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出版者:北京大学出版社

作者:

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-01-01

价格:48.0

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isbn号码:9787900632654

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深入浅出：现代工业设计与先进制造技术解析 图书名称：现代工业设计与先进制造技术解析 内容简介： 本书旨在为广大工程技术人员、设计专业学生以及对现代制造业感兴趣的读者，提供一套全面、深入且极具实践指导意义的知识体系。本书聚焦于当前工业设计和先进制造领域的前沿技术、核心理念与操作方法，旨在帮助读者建立起从概念设计到最终产品实现的全流程认知框架。我们摒弃了对单一软件操作的冗长描述，转而强调设计思维的构建、跨学科知识的融合以及对未来制造趋势的把握。 第一部分：设计理论与创新思维 本部分是全书的理论基石，着重探讨如何培养系统性的设计思维和创新能力。 第一章：设计哲学的演进与用户中心设计 (UCD) 本章首先回顾了工业设计理念从功能驱动到情感驱动的演变历程，特别是20世纪后半叶以来设计哲学的主要流派及其对产品形态和社会影响的探讨。随后，深入剖析以用户为中心的设计（UCD）原则。我们将详细阐述从用户研究、需求挖掘（包括定性和定量的研究方法，如民族志调查、可用性测试）到概念验证（PoC）的完整流程。重点讲解如何通过构建用户画像、制定用户旅程地图，将抽象的用户需求转化为具体的设计参数。本章强调的不是工具的使用，而是对“为何设计”的深刻理解。 第二章：形态生成与结构美学 本章关注设计作品的视觉表达与内在逻辑。它超越了单纯的表面装饰，探讨了结构与形式的内在统一性。内容涵盖： 仿生学在设计中的应用： 学习自然界中最优化的结构和形态，借鉴其在强度、轻量化和功能集成方面的智慧。 拓扑优化基础： 介绍拓扑优化的基本原理及其在概念设计初期的作用，如何利用算法驱动来发现非直觉的最佳结构布局，这为后续的数字建模提供了强有力的结构依据。 人机工程学的高级应用： 不仅是尺寸的匹配，更深入到操作的舒适性、感知的交互以及长期使用的生理和心理影响评估。 第二部分：数字化设计工具的集成与高效工作流 本部分的核心在于展示如何利用现代数字化工具链，实现设计意图的高效、精确传递，强调的是工具间的协同与流程的优化，而非单一软件的菜单详解。 第三章：参数化建模与关系驱动设计 本章聚焦于建立“智能”的设计模型。我们详细讲解参数化设计（Parametric Design）的核心思想：将设计意图固化为可调节的数学关系和约束条件。内容包括： 特征驱动与历史记录管理： 如何通过合理的特征树构建，确保模型在参数修改时能够按照设计意图可靠地更新，避免“模型崩溃”。 