到复杂系统工程管理的各个层面，旨在培养读者具备扎实的理论基础和解决实际工程问题的能力。 第一部分：精密加工的物理基础与前沿 本部分重点剖析了超精密加工过程中的基本物理现象和前沿技术。 第一章：表面完整性与微观形貌控制 本章首先回顾了传统加工方法（如磨削、车削）的局限性，并引入了表面完整性（Surface Integrity）的概念，包括残余应力、微观硬度和显微组织变化对零件服役性能的影响。接着，详细阐述了影响表面形貌的几个关键因素：刀具磨损的演变模型、颤振（Chatter）的抑制策略，以及润滑冷却液在极端接触条件下的作用机理。 我们深入研究了基于物理模型的方法来预测和控制表面粗糙度（Ra, Rz, Rq），并引入了新的评价指标如纹理各向异性。特别地，本章对磁流变抛光（MRF）和离子束抛光（Ion Beam Figuring）等非接触式精密抛光技术进行了系统介绍，分析了它们的去除率、选择性抛光能力以及对敏感材料（如光学元件、半导体晶圆）的适用性。 第二章：先进加工技术的原理与实现 本章聚焦于对传统机械加工方法提出挑战的新型制造技术。 电火花加工（EDM）与电化学加工（ECM）的优化： 详细分析了放电机制的能量分布和等离子体的影响，提出了基于脉冲参数控制的尺寸精度提升方法。在ECM部分，重点探讨了电解液的导电性、流体力学特性与电化学反应速率之间的耦合关系，以及如何利用高电流密度实现硬质合金的有效去除。 激光加工技术： 区分了热效应加工（如激光熔覆、激光切割）和非热效应加工（如飞秒激光烧蚀）。针对飞秒激光，我们构建了多光子吸收模型，解释了超短脉冲在材料内部的能量沉积过程，以及如何实现无热影响区的微结构制造。 超声振动辅助加工： 探讨了超声波能量如何降低刀具与工件之间的摩擦系数，改善切削力，并减小切削热的产生。通过有限元分析（FEA），展示了振动轨迹对材料塑性变形区域的影响。 第二部：工程材料的力学响应与结构完整性 本部分将理论力学与材料科学相结合，探讨了复杂载荷下先进材料的行为特性。 第三章：塑性变形的本构模型与失效预测 本章着重于描述工程材料在复杂应力状态下的本构关系。从经典的Von Mises屈服准则出发，系统介绍了各向异性材料的屈服模型（如Hill模型、Barlat-Yanmar模型），并讨论了它们在深拉伸、辊压成形等过程中的适用性。 应变率敏感性： 分析了材料在高速变形（如冲击、高速切削）条件下，其流动应力随应变率变化的规律，并引入了Johnson-Cook和Zerilli-Armstrong模型进行描述。 晶体塑性学基础： 简要介绍了单晶和多晶体材料的滑移系理论，解释了微观晶粒取向对手加工表面性能的宏观影响。 疲劳与断裂力学： 探讨了低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的判定标准。重点讲解了线弹性断裂力学（Griffith, Irwin）和弹塑性断裂力学（J积分）在评估关键结构件（如航空发动机叶片、压力容器）裂纹扩展风险中的应用。 第四章：新型工程材料的加工挑战 本章聚焦于那些因其独特性能而在高技术领域得到应用的难加工材料。 高温合金与复合材料： 讨论了镍基、钴基高温合金的高温蠕变特性如何影响其切削刀具寿命。对于碳纤维增强塑料（CFRP）和陶瓷基复合材料（CMC），分析了纤维与基体的界面脱粘、铺层错位等独特的失效模式，并提出了针对性的加工策略，例如低温切削或水刀切割。 形状记忆合金与功能梯度材料： 介绍了形状记忆合金（SMA）在热力耦合作用下的相变行为，以及如何通过精确控制加工参数来保持或诱导其特定马氏体结构。对功能梯度材料（FGM），讨论了其成分梯度如何影响局部应力集中和热导率，从而指导加工路径设计。 第三部：智能制造与系统集成 本部分面向工业4.0的背景，探讨了如何利用信息技术、传感技术和数据分析来提升制造系统的柔性和效率。 第五章：制造过程的实时监测与数据驱动优化 本章阐述了从传统的离线检测向在线、实时监测的转变。 传感器技术在加工中的应用： 详细介绍了力传感器、声发射（AE）传感器、红外热像仪在监控刀具磨损、残余应力形成和工件表面质量方面的原理与部署。特别是声发射信号处理技术，包括其特征频率提取和与特定加工事件（如微裂纹、粘刀）的关联分析。 数字孪生（Digital Twin）在制造中的构建： 构建了一个虚拟模型来实时映射物理加工过程。我们探讨了如何利用高保真度的多物理场耦合仿真模型（包括热-力-电磁耦合）来预测加工结果，并通过反馈回路指导实际机床的参数调整，实现闭环控制。 过程质量的统计控制： 回顾并深化了SPC（统计过程控制）的应用，引入了更先进的控制图（如EWMA, CUSUM）来检测过程的微小漂移，并讨论了基于机器学习的异常检测在识别早期过程故障中的潜力。 第六章：自动化与柔性制造系统 本章关注如何设计和管理高效、可重构的制造单元。 机器人与协作系统： 分析了高精度工业机器人在复杂装配、检测和辅助加工任务中的运动规划和路径优化算法。讨论了人机协作（Cobots）的设计原则，强调了安全性和任务分配的逻辑。 制造资源调度（MRS）： 介绍了经典的作业车间调度（JSS）问题及其NP难解特性。重点介绍了基于启发式算法（如遗传算法、模拟退火）和实时约束编程（RCP）在动态、多变的订单环境中优化设备利用率和交付时间的策略。 人机交互界面（HMI）与知识管理： 设计直观、高效的HMI是确保复杂系统稳定运行的关键。本章讨论了如何将专家的隐性知识转化为可操作的数据库和决策支持系统，以快速应对工艺变更和突发故障。 总结 本书内容覆盖了从微观物理机制到宏观系统集成的多个层次，强调理论与实践的结合。读者通过学习本书，将能掌握现代精密制造领域的核心技术，为从事高精度产品设计、先进工艺开发及智能制造系统集成工作打下坚实基础。

