随着第四次工业革命的深入推进，制造业正经历着新一轮变革。在“中国制造2025”战略收官之际，我国制造业已初步完成智能化转型：传统制造工艺广泛融合智能技术，增材制造、复合材料成型等先进工艺不断拓展其智能化的内涵与边界。本书共9章，系统介绍智能制造的核心工艺原理，内容包括金属锻造、铸造、焊接、切削、特种加工、增材制造、复合材料成型、智能装配与智能生产等。各章节均结合航空航天等高端装备制造中典型零部件的实际加工案例，深入浅出地展示智能制造技术的应用路径与场景。

随着第四次工业革命的深入推进，制造业正经历着新一轮变革。在“中国制造2025”战略收官之际，我国制造业已初步完成智能化转型：传统制造工艺广泛融合智能技术，增材制造、复合材料成型等先进工艺不断拓展其智能化的内涵与边界。本书共9章，系统介绍智能制造的核心工艺原理，内容包括金属锻造、铸造、焊接、切削、特种加工、增材制造、复合材料成型、智能装配与智能生产等。各章节均结合航空航天等高端装备制造中典型零部件的实际加工案例，深入浅出地展示智能制造技术的应用路径与场景。
本书可作为高等院校智能制造、机械工程等专业本科生的教材，也可作为科研人员与工程技术人员的参考书。

高等院校教师

前言
第1章绪论1
11智能制造概念1
111内涵发展1
112典型特征3
113内涵、发展与典型应用5
12智能制造工艺与系统控制6
13智能制造工艺过程分类9
14智能制造对工艺的要求10
第2章变形加工工艺之锻造13
21概述13
22典型塑性成形工艺14
221锻造工艺14
222轧制工艺18
223挤压工艺20
224旋压工艺21
23连续轧制过程数据流分析24
24塑性成形工艺在航空航天领域的
应用29
241航空发动机涡轮盘高温合金
模锻成形29
242航空发动机燃料贮箱封头旋压
成形33
复习思考题37
第3章液态成形工艺之铸造38
31概述38
32铸造基础知识39
321合金的充型能力39
322合金的凝固与收缩40
323铸造应力和铸件的变形与裂纹44
33典型铸造成形工艺45
331砂型铸造46
332熔模铸造51
333金属型铸造52
334压力铸造53
335离心铸造55
336消失模铸造56
34铸造成形工艺的应用57
341航空发动机关键构件的熔模
铸造57
342汽车铝合金结构件一体化
压铸62
复习思考题66
第4章连接加工工艺之焊接67
41概述67
42焊接基础知识68
421焊接电弧68
422焊接接头的组织与性能70
423焊接应力与变形72
424焊接缺陷及其检验75
425材料的焊接性77
43熔焊工艺79
431焊条电弧焊79
432埋弧焊80
433非熔化极气体保护焊81
434熔化极气体保护焊83
435等离子弧焊85
436激光焊87
44压焊工艺88
441电阻焊88
442线性摩擦焊89
443搅拌摩擦焊90
444扩散焊91
445冷压焊93
45钎焊工艺94
451钎焊的分类及特点94
452焊接件的结构工艺性95
46焊接技术的智能化发展99
461焊前设计101
462任务排序和路径规划101
463机器人编程102
464过程监测、诊断、预测与控制102
465人机协作103
466虚拟焊接103
47焊接工艺在航空航天领域的应用104
471航空发动机叶片焊接修复工艺104
472液体火箭发动机喷管焊接工艺106
473飞机结构的搅拌摩擦焊109
复习思考题113
第5章去除加工工艺之切削114
51概述114
52切削加工工艺114
521车削114
522铣削115
523刨削116
524磨削117
525钻削与镗削118
53金属切削原理119
531切削运动与要素119
532刀具的结构121
533刀具的材料131
534金属切削过程及其物理现象135
54切削工艺的应用139
541发动机叶片铣削加工与颤振
控制139
542智能刀具切削状态监测146
复习思考题150
第6章特种加工工艺之电、热、
理、化152
61概述152
62物理与热物理加工152
621附着工艺152
622注入工艺154
623物理去除157
624热物理去除160
63化学与电化学加工164
631附着工艺164
632注入工艺167
633去除工艺169
64离子束加工171
65等离子体加工172
66磁流变抛光174
67磨料喷射加工174
68特种加工工艺在航空航天领域的
应用175
681激光加工工艺在航空发动机
制造中的应用175
682组合电加工在航空发动机叶片
加工领域的应用178
复习思考题180
第7章先进制造之增材制造181
71概述181
711增材制造技术的工艺种类182
712增材制造技术发展历程182
713增材制造技术特点184
714增材制造技术发展趋势185
72非金属增材制造185
721陶瓷膏体光固化成形186
722薄材叠层快速成形188
723激光选区烧结190
724熔丝沉积成形192
725三维打印194
73金属增材制造196
731激光选区烧结与激光选区熔化196
732激光熔覆沉积198
733电子束选区熔化198
734电子束/电弧熔丝沉积199
74增材制造监控技术200
741SLM制造过程信号类型及其
监测201
742监测数据处理与分析方法202
743质量智能控制方法203
75增材制造在航空航天领域的应用
案例205
751新型合金熔融沉积增材制造及
太空制造可行性205
752航空发动机涡轮叶片成形
技术209
753连续纤维增强复合材料3D打印及
太空制造215
754柔性共形结构喷墨打印218
复习思考题230
第8章先进制造之复合材料231
81概论231
82树脂基复合材料成型与制造工艺231
821预浸料热压罐工艺232
822液体成型工艺236
823非热压罐工艺241
824模压、纤维缠绕和拉挤成型
工艺242
825树脂基复合材料成型方法对比245
826先进复合材料智能化制造技术246
83耐高温复合材料成型与制造工艺247
831金属基复合材料成型工艺248
832陶瓷基复合材料成型工艺252
833碳基复合材料制造工艺255
84智能超材料258
841智能电磁超材料259
842智能机械超材料259
843智能热学超材料260
844智能耦合超材料与隐身技术261
845新型传感型超材料与智能蒙皮262
85复合材料在航空航天领域的应用
案例262
851空天结构的模压缠绕工艺262
852形状记忆聚合物及其复合材料269
复习思考题271
第9章智能装配与智能生产272
91概述272
92基于AR的智能装配技术272
921基于AR的智能装配体系架构273
922基于AR的智能装配关键技术275
93智能生产线281
931智能生产线概述281
932基于数字孪生的智能车间架构282
933基于数字孪生的智能车间关键
技术283
94车间数字孪生模型287
941数字孪生车间部署287
942数据采集方法288
943调度与控制集成290
95车间数字孪生模型在航空航天领域的
应用291
复习思考题293
参考文献294

