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制造工程与技术原理(第3版)

本书着力体现制造工程技术这个学术概念的系统性和完整性,适应高等工科院校机械大类培养的教学改革新模式,结合前沿制造技术和科研成果,系统全面地论述现代制造工程中主要制造技术和工程设计的基本原理,注重阐明基础理论,追求语言的准确、精炼、严谨、富含学术性,意使工程技术教材也能从字里行间展现秀美文字艺术的魅力。

作者:冯之敬
定价:65
印次:3-1
ISBN:9787302531883
出版日期:2019.09.01
印刷日期:2019.09.19

依照大类专业培养的教学改革理念和教学模式,本书结合前沿制造技术和科研成果,系统全面地论述现代制造工程中主要制造技术的基本原理和制造工程设计的基本原理,适用于机械大类培养的制造工程基础平台课程。主要内容有: 工程材料及处理特性;金属成形制造(铸造、压力加工、粉末冶金、焊接);金属切削加工(切削原理、机床刀具、夹具、加工表面质量和精度);非金属制品的制造(塑料、橡胶、玻璃、陶瓷制品);专业制造技术选例(精密磨料加工、电加工、高能束加工、快速成形、表面工程、光学加工、电子芯片制造与电路组装);工艺规程设计(加工工艺规程、装配工艺规程)。各章内容相辅相成,有机联系,相互依存,不可或缺,共同构造了制造技术系统全面的学术概念。章末附有习题与思考题。本书章节层次概念清晰,贯彻力学新标准,追求语言准确、精炼、严谨、秀美、富含学术性,重视通识教育与专业教育合理平衡,以强化大学工科的专业基础教学为目标,特别注重阐明必要的基础理论。 本书为高等工科院校机械大类的制造专业基础理论课教材,也可用于制造工程设计的参考。