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这本书的结构设计非常合理，逻辑清晰，层层递进，让人在阅读过程中能够逐步深入。从基础的机械原理和机床部件介绍，到各种加工方法的原理和工艺，再到具体的实训操作和质量检测，整个流程安排得井井有条。我特别喜欢它在介绍不同加工方法时，都将操作步骤、技术要点和注意事项都清晰地列了出来，并且辅以大量的插图和表格，让读者能够一目了然。例如，在讲解平面磨削时，书中不仅介绍了磨削的基本原理，还详细阐述了砂轮的选择、进给量的控制、磨削液的使用以及磨削后的表面粗糙度检测等关键环节，并且针对不同的工件材质和形状，给出了相应的加工参数建议。这种细致入微的讲解，让我能够更全面地掌握每一种加工方法。此外，书中还包含了一些关于机械加工质量控制的内容，比如表面粗糙度、尺寸精度、形位公差等概念的解释，以及如何通过测量工具进行检测和评定，这些都是保证加工质量的关键。这本书的严谨性和系统性，为我提供了一个非常扎实的学习基础，让我能够系统地掌握机加工的知识和技能，而不是零散地学习。

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这本书在讲解过程中，始终贯穿着“安全第一”的理念。在每一个实训项目和操作步骤中，作者都会详细说明相关的安全注意事项，并且配有清晰的安全警示图标。例如，在讲解使用砂轮机时，书中明确指出要佩戴防护眼镜和手套，并且要保持身体稳定，避免身体接触高速旋转的砂轮。在讲解使用钻床时，也强调了要牢固地固定工件，并且要注意手部与旋转部件的距离。这种对安全的重视，让我觉得这本书不仅是教我技术，更是在教我如何保护自己，如何成为一名负责任的机加工从业者。书中还包含了一些关于“应急处理”的内容，比如当机床出现异常声音或震动时，应该如何及时停机检查，以及如何处理常见的工伤事故。这些内容虽然可能用不到，但了解了之后，心里会更加踏实。这本书让我意识到，安全是机加工的基础，没有安全，一切技术都将无从谈起。

