Design Dimensioning and Tolerancing pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Goodheart-Willcox Co

作者:Bruce A. Wilson

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-07-30

价格:USD 49.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781590703281

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 工程制图
• 公差配合
• 尺寸标注
• GD&T
• 几何尺寸与公差
• 产品设计
• 制造工艺
• 质量控制
• 精密工程

《精密制造与现代设计：从概念到实现》 前言：工业文明的基石与未来展望 在当今高度复杂的工程制造领域，产品的性能、可靠性与成本效益，无不依赖于对“尺寸”与“公差”的精准把握。本书《精密制造与现代设计：从概念到实现》旨在为工程师、设计师、质量控制专业人员以及高年级工程学生提供一个全面而深入的视角，探讨如何将抽象的设计意图，通过严谨的工程语言——尺寸链分析、几何尺寸与公差（GD&T）的应用，以及先进的制造工艺控制，转化为可制造、可测量的实体产品。 本书的核心理念在于强调设计、分析与制造过程之间的无缝集成。在一个日益追求微米乃至纳米级精度的时代，仅仅依赖传统的“±”符号进行尺寸标注已远远不能满足现代工业的需求。我们必须采用更精确、更具信息量的语言来描述零件的功能要求，确保最终产品在装配、运行和维护过程中能够达到预期的性能标准。 第一部分：尺寸控制与工程图学的复兴 本部分将打下坚实的理论基础，回顾和深化读者对工程图学基本原理的理解，并重点引入现代尺寸标注体系的必要性。 第一章：工程图学的现代视角与信息传递 我们将探讨工程图纸不再仅仅是二维视图的集合，而是承载着设计意图、制造约束和检验标准的“信息载体”。本章将详细解析如何通过清晰的视图布局、剖面图、详图以及注释，实现跨团队、跨地域的精确信息沟通。重点讨论视图的完整性原则和标准投影方法。 第二章：尺寸标注的演进与挑战 传统尺寸标注方式的局限性将被深入剖析，特别是其在复杂曲面和功能配合件上的表达模糊性。我们将介绍尺寸链的基本概念，分析累积误差的风险，并为引入更先进的公差体系做铺垫。本章还将探讨标准化（如ISO、ASME等）在统一全球制造语言中的作用。 第三章：误差理论与统计学基础 理解制造过程中的随机性和系统性误差是控制产品质量的关键。本章引入误差的统计学分布模型（如正态分布），解释标准差、过程能力指数（$C_p$, $C_{pk}$）的概念。我们将展示如何利用这些统计工具来预测装配成功率，并为制定合理的公差范围提供科学依据，而非仅仅依赖经验判断。 第二部分：几何尺寸与公差（GD&T）的精深解析 这是全书的核心和最具有实践价值的部分。本部分将系统地、由浅入深地讲解基于特性的（Principle of Simplicity）GD&T体系。 第四章：GD&T基础与基准的选择 GD&T的逻辑框架——“要求”与“基准”——将被清晰界定。我们将详细解析基准特征的选取原则，即基准必须与零件的功能要求紧密相关。