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《高职高专十一五规划教材·数控原理与应用》着重介绍了机床数控技术的基本概念及发展、数控机床的结构及工作原理、数控编程基础及方法、数控机床的应用及故障诊断等内容。全书共分8章，第1章介绍了数控机床的基本概念、工作原理、组成、分类、发展、特点及应用。第2章介绍了数控机床机械本体的组成、特点和要求以及主传动和进给传动系统、刀具交换装置等知识。第3章介绍了数控装置的组成、功能特点、CNC装置的硬件和软件结构、数控插补原理、刀具补偿控制及进给速度控制。第4章介绍了数控机床对伺服系统的要求与分类、数控机床伺服驱动装置和检测装置。第5章介绍了数控编程基础及计算机辅助数控编程。第6、7章分别介绍了数控车床和加工中心刀具系统、夹具系统、数控加工工艺基础、数控编程指令及大量编程实例，突出实训特色。第8章介绍了数控机床的可靠性与维修、故障诊断的常用方法和一般步骤、故障诊断的一些新技术及故障维修。
数字化时代的工业脉搏：现代制造技术与系统集成 引言： 在二十一世纪的工业图景中，效率、精度与柔性已成为衡量制造能力的核心标准。本书旨在深入剖析支撑现代高端制造的底层逻辑与前沿技术，构建一个从材料科学到智能决策的完整技术体系。它不是对单一工具或软件的罗列，而是一幅描绘未来工厂蓝图的宏大画卷，聚焦于如何通过系统化的思维和先进的自动化手段，实现复杂产品的经济、高效生产。 第一部分：基础理论与制造哲学重塑 第一章：工业革命的演进与新制造范式的确立 本章首先回顾了前三次工业革命对生产力的质的飞跃，并着重探讨了以信息物理系统（CPS）为核心的第四次工业革命（工业4.0）所带来的根本性变革。我们将探讨“智能工厂”的哲学基础，即如何将物理世界与数字世界深度融合，实现数据的实时流动与反馈控制。重点分析了“大规模定制化”（Mass Customization）对传统“大规模标准化生产”模式的冲击，以及企业为适应这种变化所必须重构的价值链。内容涵盖了从敏捷制造（Agile Manufacturing）到精益生产（Lean Production）的理论演进，并引入了生态化制造（Ecosystem Manufacturing）的概念，强调跨企业协作的重要性。 第二章：材料科学在精密加工中的基础作用 先进的制造依赖于对材料行为的深刻理解。本章深入探讨了现代工程材料的微观结构、力学性能及热处理工艺。重点关注新型复合材料（如碳纤维增强聚合物、金属基复合材料）在航空航天、汽车轻量化中的应用挑战及其加工特性。内容细致剖析了材料在极端切削条件下的塑性变形、断裂机制，以及如何通过先进的热物理模拟来预测加工过程中的残余应力和微观组织变化，确保最终部件的结构完整性和使用寿命。 第三章：现代计量学与质量控制的量化基石 离开了精确的度量，高效的生产无从谈起。本章系统介绍了现代计量学的发展脉络，从传统的接触式测量扩展到非接触式、在线监测技术。详细阐述了激光干涉仪、三坐标测量机（CMM）的工作原理及其误差补偿模型。更重要的是，本章引入了基于几何量化技术（如光学扫描、CT成像）的点云数据处理方法，以及如何利用这些数据构建高精度的数字孪生（Digital Twin）模型，实现从设计、制造到检验的全生命周期质量追溯。 第二部分：先进制造工艺的深度解析 第四章：高能束加工与特种加工技术 随着对材料去除率和表面完整性要求的提高，传统机械加工的局限性日益凸显。本章聚焦于高能束加工技术，如激光切割、焊接、熔覆的物理机制。深入分析了等离子体射流、电子束等技术在真空或特定气氛下对难加工材料（如高温合金、陶瓷）的去除效率和热影响区控制。此外，本章也探讨了电化学加工（ECM）和超声波加工（USM）在处理薄壁、复杂型腔结构中的应用优势及工艺参数优化策略。 第五章：增材制造（AM）的技术路线与应用前沿 增材制造（3D打印）正在颠覆“减材”为主的传统制造范式。本章全面梳理了主要的增材制造技术路线，包括基于粉末床熔融（PBF）、定向能量沉积（DED）和粘结剂喷射（Binder Jetting）的工艺流程。重点分析了金属增材制造中的致密度控制、孔隙率分析，以及后处理（如热等静压HIP）对力学性能的提升作用。内容还涵盖了增材制造在模具快速制造、复杂管路一体化成型中的突破性案例。 第六章：先进连接技术与表面工程 现代产品往往是多种材料和部件的组合体，有效的连接是实现系统功能的前提。本章详细介绍了摩擦搅拌焊（FSW）、扩散连接等固态连接技术，探讨了这些技术如何避免传统熔焊带来的冶金缺陷。在表面工程方面，深入解析了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）技术，用以改善工件的耐磨损、抗腐蚀性能，并讨论了纳米涂层在提升工模具寿命中的关键作用。 第三部分：系统集成与智能化决策 第七章：自动化生产线的系统集成与控制架构 现代生产线是一个高度集成的复杂系统。本章从系统工程的角度，阐述了如何设计和部署自动化生产线。内容包括流水线布局优化（如U型布局、并行布局）、节拍时间的精确计算与平衡。着重介绍自动化控制系统的层次结构，从现场总线（如EtherCAT, Profinet）到制造执行系统（MES），以及如何确保数据在不同层级间的无缝、可靠传输。 第八章：制造过程的数字化仿真与优化 在物理制造开始之前，通过数字世界进行验证和优化是降低成本、缩短周期的关键。本章详述了面向过程的仿真技术，包括有限元分析（FEA）用于结构强度和热应力分析，以及离散事件仿真（DES）用于生产物流和设备利用率的评估。重点探讨了多物理场耦合仿真（如热-力-电耦合）在预测精密加工过程中的实际价值，以及如何将仿真结果反向修正到工艺参数中。 第九章：大数据、人工智能在制造优化中的应用 本章聚焦于如何利用工业物联网（IIoT）采集的海量数据，通过人工智能（AI）和机器学习（ML）技术，实现预测性维护、质量漂移预警和工艺参数自适应调整。详细介绍了数据预处理、特征工程在工业数据分析中的重要性。内容涵盖了基于深度学习的机器视觉在产品缺陷自动识别中的应用，以及如何构建因果模型来解释复杂系统中的性能波动，从而辅助工程师做出更科学的决策。 结语：面向未来的可持续制造 本书的最后一部分将目光投向可持续发展。探讨了如何通过更短的供应链、更高的能源利用效率、以及更少的废弃物产生来实现绿色制造。这要求我们在设计之初就考虑材料的可回收性、工艺的低能耗性，并利用数字化工具实现资源的精确调配，确保工业生产在满足社会需求的同时，对环境的影响降至最低。 目标读者： 本书适合于机械工程、材料科学、自动化、工业工程等相关专业的高年级本科生、研究生，以及在制造业、高端装备研发与管理岗位工作的工程技术人员和决策者。
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