在“工业40”和“中国制造强国”大背景下，智能制造工程专业应运而生，成为引领新一轮科技革命与产业变革的前沿专业。作为一个高度融合机械、材料、信息、控制等多学科的交叉领域，智能制造不仅是技术演进的趋势，更是产业升级的核心驱动力。习近平总书记指出，要以智能制造为主攻方向推动产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态根本性转变，以“鼎新”带动“革故”，以增量带动存量，促进我国产业迈向全球价值链中高端。在这一背景下，智能制造工艺课程在人才培养体系中具有举足轻重的地位。它不仅是学生理解制造过程、掌握关键技术流程的基础，更是感知、分析、决策与执行等智能制造核心环节之间的重要桥梁。然而，制造工艺类型多样、原理深奥，而智能化正在深刻重塑工艺理念与实践路径，使得如何在有限的课堂时间内借助教材实现知识的高效传授，成为教材编写的一大挑战。
与传统制造工艺教材聚焦机械加工（冷加工）、机械装配、机床夹具设计、加工质量分析等细节不同，本书更加注重从材料成型机理角度培养学生对智能制造工艺全过程的系统认知。本书内容既涵盖了传统工艺如变形加工（锻造）、液态成形（铸造）、连接加工（焊接）、去除加工（切削）的智能化演进，也包括了电、热、理、化等特种加工工艺的原理与案例，还介绍了增材制造、复合材料成型、智能装配与智能生产等具有鲜明时代特色的现代工艺。每项工艺的讲解从工艺类型分类、基本原理解析到典型应用对比等多维度展开，兼顾理论深度与技术前沿，力求帮助学生掌握工艺背后的物理本质，抛弃传统的知识点记忆模式，建立系统化的智能制造工艺认知框架。
本书以航空航天发动机典型零部件加工案例贯穿全书。特别是空天动力作为当今最复杂、最具挑战性的高端装备技术之一，其对制造工艺的精度、复杂度与可靠性要求极高。通过典型工艺路径的讲解，学生不仅可以深入理解工艺设计如何支撑零部件的功能实现和性能优化，还能够从工艺选择反向推导工程需求，在理论与工程实践之间建立清晰的认知链条。
编者与航天科技六院等单位开展深度合作，精选空天动力相关的工程实践案例，传承“自力更生、艰苦奋斗”的航天精神，激发学生投身国家重大工程、服务国家重大战略的使命感与责任感，落实立德树人的育人目标。
本书由刘金鑫、孙若斌、苗慧慧、王春民任主编，王晨希、翟智、张超、马猛、赵志斌参与编写。本书的编写依托西安交通大学与航天科技六院、五院产教融合创新联合体开展，王鹏飞、赵少凡、李光熙、贾怡、陈晖、杜飞平、马元、郑伟、黄雪刚、百龙腾、南向谊、王一喆等企业专家为各章节案例内容的编写提供了指导与支持。本书获得西安交通大学本科“十四五”规划教材未来技术专项的支持。在本书的编写过程中，编者参考了大量教材资料、学术期刊论文及网络资源，在此一并向相关作者表示诚挚感谢。
由于智能制造涵盖范围广泛、发展日新月异，加之编者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，敬请广大读者批评指正。