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isbn号码:9787502114886

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• 机械工程
• 机械基础
• 机械原理
• 机械设计
• 工程力学
• 材料力学
• 制造技术
• 机械制图
• 工业工程
• 机械设备

现代精密制造技术与应用 图书简介 本书深入探讨了当代制造业领域的前沿技术、核心原理及其在复杂工程系统中的实际应用。它旨在为读者提供一个全面、系统且具有高度实践指导意义的知识框架，涵盖从材料科学到智能控制的多个关键维度，特别侧重于信息技术与高端装备制造的深度融合。 第一部分：先进材料与表面工程的革新 本部分聚焦于支撑现代工程性能极限的材料基础。我们详细分析了高性能合金、复合材料以及功能性新材料的微观结构、宏观力学性能及其设计准则。 1.1 极端环境下的结构材料： 阐述了高温合金（如镍基单晶）、超高强度钢以及钛铝系金属在航空航天、能源动力装置中的应用挑战与解决方案。重点讨论了晶界强化机制、疲劳寿命预测模型以及蠕变行为的控制技术。 1.2 复合材料的结构设计与制造： 深入剖析了碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）、陶瓷基复合材料（CMC）的铺层设计理论、失效模式分析，以及自动化铺放（AFP）和热压罐固化工艺中的关键参数控制。讨论了这些材料在减轻结构重量和提升耐热性方面的革命性作用。 1.3 表面工程与界面调控： 本章系统介绍了提高零部件服役可靠性的表面处理技术。涵盖了先进的热喷涂技术（如等离子喷涂、高能束流喷涂）、PVD/CVD 涂层技术，以及激光熔覆修复工艺。着重分析了涂层与基体之间的界面结合强度、残余应力控制对耐磨、耐腐蚀性能的影响。探讨了纳米结构涂层在自修复和超疏水功能实现中的潜力。 第二部分：复杂零部件的数字化制造流程 本部分是全书的核心，详细介绍了如何利用数字化工具链实现从设计到成形的全过程优化，特别是针对复杂几何形状和高精度要求的零部件。 2.1 增材制造（AM）的技术谱系与工艺优化： 全面覆盖金属激光粉末床熔融（SLM）、电子束熔化（EBM）等主流金属增材制造技术。细致讲解了粉末特性对成形质量的影响，重点分析了热影响区（HAZ）的残余应力演变、孔隙率的形成机理及其控制策略。此外，探讨了增材制造在拓扑优化结构后处理（如热等静压HIP）中的必要性。 2.2 高精度减材制造与多轴加工： 阐述了五轴联动加工中心在复杂曲面加工中的运动学原理、刀具路径规划及其误差补偿技术。详细介绍了超精密磨削和研磨技术，特别是针对光学元件和精密模具的加工参数选择。引入了切削力、振动与表面完整性之间的耦合关系分析模型。 2.3 数字化仿真与工艺验证： 重点介绍了过程模拟在现代制造中的关键作用。包括有限元分析（FEA）在冲压、锻造过程中的成形模拟，以及金属液流动力学模拟在铸造中的应用。阐述了如何利用数字孪生技术构建物理实体与虚拟模型之间的实时映射，以实现工艺的预测性维护和在线优化。 第三部分：智能传感、监测与质量保证 本部分关注现代工厂对过程信息实时获取和决策支持的需求，探讨了如何将传感器技术和数据分析集成到制造环节中，以实现质量的本质安全。 3.1 制造过程中的在线监测技术： 详细介绍了非接触式测量技术（如激光位移传感器、机器视觉系统）在工件尺寸和形状检测中的应用。对于切削加工，深入探讨了声发射（AE）信号、振动信号和红外热成像技术如何用于刀具磨损的实时监测和加工状态的识别。 3.2 先进计量学与三维扫描： 阐述了基于光学原理的坐标测量机（CMM）、接触式和非接触式三维扫描技术的工作原理。重点讲解了点云数据的处理、配准算法以及如何将扫描结果与 CAD 模型进行偏差分析（GD&T 符合性验证）。 3.3 工业物联网（IIoT）与数据驱动的质量管理： 介绍了制造执行系统（MES）和数据采集系统的架构。分析了如何利用统计过程控制（SPC）结合机器学习算法，对大量实时生产数据进行挖掘，以实现早期缺陷预警和工艺参数的自适应调整，从而迈向自优化制造系统。 第四部分：面向系统的可靠性与维护工程 本部分从系统整体性能和全生命周期的角度，探讨了如何确保复杂装备在长期运行中的稳定性和经济性。 4.1 故障诊断与预测性维护（PdM）： 深入研究了基于信号处理的故障特征提取方法，如快速傅里叶变换（FFT）、小波分析在设备健康状态评估中的应用。构建了基于可靠性指标（如平均故障间隔时间 MTBF）的寿命预测模型，并介绍了基于健康指数（HI）的维护决策流程。 4.2 系统集成与人机工程学： 讨论了自动化生产线中机器人、自动化输送系统与上层控制系统的集成技术。同时，强调了在复杂设备操作界面设计中，如何融入认知负荷理论和人机交互（HCI）原则，以最大化操作效率并降低人为失误的风险。 4.3 可持续制造与绿色工艺： 探讨了能源效率优化、废弃物最小化和材料回收再利用在现代制造业中的重要性。分析了水基切削液替代油基切削液、低能耗固化技术等绿色制造实践对环境和生产成本的综合影响。 本书内容覆盖面广，逻辑严密，理论阐述深入浅出，并辅以大量实际工程案例分析，是高年级本科生、研究生以及从事高端装备研发、制造和质量控制的工程师的理想参考读物。

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