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《数字化设计制造应用技术基础》由机械工业出版社出版。

目录

前言
第1章 数字化技术与产品开发
1.1 计算机在制造业中的作用
1.2 数字化技术的内涵
1.3 产品开发活动的流程
1.4 数字化改变了产品开发的方式
1.4.1 产品开发过程的要素
1.4.2 产品开发过程的发展
1.4.3 数字化改变了设计师的工作方式
1.4.4 数字化提高了产品信息交换水平
1.4.5 数字化使得产品创新更容易
1.5 传统产品开发周期和数字化产品开发周期的比较
1.6 小结
习题

第2章 产品数字化概念设计技术
2.1 设计的重要性
2.2 产品设计的概念、分类和发展
2.2.1 设计的概念
2.2.2 产品设计的分类
2.2.3 产品设计过程历史
2.2.4 产品设计过程的发展趋势
2.3 概念设计与数字化
2.3.1 概念设计的定义
2.3.2 概念设计的重要性
2.3.3 计算机辅助概念设计
2.4 基于知识的概念设计系统
2.4.1 知识工程
2.4.2 基于知识的概念设计
2.5 计算机支持的变型设计
2.5.1 模块化变型设计
2.5.2 基于CsP的参数化变型设计
2.5.3 基于实例推理技术的变型设计
2.6 概念设计过程模型简介
2.7 含有概念设计数字化模块的商业软件
2.8 应用实例
2.8.1 基于知识的变型设计举例——凸轮连杆机构变型设计
2.8.2 配置设计举例——滑板车的配置设计
习题

第3章 数字化几何建模技术
3.1 数字化几何建模及其发展历程
3.2 设计意图与几何模型
3.2.1 设计意图的概念
3.2.2 设计意图的表达
3.2.3 设计意图和几何模型的作用
3.3 几何模型分类
3.4 基于特征的造型技术
3.5 基于约束的造型技术
3.6 产品的数字化装配技术
3.7 造型实例
3.7.1 连杆造型
3.7.2 凸轮造型
3.8 装配实例
3.8.1 凸轮连杆机构的装配
3.8.2 可折叠自行车的装配
3.9 产品数据与产品数据交换标准
习题

第4章 产品开发中的数字化分析
4.1 有限元分析技术
4.1.1 工程问题的解析解与数值解
4.1.2 有限元方法概述
4.1.3 弹性力学有限元法
4.1.4 应用实例
4.2 机械产品设计中的运动分析
4.2.1 运动分析概述
4.2.2 机构运动分析
4.2.3 应用实例
习题

第5章 数字化制造技术
5.1 数字化制造技术概述
5.1.1 数字化制造的背景
5.1.2 数字化制造的特点
5.1.3 常用数字化制造的设备
5.2 数控机床
5.2.1 数控机床的产生及发展历史
5.2.2 数控机床的组成及工作原理
5.2.3 数控机床的分类
5.2.4 数控机床的特点及应用
5.2.5 数控机床的发展趋势
5.3 数控机床编程基础
5.3.1 数控机床的坐标系
5.3.2 程序编制的基础
5.4 计算机辅助制造
5.4.1 计算机辅助编程
5.4.2 数控加工过程检验与仿真
习题

第6章 产品生命周期管理
6.1 产品数据管理
6.1.1 产品数据管理概述
6.1.2 PDM系统的主要功能
6.1.3 PDM的发展
6.2 产品生命周期管理
6.2.1 产品生命周期管理概念
6.2.2 PLM系统的主要功能
6.2.3 PLM的发展历史
6.3 系统实例
6.3.1 TeamCenter系统
6.3.2 TeamCenter的主要功能
习题

第7章 数字化设计制造实例
7.1 设计需求分析
7.2 设计任务定义
7.3 概念设计与详细设计
7.4 工程分析和设计优化
7.5 数控加工工艺开发、样机制造
7.6 小结
习题
参考文献

