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出版者:

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页数:190

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出版时间:2005-11

价格:27.00元

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isbn号码:9787504552495

丛书系列:

图书标签:

• CAD/CAM
• 计算机辅助设计
• 计算机辅助制造
• 机械设计
• 自动化
• 工业工程
• 制造技术
• 数控技术
• 工艺流程
• 工程软件

《数字制造的基石：从设计到生产的智能链条》 在当今工业4.0浪潮席卷全球的时代，制造业正经历着前所未有的转型与升级。传统的设计与生产模式已逐渐显露出其局限性，效率低下、精度不足、成本高昂等问题层出不穷。正是在这样的背景下，一套革命性的技术应运而生，它以数字化的理念为核心，串联起产品从概念设计到最终成品制造的每一个环节，极大地提升了制造业的智能化、柔性化和高效化水平。本书《数字制造的基石：从设计到生产的智能链条》正是聚焦于这一关键技术及其在现代工业中的深远影响，全面而深入地解析了这一改变制造业格局的力量。 本书并非一本简单罗列技术名词的科普读物，而是一次对现代工业核心驱动力进行深刻剖析的探索之旅。我们深入浅出地讲解了支撑这一智能制造体系的若干核心组成部分，并着重强调它们之间如何相互协作、形成一个强大而高效的“智能链条”。 第一部分：设计思维的数字化嬗变 在制造任何产品之前，一切都始于设计。本书的第一部分，我们将带您走进设计理念的数字化变革，探索那些如何让工程师和设计师们得以在虚拟世界中实现天马行空的创意的技术。 参数化建模的艺术： 传统的三维模型往往是静态的，修改起来费时费力。本书将详细介绍参数化建模的核心思想，即通过定义几何元素之间的关系和约束来实现模型的智能变化。这意味着您可以通过调整一个参数，例如一个孔的直径，整个模型会随之自动更新，极大地提高了设计的灵活性和迭代速度。我们将探讨如何有效地运用参数，构建高度可配置和易于修改的设计方案，并介绍多种主流的参数化建模软件的界面和操作逻辑，让读者能够快速上手。 自由曲面造型的魅力： 汽车的流畅线条、航空器的优雅外形，这些令人惊叹的造型往往依赖于复杂的自由曲面。本书将深入解析自由曲面造型的技术原理，从NURBS（非均匀有理B样条）到T-Splines，带领读者理解如何创建和编辑那些在现实世界中难以通过传统方法实现的复杂几何形状。我们将通过丰富的实例，展示如何在设计过程中利用这些先进的曲面技术，赋予产品更加美观和符合空气动力学的设计。 虚拟装配与协同设计： 产品的部件数量往往庞大，在实体环境中进行装配测试不仅耗时耗力，还可能导致许多潜在的干预冲突难以发现。本书将详细介绍虚拟装配的技术，如何在数字环境中对所有部件进行仿真装配，检查干涉、间隙以及运动学约束。更重要的是，我们将探讨协同设计的重要性，即如何在分布式团队中，允许多个设计师同时在一个共享的数字模型上工作，实现实时的信息共享和反馈，从而加速设计周期，减少错误。 仿真分析的预见性： 在产品制造之前，对其性能进行预判至关重要。本书将深入介绍各种仿真分析技术，包括但不限于有限元分析（FEA）用于力学性能评估，计算流体动力学（CFD）用于流体流动和传热分析，以及电磁场仿真等。我们将解释这些仿真如何帮助工程师在早期阶段识别设计中的薄弱环节，预测产品在实际使用中的表现，并优化设计以满足性能要求，从而节省昂贵的物理原型制作和测试成本。 第二部分：生产指令的数字化生成 有了精妙的设计，如何将其转化为精确的生产指令，是实现高效制造的关键。本部分将聚焦于那些将设计数据转化为机器语言的技术。 特征识别与工艺规划： 计算机能够“理解”三维模型中的设计特征，如孔、槽、平面、圆角等，并根据这些特征自动识别出可行的加工操作。本书将详细介绍特征识别的算法和技术，以及如何基于这些识别出的特征进行智能的工艺规划。我们将探讨如何自动生成刀具路径、选择合适的切削刀具、确定切削参数（如切削速度、进给量），以及如何优化加工顺序以提高效率和减少加工时间。 