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页数:376

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出版时间:2008-5

价格:48.00元

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isbn号码:9787121062520

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精深制造技术与前沿工程应用：一本面向实践的深度指南 书名： 精深制造技术与前沿工程应用 内容概述： 本书聚焦于当代高端制造业中至关重要的三大核心领域：增材制造（3D打印）的工艺优化与材料科学、复杂曲面与自由形状零件的精密数控加工策略，以及基于大数据的智能质量控制与过程监控系统集成。本书旨在为工程技术人员、高级技工、以及相关专业的高年级本科生和研究生提供一套系统、深入且高度面向实战的理论框架和应用指导。它并非传统意义上对单一软件操作的教学手册，而是致力于解析实现高精度、高性能产品制造背后的工程原理、材料特性与先进控制思想。 --- 第一部分：增材制造（Additive Manufacturing）的材料科学与工艺极限探索 本部分深入剖析了增材制造领域中，决定最终产品性能的关键环节——材料的选型、预处理、熔融沉积行为及其后处理过程。我们不再停留在对主流技术（如SLM、EBM、FDM）的简单介绍，而是侧重于工艺参数对微观结构和宏观力学性能的耦合影响分析。 第一章：高性能合金与陶瓷粉末的特性控制 详细阐述了增材制造用金属粉末（如Ti6Al4V、镍基高温合金Inconel系列）的粒度分布、球形度对粉末铺展均匀性和光吸收率的影响机制。重点研究了粉末床的致密化过程中的热应力演变与裂纹萌生。对于陶瓷基复合材料，探讨了浆料制备、流变学特性及其在喷墨/光固化技术中的精确沉积控制策略。 第二章：多物理场耦合下的熔池动力学模拟与优化 引入先进的计算流体力学（CFD）和有限元分析（FEA）工具，对激光或电子束在粉末层上的能量耦合进行建模。内容包括： 1. 气孔与未熔合缺陷的形成机制： 基于表面张力梯度（Marangoni效应）和等温线分析，构建预测孔隙率的经验模型。 2. 残余应力与变形预测： 建立基于瞬态热场计算的残余应力分布模型，并提出阶梯式扫描策略与原位热处理相结合的应力缓解方案。 3. 多激光束协同加工中的干涉效应研究： 分析多点加热区域间的热量传递速率与对周边材料微结构的影响。 第三章：增材制造件的后处理与性能提升 着重讨论了增材制造件固有的组织缺陷（如柱状晶生长、晶界偏析）的消除与控制。内容涵盖： 热等静压（HIP）工艺的优化窗口确定： 如何根据零件的初始孔隙率和材料的粘塑性曲线确定最佳的温度-压力-时间组合。 表面完整性与精度恢复： 精密磨削、电化学抛光（ECM）以及用于提高疲劳寿命的表面改性技术（如高能冲击）。 --- 第二部分：复杂曲面与自由形状零件的精密数控加工策略 本部分转向传统高精度减材制造领域，但聚焦于解决现代航空航天、模具行业中对“不可切削性”材料和复杂几何形状的加工难题。 