从草图到复杂曲面： 侧重于高级曲面设计理论，如G0、G1、G2连续性在工业产品中的实际意义，以及如何利用曲线与曲面组合创建具有高品质视觉效果的光顺表面。 设计意图的文档化： 探讨如何通过模型本身（如注解、规范驱动的尺寸链）来清晰地表达设计者的核心要求。 第四章：虚拟原型与多物理场仿真集成 在产品开发的早期阶段，虚拟验证是降低成本和缩短周期的关键。本章系统介绍如何将设计模型无缝集成到仿真环境中： 结构强度基础分析 (FEA 概述)： 讲解有限元分析的基本假设、网格划分的重要性、边界条件的合理设置，以及如何解读Von Mises应力云图和变形结果，重点在于判断设计是否满足强度和刚度要求。 运动学与机构仿真： 探讨如何对机械结构进行运动学分析，验证运动轨迹、干涉检查和关键机构的循环性能。 热管理与流体分析的初步接触： 介绍如何评估产品在工作条件下的散热需求，以及流体流动对产品性能（如气动阻力、内部冷却）的影响，为后续的流体动力学（CFD）分析打下基础。 第三部分：先进制造工艺与材料科学的结合 设计必须立足于可制造性。本部分将前沿制造技术与设计决策紧密联系起来。 第五章：增材制造（3D打印）的设计优化 增材制造正在重塑设计边界。本章重点讨论如何“为增材制造而设计”（Design for Additive Manufacturing, DfAM）： 工艺限制与设计自由： 分析不同增材技术（如SLS, FDM, SLA）的局限性，以及如何利用这些技术带来的自由度进行结构创新，如内部晶格结构的设计。 支撑结构与后处理的考量： 讲解如何通过优化模型方向和引入自支撑结构来最小化支撑材料的使用和后处理的复杂性。 材料性能的理解： 探讨增材制造材料（聚合物、金属粉末）的各向异性，以及这如何影响最终部件的机械性能。 第六章：减材制造与模具设计基础 尽管增材制造兴起，传统高精度减材制造（CNC加工）和模具制造依然是量产的主流。 面向加工性的设计 (DFM)： 详细讲解如何避免深凹槽、小半径内角、过高的深宽比等对CNC加工不利的结构，确保刀具的可达性。 注塑模具设计的基本概念： 介绍塑料件的收缩率、拔模斜度、壁厚均匀性、浇注系统和排气系统的设计原则，使设计者在造型阶段就能预判模具的复杂度和成本。 公差配合与几何尺寸和标注 (GD&T) 基础： 强调理解和正确应用GD&T符号的重要性，确保设计图纸能够精确地指导生产和质量检验，特别是对关键功能面的尺寸和形位公差的设定。 第四部分：产品生命周期管理与未来展望 第七章：数字化协作与数据主线 本章探讨如何管理庞大的设计数据，并实现跨部门的无缝协作。 产品生命周期管理 (PLM) 概念： 介绍PLM系统在管理设计版本、BOM（物料清单）和工程变更单中的作用。 数字孪生（Digital Twin）的初步理解： 探讨如何将物理产品与其数字模型关联起来，实现产品在运行阶段数据的反馈与优化。 总结： 本书致力于培养的是一位能够驾驭复杂设计流程、深谙材料与制造规律、并能将创新理念高效转化为实际产品的复合型工程师。它不是一本软件操作手册，而是一部关于如何将工程原理、美学追求与现代制造技术融会贯通的行动指南。

