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出版者:

作者:Mobley, R. Keith (EDT)/ Higgins, Lindley R./ Wikoff, Darrin J.

出品人:

页数:1200

译者:

出版时间:2008-4

价格:$ 169.50

装帧:

isbn号码:9780071546461

丛书系列:

图书标签:

• 维护工程
• 设备维护
• 可靠性工程
• 预防性维护
• 故障诊断
• 维修管理
• 工业工程
• 资产管理
• 工程手册
• 设备管理

精密制造与过程优化：现代工业的基石 本书聚焦于现代工业领域中至关重要的两个核心支柱：精密制造技术与高效的过程优化策略。它旨在为工程师、技术人员以及寻求在竞争激烈的全球市场中保持领先地位的企业管理者，提供一套全面、深入且极具实践指导意义的知识体系。 第一部分：先进材料与精密加工技术 本书的开篇部分，深入探讨了支撑现代工业进步的材料科学基础，并详述了如何利用这些材料实现超高精度的制造目标。 第一章：高性能工程材料的选择与应用 本章从微观结构的角度审视了新一代工程材料的特性。我们不仅涵盖了传统的高强度钢、铝合金的冶金学进步，更重点分析了增材制造（3D打印）所用金属粉末（如Inconel系列、Ti-6Al-4V）的流动性、烧结行为及其对最终零件机械性能的影响。此外，陶瓷基复合材料（CMC）和金属基复合材料（MMC）在极端温度和高载荷环境下的应用潜力，以及如何通过热处理和表面改性技术来优化其服役寿命，进行了详尽的阐述。 第二章：超精密加工的物理学与实践 本章是关于如何将理论精度转化为物理实体的核心章节。我们详细剖析了影响加工精度的关键因素，包括机床的热稳定性、误差补偿算法、切削力与振动的实时监控。重点探讨了金刚石车削、磁悬浮驱动磨削以及电火花加工（EDM）中的非热效应控制。对于微纳加工领域，本书介绍了聚焦离子束（FIB）技术在模板制造中的应用，以及光刻技术在半导体和平板显示器制造中的分辨率极限。本章提供了一系列实际案例，演示如何通过优化刀具几何形状、选择合适的冷却润滑液以及改进进给策略，将表面粗糙度（Ra）降低到纳米级别。 第三章：表面工程与功能化涂层 零件的性能往往取决于其最外层。本章专注于提高材料表面的耐磨损性、耐腐蚀性和特定功能（如导电性、生物相容性）。我们详细对比了物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）技术在硬质涂层（如TiN, DLC）应用中的优劣势。针对腐蚀问题，本章讲解了电化学沉积、溶胶-凝胶法在复杂几何形状零件保护中的应用，以及如何利用等离子喷涂技术实现梯度材料的制备。特别关注了新型自修复涂层和超疏水表面的构建原理。 第二部分：过程控制与智能制造系统 制造不仅仅是切削或成型，更是一个复杂的、需要实时反馈和自我调节的系统。第二部分聚焦于如何通过先进的测量、控制和数据分析手段，实现制造过程的数字化与智能化。 第四章：计量学与在线质量保证 精确的测量是质量控制的前提。本章超越了传统的卡尺和千分尺，深入探讨了现代计量学的尖端技术。详细阐述了光学测量技术，包括激光干涉仪、共聚焦显微镜和结构光扫描在三维形貌检测中的应用。对于复杂的内部结构和应力分布，本书介绍了X射线计算机断层扫描（CT）在无损检测（NDT）中的精确重建算法与误差分析。本章强调了从离线检测转向在线反馈控制的必要性，以及如何校准和集成这些测量设备到生产线上。 第五章：先进过程控制（APC）理论与实施 本章是实现制造过程鲁棒性的关键。我们从经典PID控制理论出发，逐步过渡到更复杂的模型预测控制（MPC）。MPC的核心在于利用系统的动态模型，预先预测未来状态，并优化控制输入，以应对延迟和约束条件。本书详细介绍了如何为复杂的机床系统或化学反应器建立高精度的数学模型，并展示了如何在有限的计算资源下实现实时求解。此外，还讨论了模糊逻辑控制和神经网络在处理非线性、不确定性系统时的独特优势。 第六章：工业物联网（IIoT）与数据驱动的制造优化 本章面向工业4.0的未来，探讨了如何通过集成传感器、边缘计算和云计算来构建一个完全互联的智能工厂。重点分析了OPC UA和MQTT等工业通信协议的选型与部署，以及在边缘侧进行实时数据预处理和特征提取的方法。本书深入讲解了时间序列分析在预测设备健康状态（PHM）中的应用，包括使用LSTM网络进行故障特征的早期识别。通过实际案例，展示了如何利用大数据平台对跨生产线的数据进行关联分析，从而发现隐藏的工艺瓶颈和能源浪费点，实现整体效率的最大化。 第三部分：系统可靠性与生命周期管理 制造的终点并非产品出厂，而是其在实际使用中的可靠运行。本部分关注于如何设计、预测并管理制造系统的长期性能。 第七章：工程可靠性与失效分析 可靠性是衡量工程系统的核心指标。本章系统地介绍了威布尔分布、阿雷纽斯模型在预测寿命和加速寿命试验（ALT）中的应用。我们详细阐述了疲劳裂纹的萌生、扩展与断裂力学的基本原理，特别是如何利用有限元分析（FEA）来模拟不同载荷条件下的应力集中点。在失效分析方面，本书提供了详尽的指南，包括如何使用扫描电子显微镜（SEM）结合能谱仪（EDS）对断口形貌进行系统性解读，从而确定失效模式（如应力腐蚀、蠕变或脆性断裂）。 第八章：数字化孪生与虚拟调试 数字化孪生（Digital Twin）是连接物理世界与数字世界的桥梁。本章阐述了构建高保真孪生模型的关键步骤，包括物理模型（基于第一性原理）与数据驱动模型（基于机器学习）的融合方法。详细介绍了如何利用孪生模型进行“What-if”场景分析、优化生产调度以及在不中断物理生产的情况下对新控制策略进行安全验证（虚拟调试）。本章强调了数据同步的频率和保真度对孪生模型有效性的决定性影响。 第九章：能源效率与可持续制造实践 在资源日益紧张的背景下，可持续性已成为工程设计和运营的关键考量。本章提供了量化和改进制造过程能源足迹的方法。内容涵盖了关键设备（如空压机、真空泵、主轴电机）的能源审计流程，以及如何通过负载均衡和峰值削减策略来降低运营成本。此外，本书还探讨了闭环材料回收系统的设计、减少切削液消耗的干式/微量润滑技术，以及如何通过工艺路线的优化实现废弃物最小化（Lean Manufacturing的延伸）。 本书总结： 《精密制造与过程优化：现代工业的基石》提供了一个从材料科学到智能控制、从单件加工到全生命周期管理的连贯知识链。它不仅是技术人员的案头参考手册，更是致力于在未来工业竞争中占据制高点的企业寻求技术突破的战略蓝图。书中所有的理论阐述均紧密结合工业现场的实际挑战与解决方案，确保读者能够立即将所学知识转化为可衡量的性能提升。

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