3小時讀通基礎機械製造 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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你也可以是「創客Maker」！
　　從CNC到3D印錶機，掌握加工技術的基本！
　　製作自己專屬的産品、小額創業！
　　我們身邊周遭的各種製品，都是由工具、工具機製造的。
　　超商的小物、路邊賣的鯛魚燒跟鑰匙圈看似不相關，卻都是由「模具」作齣來的。
　　本書收錄大量生産用的模具是如何製造的。
　　相較於市麵上充斥的死闆國傢考試用書，
　　本書有詳細的講解及全彩圖片，簡單易懂。
　　最適閤想學習製造的初學者！
　　
　　透過本書，我們可以瞭解製造各種物品的技術。
　　工具機的知識有助於原創作品的製作，擴大加工時的選擇。
　　本書涵蓋瞭人氣話題的3D列印機，圖解介紹各種加工技術。
　　

機械設計與製造前沿探索 作者： 資深機械工程師團隊 齣版社： 工業科技齣版社 齣版日期： 2024年5月 --- 內容簡介：深入理解現代機械工程的核心原理與創新應用 本書旨在為讀者提供一個全麵、深入且與時俱進的視角，探討現代機械設計與製造領域的前沿技術、核心理論及其在實際工程中的復雜應用。我們避開瞭基礎概念的重復闡述，而是將重點聚焦於高級理論的深度剖析、跨學科知識的融閤應用以及麵嚮未來的工程挑戰。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從材料科學的微觀結構到復雜係統集成的宏觀層麵，特彆強調瞭數字化、智能化對傳統機械製造的深刻影響。 第一部分：先進材料與結構優化（約400字） 本部分著重於突破傳統金屬材料的性能限製，探討新型工程材料在極端工作環境下的應用潛力。 1. 增材製造（3D打印）的材料科學基礎與工藝控製： 深入研究選擇性激光熔化（SLM）、電子束熔化（EBM）等先進製造工藝對金屬粉末的微觀組織演變規律。詳細分析瞭在不同激光功率密度、掃描速度和保護氣氛下，鎳基高溫閤金、鈦閤金以及高熵閤金的晶粒結構、缺陷控製和殘餘應力管理。我們不僅討論瞭如何優化打印參數以獲得所需機械性能，還涉及瞭後處理技術，如熱等靜壓（HIP）和定嚮凝固，以消除內部孔隙並提升疲勞壽命。 2. 復閤材料的力學行為與界麵工程： 聚焦於碳縴維增強聚閤物（CFRP）和陶瓷基復閤材料（CMC）的非綫性力學響應。探討瞭損傷力學在層閤結構中的應用，包括分層、基體開裂和縴維斷裂的協同作用。詳細介紹瞭界麵粘接的化學與物理機製，以及如何通過納米粒子改性界麵層來提高復閤材料的抗衝擊性能和熱穩定性。本章包含先進的損傷檢測技術，如超聲波C掃描和原位光縴光柵傳感器的應用。 3. 智能材料與結構： 介紹形狀記憶閤金（SMA）、壓電材料和磁流變液（MRF）在主動減振和自適應結構中的集成應用。分析瞭SMA的迴復機製及其在往復運動機構中的驅動效率優化，並探討瞭MRF在快速響應阻尼器設計中的流變學模型構建。 第二部分：復雜係統動力學與控製（約450字） 本部分深入探討瞭多自由度、高頻動態係統以及麵嚮復雜任務的智能控製策略。 1. 非綫性振動與混沌分析： 超越綫性模態分析，本章深入研究瞭具有間隙、摩擦和非綫性彈簧的機械係統的動力學特性。運用龐加萊截麵法、李雅普諾夫指數等工具對係統進行混沌行為的判識和抑製。重點分析瞭高速鏇轉機械（如渦輪機）在臨界轉速附近的參數激勵振動，並介紹瞭如何通過反饋控製來展寬係統的穩定工作區間。 2. 魯棒控製與自適應控製理論： 詳細講解瞭$mathcal{H}_{infty}$控製在應對模型不確定性和外部擾動時的設計方法，包括加權函數的選擇和控製器綜閤。針對參數時變係統，闡述瞭基於Lyapunov穩定性理論的自適應反步控製（Adaptive Backstepping Control）算法，並將其應用於高速機床主軸的精確位置和力矩控製。 3. 機構學的拓撲設計與可重構性： 關注於新型運動鏈（如擬並聯機構、串聯並聯混閤機構）的設計方法。探討瞭運動學反問題的求解技巧，以及如何利用拓撲優化方法在滿足特定運動學約束的同時，優化機構的剛度或質量分布。引入瞭可重構機構的概念，分析瞭如何在不改變硬件連接拓撲的情況下，通過改變關節的約束方式實現功能切換。 第三部分：數字化製造與智能係統集成（約450字） 本部分關注工業4.0背景下，製造過程如何與信息技術深度融閤，實現柔性化、高效率生産。 1. 製造過程的數字孿生（Digital Twin）構建： 不僅限於幾何模型的復刻，本章闡述瞭如何集成多物理場仿真模型（FEA、CFD、熱分析）構建高保真度的數字孿生體。重點討論瞭實時數據融閤技術，即如何將來自傳感器（如聲發射、應變片）的實時數據映射到仿真模型中，實現對加工過程中的刀具磨損、熱變形的精確預測與補償。 2. 優化排程與供應鏈協同製造： 引入混閤整數綫性規劃（MILP）模型來解決多工序、多設備、多約束條件下的生産調度問題。討論瞭引入人工智能算法（如遺傳算法、強化學習）以解決NP難解的柔性作業車間調度問題（FJSP）。同時，探討瞭基於區塊鏈技術的供應鏈透明化與質量溯源係統在高端裝備製造中的應用潛力。 3. 質量保證的深度學習方法： 聚焦於機器視覺在缺陷檢測中的應用，特彆是對於錶麵微裂紋、異物夾雜等難以識彆的特徵。詳細介紹瞭捲積神經網絡（CNN）在非破壞性檢測圖像分類與語義分割中的網絡結構設計（如U-Net的改進），以及如何利用小樣本學習（Few-Shot Learning）技術，在缺乏大量標注缺陷樣本的情況下，快速部署高精度的檢測係統。 第四部分：麵嚮極端環境的工程設計（約200字） 本部分關注在航空航天、深海開發等特殊領域對機械係統提齣的嚴苛要求。 1. 極端溫度下的可靠性工程： 分析瞭材料在超低溫（如液氫環境）和超高溫（如燃氣輪機內部）下的蠕變、應力鬆弛和氧化腐蝕行為。介紹瞭熱-力-電-磁多場耦閤分析在設計耐熱結構時的必要性。 2. 輕量化與拓撲優化： 係統介紹基於密度法和水平集法的結構拓撲優化流程，特彆強調瞭製造約束集成（如最小壁厚、最大拔模角）對優化結果可行性的決定性影響。目標是通過迭代優化，在保證結構完整性的前提下，實現關鍵承力部件的質量極限削減。 --- 本書內容麵嚮具有一定機械工程基礎的研究人員、高級工程師和相關專業的碩士/博士研究生。它要求讀者具備紮實的理論基礎，能夠理解復雜的數學模型和算法描述，並通過本書的深入探討，為應對下一代高端裝備的研發挑戰做好準備。

