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出版者:北京理工大学

作者:陈华//陈炳森

出品人:

页数:394

译者:

出版时间:2010-2

价格:43.00元

装帧:

isbn号码:9787564030124

丛书系列:

图书标签:

• 数控铣削
• 零件加工
• 机械制造
• 加工工艺
• 数控技术
• 金属切削
• 模具加工
• CNC
• 制造工程
• 工业技术

现代精密制造技术探索：从材料到成型的系统优化 导读： 本书深入探讨了现代精密制造领域的前沿技术与实践，聚焦于如何通过系统性的工艺设计、材料选择和先进的控制方法，实现复杂零件的高效、高精度制造。内容涵盖了从基础理论到实际应用的多个层面，旨在为工程师、技术人员和研究人员提供一套全面的、可操作的知识体系，以应对当前制造业对精度、效率和可靠性的严苛要求。 --- 第一部分：先进制造基础与理论模型 第一章：材料科学在精密加工中的应用 本章首先回顾了传统金属材料（如高强度钢、铝合金）的微观结构特性，重点分析了新型工程材料，如高性能陶瓷、复合材料（特别是碳纤维增强聚合物CFRP）和特种合金（镍基高温合金）在承受极端加工条件时的表现。深入探讨了材料的塑性变形机理、热影响区（HAZ）的形成与控制，以及残余应力对零件最终几何精度和疲劳寿命的影响。内容细致地阐述了如何根据零件的工作环境和性能要求，精确选择和预处理基础材料，为后续的高效加工打下坚实基础。 第二章：切削力学与热力耦合分析 精确理解切削过程中的力、热、几何关系是实现稳定加工的关键。本章系统地构建了多自由度切削过程中的力学模型，包括剪切角、摩擦系数的动态变化规律。重点解析了高速切削中产生的瞬态高温对刀具磨损和工件表面完整性的影响。我们引入了基于有限元方法（FEM）的仿真技术，用于预测切屑形态、热量分布及温度梯度，并结合实验数据验证了模型的准确性，为优化刀具路径和冷却润滑策略提供了理论依据。 第三章：表面工程与微观形貌控制 零件的功能性往往取决于其表面质量。本章超越了传统的表面粗糙度参数，深入研究了表面微观形貌的形成机制，包括晶粒结构、亚表层损伤和微观裂纹的产生。详细分析了不同加工参数（进给量、主轴转速、刀具几何形状）如何耦合作用于表面完整性。同时，本章介绍了先进的表面改性技术，如等离子体处理、激光熔覆的预处理应用，以及如何通过精确控制加工过程，实现具有特定润滑、耐磨或导电性能的功能化表面。 --- 第二部分：复杂几何体的高效加工策略 第四章：复杂曲面生成的数学模型与算法 本部分聚焦于航空航天、模具制造等领域中常见的复杂曲面零件。详细阐述了从三维CAD模型到五轴联动数控程序的转化过程。内容包括曲面参数化表示（NURBS、T-splines）、误差补偿算法（特别是刀具轴向偏移误差和悬伸误差）的数学推导与实现。探讨了如何优化刀具路径的连续性和方向性，以最小化换刀点和减少刀痕效应，确保曲面光顺性。 第五章：刀具路径优化与残留材料最小化 高效加工的核心在于最大化材料去除率（MRR）的同时，保持刀具寿命和加工精度。本章深入研究了基于地形适应性的刀具路径规划，特别是针对深腔、窄槽和锋利内角的特征。介绍了切削区域识别算法，并讨论了如何利用“等效刀具轨迹步长”和“球刀扫描策略”来平衡加工时间和表面质量。对于残留材料的清除，本章提出了基于遗传算法的优化模型，用于在不损伤敏感区域的前提下，高效地去除剩余毛坯。 第六章：非常规和增材制造的后处理集成 随着增材制造（AM）技术（如选区激光熔化SLM、电子束熔化EBM）的普及，如何对增材制造的复杂、高精度零件进行后加工成为新的挑战。本章分析了增材制造零件特有的残余应力分布和致密化缺陷。重点讨论了如何利用高能束加工技术（如电火花加工EDM、激光精修）来消除增材制造结构件的表面粗糙度和孔隙。此外，还探讨了增材制造与传统切削工艺的混合制造模式，以兼顾效率与复杂结构的实现。 --- 第三部分：过程监控、质量控制与智能化制造 第七章：在线过程监测与实时反馈系统 现代制造对“零缺陷”提出了要求，这依赖于对加工过程的精确实时掌握。本章详细介绍了用于切削过程监控的先进传感器技术，包括高频振动传感器、声发射（AE）信号采集系统和热电偶的植入技术。重点解析了如何通过信号处理技术（如小波分析、模式识别）从海量数据中提取关键特征，实时诊断刀具磨损状态、加工稳定性（颤振检测）和工件尺寸偏差。 第八章：基于数据驱动的质量预测与自适应控制 本章探讨了如何将实时监测数据转化为闭环控制能力。介绍了机器学习模型在预测加工误差和刀具寿命方面的应用，特别是采用循环神经网络（RNN）处理时间序列数据，以实现对未来加工状态的提前预警。详细阐述了自适应控制策略的构建，即根据实时反馈的切削力、振动或温度信号，自动调整进给速率、主轴转速或切深，确保加工过程始终处于最优的稳定窗口内。 第九章：数字化车间与数据集成标准 本章从更宏观的角度审视精密制造的未来。讨论了工业物联网（IIoT）在连接、采集和分析车间异构设备数据方面的作用。重点介绍了OPC UA、MTConnect等数据通信标准在构建透明化、互操作性强的数字化车间中的实践。最后，展望了“数字孪生”技术如何应用于模拟和优化整个生产流程，从而实现从设计、加工到检验的全生命周期质量管理。 --- 总结： 本书内容系统性强，理论深度适中，兼顾了先进制造技术在实际工程中的应用挑战。它不是一本简单的操作手册，而是一部指导读者理解和驾驭复杂制造过程，实现技术跨越的专业参考书。通过对材料、力学、算法和信息技术的交叉融合研究，读者将能掌握构建未来高精度、高效率制造系统的核心能力。

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