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这本书的语言风格，说实话，非常“工程化”，没有太多文学色彩，直白、精确，就像一份技术规范说明书。作者似乎非常注重术语的统一性，书中使用的所有中文术语都严格对应着软件界面上的英文原版术语，这在早期的中文软件手册中是一个很大的优点，避免了阅读过程中因为术语混乱而产生的困惑。在处理一些较为复杂的装配体操作时，比如“配合”关系的设置，书中采用了大量的流程图来辅助说明，流程图的线条简洁明了，步骤之间的逻辑跳转关系一目了然。举个例子，当讲解如何使用“断开”配合和“移动”配合时，书中分别给出了两种场景下必须先进行的操作步骤，并且强调了在大型装配体中，过多的“固定”关系反而会降低模型的灵活性。这种对“最佳实践”的强调，使得这本书超越了一般的软件操作手册，更像是一位资深工程师在传授经验，引导读者养成良好的建模习惯，而不是仅仅停留在“能画出来”的层面。

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这本书的封面设计得相当朴实， अगदी是那个时代典型的技术手册风格，没有太多花哨的图样或引人注目的色彩，这反而让我觉得它足够“硬核”。当我真正翻开它的时候，首先映入眼帘的是大量的截图和详细的步骤说明。我记得那个时候很多软件教程都倾向于用比较口语化的方式来讲解，但这本书的处理方式更像是给一个完全零基础的初学者准备的“保姆级”指南。每一个菜单选项、每一个工具栏按钮的图标，甚至连鼠标点击的次数和方向都被标注得清清楚楚。比如，讲解如何创建一个简单的拉伸特征时，作者不仅画出了草图的最终样子，还倒退回去，一步步展示了如何从零开始绘制初始轮廓，然后才是进入三维建模的过渡。我尤其欣赏它在基础概念解释上的耐心，例如“工作平面”、“基准面”这些核心概念，书中用了好几页篇幅去解释它们在不同视图下的含义，而不是直接跳到操作层面，这对于我这种对机械制图概念模糊的人来说，无疑是打下了坚实的地基。不过，也正因为这种详尽，对于已经有一些CAD基础的人来说，可能前几章会显得略微拖沓，但总体而言，作为一本入门教材，它的严谨度是无可挑剔的。

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然而，作为一本面向2000年版本的软件教程，它的局限性也是非常明显的，这主要体现在对高级功能模块的覆盖程度上。比如，对于动态模拟和有限元分析（FEA）模块的介绍，内容相对比较简略。在FEA的部分，书中只是介绍了如何设置一个简单的约束和载荷，然后点击“运行分析”，展示了结果的色彩分布图。对于应力集中点的解读、网格划分的策略选择等关键分析步骤，篇幅非常有限，更像是蜻蜓点水式的介绍，意在告知读者该软件具备此功能，但并未深入教授如何正确地利用它进行工程判断。我当时看完这部分内容后，感觉自己好像站在了分析模块的门槛前，却被告知“进阶内容请参考其他专业书籍”。这对于希望通过一本书掌握从设计到初步验证全流程的用户来说，可能会感到意犹未尽。但换个角度看，这或许也保证了本书作为“入门”书籍的专注度，没有为了追求大而全而稀释了核心的建模部分。

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深入阅读之后，我发现这本书的结构布局体现了一种非常清晰的“项目驱动”的学习思路。它不是孤立地讲解某个工具的功能，而是将工具的使用场景融入到一个又一个小型零件的制作过程中。例如，在学习了“旋转”和“扫掠”命令之后，紧接着就会有一个完整的项目——制作一个螺栓的头部和螺纹，然后是制作一个简单的联轴器。这种练习模式极大地提高了学习的代入感。我记得当时我照着书上的步骤，一步步完成了好几个复杂的曲面练习，书上对于曲面构建的理论讲解虽然不算深入到高级曲面理论的层面，但对于如何使用“拉伸-引导线”或“边界曲面”来处理非规则形状，提供了非常实用的操作技巧和注意事项。有一个细节让我印象深刻，书中对于“特征重建”和“父子关系”的讲解非常到位。当我修改了一个初始草图的尺寸后，发现后续所有基于这个草图创建的特征都自动更新了，书上特意用了一个红色方框标出这个变化，并解释了这种参数化设计的强大之处。这让我明白了，CAD软件不仅仅是画图工具，更是一种设计思维的体现。

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这本书在配套资源方面，尽管是那个年代的产物，但也体现了作者的用心。虽然没有现在软件教程那种丰富的在线视频资源，但随书附带的光盘中包含了书中所有例程的源文件和最终完成的文件。这对于我这种喜欢“反向工程”的学习者来说至关重要。我经常做的一件事是，先尝试自己不看答案完成一个练习，如果遇到困难或结果与书上不符，我就会打开光盘里的“答案”文件，对比我的模型和书中的模型在特征树上的差异，以及尺寸驱动上的区别。这种即时的对比反馈机制，效率远高于单纯地反复阅读文字描述。特别是对于一些复杂的零件装配，通过对比装配体中各个零件的相对位置和配合类型，我能迅速找到自己操作中的逻辑错误，而不是仅仅停留在某个零件画错的表面问题上。可以说，这本书的价值，一半在于纸面上的指导，另一半则在于那张提供了完整设计参考的模型库。

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