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出版者:机械工业出版社

作者:蔡汉明 陈清奎

出品人:

页数:291

译者:

出版时间:2003-7

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787111120346

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• CAD/CAM
• 数控技术
• 机械制造
• 计算机辅助设计
• 计算机辅助制造
• 工程图学
• 机械工程
• 工业自动化
• 模具设计

现代制造工程基础：从设计到实现的跨学科探索 本书旨在为工程技术人员、科研人员以及对现代制造技术感兴趣的读者提供一个全面而深入的视角，聚焦于产品从概念设计到最终制造实现的整个流程中的关键技术与工程实践。我们着重探讨的是支撑现代工业体系高效运行的基础理论、先进的工艺方法以及跨学科的知识融合，而非特定软件工具的使用。 第一部分：产品设计与创新思维 本部分深入探讨了产品开发的初始阶段所必需的系统性思维和工程美学。我们首先阐述了工程设计方法论，包括需求分析、概念生成与筛选的逻辑框架。重点在于如何将模糊的用户需求转化为清晰、可量化的技术规范。这不仅仅是绘制草图，更是一种结构化的解决问题的过程。 随后，我们转向材料科学在设计中的核心作用。现代工程设计已无法脱离对材料特性的深刻理解。本书详细分析了金属材料、高分子材料、复合材料以及智能材料的微观结构、宏观性能（如强度、韧性、疲劳寿命）与环境适应性之间的复杂关系。设计决策必须建立在对材料行为的准确预测之上，特别是应力集中、蠕变和断裂韧性等关键指标的评估。 设计环节的另一基石是可靠性工程与风险评估。我们探讨了如何运用统计学工具和失效分析方法，在设计阶段就植入可靠性基因。这包括故障模式与影响分析（FMEA）、故障树分析（FTA）以及寿命预测模型。目标是确保产品在预期使用寿命内，以最高的安全性和最低的维护成本运行。 此外，本部分还引入了面向制造的设计（DFM）与面向装配的设计（DFA）的原则性探讨。DFM/DFA的核心理念是：优秀的设计必须是易于制造和装配的。我们分析了不同制造工艺对设计几何形状、公差和表面粗糙度的约束，以及如何通过优化结构来简化后续的加工和组装流程，从而缩短产品上市时间并降低制造成本。 第二部分：先进制造工艺的原理与控制 本部分是本书的重点之一，系统梳理了驱动现代工业生产力的各类先进制造技术，强调其背后的物理原理和工艺控制要素。 我们首先对传统切削加工的深入理论进行了梳理，但关注点在于如何超越经验指导，转入精确控制。讨论内容包括切削力学、刀具磨损模型、切削参数优化（速度、进给量、背吃刀量）对表面完整性和残余应力的影响。特别关注了高速加工（HSM）和五轴联动加工中运动学和动力学的复杂耦合问题。 接着，我们进入成形工艺的优化。对于塑性成形（如锻造、冲压、深拉伸），本书侧重于材料的流动规律、模具设计中的应力分布分析以及如何控制回弹和残余变形。在铸造领域，重点在于凝固理论、充型过程的数值模拟及其对孔隙率和组织均匀性的影响。 新兴制造技术占据了重要篇幅。特种加工技术，如电火花加工（EDM）、激光加工和超声波加工，被从物理作用机理上进行剖析。例如，激光熔融和固化过程中的热影响区（HAZ）控制，是决定加工质量的关键。 第三部分：制造过程的数字化与集成 现代制造的特征在于高度的自动化、信息化和集成化。本部分着重于支撑这一转型的技术体系。 我们详细分析了计量学与质量控制的原理。重点在于测量理论的准确性，包括误差源分析、不确定度评估以及接触式与非接触式测量技术（如三坐标测量机CMM、光学扫描仪）的工作原理和适用场景。对几何量（尺寸、形状、位置、轮廓）的精密测量，是保证产品互换性的基础。 在自动化与机器人技术方面，本书侧重于其在柔性制造系统（FMS）中的应用逻辑。讨论了工业机器人运动学（正运动学、逆运动学）的数学基础、轨迹规划算法以及人机协作的安全规范，而非具体机器人的品牌介绍。 此外，制造过程的仿真与优化是实现“虚拟制造”的关键。我们探讨了如何利用有限元方法（FEM）对复杂的制造过程（如冲压成形、焊接热变形）进行高保真度模拟，从而在物理实施前发现并修正设计或工艺缺陷。 第四部分：制造系统的管理与优化 本部分将视角提升至整个生产系统的层面，探讨如何通过科学的管理和调度，实现资源的最高效利用。 我们分析了生产计划与调度理论，包括对车间作业的排程问题（Job Shop Scheduling Problem, JSSP）的数学建模，以及如何应用启发式算法和精确算法来最小化等待时间、最大化设备利用率。 供应链与物流管理作为制造系统的外部支撑，其效率直接影响最终交付。本书探讨了精益生产（Lean Manufacturing）的哲学基础，如价值流图分析（VSM），以及如何通过拉动式系统（如看板管理）来消除浪费、实现准时化生产。 最后，本书展望了智能制造与工业物联网（IIoT）对传统制造的变革。重点在于数据采集、边缘计算、过程监控与反馈控制的系统架构，以及如何利用海量数据驱动制造决策的智能化转型，迈向更加自适应和自我优化的生产环境。 本书内容全面覆盖了从设计理念的构建到材料性能的认知，从具体加工工艺的物理基础到整个制造系统的集成与优化，旨在培养读者扎实的工程基础和解决复杂制造问题的系统能力。

