本書以智能切削制造為主題，以高端裝備制造企業(yè)生產(chǎn)一線案例為基礎，結合計算機技術和人工智能技術，系統(tǒng)闡述了智能切削刀具、智能切削工藝、智能切削數(shù)控系統(tǒng)以及智能檢測與評價等方面理論和技術，為我國制造企業(yè)轉型升級提供理論指導。
本書依托上海交通大學切削磨削與刀具研究基地近年來在智能切削制造領域所開展的理論研究和應用技術研究成果，以我國航空航天、能源裝備、汽車、手機零部件制造企業(yè)實際生產(chǎn)中遇到難題為實例，結合計算機技術和人工智能技術，系統(tǒng)地闡述了智能切削制造中有關專用復合切削刀具設計、智能切削刀具制備、刀具壽命建模與預測、切屑與毛刺建模仿真和智能控制、加工精度與表面完整性建模與主動控制等理論與技術，體現(xiàn)了材料-結構-服役性能一體化的設計制造發(fā)展趨勢。
“工業(yè)4.0”的核心是構建信息物理系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)物與物、機器與機器、機器與人的數(shù)據(jù)信息交流、交互，建立智能工廠，實現(xiàn)智能生產(chǎn)，這也是業(yè)界稱之為以智能制造為主導的未來工業(yè)的第四次革命。數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化是新工業(yè)革命的核心技術，是信息化和工業(yè)化融合的主要方面，是對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行轉型升級的主要技術手段，也是中國制造業(yè)走向世界強國的主線。因此，要不斷強化制造業(yè)的基礎，包括基礎材料、基礎零部件、基礎制造工藝和技術基礎。切削加工作為基礎制造工藝承擔著90%以上基礎零部件的加工制造任務，切削加工的發(fā)展方向是高速、高效、高精度、高可靠性（“四高”）。我國裝備制造領域有大量數(shù)控加工機床，但大部分機床能效沒有充分發(fā)揮，缺少配套的高速切削工藝和高性能刀具是主要原因。實現(xiàn)“四高”加工是一項系統(tǒng)工程，該系統(tǒng)由以工藝為中心的各個環(huán)節(jié)構成，包括機床、刀具、夾具、工件、過程監(jiān)控、測量與質量管理等環(huán)節(jié)，在各個環(huán)節(jié)間需要有實時有效的切削基礎數(shù)據(jù)作為信息流傳遞，優(yōu)化、有效信息的及時傳遞依賴數(shù)字化技術和網(wǎng)絡化技術，進而使得切削過程體現(xiàn)出智能化。因此智能切削工藝與刀具是實現(xiàn) “四高”加工技術的基礎保障。
在航空、航天、汽車、能源裝備等高端制造領域大量應用高溫合金、鈦合金、高強度鋼、復合材料等難加工材料，并大量采用整體薄壁結構和復雜曲面結構，以滿足零件極端服役性能的要求。但是，難加工材料在高速切削過程中切削力大、切削溫度高、刀具磨損嚴重，大型薄壁結構和復雜曲面結構零件在制造中的加工變形和切削振動現(xiàn)象嚴重，加工精度和表面完整性難以保證，嚴重阻礙了切削加工向高速、高效、高精度和高可靠性方向發(fā)展。雖然已有相關高速切削工藝和高性能刀具技術研究論文報道和著作出版，但仍然難以滿足以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化為核心技術的智能制造對切削工藝和刀具的體系化知識需求。
本書依托上海交通大學切削磨削與刀具研究基地近年來在智能切削工藝和刀具方面所取得的理論研究和應用技術研究成果，從系統(tǒng)的角度，以典型零件切削加工問題為導向，從工件材料力學性能表征、工件材料和結構的可加工性、切削過程物理建模、切削仿真與試驗驗證、切削加工參數(shù)優(yōu)化、刀具設計與優(yōu)化、刀具走刀路徑優(yōu)化、刀具壽命預測與管理、夾具設計與優(yōu)化、冷卻潤滑液應用與優(yōu)化、切削加工精度檢測與分析、切削加工缺陷檢測與分析等方面，以航天火箭壁板零件、鋁蜂窩結構件、發(fā)動機整體葉輪、核電汽輪機缸體中分面、汽輪機葉片和重型燃機渦輪盤榫槽為加工對象，比較系統(tǒng)地闡述了實現(xiàn)具有“四高”特征的智能制造過程對切削工藝和刀具的特殊需求。
本書給出了大量基礎性工藝數(shù)據(jù)和刀具技術規(guī)范，為傳統(tǒng)機械制造產(chǎn)業(yè)轉型升級，實現(xiàn)智能制造，提供智能切削工藝與刀具技術。
本書可為航空、航天、汽車、能源裝備等高端制造領域從事難加工材料和難加工結構零件設計、產(chǎn)品研制、智能制造、工藝和刀具研發(fā)等的科技工作者提供指導與借鑒，供機械制造及其自動化專業(yè)的高年級本科生和研究生學習參考。
本書由陳明、安慶龍、王呈棟撰寫。上海交通大學切削磨削與刀具研究基地明偉偉博士、博士研究生劉志強和邱坤賢、碩士研究生文亮和賀旭東參與了本書的部分科研工作。