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作为一名希望通过自学掌握机加工技能的读者，我发现这本书在这方面做得非常出色。它似乎预设了我们这些自学者的需求，提供了大量的辅助学习资源。除了详尽的文字讲解和图示，书中还提供了一些关于如何查找和使用相关技术标准、行业规范的建议，这对于我们在实际工作中参考和运用非常有帮助。我尤其赞赏书中关于“刀具维护和保养”的章节，它详细介绍了不同类型刀具的磨损规律，以及如何进行正确的刃磨和保养，这不仅可以延长刀具的使用寿命，提高加工效率，还能降低生产成本。书中还提到了一些关于“选择合适机床”的指导性意见，这对于初学者来说非常重要，因为不同的加工任务需要不同类型的机床。例如，加工精度要求高的零件可能需要数控机床，而一些简单的零件则可以使用普通机床。这本书的全面性，让我在学习过程中少走了很多不必要的弯路，也让我能够更自信地面对实际的机加工工作。它提供了一种系统化的学习路径，让我们能够从零开始，逐步建立起自己的机加工知识体系。

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这本书对于“机加工实训”的侧重点非常明确，它并没有过分渲染高科技的设备，而是更加注重基础技能的培养和原理的理解。我特别喜欢书中关于“手动操作机床”的章节，它详细介绍了车床、铣床等传统机床的操作方法，包括如何调整进给量、如何进行手动进给、如何进行刀具补偿等。这些基础技能虽然看起来“老派”，但在很多场合仍然非常实用，而且对于理解机加工的本质非常有帮助。书中还分享了一些关于“如何提高加工效率”的技巧，比如如何合理安排工序、如何选择最合适的加工刀具、以及如何通过调整切削参数来缩短加工时间等。这些实用的技巧，都是作者多年实践经验的总结，对于我们这些初学者来说，能够直接学到这些宝贵的经验，简直是事半功倍。这本书的实用性，让我觉得我不仅仅是在学习理论，更是在学习一种能够直接应用于实际工作的技能，这让我非常有成就感。

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这本书的排版和插图质量非常高，这一点对于一本技术类书籍来说至关重要。书中的插图清晰、准确，很多复杂的机械结构和操作过程都通过精美的示意图进行了展示，让我能够更容易地理解书中的内容。例如，在讲解不同类型的夹具时，书中提供了各种夹具的结构图和使用示意图，让我能够清晰地看到它们是如何固定工件的。此外，书中还使用了大量的表格来总结关键参数和数据，比如不同刀具材料的切削性能对比，不同金属材料的加工硬度等，这些表格的设计非常简洁明了，方便我查阅和记忆。阅读体验方面，这本书的字体大小和行距都比较适中，长时间阅读也不会感到疲劳。可以说，这本书在细节之处都做得非常到位，无论是内容的深度和广度，还是排版和插图的质量，都达到了相当高的水准，让我觉得物超所值。

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不得不说，作者在编写这本书时，确实站在了一个非常接地气的角度。我是一个之前对机加工完全没有概念的读者，但这本书的语言风格非常友好，没有使用过于专业化和晦涩的术语，而是用通俗易懂的语言解释复杂的概念。例如，在讲到切削力对刀具寿命的影响时，作者并没有直接给出复杂的公式，而是通过类比，比如用一把钝的刀切菜比用一把锋利的刀费力得多，来形象地说明切削力的大小和刀具损耗的关系。这种“润物细无声”的讲解方式，让我能够轻松地理解那些原本可能让我望而却步的理论知识。而且，书中还为我们这些新手准备了许多“新手指南”性质的内容，比如如何正确选择和佩戴防护用品，如何识别和处理常见的机床故障，以及在实训过程中需要注意的安全事项。这些细节的关怀，让我感到非常安心，也让我觉得这本书不仅仅是传授技术，更是教会我们如何安全、高效地进行机加工。我尤其欣赏书中关于“零件图识读”的部分，它详细讲解了图纸上的各种符号、标注和公差要求，并且配有大量的实例图纸，让我能够清晰地理解图纸所表达的含义，从而准确地进行加工。这本书就像一位循循善诱的良师，让我们在学习过程中少走了许多弯路，也增强了我们学习的信心。