刀具路径的精密计算： 刀具路径是指导机床执行加工操作的“轨迹”。本书将深入剖析各种刀具路径生成算法，包括但不限于轮廓加工、区域清除、曲面精加工等。我们将讲解如何生成高效、光滑且能最大程度减少刀具磨损的刀具路径，并介绍如何处理复杂曲面和异形零件的加工，以确保最终产品的精度和表面质量。 高级加工策略的应用： 随着技术的进步，涌现出许多先进的加工策略，能够大幅提升生产效率和加工质量。本书将介绍诸如高速切削（HSC）、五轴联动加工、动态切削等先进技术。例如，HSC能够以极高的速度进行切削，减少切削力，提高表面光洁度；五轴联动加工能够一次性完成复杂零件的多面加工，显著缩短装配时间并提高精度；动态切削则能根据实时切削力调整进给量，最大化刀具寿命和加工效率。 后处理与机床仿真： 生成的刀具路径需要被翻译成特定数控机床能够理解的G代码。本书将详细讲解后处理器的作用，如何将通用的刀具路径数据转换为特定机床控制器支持的格式。同时，我们将介绍机床仿真的重要性，即在实际加工前，在虚拟环境中对刀具路径进行仿真，检测潜在的刀具碰撞、超程等问题，确保生产过程的安全和顺利。 第三部分：生产过程的数字化监控与优化 制造过程并非一成不变，持续的监控和优化是实现卓越生产的关键。本部分将探讨如何利用数字化技术实现生产过程的智能化管理。 实时数据采集与分析： 现代制造车间遍布传感器，能够实时采集机床状态、加工参数、产品质量等数据。本书将介绍如何通过物联网（IoT）技术实现这些数据的有效采集，并利用大数据分析技术对这些数据进行深度挖掘，从中发现潜在的生产瓶颈、设备故障趋势以及质量波动的原因。 自适应加工的实现： 基于实时采集的数据，生产过程可以实现自适应调整。本书将探讨自适应加工的概念，例如，当检测到切削力过大时，系统自动调整进给速度以避免刀具损坏；当检测到产品尺寸略有偏差时，系统自动调整加工参数以修正误差。这种能力的实现，极大地提高了生产的稳定性和产品的一致性。 质量追溯与智能检测： 确保产品的质量是制造的首要目标。本书将介绍如何利用数字化技术实现全流程的质量追溯，从原材料入库到最终产品出厂，每一个环节的数据都被记录和关联。同时，我们将探讨智能检测技术，例如机器视觉在产品缺陷检测中的应用，以及如何通过传感器数据实时监控产品质量，一旦发现异常，能够及时报警并采取纠正措施。 生产流程的数字化仿真与优化： 即使在生产过程中，依然可以通过数字孪生等技术对生产流程进行仿真和优化。本书将介绍如何构建生产线的数字模型，模拟不同的生产调度方案，预测生产效率，并找出流程中的瓶颈，从而不断优化生产布局和管理策略。 第四部分：未来展望与挑战 本书的最后部分，我们将目光投向未来，探讨数字制造技术的发展趋势以及面临的挑战。 人工智能在数字制造中的融合： 人工智能（AI）正在以前所未有的速度渗透到各个行业，数字制造也不例外。本书将探讨AI在设计优化、工艺规划、故障预测、质量控制等方面的潜在应用，以及如何利用机器学习算法，不断提升制造系统的智能化水平。 数字孪生技术的深度应用： 数字孪生（Digital Twin）作为现实世界物理实体的虚拟映射，正在成为实现全生命周期管理的关键。本书将深入分析数字孪生在产品设计、制造过程仿真、设备运维以及产品服务等方面的应用前景，以及如何通过数字孪生实现更精细化的管理和更智能的决策。 工业互联网平台的作用： 工业互联网平台是连接和赋能海量智能设备的“数字神经中枢”。本书将探讨工业互联网平台如何打破信息孤岛，实现设备互联互通、数据共享和应用协同，为构建更强大的数字制造生态系统提供基础。 面临的挑战与机遇： 任何一项颠覆性技术的推广都伴随着挑战。本书将理性分析数字制造在技术人才培养、数据安全、标准统一、投资回报以及中小企业转型等方面的挑战，并提出相应的应对策略。同时，也将强调数字制造为企业带来的巨大机遇，包括提升竞争力、开拓新市场、实现可持续发展等。 《数字制造的基石：从设计到生产的智能链条》不仅仅是一本书，它是一张通往未来制造的蓝图，是一把解锁工业革命新篇章的钥匙。通过阅读本书，您将能够深刻理解数字制造的核心理念，掌握其关键技术，洞察其发展趋势，并为自己在日新月异的工业变革中找准定位，抓住机遇，迈向更加智能化、高效化的制造未来。本书适合所有对现代工业技术感兴趣的工程师、设计师、生产管理者、决策者以及相关专业的学生阅读。