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制造是创造物质财富的一种非常重要的生产活动。制造是用物理或化学的方法改变原材料的几何形状、性质和外观,制成零件以及将零件装配成产品的操作过程,通过这样的制造过程将原材料转变成具有使用价值和更大经济价值的产品。制造企业中,除了生产组装起来的最终产品的企业外,还有一些企业专门为生产最终产品的企业生产原材料、零部件和配套件、工具、模具等,所以说,制造业包括一个很复杂的生产组织,分别生产不同层次、不同种类的最终产品和中间产品。 产品的制造通常是由一个包括很多关联工序的操作序列来实现的,每一步操作都使材料变得更接近于最终所希望的状态,完成操作过程必须将机器、工具、能源、操作者紧密结合起来。与手工操作的自由制作方式相比,现代制造工业是以严密的工程组织方式进行的,产品制造过程中每一步骤的工艺方法、工艺设备和工具、操作规范、工时定额、工业标准、成本核算以及中间物料的传送和操作信息的传递,各个步骤的流程等都经过精心设计和科学制订,按照严格的符合生产规律的工艺规程进行。 产品的制造工艺技术是企业生产某种产品的技术能力的核心,必须掌握先进的工业化的制造技术,企业产品才能具备市场竞争力。现代工业技术已经发展到很高的水平,并以很高的速度在继续进展。例如,飞机是最大的制造产品之一,使用铝合金、镁合金、钛合金等轻强金属和纤维增强的聚合物复合材料,以及在喷气发动机的涡轮和其他部件使用高强度的耐热合金等高性能新材料,通过精密加工零部件和严格的组装工艺而建造,是先进材料、先进工艺和先进生产组织方式的集中体现;同样,汽车也是应用很多种类的材料和各种先进的制造技术进行大批量生产的机械电子紧密结合的机电产品典范;又如,集成电路制作在高纯度的硅薄片上,在0.414in×0.649in的面积上包含了百万个晶体管,它的制作处理序列是所有制造产品中最复杂的,包括几十道独立的工序,这些芯片通常在超净车间成千上万大批量地生产;再如,光学镜的制造,大口径光学天文望远镜的主镜已做到8m口径,光刻机精密镜头的精度达到几纳米,通过哈勃空间望远镜已经观测到120亿光年的星系,先进的精密光学加工技术成为光学技术进步的重要技术支持。这些典型的例子说明: 制造技术是工业发展和科学技术发展的基础。 早前的制造类课程体系结构,按专业细分为铸造、锻压、焊接、金属材料与热处理、金属切削原理、金属切削刀具、机床、机械制造工艺学等多门大课,分类细化,深度增加,在培养计划中占用学时比例大,体现的培养理念是专、深。随着现代科学技术的进步,为使学生将来能够适应工业技术的高速发展,高校培养的学生不仅要建立坚实的专业基础和专业能力,还要注重学习大量涌现的新知识,扩宽知识面,注重综合能力的培养,提高毕业后对工作环境的适应性,因此教学计划中产生了新的专业知识、新的教学内容大量增加引起的学时分配冲突问题,教学改革思想上提出了通识教育与专业教育合理平衡的培养理念,以新的培养理念为指导思想,制造类课程体系结构逐渐综合成为工程材料、材料成形基础、机械制造基础等三门分立的技术基础课程。现今,教学改革呈现的新趋势是大类专业培养的教学理念,各个机械相关的专业都需要开设制造的课程,但无法接受这种三门大课的学时分配,解决方案是建设成一门综合性的机械大类制造技术平台课。同时,这三门大课的体系还存在一个严重问题,就是课程内容基本局限于针对金属材料,这样的课程建设理念已经远远落后于制造工业技术的发展现状。例如,工程塑料和纤维增强的聚合物复合材料已在汽车、高铁动车、飞机以及航天器上广为使用,可是这一类制品的制造技术不是我们制造课程的内容;又如,大规模集成电路制作被称为现代制造技术的巅峰,相应的集成电路生产设备光刻机的光学系统制造精度达到纳米级,可是电子制造和光学制造这样有代表性的制造技术在我们的制造课上不讲;再如,在液态锡的表面上大规模制造平板玻璃的浮法玻璃制造技术,已与我们的生活紧密联系的玻璃钢化技术,这些高超的工业生产技术也无法合理地纳入我们的制造课程体系中。由此表明,建设机械大类制造技术平台课,课程内容也需要改革。 〖1〗制造工程与技术原理(第3版)前言〖2〗本书自2000年起,在教学改革发展的前瞻性分析基础上,开始筹划编写,宗旨是结合前沿制造技术和科研成果,系统全面地论述现代制造工程中主要制造技术的基本原理和制造工程设计的基本原理,经过4年的努力,解决了一系列策略和技术上的困难,于2004年出版了第1版,而此时,恰值清华大学全面推动机械学院平台课程体系(面向精仪系、机械系、热能系、汽车系、工业工程系、工程力学系)创新改革,其中的制造平台课明确要求开创成一门课,并能综合反映先进的制造技术,这本书的内容结构准确地契合了课程体系规划中“制造工程基础”平台课建设的理念和需要,成为“制造工程基础”机械大类平台课的教材,在教学改革中起到了重要的支持作用。本书于2005年获评为北京市高等教育精品教材。 教材的修订工作2006年批准为“十一五”国家级规划教材,于2009年出版了《制造工程与技术原理》第2版。 第2版从2009年出版至今也已经10年了,工业技术突飞猛进有了很多发展变化,书中内容涉及的许多标准发生变更,新标准出台,教材的课堂使用也积累了很多新的经验,改革修订已是势在必行,本书第3版修订入选了清华大学2017年本科教材立项建设计划。 第3版修订主要有下述特点: 1. 改变原来的篇章节编排方式,简化层次,精编成章节结构,从层次结构上符合大类培养平台课的理念。 2. 改变内容分类观念,原来是以加工方法类似性作为篇章分类的第一准则,现改变为按材料分类,因为加工工艺方法的根本依据是材料本身的加工性质,这样分章节,层次概念清晰。各章内容编排分划顺序为: 工程材料及处理特性;金属成形制造和切削加工;非金属制品的制造;专业制造技术选例(表面工程、光学加工、电子芯片制造等);工艺规程设计。这些内容相辅相成,有机联系,相互依存,不可或缺,共同构成了制造技术系统全面的学术概念。 3. 贯彻力学新标准(书末附有力学性能指标符号国家标准更替对照表),刀具材料新标准等。 4. 调整精炼,删略不必要的和过于专深的内容,增加重要的新内容(例如玻璃钢化工艺),增强通识性,注重理论基础,删简重复,合理安排语言层次和上下承接,字斟句酌,力求说明清楚。 书中各章附有习题与思考题,可以通过这些基本练习,加深对课程内容的理解,增强解决工程问题的能力。 在本书写作过程中,始终特别追求语言的准确、精炼、严谨,富含学术性,意使工程技术教材也能从字里行间展现秀美文字艺术的魅力。 本书为高等工科院校的制造专业技术基础理论课教材,也可用于制造工程设计的参考。 清华大学刘成颖、朱跃峰、张辉、冯之敬参加了本书第1版、第2版的编写工作,冯之敬为主编参与了各章的修改定稿,并负责全书第3版的修订。 作者在本书中融入了新的教学指导思想、新的学术见解和研究成果,也参考了大量的文献,在此谨向所列参考文献的作者致以诚挚的谢意,也向所有对本书提出过建议和帮助的同行和同事致谢。 诚恳希望对本书的不足之处提出意见、建议和指正。 冯之敬 2019年8月

