具体描述
本书按知识结构分为11章，包括UG NX 4.0入门、曲线与草图、特征建模、建模装配、机械臂部件实例、齿轮泵部件实例、抽油机部件实例、抽油机装配实例、曲面基础、曲面实例、创建工程图等知识。 全书内容包含UG草图、曲线、三维建模、装配建模、曲面造型、工程图等知识。书中主要采用抽油机和齿轮泵两个工程中常见的典型机械装置为例，全面具体地讲述机械设计从零件到装配的全过程，具有很强的工程实用性。 本书讲解详略得当，在讲解各知识点时，注意根据内容的难易程度详细或简要讲解，比如对建模基础讲解比较简略，对曲面造型基础讲解相对详细。实例讲解同样难易有别，一般情况下，对于相同类型的实例，第一个实例讲解比较详细，后面实例讲解相对简单。 本书适合作为各级学校和培训机构相关专业学员的教学和自学辅导书，也可以作为机械和工业设计相关人员的学习参考书。
机械设计与制造领域前沿技术深度探索 书名： 《现代精密制造中的数字化设计与仿真技术：面向复杂曲面与先进材料的解决方案》 内容提要： 本书聚焦于当前机械设计与制造领域面临的核心挑战——如何高效、精确地应对复杂几何结构的设计、高性能先进材料的应用以及全生命周期内的数字化管理。本书摒弃传统的二维图纸思维定式，全面转向基于三维模型、数据驱动的集成化设计流程。全书内容旨在为工程师、技术人员以及相关专业的高年级学生提供一套系统化、实战化的知识体系，以提升产品研发的创新能力和市场竞争力。 第一篇：面向复杂拓扑结构的高级曲面与实体建模技术 (Advanced Surfacing and Solid Modeling for Complex Topologies) 本篇深入剖析了在航空航天、医疗器械和精密模具设计中不可或缺的高级曲面构建与优化方法。 第一章：参数化与自由曲面设计理论基础 详细阐述了NURBS（非均匀有理B样条）曲面、T-Splines以及细分曲面（Subdivision Surfaces）的数学原理及其在工程应用中的优势与局限。内容涵盖了曲面光顺性（G0、G1、G2连续性）的精确控制方法，以及如何利用混合曲面技术（如边界混合、骨架线驱动）来构建满足空气动力学或流体力学要求的复杂外形。重点分析了如何将分析结果（如应力集中点、流线分布）直接反馈到曲面控制点调整中，实现设计与分析的实时迭代。 第二章：逆向工程与点云数据处理在设计中的集成 探讨了如何利用三维扫描、CT等技术获取的物理实体数据，转化为可编辑的CAD模型。内容包括：点云数据的去噪、配准、特征提取，以及利用多边形网格（Mesh）到参数化实体的重建算法。特别介绍了针对逆向复杂曲面的“曲面拟合”技术，以及如何确保逆向模型具有合理的公差范围和可制造性。 第三章：特征驱动的自适应设计系统 本书强调了从“几何模型”向“智能模型”的转变。本章详细介绍了如何建立基于规则和约束的特征库，实现设计意图的固化。内容包括参数化族表的创建、设计变量的自动优化（如基于拉丁超立方采样的参数扫描），以及如何利用宏编程或脚本语言（如Python API）实现设计流程的自动化，例如一键生成不同规格的传动系统组件。 第二篇：先进材料的性能预测与多物理场仿真分析 (Performance Prediction and Multiphysics Simulation for Advanced Materials) 本篇将仿真分析提升到材料特性和多场耦合的高度，是现代工程决策的关键环节。 第四章：高级材料本构模型与数值实现 针对复合材料（如碳纤维增强树脂基体）、增材制造（AM）专用合金（如Inconel 718）以及生物相容性材料，系统梳理了其在有限元分析中的本构关系模型。内容涵盖：各向异性材料的应力应变关系、粘弹性模型、损伤力学（如Cohesive Zone Model, CZM）在界面失效分析中的应用，以及如何利用实验数据校准这些高级模型。 第五章：多物理场耦合仿真技术深度解析 探讨了跨学科设计中不可避免的耦合效应。重点分析了： 1. 流固耦合（FSI）： 针对柔性结构（如航空舵面、医疗导管）在流体作用下的动态响应分析。 2. 热-机耦合： 针对高速加工、制动系统或电子设备散热，分析温度分布如何影响材料刚度、热膨胀和最终的机械强度。 3. 电磁-结构耦合： 在电机设计或压电驱动器中，电磁力对结构变形的影响分析。 第六章：增材制造（AM）过程的仿真与优化 鉴于增材制造在复杂零件制造中的主导地位，本章专门讲解了如何仿真制造过程本身带来的固有缺陷。内容包括：激光选区熔化（SLM）过程中的残余应力预测、热历史分析、气孔形成风险评估，以及如何通过优化扫描策略和预热温度来降低制造变形和内部缺陷。强调了如何将仿真结果用于工艺参数的逆向修正。 第三篇：数字化制造与质量控制集成 (Integration of Digital Manufacturing and Quality Assurance) 本篇关注如何将设计和仿真成果无缝过渡到实际生产环节，并确保产品质量。 第七章：面向CAM的数字主线构建与刀具路径优化 超越简单的实体切削路径生成，本章侧重于高效率、高精度制造的策略。内容涉及：五轴联动和复杂曲面的G代码生成原理，刀具与工件的接触分析（避免干涉与优化切削力），以及利用切削力、振动监测数据反馈到刀具路径规划中的闭环控制思想。重点讨论了针对薄壁结构、深腔结构的减振和热误差补偿策略。 第八章：基于模型的质量保证（MBQA）与公差分析 介绍了GD&T（几何尺寸和公差）标准的最新发展，并将其融入三维模型。系统讲解了统计尺寸链分析（RSS、Monte Carlo方法）在确保装配和功能性方面的应用。特别关注了针对复杂曲面和增材制造件的形位公差（PMI）的数字化表达和验证方法，如何利用CMM（三坐标测量机）数据直接与CAD模型进行偏差分析和报告生成。 第九章：数字孪生（Digital Twin）的概念与应用框架 本书以展望性的视角收尾，介绍了如何将设计模型、仿真模型、制造过程数据以及运行状态数据集成到一个统一的数字孪生框架中。内容涵盖：如何利用物联网（IoT）传感器数据驱动虚拟模型进行实时健康监测、故障预测性维护（PHM）的建模基础，以及数字孪生在产品全生命周期优化中的战略价值。 本书特色： 高度集成性： 不仅仅是软件操作手册，而是深度结合了背后的工程原理、材料科学和数值方法。 前沿导向： 聚焦于当前工业界公认的难点，如多物理场耦合、AM仿真、以及数字化主线构建。 案例驱动： 所有理论讲解均辅以详细的、跨学科的工程案例剖析，确保知识的可迁移性和实操性。 本书适合于有一定机械设计基础，希望深入掌握现代数字化工具和先进分析方法的研发工程师、工艺规划师，以及相关专业的硕士和博士研究生。
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