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出版者:化学工业

作者:葛正浩，胡志刚编

出品人:

页数:221

译者:

出版时间:2007-9

价格:32.00元

装帧:

isbn号码:9787122008893

丛书系列:

图书标签:

• 7ity
• Pro/E
• 三维机械设计
• 机械设计
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• 软件教程
• 设计实例
• 工业设计
• 制造业

精密机械制造中的前沿技术与实践应用 本书聚焦于现代机械工程领域中，那些对精度、效率和智能化要求极高的制造流程与设计理念。它旨在为工程师、高级技术人员以及相关专业学生提供一套全面、深入且极具实操价值的知识体系，超越基础的CAD/CAM范畴，直击复杂系统集成与先进制造工艺的核心。 --- 第一部分：超精密零件设计与公差分析的深度解析 本部分深入探讨了在航空航天、高端医疗器械和精密仪器仪表等行业中，对零件几何精度提出极限要求的环境。我们将不再满足于标准公差的设定，而是着重研究非标准、非完整形位公差（FT&P）的设计与验证方法。 1. 几何尺寸与公差（GD&T）的扩展应用： 基于特征的公差链分析： 详细讲解如何构建多零件装配体的复杂公差链，重点分析累积误差的传递规律，并引入蒙特卡洛模拟来预测装配后功能性能的概率分布，而非仅仅依赖于最差情况分析。 表面完整性与残余应力控制： 阐述零件在切削、磨削或激光加工后，表面微观结构（如晶格畸变、表层硬化程度）如何影响疲劳寿命。介绍非破坏性检测技术（如超声波C扫描）在评估关键承力面质量中的应用。 功能导向的公差设计（FDT）： 强调公差不再是孤立的尺寸标注，而是直接服务于零件的实际功能（如密封性、运动学精度）。书中提供了大量案例，演示如何根据零件的工作环境（温度、载荷、介质）反向推导最优的公差和配合选择。 2. 柔性与自适应结构设计： 拓扑优化与轻量化设计： 介绍使用有限元方法（FEA）进行结构拓扑优化，重点在于如何将优化结果转化为可制造的CAD模型。深入探讨点阵结构在实现极端轻量化和特定刚度分布方面的设计约束与实现路径。 弹性元件与预紧力管理： 针对轴承、弹簧和密封件等柔性连接部件，详细分析其在动态载荷下的性能衰减模型。介绍通过预紧力精确控制系统刚度和动态响应频率的工程计算方法。 --- 第二部分：增材制造（AM）的工艺优化与后处理控制 本书将增材制造视为一种与传统减材制造同等重要的精密制造手段，重点在于如何控制增材过程中的物理冶金效应，以确保最终零件的性能。 1. 选择性激光熔化（SLM）过程的参数控制： 熔池动力学与缺陷抑制： 剖析激光扫描策略、粉末粒径分布对熔池形态的影响。详细介绍层内和层间温度梯度的计算方法，以及如何通过调整扫描速度和功率密度来消除气孔、未熔合和裂纹等关键缺陷。 各向异性性能的补偿设计： 探讨增材制造件的力学性能通常在Z轴方向上表现出显著的各向异性。书中提供了针对这种非均质材料的结构增强设计策略，例如采用倾斜铺粉或引入界面强化结构。 2. 复杂内部结构的制造与质量评估： 点对点（P2P）内部流道设计： 针对冷却系统和流体控制部件，介绍如何利用先进的拓扑优化工具生成高度复杂的内部异形流道，并使用计算流体动力学（CFD）对流场均匀性和压降进行仿真验证。 增材制造件的后处理工艺链： 详细讲解热等静压（HIP）、应力消除退火和精密机械加工（如五轴联动精修）在提升AM件综合性能中的关键作用，并提供相应的工艺窗口指导。 --- 第三部分：集成仿真与数字孪生在产品生命周期中的应用 本部分将设计、分析与制造过程集成到一个统一的虚拟环境中，这是实现“一次成功”制造的关键。 1. 多物理场耦合仿真（MPF）： 热-力-结构耦合分析： 针对高速切削、高能束加工或工作在极端温度下的部件，本书详细演示如何建立热传导、应力分布和材料变形的实时耦合模型。重点分析热形变对后续装配精度的影响。 疲劳寿命的预测模型： 不再局限于S-N曲线，而是引入低周疲劳（LCF）和高周疲劳（HCF）的应变寿命法和应力强度因子法。特别关注载荷谱的构建及其在动态环境下的修正技术。 2. 制造过程的数字孪生构建： 实时过程监控与反馈： 介绍如何通过在机床上安装高频传感器（如声发射、热成像）采集的过程数据（Process Data），与预设的仿真模型进行比对。阐述基于数据驱动的偏差校正算法，实现对刀具磨损、材料批次差异的实时补偿。 虚拟调试与人机交互界面（HMI）： 探讨如何利用AR/VR技术，将数字孪生模型叠加到物理工作站上，用于操作员的培训、复杂装配步骤的指导和故障诊断，从而极大地缩短新产线的部署时间。 --- 第四部分：智能制造系统中的数据驱动决策 本部分展望了面向工业4.0环境下的精密制造模式，关注如何利用大数据和机器学习提升制造系统的柔性和鲁棒性。 1. 过程质量的机器学习预测： 特征工程与质量标签： 指导读者如何从海量的传感器数据中提取对最终产品质量具有预测价值的特征（如振动频谱的特定频率能量）。 分类与回归模型在质检中的应用： 介绍使用支持向量机（SVM）或深度学习网络对产品缺陷进行在线分类，以及利用回归模型预测关键工艺参数对最终几何精度的影响程度，实现从“事后检验”到“过程控制”的根本转变。 2. 自动化与机器人集成： 高精度装配中的视觉伺服控制： 针对微小部件的对位和插入任务，详细讲解了基于3D视觉反馈的轨迹规划与末端执行器力矩控制策略，以确保高兼容性装配。 知识图谱在工艺决策中的应用： 探讨如何构建包含材料科学、工具寿命、工艺参数和历史故障记录的多层级知识图谱，使制造系统能够像专家一样推理并优化复杂的、跨领域的工艺组合。 本书的特点在于，它不仅提供了先进的理论框架，更重要的是，它将这些理论与最新的工业实践和软件工具链紧密结合，是面向未来十年精密制造领域挑战的必备参考资料。

