具体描述
本书是21世纪高校机电类规划教材。内容包括绪论、机械制造工艺过程基本概念、机械加工工艺规程设计、机械加工质量分析及控制、典型零件的加工工艺、夹具设计的基本原理、典夹具的设计、机器装配工艺基础、先进制造技术及附录等10部分。
本书以加工工艺为主线，将制造工艺、机床夹具、装配工艺和加工对象等有机统一，体系完整，简明精练。本教材强调对基本概念和基本知识的理解和掌握，突出典型机械结构、典型工艺及其典型应用，并融入计算机应用技术，注重现场加工实际问题的分析和解决方案，具有一定的科学性和先进性。
本书除作了应用本科院校教材之外，还可作为高职高专教学用书。面向机械设计制造及其自动化、教材成形及控制工程、过程装备与控制工程等本科专业，以及机械设计与制造、机械制造与自动化、数控技术、模具设计与制造、材料成形与控制技术、机电一体化技术、检测技术及应用、汽车制造与装配技术、汽车检测与维修技术、精密机械技术等高职高专各专业，也可供从事机械制造行业工程技术人员学习参考。
现代工业设计原理与实践 内容提要： 本书深入探讨了现代工业设计从概念构思到最终产品实现的全过程，涵盖了从设计思维的建立、用户研究的深入、材料与工艺的选择、人机工程学的应用，到数字化设计工具的运用和可持续设计理念的整合。它不仅是理论的系统梳理，更是对当前设计领域前沿趋势的深刻洞察和实践指导。本书旨在培养设计专业人士和相关工程技术人员具备跨学科的视野和解决复杂工程设计问题的能力。 第一章：设计思维与创新驱动 本章聚焦于现代工业设计的核心——设计思维（Design Thinking）。我们将详细阐述设计思维的五个核心阶段：共情（Empathize）、定义（Define）、构思（Ideate）、原型制作（Prototype）和测试（Test）。重点分析如何通过深入的用户访谈、民族志研究和情景观察，真正理解用户的潜在需求和痛点，而非仅仅停留在表面的功能诉求。 1.1 设计的本质与范式转移： 探讨设计如何从单纯的美学装饰转向解决复杂系统问题的核心驱动力。分析功能主义、形式追随功能到体验驱动设计的演变路径。 1.2 批判性思维在设计中的应用： 教授如何对现有解决方案提出质疑，识别“隐藏的假设”，并通过逆向工程思维来拆解传统设计中的冗余和低效环节。 1.3 创新矩阵与组合创新： 介绍系统化的创新方法论，例如特尔菲法（Delphi Method）和TRIZ（发明问题解决理论）在激发产品概念初期的应用，特别是如何通过现有技术的跨界组合产生突破性解决方案。 第二章：用户研究与需求量化 成功的工业设计必然基于对目标用户群体的深刻洞察。本章详细介绍了如何构建科学的用户研究框架，并将定性数据转化为可操作的设计指标。 2.1 定性研究方法论详解： 深入剖析人种学观察法、焦点小组（Focus Group）的高级技巧，以及情景模拟（Contextual Inquiry）在发现“未表达需求”（Unarticulated Needs）中的作用。 2.2 用户画像与旅程地图构建： 讲解如何利用收集到的数据构建精确的用户画像（Persona），并绘制用户旅程地图（Customer Journey Map），识别关键接触点（Touchpoints）及其体验的优化机会。 2.3 可用性测试与评估标准： 介绍启发式评估（Heuristic Evaluation）、认知走查（Cognitive Walkthrough）等方法。重点讨论如何量化用户体验（UX Metrics），如任务完成时间、错误率和主观满意度评分（SUS量表等）。 第三章：人机工程学与感性工学 本章将人机工程学（Ergonomics）的科学原理与感性工学（Kansei Engineering）的情感表达完美结合，指导读者如何设计出既符合人体生理限制又具备情感吸引力的产品。 3.1 生物力学与人体尺寸数据库： 详细介绍不同人群（如老年人、残疾人）的静态与动态人体测量学数据，以及如何将其应用于尺寸确定和空间布局。探讨抓握力、视野范围和操作空间等关键限制。 3.2 认知负荷与交互设计： 分析信息架构设计如何影响用户的认知负荷。介绍米勒定律、希克定律在界面布局和控制元件设计中的应用，确保操作直观性。 3.3 感性工学与符号意义： 深入解析产品形态、颜色、纹理如何传达情感信息（如力量感、亲和力、科技感）。教授如何通过语义差异量表等工具，将抽象的情感词汇映射到具体的设计参数上。 第四章：先进材料选择与结构设计 现代产品设计的边界往往受限于材料的性能和加工的可能性。本章侧重于工程材料的选择标准、性能评估以及如何将材料科学融入结构创新。 4.1 工程塑料与复合材料的前沿应用： 对高性能聚合物（如PEEK、碳纤维增强复合材料）的力学性能、耐化学性和环境适应性进行对比分析。探讨轻量化设计中的材料替代策略。 4.2 金属材料的选型与表面处理： 比较铸造、锻造和钣金工艺对材料微观结构和最终性能的影响。详细介绍防腐蚀涂层、耐磨涂层（如PVD、电镀）的选择标准。 4.3 结构优化与有限元分析（FEA）基础： 介绍如何使用拓扑优化（Topology Optimization）来去除冗余材料，同时保持结构完整性。强调在设计早期阶段利用FEA工具对应力集中和模态分析的预判。 第五章：数字化设计流程与原型制作 本章涵盖了从二维草图到三维建模，再到快速成型的全套数字化工具链，并强调了敏捷设计迭代的重要性。 5.1 参数化建模与曲面设计： 深入讲解主流三维CAD软件（如SolidWorks、Rhino、Alias）中的高级曲面建模技术，特别是NURBS曲面的应用，以实现复杂自由形态的设计要求。 5.2 仿真驱动的设计验证： 讨论计算流体力学（CFD）在气动/水动力设计中的应用，以及热仿真在电子产品散热设计中的作用。强调设计与仿真的闭环反馈。 5.3 增材制造（3D打印）的技术选型： 对选择性激光烧结（SLS）、立体光刻（SLA）和熔融沉积成型（FDM）等技术的工作原理、精度、材料兼容性和后处理要求进行分类比较，指导设计师选择最适合概念验证或最终零件制造的工艺。 第六章：可持续性、法规与全生命周期管理 进入21世纪，工业设计必须承担起环境责任。本章关注产品的设计如何影响其整个生命周期，并满足日益严格的国际法规要求。 6.1 绿色设计原则与循环经济： 阐述从摇篮到坟墓（Cradle-to-Grave）到摇篮到摇篮（Cradle-to-Cradle）的设计哲学转变。重点分析如何通过模块化设计、易拆解性（Design for Disassembly, DFD）来提高回收效率。 6.2 材料的环境影响评估（LCA）： 介绍生命周期评估（LCA）的方法论，如何量化材料开采、生产、运输、使用和废弃对环境的综合影响，并据此做出更优选型决策。 6.3 产品合规性与设计安全： 梳理国际主流产品安全标准（如CE, UL, RoHS, REACH）对设计输入的要求。探讨如何通过安全冗余和失效保护机制，设计出符合全球市场准入标准的可靠产品。 本书的结构逻辑清晰，从抽象的设计思维逐步过渡到具体的工程实现和环境责任，为读者构建了一个全面、现代的工业设计知识体系。它强调跨学科整合，要求设计师不仅要有艺术感和用户洞察力，更要精通材料科学和工程原理。
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