作者簡介

門田和雄

　　1968年生，完成東京學藝大學大學院教育學研究科修士課程（專攻技術教育），以及東京工業大學大學院綜閤理工程研究科博士課程（專攻機械微觀工程）。擁有工程博士學位。現任教於東京工業大學附屬科學技術高等學校機械係統領域。以機械技術教育的實踐與研究作為活動基礎，緻力於有關機械與機器人等各種教育研究活動。還有許多日文著作，如《從基礎開始學的機械工程》、《螺絲支撐生活的秘密》(科學眼新書齣版)等。
 

序    

第1章 開始機械製造    
1 什麼是機械製造？    
2 從道具到機械    
3 不可或缺的測量技術
    
第2章 手工作業    
1 劃綫    
2 切斷    
3 摺彎    
4 銼削    
5 鑿洞    
6 攻螺紋    
column1腳踏風箱煉鐵
    
第3章 塑性加工    
1 彈性與塑性    
2 鍛造    
3 剪切加工    
4 摺彎加工    
5 引伸加工    
6 衝壓加工    
7 壓延加工    
8 擠製加工、抽製加工    
9 壓造加工    
10 轉造加工
    
第4章 切削加工    
1 什麼是切削加工？    
2 切削理論    
3 車床加工    
4 銑床加工    
5 牛頭刨床加工    
6 切削齒輪的工具機    
7 切削螺紋的工具機    
column2 鑽石的加工    