第四章：五轴及以上联动加工的运动学与误差补偿 深入解析多轴联动加工（如5轴以上）的空间插补算法与刀具轴向干涉的实时规避。重点不再是G代码的编写，而是： 1. 后置处理器（Post-Processor）的定制化开发： 如何针对特定机床结构（如五轴联动头-头结构或工作台摆动结构）优化运动轨迹，避免奇异点。 2. 系统误差辨识与补偿： 建立基于激光干涉仪和球杆仪获取的机床热漂移、螺距误差、回差等误差模型，并将其在运动学模型中进行实时反向补偿。 第五章：高硬度材料的微观切削机理与颤振抑制 针对镍基高温合金、淬火钢等难加工材料，分析其在微米级进给量下的塑性变形与基体损伤机理。 刀具路径的动态优化： 应用恒定展弦长或恒定单位长度材料去除率的路径规划，确保切削力稳定。 高频激励的刚性分析： 利用模态分析技术，识别工件-夹具-刀具系统的固有频率和阻尼比，设计主动或被动隔振系统，有效抑制“颤振”（Chatter），以延长刀具寿命并保证表面光洁度。 第六章：微纳结构件的超精密加工技术 探讨亚微米级表面粗糙度要求的加工方法，包括： 高速主轴与静压轴承的应用： 对超精密磨削和铣削中的热稳定性和刚度要求进行量化分析。 电化学或离子束辅助加工： 在非接触加工中，如何精确控制电化学腐蚀速率或离子束的溅射角度，以实现对敏感材料的精细轮廓加工。 --- 第三部分：面向工业4.0的智能质量控制与过程集成 本部分是全书的前沿视角，着重于如何利用数字化手段实现制造过程的透明化、智能化和自适应控制。 第七章：在役监测（In-Situ Monitoring）技术的数据融合 详细介绍用于获取制造过程关键信息的传感器技术及其数据处理流程： 1. 力/扭矩传感器与声发射（AE）技术： 如何通过FFT分析从振动信号中提取刀具磨损速率和材料去除率的实时数据。 2. 在线视觉检测与热成像： 建立熔池温度、表面裂纹的实时图像处理算法，并定义“过程健康指数”（Process Health Index）。 3. 数据溯源与数字主线（Digital Thread）： 探讨如何将传感器数据、CAD/CAE仿真结果与最终产品检验报告进行时间戳关联，建立贯穿产品生命周期的数字主线。 第八章：基于机器学习的预测性维护与自适应控制 这是对传统SPC（统计过程控制）的升级。本书提供了具体的算法应用案例： 工艺参数的自适应调整： 建立一个基于强化学习（Reinforcement Learning）的模型，该模型根据实时监测到的切削力或熔池形态的微小变化，自动微调进给速度或激光功率，以维持目标质量输出，最大限度地避免停机和废品产生。 设备寿命预测（PHM）： 利用历史故障数据和运行工况数据，训练随机森林（Random Forest）或LSTM网络，精确预测主轴轴承、丝杠或关键电机的剩余有效寿命。 --- 本书特点： 本书强调深度理论支撑与工程实践的完美结合。它摒弃了对基础概念的重复，直接切入当代高端制造面临的复杂工程挑战，提供了从材料本构关系到复杂系统控制的完整解决方案框架。读者将学会的不是“如何点击按钮”，而是“为什么这个参数组合能带来最优结果”，并掌握利用前沿计算工具解决实际制造瓶颈的能力。适合具有一定机械设计或制造工程背景的专业人士和科研工作者。

