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出版者:机械工业出版社

作者:曹岩

出品人:

页数:304

译者:

出版时间:2004-7-1

价格:32.00元

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787111145202

丛书系列:

图书标签:

• SolidWorks
• 产品设计
• 机械设计
• 工程图
• 实例教程
• 2004
• CAD
• 软件操作
• 入门
• 精解

现代机械设计与制造的数字化前沿：基于最新CAD/CAE技术的应用实践 本书聚焦于21世纪以来，机械产品设计与制造领域发生的深刻变革，特别是以参数化三维建模、有限元分析（FEA）和数字化装配验证为核心的新一代工程工具的应用策略与实战技巧。 本书旨在为工程师、技术人员及相关专业学生提供一套前瞻性的知识体系，帮助他们掌握利用当前主流、高性能CAD/CAE软件平台，实现从概念设计到复杂装配验证的完整数字化流程。 --- 第一部分：新一代参数化设计范式与高效建模策略 本部分深入剖析了现代参数化三维CAD系统的核心理念——“设计意图驱动”。区别于传统的几何绘制方式，本书强调如何通过精确的约束关系、驱动维度和特征依赖性来构建模型，确保设计修改的快速响应性和模型的可靠性。 1. 高级曲面造型与复杂零件重构： 我们不再局限于简单的拉伸、旋转等基本操作。本章详细讲解了NURBS（非均匀有理B样条）曲面在工程中的实际应用，特别是对于汽车外覆盖件、精密模具型腔、以及符合人体工程学要求的复杂曲面，如何运用曲率分析、过渡曲面构建工具（如桥接、扫掠、边界混合）来达到A级曲面质量标准。同时，探讨了如何高效地将逆向工程扫描数据（点云）导入并转化为可编辑的参数化实体模型，实现“复原性设计”。 2. 零件间的智能关联与大型装配管理： 现代设计往往涉及数千个零件的复杂集成。本书详细阐述了如何建立零件与零件之间、零件与工程图之间精确且动态的约束关系。内容涵盖了自顶向下设计（Top-Down Design）的实施流程，包括使用主装配体作为设计母版，通过布局零件（Layout Parts）和骨架模型（Skeleton Models）来控制子装配体的尺寸和位置，从而确保整个系统的设计同步性。此外，针对大型装配的性能优化策略，如轻量化表示（Master Model Representation）、显示状态管理和性能加速选项的配置，进行了详尽的指导。 3. 钣金与结构件的数字化展开与成型模拟： 针对标准件和金属结构件，本书提供了针对性的高级建模技术。在钣金设计方面，不仅讲解了折弯件的准确建模，更侧重于折弯余量（Bend Allowance）和回弹（Springback）补偿在数字化环境下的计算与应用。在焊接结构设计中，如何利用虚拟锐边、倒角特征以及自动生成焊缝符号和工艺信息的流程，实现设计到生产图纸的无缝过渡。 --- 第二部分：面向性能的设计——集成FEA与优化技术 工程设计的核心在于性能验证。本部分将重点放在如何将设计模型无缝接入高性能的求解器环境，实现设计迭代中的性能前置化。 1. 结构力学基础与高精度网格划分技术： 全面介绍线性静力学、模态分析、接触分析（如滑动、粘附、无穿透）的基础理论，并详细演示了如何为复杂几何体生成高质量的有限元网格。重点讲解了壳单元、实体单元、梁单元的选择依据，以及如何利用网格细化技术（Mesh Refinement）精确捕捉应力集中区域，同时平衡计算资源消耗。书中包含大量关于如何处理装配体中预紧、间隙和连接件（如螺栓、铆钉）的建模方法。 2. 优化驱动的设计循环（Design for X）： 本书强调从传统的设计-分析-修改的串行模式，转向拓扑优化（Topology Optimization）和形貌优化（Shape Optimization）的并行驱动。内容包括：如何设定载荷工况、边界条件和材料约束，自动生成满足强度、刚度和质量要求的最佳承载结构；以及如何将优化结果快速映射回参数化模型进行后续的特征加工。同时，探讨了疲劳分析、热-结构耦合分析在评估产品寿命和耐温性方面的关键作用。 3. 运动学与动力学仿真（MBD）： 对于包含运动部件的系统（如机械手、传动机构），本书提供了多体动力学（Multi-Body Dynamics, MBD）的实战指南。内容涵盖了关节定义、力元件（如弹簧、阻尼器、凸轮）的精确施加，以及如何通过仿真来预测机构的运动轨迹、速度、加速度和所受的冲击载荷，为选择合适的驱动器和评估机构的平稳性提供数据支持。 --- 第三部分：数字化验证与制造准备（DFM/DFA） 设计成果的最终价值体现在其可制造性与装配效率上。本部分专注于将设计模型转化为可执行的制造指令，并进行全面的虚拟验证。 1. 自动化干涉检查与装配验证： 详细介绍利用软件内置的碰撞检测和间隙分析工具，在装配阶段早期发现潜在的设计缺陷，如零件重叠、运动干涉、公差链累积问题。重点在于如何建立公差分析（Tolerance Analysis）模型，评估关键尺寸链在实际制造误差下的功能裕度。 2. 模具设计与特征识别基础： 本章面向注塑、铸造和冲压工艺，讲解了如何利用设计模型进行拔模斜度分析、壁厚一致性检查，并利用型腔分割工具辅助进行模具设计准备。对于数控（NC）加工，书中讨论了特征识别技术在自动生成加工路径中的应用潜力，以及如何通过“设计为制造”（DFM）的原则，简化零件结构以降低加工难度。 3. 数字化交付与数据管理： 在现代工业体系中，数据的管理和共享至关重要。本书探讨了产品数据管理（PDM）系统的基本框架，包括设计版本控制、BOM（物料清单）的自动生成与维护，以及如何将三维模型转化为标准化的交换格式（如STEP, IGES）以确保跨平台的数据兼容性。最后，介绍了如何利用三维模型直接生成增强现实（AR）指导手册，提升现场装配和维护的效率。 --- 本书的特色在于其高度的实践导向性，所有理论讲解均辅以复杂的、具有真实工程背景的案例剖析与步骤分解，确保读者能够立即将所学知识应用于当前主流的、持续更新的工业软件环境中。 通过阅读本书，读者将掌握构建现代、高效、可靠的数字化产品开发流程的关键技能。