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这本书的装帧设计十分朴实，封面上“机加工实训”几个大字，没有过多华丽的渲染，直接点出了主题。翻开扉页，纸张的触感很不错，厚实而带有微微的磨砂感，即便是经常翻阅，也不易留指纹，细节之处见用心。最令我惊喜的是，作者似乎非常懂得读者的心理，开篇并没有一开始就抛出枯燥的技术参数或者复杂的理论公式，而是以一种温和的方式，将我们这些初学者带入了机加工的世界。首先，它用生动的语言描绘了机加工在现代工业中的重要地位，从我们日常生活中随处可见的手机、汽车，到高精尖的航空航天设备，无不凝聚着机加工的智慧和匠心。这种开篇方式，让我瞬间产生了学习的兴趣，不再觉得机加工是什么遥不可及的科学，而是与我们的生活息息相关的实践技能。接着，书中详细介绍了机加工的各个分支，比如车削、铣削、磨削等等，并且对每一种加工方式都进行了深入浅出的讲解。我尤其喜欢它关于车削的部分，不仅有详细的设备介绍，还对刀具的选择、进给量、切削速度的确定都有条理的说明，甚至还列举了一些常见的加工缺陷及其原因和解决方法。这些内容对于像我这样零基础的读者来说，简直是如获至宝，让我对机加工的整体轮廓有了清晰的认识，也为后续更深入的学习打下了坚实的基础。可以说，这本书从一开始就抓住了我的眼球，让我迫不及待地想继续深入了解下去，这是一本真正能够激发学习热情的好书。

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这本书最大的特点在于它将理论与实践完美地结合了起来，这一点在“机加工实训”这个书名中就有所体现，但真正阅读之后，我才深刻体会到它的精妙之处。它并没有停留在单纯的理论堆砌，而是通过大量生动形象的案例和详细的操作步骤，将抽象的知识转化为可操作的技能。例如，在介绍数控铣削时，作者不仅讲解了G代码和M代码的含义，还配以大量的实际加工图形和程序指令，甚至还提供了模拟加工过程的图示。这让我能够清晰地看到刀具的运动轨迹，理解每一个指令的作用，从而更好地掌握数控编程和操作的技巧。书中的实训部分尤其令人称道，它为我们提供了循序渐进的实训项目，从最简单的零件加工，到相对复杂的曲面加工，每一个项目都附有详细的图纸、工艺规程和安全注意事项。我特别喜欢书中关于“如何正确装夹工件”的章节，它通过图片和文字的双重说明，详细演示了不同类型工件的装夹方法，以及需要注意的关键点，这对于防止工件在加工过程中发生松动或损坏至关重要。此外，书中还穿插了一些关于加工效率提升和成本控制的探讨，这些都是在实际工作中非常重要的内容，也体现了作者在实践经验上的深厚积累。这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的师傅，耐心地指导着我们一步步地走向成功。

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总而言之，这本书为我打开了机加工世界的大门，让我从一个门外汉变成了一个对机加工有了初步认识和基本技能的学习者。它不仅传授了扎实的理论知识，更注重实践技能的培养，并且始终将安全放在首位。书中循序渐进的教学方法、清晰易懂的语言、丰富的案例和精美的插图，都让我能够轻松愉快地学习。我特别欣赏它在培养读者“工匠精神”方面的努力，让我不仅仅是学习操作，更是理解原理，追求卓越。这本书就像一位经验丰富的导师，陪伴我度过了许多学习的时光，让我对机加工这门技术充满了信心和兴趣。我非常推荐这本书给所有想要学习机加工的朋友们，无论你是初学者还是希望提升技能的从业者，都能从中获益匪浅。它不仅是一本技术书籍，更是一本能够激发学习热情、培养职业素养的优秀读物。

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这本书在讲解过程中，非常注重培养读者的“工匠精神”。它不仅仅是教我们如何操作机器，更是引导我们去理解每一个加工步骤背后的原理，去思考如何才能做出更精确、更完美的工件。例如，在讲解坐标系和定位基准时，作者花了很大的篇幅强调了选择正确的定位基准对保证加工精度的重要性，并且举了很多反例说明错误的基准选择可能导致的加工误差。这种对细节的关注，让我意识到机加工不仅仅是技术的操作，更是一种严谨的态度和精益求精的追求。书中还穿插了一些关于“如何优化加工工艺”的讨论，比如如何选择合适的刀具材料、如何调整切削参数以获得最佳的加工效果，以及如何通过合理的装夹方式来减少加工变形等。这些内容让我开始思考如何将学到的知识运用到实践中，去解决实际的加工难题，而不是被动地接受指令。这本书让我对机加工的理解，从“知道怎么做”上升到了“知道为什么这样做”，并且能够主动去思考“怎样做得更好”，这是一种质的飞跃。

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