具体描述
本书是一本模具设计实例图书，全书将常用模具根据其本身结构特点和在Pro/ENGINEER软件中的实现手段，科学地分为几个类别，包括简单模具设计、型芯模具设计、靠破孔类模具设计、一模多腔模具设计、侧抽芯结构模具设计、滑块类模具设计、镶块类模具设计和浇注模具的设计等，每类精选一个有代表意义的典型实例详细阐述，并在最后对该类模具的异同点进行分析，从而使读者可以举一反三，通过一个实例的学习掌握一类模具的基本设计方法。
本书配套光盘中包括全书所有实例制作过程的视频，读者可以实时观看每个实例的详细制作过程。
本书可作为机械设计师和机械专业学生的工具书，也可作为Pro/ENGINEER初、中级用户的自学教材，还可作为各类相关专业培训班的实例辅助教材。
现代制造技术与数字化设计前沿探索 本书聚焦于当代先进制造工艺的理论基础、数字化设计流程的革新，以及面向高精度、复杂结构产品实现的关键技术路径。 旨在为工程师、技术研究人员及相关专业学生提供一个深入理解和掌握从概念设计到实际生产转化的系统性知识框架。 --- 第一部分：先进制造工艺的原理与应用深度剖析 本部分致力于解析现代制造业赖以实现高性能产品的核心工艺。我们不涉及任何特定软件的模具设计操作细节，而是将焦点放在工艺本身的物理学原理、材料科学基础以及工艺优化策略上。 1. 高性能材料的结构-性能关系与选择策略： 深入探讨金属、复合材料及新型工程塑料的微观结构如何决定其宏观力学性能（如强度、韧性、疲劳寿命）。内容涵盖： 晶体结构与相变： 分析不同热处理工艺（如淬火、回火、固溶处理）对材料内部组织的影响及其对最终物理性能的决定性作用。 增材制造（AM）材料科学基础： 探讨选择性激光熔化（SLM）、电子束熔化（EBM）等技术中，粉末特性、铺粉方式、能量密度控制对成形件残余应力、孔隙率和各向异性结构的影响机理。 轻量化结构设计中的材料失效模式： 详细分析疲劳、蠕变、应力腐蚀开裂（SCC）等在航空航天、汽车轻量化部件中的失效判据和预防措施。 2. 复杂曲面加工的误差分析与补偿： 本章侧重于分析和控制精密加工过程中误差的来源，而非具体的CAM编程。 误差源的系统性分类： 机械误差（机床结构误差、刀具补偿误差）、工艺误差（刀具磨损、热变形）和环境误差（温度、振动）的量化模型。 基于模型的误差补偿技术： 介绍如何建立精确的误差模型，并通过软件算法对数控（NC）路径进行实时或离线修正，以达到微米级甚至亚微米级的加工精度。 表面完整性（Surface Integrity）的评估： 探讨切削参数、切削液选择对加工表面残余应力、显微硬度和疲劳性能的影响，这对功能性表面至关重要。 3. 现代连接技术与装配精度： 分析超越传统机械连接的先进接合技术，强调连接区域的结构完整性。 激光焊接与摩擦搅拌焊（FSW）： 阐述这些工艺在异种材料连接中的热影响区（HAZ）控制、界面冶金反应以及对整体结构刚度的影响。 结构胶接与预应力控制： 探讨结构粘接剂的选择标准、固化过程中的体积收缩应力分析，以及如何通过夹具设计管理装配过程中的预紧力分布。 --- 第二部分：数字化设计与仿真集成环境 本部分聚焦于支撑现代工程决策的数字化工具链，特别是跨学科的仿真与验证方法，不涉及任何特定CAD/CAM/CAE软件的操作流程。 4. 产品全生命周期管理（PLM）的架构与数据流： 概述PLM系统的核心理念，关注数据管理而非软件界面。 数据模型与知识产权保护： 分析CAD模型、工程计算结果、材料批次信息等关键数据的结构化存储、版本控制策略，以及如何构建可追溯的设计知识库。 设计意图的固化与传递： 探讨如何通过参数化定义、约束驱动（Constraint-Driven）等方式，确保设计决策在不同阶段（概念、详细设计、分析、制造准备）间的无损传递。 5. 结构完整性与性能验证的有限元分析（FEA）基础： 重点在于FEA模型的建立原则、求解器的选择依据，以及结果的正确判读。 网格划分策略的物理意义： 分析不同单元类型（四面体、六面体、壳单元、梁单元）在模拟实体、薄壁、柔性结构时的适用性与收敛性要求。 非线性分析的关键控制点： 深入讲解材料非线性（塑性、超弹性）、几何非线性（大变形）和接触非线性对求解稳定性和计算成本的影响及处理技巧。 多物理场耦合仿真（Multi-Physics）： 介绍热-结构耦合、流体-结构相互作用（FSI）等复杂问题的建模思路，用于预测产品在实际工作环境中的动态响应。 6. 运动学与动力学仿真在系统集成中的作用： 关注机构的运动规律和动态载荷分析，而非机械臂或特定运动系统的设计细节。 多体动力学（MBD）建模： 阐述如何将刚体、柔性体、关节约束（如球铰、万向节）转化为求解器可处理的数学模型。 瞬态响应与模态分析： 解释如何通过模态分析识别结构的固有频率和振型，并利用瞬态动力学分析评估周期性激励下的共振风险及其对零部件寿命的影响。 --- 第三部分：系统集成与智能制造的未来趋势 本部分展望了工程实践中新兴的技术方向，强调设计思维如何适应自动化和智能化的制造环境。 7. 工业物联网（IIoT）与数据驱动的优化： 探讨传感器技术、边缘计算如何接入产品设计与制造环节。 数字孪生（Digital Twin）的构建要素： 分析如何将物理资产的实时运行数据反馈到仿真模型中，以实现对设备状态的精确预测和早期维护（Predictive Maintenance）。 设计反馈循环的自动化： 阐述如何利用生产线上收集的实时偏差数据，自动触发设计参数的微调或工艺流程的调整，实现闭环优化。 8. 人机工程学与用户体验（UX）在工业设计中的考量： 本章讨论产品设计如何满足使用者的生理和心理需求，提升操作效率和安全性。 尺寸化标准与可操作性分析： 介绍人体尺寸数据库的应用，以及如何通过分析人机交互点（HMI）的布局，优化工具或设备的操作界面和维护通道设计。 视觉反馈与警示系统的设计原则： 探讨色彩理论、信息层级在状态指示灯和报警信息设计中的应用，以确保操作人员在紧急情况下能迅速做出正确反应。 --- 总结： 本书提供的是一套高级、跨越学科的工程思维训练。它侧重于“为什么”和“如何验证”，而非具体软件的操作步骤。通过对基础科学原理、先进分析方法和未来制造趋势的深入探讨，读者将能够构建起一个更具前瞻性和鲁棒性的工程设计决策体系。本书旨在提升工程师在面对复杂、多约束问题时，进行系统性分析和创新性解决的能力。
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