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这本书的装帧设计简直是视觉的享受，硬壳包裹着厚实的纸张，拿在手里分量十足，给人一种专业而可靠的感觉。封面设计简洁而不失内涵，黑色的主色调搭配一些充满科技感的线条和图标，立刻抓住了我的眼球。我尤其喜欢扉页上的那句话，虽然是引用的，但与全书的基调非常契合，似乎在暗示着我们将要踏入一个充满精密与创新的世界。内页的排版布局也相当用心，字体大小适中，行距拿捏得恰到好处，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。更值得称赞的是，书中大量使用了高质量的彩色插图和流程图，这些视觉辅助材料将抽象的理论概念具象化，极大地提升了理解效率。清晰的图示不仅是装饰，更是学习路径上的重要路标，让我能够快速定位到关键的知识点。坦白说，单凭这份精良的制作工艺，就已经让我在书店里毫不犹豫地决定购买它了，它散发出的专业气息，远超许多同类书籍的敷衍了事。

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阅读这本书的过程，简直像是在进行一次跨学科的思维体操。作者非常擅长将看似不相关的领域巧妙地联系起来，拓宽了我的视野。比如，在探讨人机工程学在设计界面中的应用时，他引用了心理学中的感知负荷理论，来解释为什么某些三维导航系统的交互效率低下。这种跨界的融合，让原本聚焦于机械制造和计算机图形学的知识体系瞬间变得立体而丰满。我特别留意了关于“数字化孪生”概念的那几页，作者不仅描述了其技术构成，更探讨了其在供应链优化和预测性维护中的哲学意义，这使得整个主题不再局限于软件功能，而上升到了工业4.0的战略高度。这种宏观与微观相结合的叙事风格，迫使我不断地跳出既有的认知框架去思考问题，阅读体验极具启发性，让我对未来的技术发展方向有了更清晰的预判。

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这本书的实用性达到了一个令人惊叹的高度，它真的体现了“理论指导实践”的精髓。我最欣赏它的一点是，它并没有将软件操作步骤作为重点，而是聚焦于背后的设计哲学和工程思维。例如，在讨论特征识别时，它详细解析了为何某些设计语言在自动化处理中更具优势，这远比单纯教你“点这里”更有价值。书中穿插的“工程挑战与解决方案”小节，简直是神来之笔。这些小节记录了实际生产线上可能遇到的各种棘手问题，比如公差累积、刀具磨损补偿等，并提供了成熟的应对策略。我感觉自己仿佛在与一位资深工程师并肩工作，学习的不仅是技术规范，更是那种面对实际困难时冷静分析、果断决策的能力。对于希望将所学知识快速转化为生产力的专业人士来说，这本书无疑是一本实战手册，而不是一本象牙塔里的教科书。

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这本书的行文风格可以说是相当的“硬核”和严谨，但又不失一种冷静的幽默感。作者在阐述概念时，语言精确到每一个技术术语都无可挑剔，这对于追求准确性的读者来说是极大的福音。我注意到，很多关键定义后面都附有详细的参考文献标注，这种扎实的研究背景支撑，使得全书的论断都显得掷地有声，极大地增强了其学术权威性。尽管术语密度很高，但作者巧妙地运用了大量的类比和比喻来帮助理解那些晦涩的数学模型，比如将有限元分析比作给一个复杂的物体“戴上”了一层弹性网格进行压力测试，这种生动的描述瞬间击碎了初读者的畏难情绪。整本书读下来，我感觉自己像是攻克了一座技术堡垒，虽然过程充满挑战，但最终获得的知识体系的稳固感和成就感是无与伦比的，它不仅仅是一本书，更像是一份为未来工程师准备的严谨的“技术宪章”。

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这本书的内容深度和广度都超出了我的预期，它不仅仅停留在基础概念的罗列上，而是深入探讨了从理论建模到实际制造过程中的每一个关键环节。我尤其欣赏作者在描述复杂算法时所采用的层层递进的叙事方式。他并没有直接抛出最终公式，而是先从几何学的基本原理入手，逐步引入坐标变换、矩阵运算，最后才自然而然地导向高效的路径规划算法。这种教学路径的设计，极大地照顾了初学者，同时也为有一定基础的读者提供了回顾和深化的机会。我花了大量时间去研究其中关于曲面拟合和误差分析的那几个章节，作者对不同拟合方法的优缺点分析得极其透彻，并且给出了大量实际案例作为佐证，这使得原本枯燥的数学推导变得生动起来。可以说，它提供了一个完整的知识体系框架，让人感觉像是在跟随一位经验丰富的导师系统学习，而不是在碎片化地阅读资料。

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