本書內(nèi)容得到了國家自然科學基金項目（51805344、51105253、51475298、51675204、51705319、51875355、51875356）、國家科技重大專項課題（2009ZX04014041、2012ZX04003051、2012ZX04003031、2015ZX04002102、2016ZX04002005、2017ZX04005001、2017ZX04016001）、國家863計劃項目（2009AA044304、2013AA040104）、閔行區(qū)產(chǎn)學研合作項目和其他項目（17PJ1403800、SAST2017060、COMACSFGS201633277、USCAST201515、USCAST201614、15DZ0504500、Z1127949、MSVZD201801、17DZ1101200）的資助支持，在此表示衷心的感謝。
由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，懇請廣大讀者和專家批評指正。
現(xiàn)任國際磨料技術委員會（ICAT）委員、中國刀協(xié)切削先進技術研究會副理事長兼秘書長、中國機械工業(yè)金屬切削刀具技術協(xié)會常務理事、中國機械工程學會生產(chǎn)工程分會切削專業(yè)委員會副主任委員、中國機械工程學會生產(chǎn)工程分會磨料加工技術專業(yè)委員會常務委員、全國刀具標準化技術委員會常務委員等學術職務。1999年起任上海交通大學機械與動力工程學院教授。1998－2007期間，作為高級訪問學者曾先后赴日本大阪大學、美國密西根大學、韓國國立慶北大學、日本理化學研究所進行科學研究。在《機械工程學報》、《Transactions of ASME》、《Diamond & Related Materials》等國內(nèi)外期刊上發(fā)表學術論文300多篇。負責國家科技重大專項課題4項，負責國家自然科學基金項目8項。獲省部級發(fā)明獎和進步獎共3項；出版著作5部。授權國家發(fā)明專利20余項。
第1章緒論（1）
1.1切削工藝與刀具在智能制造中的作用（1）
1.2智能切削工藝（2）
1.3智能切削刀具技術基礎（8）
1.4本書的總體思路（16）
切削工藝篇
第2章大型薄壁結構件控形切削工藝（17）
2.1背景介紹（17）
2.2超硬鋁合金材料力學性能試驗分析與本構模型（18）
2.3超硬鋁合金大型薄壁結構件加工刀具路徑物理仿真與優(yōu)化（30）
2.4超硬鋁合金大型薄壁結構件加工裝夾方式物理仿真與優(yōu)化（45）
2.5本章小結（61）
智能切削工藝與刀具目錄第3章薄壁鋁蜂窩結構件控性切削工藝（62）
3.1背景介紹（62）
3.2冰結鋁蜂窩芯夾具設計與夾持性能試驗分析（63）
3.3拓撲結構鋁蜂窩芯切削過程物理仿真（74）
3.4拓撲結構鋁蜂窩芯切削力建模與試驗驗證（82）
3.5蜂窩芯銑削過程的溫度分布建模（93）
3.6蜂窩芯加工缺陷分布規(guī)律（110）
3.7鋁蜂窩低缺陷銑削工藝優(yōu)化（119）
3.8本章小結（148）
第4章整體葉輪加工全工藝流程優(yōu)化（150）
4.1背景介紹（150）
4.2整體葉輪加工全工藝流程設計（151）
4.3整體葉輪加工全工藝流程物理仿真（155）
4.4整體葉輪加工工藝參數(shù)優(yōu)化（163）
4.5整體葉輪加工刀具路徑優(yōu)化（173）
4.6整體葉輪加工刀具設計與應用（178）
4.7本章小結（185）
切削刀具技術基礎篇
第5章汽輪機缸體中分面微量潤滑切削刀具磨損機理（186）
5.1背景介紹（186）
5.2汽輪機缸體中分面鎳基堆焊合金銑削參數(shù)優(yōu)化（187）
5.3干式與微量潤滑切削刀具磨損性能對比（191）
5.4微量潤滑噴射位置與銑削方式對刀具磨損的影響（202）
5.5微量潤滑切削過程信號檢測與分析（208）
5.6本章小結（224）
第6章汽輪機零件加工刀具磨損模型與壽命管理（225）
6.1背景介紹（225）
6.2汽輪機缸體中分面鎳基堆焊合金銑削刀具磨損解析建模（226）
6.3銑削刀具摩擦磨損性能分析與刀具涂層選型（233）
6.4汽輪機葉片加工物理仿真與參數(shù)優(yōu)化（248）
6.5球頭銑刀剩余壽命與刀具管理（256）
6.6本章小結（262）
綜合篇
第7章渦輪盤榫槽智能切削工藝與刀具（264）
7.1背景介紹（264）
7.2基于渦輪盤材料本構模型的拉削仿真分析（272）
7.3渦輪盤耐熱合金材料切削物理仿真與試驗驗證（282）
7.4渦輪盤榫槽拉削刀具刃口廓型設計方法（293）
7.5拉削力空間分布規(guī)律與時序特征（301）
7.6榫槽拉削系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性分析與試驗驗證（308）
7.7拉刀磨損歷程動態(tài)特性分析（314）
7.8拉刀耐用度預測（321）
7.9基于多約束優(yōu)化的榫槽拉削余量分配（325）
7.10多耦合約束下精拉刀刀齒參數(shù)設計方法及實驗驗證（334）
7.11國產(chǎn)精拉刀應用與工藝優(yōu)化（350）
7.12本章小結（359）
參考文獻（361）
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