第5章 磨粒加工    
1 什麼是磨粒加工？    
2 磨輪的三要素    
3 各種磨削加工    
4 磨床加工    
5 其他的磨粒加工
    
第6章 熔接    
1 什麼是熔接？    
2 氣體熔接    
3 火焰切割    
4 電弧熔接    
5 電阻熔接    
6 TIG熔接    
7 其他的熔接
    
第7章 鑄造    
1 什麼是鑄造？    
2 大佛像的製作方式    
3 什麼是鑄鐵？    
4 什麼是鑄造用鋁閤金？    
5 砂模鑄造    
工廠參觀    
6 脫蠟鑄造    
7 殼模鑄造    
8 壓鑄法    

第8章 數控工具機與産業用機械手臂    
1 什麼是數控工具機？    
2 數控工具機的構成    
3 數控程式的基礎    
4 各種數控工具機    
5 産業用機械手臂    
6 産業用機械手臂的構成    
7 産業用機械手臂的種類    
column3 削颳作業    

第9章 模具    
1 什麼是模具？    
2 模具的優點與缺點    
3 模具的製造方法    
4 使用模具的生産    
第10章 數位製造    
1 雷射加工機    
2 3D印錶機
    
後記    
索引   

前言

　　本書收錄瞭學完機械設計後，瞭解自身想要製作什麼的人，在進邁入加工材料、使其具體成形的階段，所需相關的機械製造作業。經由不斷摸索製造試作品，或者想要製造自己原創的作品時，從事過機械設計的人多會想親自操作機械來作業。
　　
　　另一方麵，大量生産等場麵，從事機械設計的人和機械製造的人有著諸多不同點。再者，委託外包的場麵，從事機械製造的人在進行加工時，大多不曉得自己製作的部件用於哪部機器的什麼地方。

　　本書針對學完機械設計的初學者，統整邁入下一個階段，學習機械製造之前，所需的機械製造基礎事項。

　　首先會概略說明機械製造，接著依手動加工、塑性加工、切削加工、磨粒加工、熔接、鑄造的順序，解說金屬加工的基本事項。除此之外，本書也收錄運用數值控製的數控工具機、産業用機械手臂，以及用於大量生産的模具。另外，本書也加入近年來蔚為話題的雷射加工機、3D列印機等數位製造。這一本書網羅瞭我們身邊周遭工業製品生産時，所需的金屬加工、樹脂加工基礎。

　　過去，一般人幾乎不會涉足塑性加工、切削加工金屬的場所，但最近，隻要接受講習，便能正式從事金屬加工的地方不斷增加，地方工廠也導入各式各樣的工具機，有些地區還提供參觀學習、支援個人製作物件。

　　近年來，利用這樣的場所製造自己原創的作品，生産過去礙於成本難以實現的物件，這樣的事例不斷增加。不管是哪種情況，都是以「想要製作這樣的東西！」的強烈情感為大前提，若具備相關的機械製造知識與技能，讀者也就能夠製作數樣試作品纔對。

　　讀完本書，理解機械製造的概要之後，建議讀者走訪相關設施，實際體驗製作物件。再者，完成試作品之後，卻沒有足夠資金量産的場閤，可以利用網路進行群眾募資（Crowdfunding），往後可能發展成以製造創業的個人廠商。當然，雖說是個人廠商，但技術麵、資金麵等仍需各方支援，並非完全單獨一人從事製造。

　　搭配前作《3小時讀通機械製造》，活用本書統整的機械製造的基本事項，可進一步在實際製作物件上帶來幫助。若能幫到秉持「Do it with others」精神，投入製造行列的各位讀者，這將是我最高的榮幸。

鍛造

以敲擊等方式對金屬施予外力，作成必要形狀的製造法稱為鍛造。一般常見的方法是，加熱至再結晶溫度以上的熱鍛（hotforging）。此種鍛造藉由敲擊消除金屬的內部孔隙，微細化結晶提升強度。不加熱僅於常溫敲擊金屬的製造法，稱為冷鍛（coldforging）。冷鍛因無溫度上的變化，加工精密度較高，有著加工硬化提升強度等優點。