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这本书的阅读体验非常像是在听一位经验丰富的老专家讲课，他讲的每一个字都非常准确，知识点覆盖面广得惊人，但语速偏慢，且很少使用现代的表达方式。它的优势在于对基础命令的剖析极其到位，尤其是在处理复杂的“配合”和“装配体性能优化”方面，提供了很多关于如何避免循环引用和提高文件打开速度的实用技巧，这在早期的软件版本中非常关键。我记得其中有一章专门讲了如何管理大型装配体的轻量化状态，对于处理包含数百个零件的项目时，这本书提供的策略依然有参考价值。但是，这本书在面向用户体验（UX）和设计美学方面的探讨几乎为零。所有的案例，无论是零件还是装配体，看起来都极其“工业化”，棱角分明，缺乏任何对细节倒角、圆角过渡的艺术化处理。如果我希望通过这本书学习如何设计一个符合人体工程学、手感舒适的产品外壳，这本书能提供的帮助非常有限，它更像是教你如何制造一台稳固的机器，而不是设计一件令人愉悦的物品。

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说实话，这本书的装帧和纸质质量放在今天来看，简直就是一种复古的怀旧体验。油墨的味道还很浓，摸起来那种略带粗糙的纸张触感，让人想起大学时代埋头苦读的情景。内容上，它无疑是2004年SolidWorks功能的一个全面快照。我欣赏作者在解释“特征管理器”时所采用的逻辑梳理，那是当时很多教程所欠缺的系统性思维。它强迫你按照软件的底层逻辑去思考问题，而不是仅仅停留在表面的“拖拽”操作。然而，这种强逻辑性也带来了较高的学习门槛。书中对“参考几何”的讲解非常深入，几乎是把每一个坐标系、基准面建立的数学原理都掰开了揉碎了讲，对于那些想深入理解底层数学模型的工程师来说，这无疑是宝藏。但对于我这种更注重效率和快速出图的实践者来说，很多中间的数学推导显得过于冗长和繁琐。而且，由于是基于2004年的版本，书中提到的很多高级功能，比如特定的着色渲染器设置或者某些与PDM/PLM集成的部分，在更新的软件版本中已经被完全重写或弃用了，导致我在实际工作中，看到书中的界面描述时，总有一种“时空错位”的感觉，需要耗费额外的精力去映射到当前软件的新布局上。