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  • 冯之敬博士,清华大学机械工程系教授,生于1948年4月29日。
        1982年大学本科毕业于合肥工业大学机械工程系获学士学位;1985年硕士研究生毕业于哈尔滨工业大学机械制造专业获硕士学位;1987年博士研究生毕业于哈尔滨工业大学机械制造专业获博士学位;1987年~1990年在北京理工大学光学仪器专业作博士后;1990年到清华大学精仪系工作,1996年任职教授。
        主要从事机械学理论和精密超精密加工技术领域的研究工作。科研成果1985年获航天工业部科技进步二等奖,1998年获教育部科技进步二等奖,2001年获教育部科技进步一等奖。发表科学研究论文60余篇,在机械工业出版社1994年出版的《机电一体化技术手册》中担任全书副主编和总论篇主编,该书1995年获国家新闻出版署全国优秀科技图书二等奖。指导的博士生论文中有1篇2006年度入选全国百篇优秀博士学位论文。
        主编《机械制造工程原理》和《制造工程与技术原理》两本教材,分别于2012年和2005年获评北京市高等教育精品教材。1995年以来,主持清华大学本科生“制造工程基础”课程的教学工作,2005年评为北京市高等教育精品课程,国家级高等教育精品课
  • 本书着力体现制造工程技术这个学术概念的系统性和完整性,注重阐明基础理论。本书为高等工科院校机械类专业的技术基础课教材,适应高等工科院校机械大类培养的教学改革新模式,也可用于制造工程设计的参考。
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  • 1工程材料及处理特性1

    1.1工程材料的分类和性能1

    1.2金属材料及其热处理1

    1.2.1金属与合金的结构1

    1.2.2铁碳合金相图4

    1.2.3钢的热处理9

    1.2.4铝合金的热处理26

    1.2.5常用金属材料27

    1.3非金属材料和复合材料32

    1.3.1高分子材料32

    1.3.2陶瓷36

    1.3.3复合材料38

    1.3.4其他材料39

    习题与思考题402金属成形制造43

    2.1铸造43

    2.1.1砂型铸造43

    2.1.2特种铸造方法56

    2.1.3铸造合金种类及铸造特点63

    2.2压力加工72

    2.2.1金属塑性变形的应力和应变72

    2.2.2轧制75

    2.2.3锻造80

    2.2.4冲压87

    2.3粉末冶金94

    2.3.1粉末的制取95

    2.3.2钢模压制和烧结技术96

    2.3.3其他的压制成形和烧结技术98

    2.4焊接100

    2.4.1电弧焊100

    2.4.2气焊和气割113

    2.4.3其他焊接方法115

    2.4.4焊接质量与检验121

    2.4.5常用金属材料的焊接126

    习题与思考题131〖1〗制造工程与技术原理(第3版)目录〖2〗3金属切削加工138

    3.1金属切削原理138

    3.1.1切削运动和切削用量138

    3.1.2刀具材料、几何形体与角度参数、切削层参数141

    3.1.3金属切削的变形过程156

    3.1.4切削力163

    3.1.5切削热和切削温度167

    3.1.6切削过程优化168

    3.2机床、刀具与切削磨削工艺177

    3.2.1车床和车刀177

    3.2.2钻床和麻花钻1...

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