如同日本刀等能製作成各種形狀，自古以來即用於刀具製作的鍛造法，稱為自由鍛造（open dieforging）。當時刀劍在強度上的優異，已有科學上的解釋。之後，為瞭大量生産同樣形狀的鍛造物，齣現使用模具的模鍛（die forging）。為瞭施加巨大的外力進行鍛造，需使用大型的鍛造機具。
 
剪切加工

以剪刀切斷紙張時，刀刃於紙張截麵施予相反方嚮的外力，稱為剪切力。金屬剪鉗切斷金屬也是同樣的原理。利用剪切力進行的加工，稱為剪切加工。

遇到金屬剪鉗難以切斷的較厚金屬闆，則需使用剪切機。剪切機又分為腳踏式與油壓式。

剪切機在日本又稱為「シェアリング（sharing）」，將欲切斷之金屬闆置於刀刃模具與衝頭之間， 以拉桿固定之後，腳踏踏闆降下衝頭執行切斷。此時，根據材料的種類、闆厚，衝頭與模具之間需設置些微的間隙（clearance），過大或過小都容易産生被稱為毛邊或塌邊的突起。
 
塑性加工

使用圓形沖頭，可做齣如同在紙張使用打洞機般的圓孔。

間隙大小取得不適當的話，剪切麵上金屬闆的衝頭端麵會産生塌邊、模具端麵則會産生毛邊，需進行事後加工去除。腳踏壓機是日本自古稱為「蹴飛ばし」的工具機，使用圓形斷麵的衝頭打洞，能將工件的末端作成圓形，也能依衝頭的形狀進行不同的剪切加工。

如需更大的剪切力，則可以改用油壓式剪切機。

使用沖頭鑿孔加工時，位置的決定非常重要。如欲在指定的位置開鑿復數孔洞，以數值控製決定金屬闆上鑿孔位置的數控衝孔機就相當便利。

組閤數種不同的圓形、方形衝頭，可打齣復雜的形狀。將這些衝頭配置在鏇轉頭（turret）的扇形颱座，以數值控製鑿洞的工具機，稱為數控鏇轉頭衝孔機。鑿齣孔洞的工件，若事先預設微小的間隙，便能夠呈現未完全切離的連結狀態。

评分☆☆☆☆☆

我最近纔剛入手這本《3小時讀通基礎機械製造》，拿到書的那一刻，其實有點小小的期待又怕受傷害。畢竟「3小時讀通」聽起來就超級厲害，讓我很好奇作者是怎麼辦到的。我自己本身是個對實事操作比較沒把握的人，尤其是動手做東西，總覺得自己手比較殘。但是，對機械原理又有點好奇，每次看到電視上介紹工廠的自動化生產線，或是新聞裡提到什麼精密儀器的製造過程，都覺得很神奇。我希望這本書能讓我對「如何把設計圖變成實際的物品」這個過程有更深的瞭解。我猜它大概會從最原始的「概念」開始，像是金屬的物理特性、加工的各種可能性，然後一步步講解不同的製造方法，像是鑄造、鍛造、切削等等。我特別希望它能解釋清楚，為什麼有些零件要用這種方法做，而另一種零件又需要用別的方法。如果能有一些實際的案例，比如說明一個手機殼、一個汽車引擎零件是怎麼一層層被製造齣來的，那一定非常生動有趣。我還想知道，在這過程中，有哪些關鍵的步驟或是需要注意的地方，纔能確保產品的品質。說真的，我對機械製造的瞭解，大概就停留在「用機器把東西切一塊一塊」的階段，希望這本書能讓我突破這個瓶頸。

评分☆☆☆☆☆

喔，這本《3小時讀通基礎機械製造》我真的等瞭好久！一直以來，機械製造這個領域對我來說就像一本天書，看著各種零件圖、加工流程，總覺得霧裡看花。尤其是我平常工作其實跟機械比較沾不上邊，偶爾聽到同事在討論什麼CNC、車床、銑床的，就隻能在一旁點頭如搗蒜，心裡其實啥都沒聽懂。這次看到這本書的標題，直覺就覺得：「就是它瞭！」畢竟「3小時讀通」這種說法，對於像我這樣時間比較零碎、又想快速入門的人來說，實在太有吸引力瞭。我猜想，它應該會從最基礎的觀念開始講起，比如材料的種類、基本的加工原理、常見的機械零件的組成等等。希望它能用比較白話、生活化的例子來解釋，不要一開始就丟一堆專有名詞，讓我這種新手直接就想放棄。我期待書裡能幫我建立一個基本的機械製造的「認知地圖」，知道大概有哪些主要的製程，它們的差別在哪裡，以及各自的優缺點。如果能再稍微帶到一些現代製造的趨勢，像是自動化、3D列印這些，那就更棒瞭！總之，我的目標就是讀完之後，至少能聽懂別人說話，不會再一臉茫茫然，也能對身邊的機械產品有多一點點的認識。

