Modern Machine Shop's Handbook for the Metalworking Industries pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Hanser Gardner Pubns

作者:Chapman, Woodrow W. (EDT)

出品人:

页数:2347

译者:

出版时间:

价格:425.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9781569903452

丛书系列:

图书标签:

• 金属加工
• 机械加工
• 机床
• 制造
• 工程
• 工业
• 金属材料
• 切削
• 加工工艺
• 工具

现代金属加工业：精益制造与前沿技术导览 本书全面深入地探讨了当代金属加工领域的核心原理、先进技术与实践策略，旨在为行业专业人士、工程师以及技术学生提供一份详尽且实用的操作指南。本书聚焦于如何通过优化流程、采纳尖端设备和材料，以及实施严格的质量控制，实现高效、可持续和高精度的制造目标。 --- 第一部分：基础工艺与材料科学的坚实根基 本部分内容奠定了理解现代金属加工技术所必需的理论框架和实践基础。 第一章：金属加工基础理论与安全规范 本章从最基础的切削原理讲起，详细阐述了金属材料在机械加工过程中的变形机制，包括塑性流动、应力与应变的关系。重点分析了切削力、切削热的产生与管理，以及刀具磨损的类型（如后刀面磨损、月牙洼形成）。 在安全规范方面，本章对车间环境的危害进行了系统梳理，涵盖了机械防护、火灾预防、化学品管理（如切削液的毒性与处理）以及个人防护装备（PPE）的正确使用标准。此外，还详细介绍了符合国际标准（如OSHA、ISO）的风险评估流程，确保操作人员在进行高精度加工时能够将风险降至最低。 第二章：先进金属材料特性与选择 现代制造依赖于高性能材料。本章深入剖析了结构钢、不锈钢、铝合金、钛合金以及镍基高温合金（Superalloys）的微观结构、力学性能和热处理响应。 材料性能参数详解： 详细对比了屈服强度、抗拉强度、硬度（洛氏、布氏、维氏）、疲劳极限以及蠕变性能。 增材制造材料考量： 特别讨论了用于3D打印的金属粉末（如SLM、EBM工艺所需粉末）的粒度分布、流动性及其对最终部件性能的影响。 材料选择策略： 基于应用场景（如航空航天、医疗植入、汽车轻量化）提供了一套系统化的材料筛选矩阵，指导工程师如何平衡成本、重量、耐腐蚀性和机械强度。 第三章：切削加工的精确控制与优化 本章聚焦于传统减材制造（Subtractive Manufacturing）中的关键环节——切削参数的设定与刀具管理。 参数优化模型： 介绍了基于经验公式和热力学模型的切削速度（Vc）、进给率（Fz）和切深（Ap）的优化方法，并结合现代CNC编程中的G代码和M代码应用进行讲解。 刀具几何与涂层技术： 全面解析了不同刀具角度（前角、后角、主偏角）对加工表面完整性和刀具寿命的影响。深入探讨了PVD和CVD涂层技术，包括TiAlN、AlCrN等先进涂层，及其在高速硬质加工中的应用优势。 冷却润滑策略： 不再局限于传统的切削液（Coolant），本章详细介绍了高压冷却（High-Pressure Coolant, HPC）、最小量润滑（Minimum Quantity Lubrication, MQL）以及干式切削的技术要点、设备要求和环境效益评估。 --- 第二部分：数控技术与自动化集成 本部分转向现代制造的核心驱动力——数控（CNC）技术、自动化集成和先进的加工方法。 第四章：数控系统与后处理集成 本章涵盖了从CAD模型到最终零件加工的完整数字化流程。 CAM软件与后处理器： 详细介绍了主流CAM软件（如Mastercam, Siemens NX, GibbsCAM）在生成高效刀具路径中的策略，如等高线、螺旋和区域清除策略。重点讲解了后处理器（Post Processor）的定制化和调试过程，确保生成的G代码能精确驱动特定机床控制器（如Fanuc, Siemens Sinumerik, Heidenhain）。 机床结构与精度保证： 分析了立式加工中心（VMC）、卧式加工中心（HMC）以及五轴/多轴联动系统的运动学原理。讨论了机床精度漂移的原因（如热变形、反向间隙）及其通过热补偿和周期性补偿（Compensation）进行校正的方法。 