序言

21世纪，随着中国经济的高速增长，中国制造的产品已渗透到世界各个角落。中国已成为制造业大国，在世界经济中的地位日趋重要。但与美国、日本等制造业强国相比，还存在着较大的差距，还有许多问题急需解决，我国的制造业还处在国际分工体系中的末端地位，要摆脱目前这种状况，中国制造业必须走创新设计之路，通过信息化技术提升制造业层次。数字化设计制造是当今世界制造业发展的大趋势，是中国制造业实现跨越发展的重要机遇。为了使读者能够在较短的时间内了解产品数字化开发过程全貌，掌握数字化设计与制造的核心技术和基础知识，理解各个知识模块间的技术依赖和前后次序，特编写了这本教材。
在作者近年来从事机械数字化设计制造专业方向的教学中，苦于难找到一本面向技术应用型人才培养的比较合适的教材，主要问题有两点：一是在理论基础和实践技术两方面内容的比例分配欠妥；二是教学案例的缺乏。努力解决上述两个问题是编写本教材的初衷。
从技术应用型人才培养的定位出发，在理论基础和实践技术的内容篇幅比例方面，本书进行了精心取舍。本书从应用角度，撷取了数字化产品开发过程中相关理论的部分内容，并综合考虑了理论知识的前后连续性。包括：概念设计中的基于知识的设计理论、详细设计中的建模理论和设计意图的表达、有限元基础理论、数控加工的基本原理、产品生命周期管理理念。在实践技术方面，本书选取了符合本科层次的面向技术应用的有关内容，并在行文中重视可操作性。本书中从第2章到第7章都包含实例讲解，第7章以一个“滚丝机”中的部分结构的功能分解、概念设计、详细设计、结构优化、运动仿真、数控加工将前6章的内容“串”起来，对前6章的内容进行了具体应用，该实例简单有趣、方便易行，有具体的参数和详细的步骤，方便读者作为计算机模拟练习和上机加工练习的实例。
本书中教学实例丰富、新颖，绝大多数实例均来自作者经验：教学实践、曾完成的科研项目或专利。本书重点突出，实例丰富，主线明确，帮助读者在学习各个相对独立技术的同时，理解其间的技术依赖和先后次序，进而激发读者兴趣，在掌握部分已知模块的前提下，去探索和学习其他本书未涵盖到的相关技术领域。
前4章由刘溪涓副教授编写，后3章由刘镝时高工编写，于忠海教授主审。本书的编写过程中，得到了上海电机学院的宋又廉、高鸿庭教授的帮助，感谢他们与作者的多次探讨使得本书内容得到丰富。本书从构思到出版得到了王侃夫、于忠海教授、机械工业出版社的贡克勤老师的大力支持和关心，在此谨向他们表示诚挚地感谢。在本书编写过程中，编者参阅了大量文献，未能一一列出，在此向有关作者深表感谢。由于水平和时间所限，书中难免仍有疏漏和不足，恳请读者批评指正，不吝赐教。

文摘

插图：


1.4.2 产品开发过程的发展
1.无分工时代
在知识不发达的年代，社会分工还不够细化，没有什么“设计师”的概念，那时产品设计和制造被看做是一回事，即边设计边制造。设计、制造经常都是同一个人独立完成的。对设计而言更是这样，小到一把“小榔头”、“手工艺品”、“编织竹器”，大到一座“赵州桥”，个人的力量在产品的设计中作用是举足轻重的。个人对自己的产品具有完全的控制能力。由于生产规模很小，这时候的产品在很大程度上就相当于现代生产中的一个原型或样机，只能在很小的范围推广。这是一种单件的到小批量的、进度随意度大、设计需求内容更改较少的相对稳定的设计过程，个人的灵感、习惯、经验、手头拥有的工具等因素都能够间接地决定一件产品的特点和风格。这时候，设计过程在某种程度上是无序的，一个好的设计有时甚至是不具有重复性的。2.抛过墙时代到了20世纪中叶，产品变得越来越复杂，其制造过程要求具有各种专业知识才能完成。一个人已经不再有知识、能力来应付产品设计和制造过程中的一系列活动。社会分工细化，人们组成了不同的团队，来分别负责市场需求发现、设计开发、加工操作、生产管理、项目管理，由于各个活动的展开往往是顺序进行的，各个阶段不能及时有效地沟通，像有一堵无形的墙在其中，人们形象地称其为“抛过墙（Overthewall）”设计，如图1.5 所示。
图].5 抛过设计
其中，设计人员在完成了一项设计之后，将图样“抛过墙”式的传递给制造人员，必要时会附几句口头补充和说明。当制造人员发现图样中存在不易加工的设计细节或其他技术困难时，只能再度将图样“抛回去”，这样等待设计人员去改进设计，而由于设计人员可能不像制造专业人员那样了解制造过程，有些零件画得出却可能加工不出来，或无法使用现有设备加工，因此造成大量的设计更改和返工。问题就出现了，这种“抛过墙”的方式由于缺乏专业之间的及时沟通、反馈，因而会影响产品的开发进度，或是增加开发成本。另外，在这种“顺序式进行”的工作方式中，设计师不得不反复地修改其最初的设计意图，以满足其他环节对设计提出的约束。

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