本章深入讨论基准特征的建立（Datum Feature Simulation），包括建立基准的“理论最小包容体”（Minimum Material Condition, MMC）和“最大实体要求”（Regardless of Feature Size, RFS）对公差带的影响。 第五章：形状和轮廓公差的精确控制 本章专注于描述零件本身几何形状的准确性。我们将详细讨论直线度、平面度、圆度（跳动）和轮廓度。对于复杂曲面的描述，轮廓度（Profile of a Surface）的运用将被置于重要地位，解释如何通过建立基准体系来控制扫描或数控加工中的实际偏差。 第六章：方向与位置公差的装配实现 本章是实现零件功能配合的关键。我们将详尽讲解平行度、垂直度和同轴度（或定位度）。特别地，关于位置度（Position Tolerance）的分析将占据重要篇幅，包括点特征、线特征的位置度定义，以及如何使用MMC/LMC来控制配合松紧度。本章还将对比点定位（如球铰链）和面定位（如平面配合）在不同工况下的优选方案。 第七章：跳动公差与混合要求 跳动公差（Runout Tolerance）是控制旋转零件性能的核心。本章将区分圆周跳动和全跳动，并结合轴线和基准平面的相互关系，指导读者如何在车削、铣削和磨削过程中正确应用这些公差要求，确保轴承、齿轮等关键旋转件的性能。 第八章：功能基准与完全固定 “功能决定图纸”是本部分的终极指导原则。本章探讨如何运用3-2-1或更复杂的“功能装配法”来确定最合理的基准体系。通过大量的案例分析，我们将展示如何通过“最小约束原则”来避免基准冲突和过度约束，从而提高零件的可制造性和测量效率。 第三部分：从图纸到现实：制造、检验与过程优化 设计意图的实现依赖于制造过程的精确控制和检验技术的有效应用。本部分将目光投向实际的车间环境。 第九章：公差的经济性分析与公差配合设计 公差的选择是一门经济学艺术。本章将探讨公差带宽度与制造成本之间的非线性关系。读者将学习如何通过“公差分配法”（Tolerance Allocation），将总装配误差合理地分散到各个子零件上，避免“过度公差”带来的成本飙升，同时确保“公差不足”导致的装配失败。 第十章：现代测量技术与GD&T的关联 在数字化制造时代，测量是公差实现的闭环。本章介绍接触式测量（如CMM）和非接触式测量（如激光扫描、光学测量）的基本原理。重点在于如何将GD&T标准转化为CMM的测量程序，理解MMC/LMC在测量软件中的实际映射，以及如何解释测量报告中的形位误差数据。 第十一章：可制造性设计（DFM）与GD&T的整合 本章强调在设计初期就纳入制造考量。我们将分析不同加工工艺（CNC加工、铸造、钣金、增材制造）对形位公差实现能力的影响。例如，深孔的垂直度控制难度、曲面加工中的刀具补偿等问题，都将与图纸上的GD&T要求相结合进行讨论。 第十二章：先进制造中的公差管理 探讨在微纳尺度制造（如半导体制造、微机电系统MEMS）和增材制造（3D打印）中，传统GD&T体系如何被延伸和挑战。重点分析增材制造中由于层间粘结和热变形带来的特殊误差源，以及如何通过过程控制（Process Capability）来适应这些新型制造方法带来的几何不确定性。 结语：面向未来的工程语言 《精密制造与现代设计：从概念到实现》不仅仅是一本关于技术规范的参考手册，它更是一部关于工程思维方式的指南。掌握尺寸与公差的艺术，意味着能够用最精确、最经济的方式，将工程师的创新构想转化为推动现代工业进步的实体产品。本书力求培养读者从系统功能角度审视每一个尺寸标注的习惯，从而在设计阶段就规避未来潜在的制造与装配风险，确保产品在整个生命周期内都能实现卓越的性能。