在线监测与闭环控制： 介绍了力传感器、声发射（AE）技术在加工过程中的实时应用，实现刀具磨损的自动诊断和进给率的动态调整，从而建立起真正的自适应加工系统。 第五章：特种加工技术的前沿应用 随着材料科学的进步，传统切削已无法满足所有需求。本章深入探讨了非传统加工方法的原理与应用场景。 电火花加工（EDM）与线切割（WEDM）： 详细阐述了电火花机理、脉冲参数控制对表面粗糙度和材料去除率的影响。探讨了在模具制造和复杂异形零件加工中的优势。 激光加工技术： 区分了激光切割、激光熔覆（Cladding）和激光焊接的应用范围。特别关注了超快激光（皮秒、飞秒）在微加工和脆性材料加工中的突破性进展。 磨削与精光技术： 深入研究了超硬材料（CBN、金刚石）砂轮的选择、修整技术（整形、砂轮修整）以及珩磨（Honing）和抛光（Lapping）工艺，用以实现纳米级表面光洁度。 第六章：智能制造与工业4.0在车间中的实践 本章将视野拓展至整个制造生态系统，探讨数字化转型如何重塑车间运营。 车间数据采集与分析（MES/MTConnect）： 阐述了如何通过工业物联网（IIoT）平台，实时采集机床运行数据（OEE、周期时间、故障代码）。探讨了大数据分析在预测性维护（Predictive Maintenance）中的作用，从被动维修转向主动干预。 自动化与机器人集成： 讨论了机械手在自动化上下料、刀具更换和工件装夹中的应用。重点分析了视觉引导系统（Machine Vision）如何提高自动化系统的柔性和定位精度，尤其是在处理非标准或无序工件时的挑战与解决方案。 数字孪生（Digital Twin）在工艺验证中的应用： 介绍如何利用仿真模型对复杂的加工流程进行预先验证，优化夹具设计、减少试切次数，并为操作员提供沉浸式培训环境。 --- 第三部分：质量保证、计量与可持续发展 高质量和环境责任是现代金属加工业不可或缺的两大支柱。 第七章：计量学与几何尺寸与形位公差（GD&T） 本章是确保产品符合设计要求的关键。 计量设备与不确定度分析： 详细介绍了三坐标测量机（CMM）、光学扫描仪和表面粗糙度仪的操作规程。重点解释了测量系统分析（MSA）和不确定度预算的建立，确保测量结果的可靠性。 GD&T的全面应用： 深入解读了ASME Y14.5标准下的各种形位公差符号，包括位置度、轮廓度、跳动等，并结合实际图纸案例，指导如何将这些要求转化为可执行的加工和检测方案。 在线与离线测量集成： 讨论了使用激光跟踪仪进行机床补偿，以及在加工循环中利用高精度探针进行在机测量（In-Process Probing）的技术优势。 第八章：表面完整性与残余应力管理 本章关注加工过程对材料最终性能的隐性影响。 表面完整性的影响因素： 分析了切削参数、冷却液选择和刀具状态对材料微观结构（如晶粒结构、相变）的影响。重点讨论了加工硬化层（Work Hardening Layer）的厚度和硬度变化。 残余应力控制： 解释了机械加工过程中产生的拉伸和压缩残余应力对零件疲劳寿命和尺寸稳定性的破坏性影响。介绍了热处理（如应力消除退火）和后处理技术（如喷丸强化 Shot Peening）在平衡和引入有利残余应力方面的应用。 疲劳寿命预测： 结合表面粗糙度值和残余应力分布，介绍如何利用有限元分析（FEA）工具进行高周疲劳寿命的初步预测。 第九章：面向可持续性的制造实践 本章强调了环境保护和资源效率在现代车间中的核心地位。 切削液管理与回收： 探讨了切削液的替代方案（如生物可降解润滑剂），以及先进的过滤、油水分离和浓缩技术，以最大程度减少废液排放。 能源效率评估： 分析了CNC机床在空闲、待机和加工模式下的能耗特征。介绍通过优化换刀策略、减少空运行时间来提高车间整体能源利用效率（EEI）的方法。 材料利用率与废料管理： 讨论了如何通过优化编程（如减少切屑量）来提高材料的净利用率。同时，详细说明了金属切屑的分类、收集、分离和高质量回收流程，确保有价金属能有效返回供应链。 --- 本书的结构设计力求连贯性与实用性，从微观的材料科学到宏观的车间自动化集成，为金属加工行业的从业者提供了一个全面、前瞻性的知识体系，助力企业在新一轮的技术竞赛中保持竞争力。

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