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这本书的结构安排极其巧妙，它没有采用传统的“基础知识—高级应用”的线性结构，而是通过一系列引人入胜的案例研究来串联起不同的技术点。我尤其欣赏作者在描述复杂算法或特定软件功能时，所采用的那种近乎讲故事的笔法。比如，在介绍某个曲面重建技术时，作者首先描绘了一个现实中遇到的设计难题，然后逐步拆解，展示了该技术是如何像一把瑞士军刀一样，精准地解决了这个痛点。这种“问题—剖析—解决”的叙事逻辑，使得即便是对某些专业术语不甚熟悉的读者，也能轻松跟上思路。更值得称道的是，书中对软件操作的描述非常克制和精炼，它避免了那种冗长乏味的步骤清单，而是将重点放在了“选择这个工具背后的设计意图”上。这使得这本书超越了一本简单的操作指南，更像是一本高手的心法秘籍。读完这些案例，我感觉自己获得的不仅仅是知识的叠加，而是一种解决问题的能力和思维框架的重塑。它教会了我如何在面对一个全新的设计挑战时，不是盲目地打开软件，而是先在大脑中构建出清晰的数字孪生模型。

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这本书的语言风格极其凝练，充满了老派工程师的严谨与智慧，但又在关键节点穿插着对行业现状的深刻洞察，使得整体阅读体验既有深度又不失趣味性。我发现自己经常需要停下来，反复琢磨某一段话的深层含义。比如，书中关于“面向对象的设计”在机械领域的应用探讨，作者没有用学院派的语言去定义它，而是结合了供应链管理和快速原型制造的实际案例，阐述了如何通过构建可重用的数字组件来极大提升研发效率。这种将跨学科知识融会贯通的论述方式，体现了作者深厚的功底。此外，书中对“数据驱动的设计优化”这一前沿概念的讨论，也让人耳目一新。它不是空谈大数据，而是具体分析了传感器数据如何反馈到CAD模型中，实现迭代和修正，这种对未来的前瞻性布局，让我对自己的学习方向有了更明确的校准。这本书仿佛一位导师，在你快要迷失在技术细节时，及时把你拉出来，帮你看看远方的灯塔在哪里。

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这本书的排版和插图风格也十分独特，呈现出一种复古而专业的质感。大量的示意图并非是软件界面的截图堆砌，而是手绘风格的流程图和剖面图，它们用最简洁的线条勾勒出了复杂的空间关系和逻辑流程，极大地降低了理解门槛。这种对视觉传达的重视，使得原本抽象的技术概念变得直观易懂。例如，在讲解有限元分析（FEA）的网格划分策略时，书中没有用复杂的数学公式轰炸读者，而是通过不同精细度的网格在应力集中区域的视觉差异对比，让读者立刻明白网格质量对计算结果的决定性影响。这种“眼见为实”的教学方法，比纯文字描述有效得多。此外，书中的一些历史回顾环节也处理得非常精彩，它简要地梳理了从手工绘图到参数化设计的发展脉络，让读者在学习新技术的同时，也能对这门技术的发展历程有所了解，从而更深刻地体会到当前技术迭代的价值所在。整体来看，这本书兼具学术深度、实践指导性和审美趣味性，是一本非常值得反复阅读的佳作。

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让我印象最深的是，这本书在探讨数字化工具时，始终保持着一种批判性的视角，而不是一味地赞美技术万能论。作者花了不少篇幅讨论了过度依赖自动化带来的“设计僵化”问题。他尖锐地指出，当工具过于强大时，设计者反而可能丧失对基础物理规律和几何本质的敏感性。书中引用的许多案例，都强调了“人机协同”的重要性，即工具是为人服务的，我们必须掌握工具的底层逻辑，才能驾驭它，而不是被它牵着鼻子走。这一点与市面上许多推崇“一键生成”的教材形成了鲜明的对比，显得尤为可贵。特别是关于人机交互界面（HMI）在CAM流程中的优化讨论，作者对用户体验的关注，展现了他跨越纯粹技术层面的广阔视野。读完这部分，我开始反思自己在日常工作中，是否因为图方便而牺牲了设计的独创性和严谨性。这本书促使我重新审视人与技术之间的关系，提倡一种更加主动、有意识的技术应用方式。

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拿到这本书的时候，我本以为会是一本晦涩难懂的技术手册，毕竟“机械CAD/CAM技术”这个名字听起来就充满了复杂的公式和操作流程。然而，阅读体验却出乎我的意料。这本书的叙事非常流畅，仿佛一位经验丰富的工程师在向你娓娓道来他的职业生涯感悟，而不是枯燥地讲解软件的某个功能键。它更多地聚焦于设计理念的演变和制造思维的革新，而不是单纯的工具介绍。特别是关于“设计为制造服务”这一核心思想的阐述，作者没有陷入技术细节的泥潭，而是用生动的案例说明了如何在设计初期就充分考虑到后续的加工可行性和成本控制。书中对传统制造模式与数字化制造模式的对比分析，让我对整个工业生产链条有了更宏观的认识。例如，它提到的一些关于模块化设计和参数化建模的探讨，展现了一种更具前瞻性的设计哲学，让我思考，我们现在使用的CAD软件，在多大程度上真正解放了我们的创造力，而不是仅仅固化了我们的思维方式。这本书更像是一部思想启蒙之作，它引导读者去思考“为什么”要使用这些技术，而不是停留在“怎么用”的层面。那种对技术本质的追问和对未来趋势的预判，让人读后感觉受益匪浅，对整个行业的脉络有了更清晰的把握。

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