Computational Surface and Roundness Metrology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Raja, Jay

出品人:

页数:263

译者:

出版时间:

价格:$ 157.07

装帧:

isbn号码:9781848002968

丛书系列:

图书标签:

• 表面形貌测量
• 圆度测量
• 计算方法
• 计量学
• 精密测量
• 光学测量
• 数据处理
• 误差分析
• 工业检测
• 质量控制

《精密机械加工表面形貌分析与误差评估》 内容简介 本书深入探讨了现代精密机械加工领域中，对产品表面形貌进行获取、分析和误差评估的理论与实践。全书内容围绕如何精确描述和量化零件表面所承载的几何信息、微观结构以及功能性质量展开，旨在为机械设计、制造、检测及质量控制人员提供一套系统性的技术框架和实用的解决方案。 本书共分为八个章节，结构上循序渐进，从基础概念的界定到前沿技术的应用，力求全面覆盖表面计量学的核心议题。 第一章：精密表面计量学基础与概念辨析 本章首先明确了“表面”在现代工程制造中的核心地位，区分了宏观几何误差（如形状误差）与微观表面纹理（如粗糙度、波纹度）之间的本质区别。详细阐述了表面形貌的三个基本维度：轮廓、区域和三维测量。重点解析了表面参数的物理意义及其在不同行业标准（如ISO、ASME）中的定义差异，例如，对算术平均粗糙度$R_a$、均方根粗糙度$R_q$以及最大高度差$R_z$的详细数学描述和实际应用场景的对比分析。此外，本章还回顾了表面计量学的发展历程，强调了从二维轮廓测量向三维形貌测量的技术演进趋势。 第二章：表面形貌的获取技术与仪器原理 本章专注于实现表面形貌信息采集的各类先进仪器。首先系统介绍了接触式测量技术，包括触针式轮廓仪的工作原理、扫描速度对测量结果的影响，以及探针几何形状（圆锥角、探针半径）对误差传递的量化分析。随后，重点剖析了非接触式测量技术，特别是基于光学原理的方法，如白光干涉测量（WLI）和聚焦误差（Focusing Error）技术。针对WLI，详细讨论了相移法和步进扫描法的数学模型、相位的展开与解调算法，以及环境因素（如振动、温度）对干涉条纹质量的影响。此外，激光共聚焦显微镜（LCM）的原理及其在深孔、陡峭表面测量中的优势与局限性也被深入探讨。 第三章：三维表面形貌数据预处理与去噪 原始采集到的表面数据往往包含测量系统引入的噪声、环境振动干扰以及系统漂移等非形貌相关信息。本章致力于提供可靠的数据净化方法。详细介绍了数字滤波技术在表面数据处理中的应用，包括应用Savitzky-Golay滤波器进行局部平滑，以及使用傅里叶变换（FFT）进行频率域的滤波设计。着重讨论了如何分离和去除表面形貌中的趋势项（如倾斜、弯曲），这通常涉及多项式拟合或小波变换分解。小波基函数的选择及其在不同尺度上的去噪效果对比分析是本章的难点和重点。 第四章：表面形貌特征的量化描述——参数体系 精确描述一个复杂三维表面所需的参数远超传统的二维参数。本章系统介绍了描述表面纹理、形状和承载能力的多元化参数体系。重点阐述了区域形貌参数，特别是基于傅里叶分析的参数（如功率谱密度PSD），以及基于分形几何的参数（如分形维数$D$）。针对功能性评估，详细介绍了材料比率曲线（Bearing Area Curve, BAC）的计算方法及其在润滑和密封应用中的意义。此外，本章还引入了基于小波变换的表面特征提取方法，用于识别特定尺度的形貌突变。 第五章：表面形貌的误差源分析与模型化 理解误差的来源是控制和优化加工质量的前提。本章对造成表面形貌误差的主要因素进行了系统分类和建模。分析了机床误差（如刀具磨损、主轴跳动）、夹具误差和工艺参数（进给率、切深）对最终表面形貌的影响机制。针对切削过程，建立了基于虚拟切削工具路径的表面残余纹理生成模型，用于预测不同加工策略下的表面质量。对于磨削和研磨等超精密加工，探讨了磨粒作用模型在表面微观形貌生成中的作用。 第六章：表面形貌的几何误差评估与补偿 本章将注意力集中于宏观几何形状误差的评估，如平面度、圆度、圆柱度等。详细介绍了基于最小二乘法、最小包络法和最小区域法等不同拟合准则下的几何误差计算流程。针对这些误差，讨论了如何利用坐标测量机（CMM）或光学扫描数据进行拟合和偏差分析。此外，本章还介绍了误差补偿技术，包括如何将测量得到的形状误差反向映射到数控（NC）程序中，以实现主动补偿的闭环控制策略。 第七章：表面形貌的质量控制与验收标准 本章聚焦于将测得的形貌数据转化为可接受的质量决策。详细解读了不同行业标准中关于表面验收的判据，包括如何结合功能性要求设定综合的形貌公差带。讨论了抽样检测与全面检测的经济性权衡。引入了统计过程控制（SPC）在表面质量监控中的应用，例如构建控制图来跟踪表面参数随时间的波动性，并探讨了基于表面完整性（Surface Integrity）的概念，评估热影响区和残余应力对表面性能的影响。 第八章：前沿应用与未来趋势 本章展望了表面计量学在高端制造领域的最新发展。探讨了在线监测技术（In-situ Monitoring）在提高制造效率和质量一致性方面的潜力，特别是利用声发射或电信号分析实时预测表面形貌演变。介绍了利用机器学习和深度学习方法（如卷积神经网络CNN）从海量形貌数据中自动识别缺陷类型和尺度的最新研究进展。最后，讨论了表面功能化设计（如仿生表面、减阻表面）对传统计量学提出的新挑战，以及如何发展出能够表征复杂微纳结构的功能性计量方法。 本书适合于机械工程、材料科学、精密仪器、质量工程等相关专业的高年级本科生、研究生，以及从事精密制造、表面工程和质量检测的工程技术人员参考使用。书中包含大量的数学推导、工程实例和图表分析，旨在使读者不仅掌握理论，更能应用于实际的工程问题解决之中。

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