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这本书的排版和图文混排的质量，给我的阅读体验增色不少。首先，字体选择清晰易读，页边距和行间距都留得恰到好处，即便是长时间对着屏幕或书本研读，眼睛也不会感到疲劳。其次，大量的专业术语和UG NX的命令名称，都采用了特定的字体或颜色进行高亮区分，有效地避免了阅读时的混淆。例如，在讲解“参数化”和“关系式”时，代码块的格式设计得非常工整，使得复杂的公式逻辑得以清晰呈现。另一个让我感到惊喜的细节是，书中几乎没有发现明显的错别字或排版错误，这在技术类书籍中是非常难得的，反映出出版社在编辑和校对环节上付出了巨大的努力。这种对细节的尊重，侧面印证了编者对UG NX这门工具的严谨态度。总而言之，这是一本集深度、广度与阅读舒适度于一体的优秀教材，它不仅仅是教会我如何操作软件，更是教会了我一套系统性的机械设计与制造的思维框架。

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我对软件学习的耐心度一直不高，通常看几章就会感到乏味，但这本书的章节安排和叙事节奏把握得相当巧妙。它没有采取那种“功能A-功能B-功能C”的枯燥线性叙述，而是构建了一系列贴近实际项目流程的案例。比如，它会先展示一个最终零件的目标效果，然后倒推回来，分解出需要用到的所有模块和步骤。这种“目标导向型”的学习路径，极大地激发了我的学习兴趣。我尤其欣赏它在“装配设计”和“工程图生成”这两部分的处理方式。在装配模块，它强调了“自顶向下”和“自底向上”两种策略的优劣对比，并给出了在大型装配体管理中的性能优化建议，这在很多初级或中级教程中是完全缺失的知识点。至于工程图，它不仅讲解了视图的创建，还详细阐述了国标公差、形位公差的规范标注技巧，这些细节决定了图纸的专业度和可执行性，让这本书的实用价值瞬间提升了一个档次。

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从技术细节的深度来看，这本书在高级应用方面的覆盖面令人称赞，尤其是对CAM模块（数控加工模块）的处理，显得格外专业和细致。市面上很多书籍在讲完CAD建模后，对CAM往往一带而过，仿佛只是一个附属功能。但这本书却花了相当大的篇幅去讲解刀具路径的生成逻辑、后处理器的选择与配置，以及各种复杂曲面的高效走刀策略。例如，它深入剖析了“清角加工”和“残余材料去除”的设置技巧，这些都是提高加工效率、保证零件精度时必须掌握的诀窍。对于一名从纯设计转向设计制造一体化的工程师来说，这本书提供了完整的知识链条，而不是零散的知识点。更重要的是，它清晰地指出了不同加工策略（如平面铣削、轮廓铣削、三轴曲面粗加工等）在不同几何条件下的适用性，帮助读者做出更优的决策。这种将“设计”与“制造”紧密结合的讲解思路，体现了作者深厚的行业背景和系统性的知识构建能力。

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说实话，我抱着一种半信半疑的态度翻开了这本“详解”，毕竟市面上关于工程软件的书籍鱼龙混杂，很多都是简单地将官方帮助文档翻译过来，缺乏实际应用中的经验和技巧。然而，这本书在处理复杂曲面建模这一块的表现，彻底颠覆了我的看法。它没有回避UG NX在曲面处理上的难点，反而将其视为重点攻克对象。书中引入了“特征驱动设计”的核心理念，讲解了从基准面创建到曲面修剪、再到高级光顺处理的全过程。特别是关于“曲面造型的连续性分析”，那部分内容，讲解得深入且富有洞察力，让我明白了为什么有些看似平滑的曲面在实际出模后会出现缺陷，原来是G1、G2连续性没有处理到位。作者似乎非常了解工程师在实际工作中会遇到的各种“坑”，并提前设置好了规避的陷阱提示。相比其他书籍只是教你“点哪里”，这本书教你的是“应该怎么想”，这才是真正的高级技能。对于从事汽车、模具行业的设计师来说，这部分的价值是无可估量的，它真正提升了你的设计境界。

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这本书的封面设计颇有匠气，装帧的质感也相当不错，让人一拿到手里就能感受到它并非那种粗制滥造的说明手册。我印象最深的是它对软件界面布局的剖析，讲得极为细致，几乎是手把手地带着你熟悉每一个工具栏和菜单项的功能。尤其是对于初学者而言，这种详尽的引导简直是雪中送炭。书中很多篇章都通过高分辨率的截图，配以精炼的文字说明，将复杂的功能层层剥开，清晰得让人一目了然。比如，关于草图绘制模块的讲解，它不仅仅是罗列了直线、圆弧等基本命令，更深入探讨了参数化约束的逻辑关系，这一点我感觉非常受用。很多教程往往在基础操作层面就戛然而止，但这本书显然更注重“为什么这么做”的底层逻辑，这对于真正想掌握UG NX这套工具的人来说，是至关重要的能力培养。此外，书中对常用快捷键的归纳总结也做得非常到位，放在了附录，方便随时查阅，足见编者在用户体验上的用心。整体来看，它更像是一本精心打磨的工具书，而不是快餐式的速成指南，内容深度是值得信赖的。

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