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我购买这本书主要是为了自学，说实话，刚开始面对复杂的机械图纸和软件界面时，内心是有些抗拒的。但这本书的叙述风格非常平易近人，仿佛有一位耐心的老师在耳边指导。每一个操作步骤都被拆解得非常细致，连鼠标点击的微小动作都会被明确指出。我尤其喜欢书中对于一些常用特征（如螺纹、倒角、圆角）在实际应用中的规范和注意事项的强调。这使得我不仅学会了“怎么做”，更理解了“为什么这么做”的工程学道理。唯一的建议是，如果书中能增加一些关于如何利用有限元分析（FEA）工具来验证设计合理性的基础介绍，哪怕只是界面导览和基本设置说明，都将极大地拓宽读者的视野，从纯粹的造型设计过渡到更科学的设计验证阶段。

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我最近在学习机械设计时，手里有好几本参考书，但这本书给我的感觉是最“接地气”的。它没有过多地纠缠于理论公式的推导，而是将重点放在了“做中学”，通过一系列贴近实际生产的案例，手把手地教你如何将脑中的设计转化为屏幕上的三维模型。书中选择的那些零件案例，比如常见的轴承座、齿轮箱体等，都是我们在实际工作中经常会遇到的对象，这使得学习过程中的代入感很强。唯一让我略感遗憾的是，对于一些性能仿真和优化分析的部分，似乎只是蜻蜓点水，没有给出更深入的指导。如果能增加一些关于如何评估设计在强度、公差配合等方面的性能的章节，这本书的价值无疑会再上一个台阶，成为一本更全面的设计实战手册。

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从一个资深工程师的角度来看，这本书的优点在于其逻辑的连贯性和案例的经典性。它很好地覆盖了三维机械设计从零件建模到装配干涉检查的完整流程，确保读者能够形成一个完整的认知闭环。它不像市面上一些教程那样，只停留在软件功能的罗列上，而是真正融入了设计思维——比如在建模之初就考虑拔模方向、倒角处理，这体现了作者对产品制造工艺的深刻理解。我个人认为，对于有一定基础的读者来说，这本书更像是一本“知识梳理与效率提升手册”。如果作者能在后续版本中增加一些关于参数化设计和模块化思维的专题讲解，尤其是在处理高度定制化的产品系列时，那将是锦上添花之举，能更好地衔接前沿设计理念。

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这本书的排版和印刷质量值得称赞，纸张的质感很好，长时间阅读也不会让眼睛感到疲劳。内容上，作者在处理复杂装配体的讲解上，展现了深厚的经验。特别是关于如何管理大型装配体的层级结构和零部件间的约束关系，书中提供的一些技巧和快捷键的使用方法，确实帮我节省了不少时间，避免了许多建模过程中的“死循环”。我注意到，教程中穿插了一些“专家提示”的小栏目，这些通常是作者在多年工作中积累的“避坑指南”，对于我们这些正在摸索中的学习者来说，简直是无价之宝。如果说有什么可以改进的地方，那就是希望作者能提供一个配套的在线资源库，里面可以存放所有案例的源文件和视频演示，这样对照学习起来会更加流畅高效。

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这本书的封面设计得非常直观，能让人一眼看出它主要关注的是机械设计领域，特别是三维建模方面。我翻阅了一下目录，感觉它的结构安排得相当合理，从基础概念的引入，到复杂装配体的构建，再到工程图纸的输出，整个流程非常系统化。我特别欣赏作者在讲解软件操作步骤时所采用的图文并茂的方式，截图清晰且标注明确，即便是初次接触这类软件的读者，也能很快上手。不过，我期望书中能在更深入地探讨一些高级的曲面造型技巧，或者是在不同行业应用场景中的个性化设置和优化策略，这样会更有助于读者提升解决实际工程问题的能力。总的来说，作为一本入门级的教程，它无疑是合格且实用的，为我搭建起了一个坚实的设计基础框架。

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