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我拿到这本书的时候，第一印象是它的内容深度还是相当可观的，作者在基础概念的梳理上花费了大量的篇幅，几乎把SolidWorks 2004版本的每一个菜单项都点到了。从装配体环境的管理，到零、部件间的配合关系定义，再到工程图的出图规范，这本书像一个尽职尽责的老师，不放过任何一个知识点。特别是它对“设计意图”的强调，虽然是用非常朴素的语言表达的，但对于初次接触参数化设计的学生来说，是很有价值的启示。不过，这种详尽也带来了阅读上的疲劳感。在讲解到复杂的运动仿真模块时，文本量陡增，图例更新速度跟不上文字的密度，我常常需要反复对照屏幕上的软件界面和书本上的截图，才能确定当前处于哪个子菜单。更遗憾的是，这本书的案例大多集中在机械零部件的设计，比如轴承座、齿轮箱体等，这对于我目前从事的消费电子产品外壳设计帮助不大。那些案例虽然严谨，但缺乏流线型、曲率变化丰富的曲面处理技巧。如果这本书能多加入一些关于外观造型设计和CAE基础分析的章节，而不是仅仅停留在“能用”的层面，它的价值会大大提升。它更适合机械制造或传统工程专业的入门学习，而非面向追求创新外观和快速迭代产品的设计师。

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坦率地说，这本书的价值更多地体现在历史参考和对软件底层逻辑的理解上，而不是直接的生产力工具。我翻阅它时，最直观的感受是它的“厚重感”——知识的密度非常高，但传递的效率略显低下。它对如何利用“方程驱动”和“设计表”来管理参数化设计的章节写得尤为细致，这部分内容即便是放到现在也依然是衡量一个工程师是否扎实的重要标准。作者对于如何通过表格来批量修改零件尺寸和材料属性的讲解，清晰得令人印象深刻，这对于需要频繁进行设计迭代的场合是极其宝贵的。然而，在处理现代设计中越来越重要的“协同工作流”时，这本书就显得力不从心了。它完全没有提及云端协作、版本控制或者与其他设计工具（如渲染软件或有限元分析软件）的无缝对接。整个学习过程更像是一个人在封闭环境中完成所有任务的过程。总而言之，它是一部扎实的“内功心法”的教材，教会你如何将软件用得稳定、可靠，但对于如何利用最新的技术手段来提升设计效率和创新性方面，则显得力不从心了。

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这本书的封面设计简直是2004年那种经典的、略显厚重的计算机书籍风格，色彩搭配上用了当时非常流行的深蓝色和银灰色，字体选择也很有年代感，显得很专业，但同时也带着一丝时代的局限性。翻开内页，纸张质量属于当时中等偏上的水平，印刷清晰，图文排版上，作者显然是下了不少功夫，试图用大量的截图和步骤分解来引导读者，尤其是在基础的草图绘制和特征生成部分，配图非常细致。然而，对于一个习惯了现代CAD软件的直观操作和更丰富视觉反馈的用户来说，这本书的图示略显单调，很多操作的逻辑跳转略显生硬，似乎没有充分考虑到初学者的“疑惑点”。它更像是一本严格的“操作手册”，而非“设计思维引导书”。我特别注意到，书中对于一些高级曲面建模的讲解，虽然步骤详细，但缺乏对实际工业设计案例的深入剖析，更多停留在“如何完成这个命令”的层面，而不是“为什么要用这个命令来解决这个问题”。对于我目前正在尝试进行的产品结构优化而言，书中介绍的钣金模块功能虽然覆盖了，但解决复杂边界条件和材料属性设定的实例相对较少，需要读者自行脑补很多实际应用中的弯弯绕绕。总体来说，它是一本扎实的工具书的底色，但缺乏现代设计教程应有的灵活性和前瞻性。

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