评分☆☆☆☆☆

這本《3小時讀通基礎機械製造》是我最近在書店隨手翻到的，我對它的「3小時」這個時程感到非常有興趣。我一直覺得機械製造是一門非常實務的學問，但同時也充滿瞭各種精密的概念和技術。我自己平常的工作雖然跟機械比較不直接相關，但我對「東西是怎麼做齣來的」一直有著強烈的好奇心。我猜想，這本書應該會從最基本的「材料」開始講起，比如各種金屬和非金屬材料的特性，以及它們在機械製造中的應用。然後，它應該會進入到各種「加工方法」，像是金屬的成形，像是鑄造、鍛造、沖壓，以及移除材料的切削加工，像是車床、銑床、磨床。我特別希望書中能夠用淺顯易懂的方式解釋這些加工原理，並且用圖示來輔助說明，讓即使是沒有任何機械背景的人也能理解。另外，我也期待它能稍微觸及到一些「品質控製」的概念，比如公差、錶麵粗光度等等，這些都是決定產品能否正常運作的關鍵。如果書中還能簡單介紹一下一些常見的機械零件，比如螺紋、齒輪、軸承，以及它們是如何被製造齣來的，那就更完美瞭。總之，我希望讀完這本書，能夠對機械製造有一個比較全麵、係統性的認識，不再覺得它是一個遙不可及的領域。

评分☆☆☆☆☆

我最近買瞭《3小時讀通基礎機械製造》，老實說，會買這本書是因為我對「快、準、狠」的學習方式很感興趣。平時工作忙碌，下班後的時間更是寶貴，我真的沒辦法花大把的時間去啃一本厚重的教科書。所以我特別希望這本書能夠精簡扼要，直擊核心，用最有效率的方式讓我快速掌握機械製造的關鍵知識。我相信，基礎機械製造一定有很多繁瑣的細節和理論，但如果能透過一個聰明的架構，將它們係統化地呈現齣來，讓讀者在短時間內就能建立起一個完整的知識體係，那絕對是功德一件。我預期書中應該會包含各種製造工藝的介紹，像是塑性加工、切削加工、連接技術等等，並且會用清晰的圖解來輔助說明。我希望它能幫助我理解，為什麼不同的材料和零件，需要採用不同的製造方式。另外，對於精度的要求，不同製程又扮演著什麼樣的角色？我希望能從這本書中學到一些基本的判斷原則，讓我對機械加工的「眉角」有一些初步的認識。總之，我的目標就是花三個小時，讓自己對機械製造這個領域，從一無所知到「略知一二」，能夠在跟人討論相關話題時，不再是個完全的門外漢。

评分☆☆☆☆☆

老實說，我對這本《3小時讀通基礎機械製造》抱持著一種「姑且一試」的心情。身為一個工程師，雖然我不是機械本科齣身，但工作上偶爾會接觸到一些跟機械相關的專案，那時候常常覺得自己對整個機械製造的脈絡瞭解不夠深入。尤其是在跟機械部門的同事溝通時，有時候他們講的專業術語，我聽瞭就隻能霧煞煞。我認為，一個好的基礎機械製造入門書，應該要能夠清楚地闡述「從原料到成品」的整個生命週期。它應該要涵蓋各種常見的製造方法，並且說明這些方法的原理、適用範圍、以及各自的優缺點。例如，關於金屬材料的選擇，為什麼有些需要用鋼，有些要用鋁？不同的熱處理方式又會對材料產生什麼影響？在加工方麵，車削、銑削、鑽孔這些基本的切削加工，它們的差異在哪裡？又分別適閤加工哪些類型的工件？我還希望這本書能夠引導讀者思考，在設計一個產品時，如何考慮到製造的可行性，也就是所謂的「可製造性設計」。如果能提供一些實際的工業案例分析，那就更好瞭，可以讓我更清楚地看到理論是如何應用在實際生產中的。