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我必须承认，这本书的深度和广度让人敬畏。它不仅仅关注于我们常见的标准公差体系，还花了大量篇幅探讨了更前沿的、特定行业应用的公差技术，比如在航空航天和微电子领域中，那些对形位精度要求达到微米甚至纳米级别的特殊处理方法。这种对行业前沿的把握，让这本书显得尤为与时俱进。阅读过程中，我感觉自己像是在进行一次系统性的知识重构。作者对复杂曲面和自由曲面的尺寸和公差定义所采用的独特方法论，彻底颠覆了我对传统线性/平面基准的依赖。特别是当他论述到如何用数学模型来精确描述和控制非规整特征时，那种学术上的严谨和工程上的实用性完美结合，令人拍案叫绝。这本书的阅读体验是渐进式的，每一次重温都会有新的发现，它就像一个深邃的知识矿井，你每一次深入挖掘，都能带出闪闪发光的真金。对于追求技术卓越的专业人士来说，它绝对值得投资时间和精力。

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这本书简直是工程设计领域的“圣经”！我花了整整一个月的时间才勉强啃完，那种深入骨髓的理解，简直让人感觉脱胎换骨。尤其是关于几何尺寸和公差（GD&T）的那一部分，作者的讲解方式简直是天才。他没有采用那种枯燥的教科书式的堆砌公式，而是大量运用了实际工程案例，把那些原本抽象的概念具象化了。比如，在讲到如何控制零件之间的配合精度时，作者会通过一个详细的装配图示，一步步拆解，告诉你为什么这个尺寸链的设计是最佳选择，以及如果稍有偏差，会对最终产品性能产生怎样的灾难性后果。我印象最深的是关于“基准”的选取那一章，讲得透彻而精妙，让我终于明白了为什么有些看似简单的零件，其图纸上的符号却能决定整个系统的可靠性。这本书不仅仅是教你“怎么做”，更重要的是教你“为什么这么做”，培养的是一种系统性的设计思维。如果你是机械设计新人，这本书是绕不开的坎；如果你是资深工程师，它也能帮你重新审视那些你以为已经掌握的知识点，发现新的优化空间。那种“茅塞顿开”的感觉，是其他任何参考资料都无法给予的。

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说实话，刚拿到这本厚重的书时，我有点望而却步，心想这会不会又是一本晦涩难懂的理论大全。然而，翻开第一页后，我的疑虑就烟消云散了。作者的叙事风格非常老练，他仿佛是一位经验极其丰富的导师，带着你走进一个充满挑战但又极其迷人的设计世界。这本书的结构安排堪称教科书级别的典范。它从最基础的测量学原理娓娓道来，逐步过渡到复杂的形位公差体系。最让我欣赏的是它对“可制造性”和“经济性”的强调。很多设计手册只关注理论上的完美，但这本书却时刻提醒读者，设计不是空中楼阁，它必须能够被实际生产出来，而且成本要合理。书中关于各种测量仪器的选择和应用场景的分析，简直就是一本实用的车间操作指南。我曾在一次项目评审中，因为对某个复杂特征的公差要求提出质疑，最终避免了一批废品，而我提出的论据，正是来源于这本书中关于“最大实体要求（MME）”的深入解读。这本书的影响力，早已超越了纸面，它正在实实在在地改变我的日常工作方式。

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这本书的排版和图示质量高得令人发指，这对于一本技术手册来说，是至关重要的加分项。我过去阅读的一些技术书籍，图表模糊不清，导致很多细节根本无法捕捉。但这本书的插图，无论是剖视图、截面图还是三维示意图，都清晰锐利，配色专业且重点突出。尤其是处理那些相互关联的公差链时，作者使用的颜色编码和箭头指示，使得原本复杂的逻辑关系一目了然。我特别喜欢作者在每章末尾设置的“设计陷阱与规避策略”部分。这些内容往往是作者在多年实践中总结出来的血泪教训，非常宝贵。比如，书中详细分析了一个因误解了“最小实体要求（LME）”而在高频振动环境下导致轴承过早失效的案例。这种基于失败教训的教学法，比单纯的理论阐述要深刻得多，因为它直击了设计的痛点。这本书读起来不像是枯燥的教材，更像是一部充满智慧和经验的“工程探险日记”，让人忍不住想一口气读完，然后立刻投入实践。

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对于非专业背景的读者来说，这本书的入门门槛可能略高，但对于那些决心要掌握设计核心技术的工程师而言，它提供的知识密度是无与伦比的。它毫不避讳地展示了现代精密制造对设计提出的严苛要求。我发现，这本书最大的价值在于它打通了“设计”与“制造”之间的壁垒。以前我画图，总觉得只要尺寸标对就行，但这本书让我认识到，每一个尺寸、每一个符号背后，都牵动着刀具的路径、机床的精度以及最终的装配间隙。书中对“探头测量和接触式测量设备（CMM）”数据分析的章节，简直是一本关于质量控制的迷你教材。它教会了我如何解读CMM报告，如何根据实际测量偏差来反推设计图纸上的公差是否合理，而不是盲目地接受或拒绝。这种从“画图”到“控质”的思维跃迁，是这本书带给我的最宝贵的财富。它要求你不仅要会设计，更要懂得如何去检验你的设计是否达标，这才是真正的全能型工程师所需具备的素质。

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